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Saiba o que é um Termopar

Introdução à Medição de Temperatura

Um termopar é um sensor utilizado para a medição da temperatura. Ele é constituído de dois metais distintos, unidos por suas extremidades e ligados a um termômetro termopar ou outro dispositivo com capacidade termopar, na outra extremidade. Quando configurado corretamente, termopares podem fornecer medições de temperatura em uma ampla faixa de temperatura.

Um termopar é também conhecido por sua versatilidade como sensor de temperatura, portanto, normalmente são utilizados em uma ampla gama de aplicações - desde um termopar de uso industrial à um termopar regularmente encontrado em utilitários e aparelhos regulares. Devido à sua vasta gama de modelos e especificações técnicas, é extremamente importante entender a sua estrutura básica, como um termopar funciona, suas escalas para melhor determinar qual é o tipo certo e material do termopar para sua aplicação.

Montagem de Termopares

Veja todos os tipos de Termopar:

Termopares

Saiba mais sobre termopares

O Efeito Seebeck

Em 1821 Thomas Seebeck descobriu o fluxo de corrente contínua no circuito termoeléctrico quando dois fios de metais diferentes são unidos em ambas extremidades e uma das extremidades é aquecida.

Como um Termopar Funciona?

Quando dois fios compostos por metais diferentes são unidos em ambas as extremidades e uma das extremidades é aquecida, há uma corrente contínua que flui no circuito termoeléctrico. Se este circuito é interrompido no centro, a tensão de circuito aberto líquido (a tensão Seebeck) é uma função da temperatura de junção e da composição dos dois metais. O que significa que, quando a junção dos dois metais é aquecida ou arrefecida até uma tensão que é produzida pode ser correlacionada de volta para a temperatura.

Intervalos de termopares e limites de erro

A tabela abaixo exibe os intervalos de temperatura e a exatidão para os termopares do tipo J, K, E e T.
Veja modelos adicionais de termopar.

Tipos de Termopares

Termopares estão disponíveis em diferentes combinações de metais ou calibrações. As quatro calibrações mais comuns são J, K, T e E. Existem calibrações de alta temperatura como R, S, C e GB.

Intervalos de Temperatura Mais Comuns para Termopares
Calibração Temperatura
Intervalo
Limites Padrão
de Erros
Limites Especiais
de Erros
J 0° a 750°C
(32° a 1382°F)
Superior a 2.2°C
ou 0.75%
Superior a 1.1°C
ou 0.4%
K -200° a 1250°C
(-328° a 2282°F)
Superior a 2.2°C
ou 0.75%
Superior a 1.1°C
ou 0.4%
E -200° a 900°C
(-328° a 1652°F)
Superior a 1.7°C
ou 0.5%
Superior a 1.0°C
ou 0.4%
T -250° a 350°C
(-328° a 662°F)
Superior a 1.0°C
ou 0.75%
Superior a 0.5°C
ou 0.4%
Cada calibração apresenta diferentes intervalos de temperatura e ambiente de operação, apesar da temperatura máxima variar com o diâmetro do fio utilizado no termopar.

Embora a calibração do termopar estabeleça o intervalo de temperatura, o intervalo máximo é limitado pelo diâmetro do fio do termopar. Isso significa que um termopar muito fino pode não atingir o intervalo completo de temperatura.

Veja uma tabela de referência completa para cada termopar. A tabela inclui os códigos de cores internacionais das ligas de termopar, o intervalo de temperatura e os limites de erro para quase todo o tipo de termopar.

Como escolher um termopar?


1. Determinar a aplicação onde o termopar será utilizado

2. Analisar a variação de temperatura em que o termopar será exposto

3. Considerar qualquer resistência química necessária para o material de termopar ou bainha

4. Avaliar a necessidade de abrasão e resistência à vibração

5. Listar todos os requisitos de instalação

Como escolher um tipo adequado de termopar?

