Termopares:

“O que são, como funcionam e como escolher o correto?”

Se você trabalha com processos industriais, manutenção, automação ou controle de qualidade, provavelmente já ouviu falar em termopares. Eles são os sensores de temperatura mais utilizados no mundo e por boas razões: são simples, duráveis, acessíveis e cobrem uma faixa de temperatura muito abrangente.

Definição: O que é um Termopar?

Um termopar é um sensor de temperatura composto por dois fios condutores de materiais metálicos diferentes, unidos em uma extremidade (chamada de junta quente). Quando essa junção é submetida a variações de temperatura, surge uma diferença de potencial elétrico (tensão em milivolts) entre os dois fios, esse é o princípio físico chamado Efeito Seebeck.

Essa tensão gerada é proporcional à temperatura da junta quente em relação à junta fria (referência), e pode ser lida por um instrumento calibrado para converter mV em graus Celsius (ou outra unidade).

Efeito Seebeck: O Princípio por Trás dos Termopares

O Efeito Seebeck foi descoberto pelo físico alemão Thomas Johann Seebeck em 1821. Ele observou que quando duas junções de metais diferentes estão em temperaturas distintas, surge uma corrente elétrica no circuito, resultado da diferença de energia cinética dos elétrons nos diferentes materiais.

Na prática, quanto maior a diferença de temperatura entre a junta quente (no processo) e a junta fria (no instrumento), maior será a tensão gerada. Os instrumentos de leitura usam tabelas normalizadas (segundo normas ASTM e IEC) para converter essa tensão em temperatura com precisão.

Tipos de Termopares: Tabela Técnica Completa

Existem vários tipos de termopares, cada um identificado por uma letra e com características próprias de material, faixa de temperatura e aplicação:

Componentes de um Termopar Industrial

Um termopar completo para uso industrial é composto por mais do que apenas os dois condutores. Dependendo da aplicação, pode incluir:

• Elemento termopar: os dois fios de metais distintos, unidos na junta quente
• Tubo metálico (bainha) ou cerâmico de proteção afim de aumentar a vida útil e conter a contaminação dos fios
• Elemento de conexão dos fios: cabeçote ou bloco bloco cerâmico, conector compensado e polarizado, potes de selagem, etc
• Cabos de ligação: cabo de extensão composto por condutores da mesma liga do termopar (K, J, N e T) ou de compensação que são ligas intermediárias normalizadas (S, R e B), em ambos os casos, quando ligados corretamente, não oferecem perdas.
• Conector compensado: conector elétrico especial que mantém a compensação do tipo de termopar

Como Especificar um Termopar: Passo a Passo

Para especificar o termopar correto para sua aplicação, siga este checklist:

1. Temperatura máxima do processo: Defina como margem de segurança, um excedente de 10 a 15%, por exemplo, se o termopar for para operar em 800C, informe “até 900ºC” ou “trabalho em 800ºC com eventuais picos de 900ºC”.

2. Tipo de termopar: escolha baseado na faixa e no ambiente (veja tabela acima).

3. Diâmetro da bainha: influencia na resposta do sensor.

Diâmetro da bainha influencia no tempo de resposta e na vida útil

Não existe uma norma que defina com clareza esses parâmetros, por isso sugerimos que se tiver dúvidas, consulte nosso departamento técnico, informaremos com base empírica o melhor termopar para seu processo com foco no melhor custo-benefício.

4. Comprimento: É o comprimento da bainha (tubo) inserida dentro do processo, a área sensível que capta a temperatura fica somente na extremidade, bainhas com Ø1,0 a 6,00 (10mm), de Ø8,0 a 15,8mm (15mm), acima de Ø15,8mm (25 a 30mm).

5. Conexão ao processo: É a forma que pretende fixar o termopar ou PT-100 no processo, geralmente é feito através de uma rosca macho (1/4”NPT ou BSP, ½”, etc), mas pode ser também com flange, anel de ajuste, soldado ou simplesmente encaixado, nesse caso é SEM CONEXÃO. Processos com pressão positiva ou negativa elevados, requer mais atenção.

6. Ambiente: presença de vibração, umidade, produtos químicos ou pressão exige proteções adicionais.

7. Número de elementos: simples (um sinal) ou duplo (dois sinais independentes no mesmo sensor).

Termopares x PT-100: Saiba Quando Usar Cada Um

O PT-100 (termoresistência de platina) é outro sensor de temperatura muito comum. A escolha entre termopar e PT-100 depende da aplicação:

Aplicações Industriais dos Termopares

Os termopares são utilizados praticamente em todos os setores industriais:

• Indústria química e petroquímica: medição em reatores, colunas de destilação, fornos e tubulações
• Indústria cimenteira: medição em fornos rotativos, ciclones e resfriadores
• Indústria automotiva: testes de motores, escapamentos e tratamentos térmicos
• Indústria alimentícia e farmacêutica: processos de pasteurização, esterilização e secagem
• Siderurgia e metalurgia: fornos de fusão, tratamento térmico e galvanização
• Geração de energia: caldeiras, turbinas a vapor e gás
• Laboratórios e metrologia: calibração de instrumentos e ensaios de precisão