Já que um termopar mede amplos intervalos de temperatura e é relativamente reforçado, ele é muito utilizado na indústria. Os seguintes critérios devem ser observados na escolha de um termopar:
- Intervalo de temperatura
- Resistência química do termopar ou material da bainha
- Resistência à abrasão e vibração
- IRequisitos para instalação (a compatibilidade com o equipamento existente dever ser observada; orifícios existentes podem determinar o diâmetro da sonda)

Qual é o tempo de resposta?

Uma constante de tempo foi definida como o tempo necessário para que um sensor alcance 63,2% de uma alteração da temperatura, sob condições predeterminadas. Um valor cinco vezes maior do que a constante de tempo é necessário para que o sensor termopar se aproxime de 100% do valor de mudança de temperatura. Um termopar de junção exposta oferece o tempo de resposta mais rápido. Além disso, quanto menor o diâmetro da bainha da sonda, mais rápida será a resposta. Porém, a temperatura máxima poderá ser menor. No entanto, a bainha da sonda pode não resistir a intervalos de temperatura completos dependendo do tipo de termopar.

Como determinar o tipo de junção apropriada?

Sondas de termopar com bainha estão disponíveis com um dos três tipos de junção: aterradas, isoladas ou expostas (consulte a ilustração abaixo: "Tipos de pontas para termopares"). Na ponta de uma sonda de junção aterrada, os fios do termopar estão fisicamente ligados ao interior da parede da sonda. Isso resulta em uma boa transferência de calor oriunda do exterior, através da parede da sonda até a junção com o termopar. Em uma sonda isoladas, a junção de termopar é separada da parede da sonda. O tempo de resposta dessa sonda é mais lento do que o tipo aterrado, embora ofereça isolamento elétrico (consulte a tabela abaixo). O termopar do tipo com junção exposta projeta a ponta para fora da bainha, que permanece exposta ao ambiente externo. Esse modelo oferece o melhor tempo de resposta, mas a sua utilização é limitada a aplicações secas, não corrosivas e não pressurizadas.

Tabelas de referência para termopares

Os termopares produzem uma tensão de saída que é relacionada à temperatura medida pelo termopar. Os documentos na tabela abaixo fornecem a tensão termoelétrica e a temperatura correspondente para cada modelo de termopar. A maioria dos documentos exibe o intervalo de temperatura para cada termopar, os limites de erro e as considerações ambientais.

Termopar Tipo B(° C) Termopar Tipo B(° F) Termopar Tipo C(° C) Termopar Tipo C(° F) Termopar Tipo E(° C) Termopar Tipo E(° F) Termopar Tipo J(° C) Termopar Tipo J(° F) Termopar Tipo K(° C) Termopar Tipo K(° F) Termopar Tipo N(° C) Termopar Tipo N(° F) Termopar Tipo R(° C) Termopar Tipo R(° F) Termopar Tipo S(° C) Termopar Tipo S(° F) Termopar Tipo T(° C) Termopar Tipo T(° F) Tungstênio e Tungstênio
Rênio
CHROMEGA™ vs. Ouro-0,07 de
porcentagem atômica de Ferro


Escolha o termopar certo

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 Termopar Termopar de Fio Desencapado
O termopar de fio desencapado é o modelo mais simples de termopar. Consiste em dois pedaços de fio do termopar unidos por uma solda. Pelo fato da junção do termopar estar exposta, existem limitações a certas aplicações. O termopar de fio desencapado não deve ser utilizado em líquidos que possam corroer ou oxidar a liga termopar. Superfícies metálicas também podem ser problemáticas. Muitas vezes, superfícies metálicas, especialmente tubos, são utilizadas para aterrar sistemas elétricos. A conexão indireta a um sistema elétrico pode afetar a medição do termopar. Em geral, os termopares de fio desencapado são uma boa escolha para a medição da temperatura de gases. Em função de seu dimensionamento reduzido, também proporcionam um tempo de resposta muito rápido.
Sonda Termopar Sonda Termopar
Uma sonda termopar possui um fio do termopar alojado no interior de um tubo metálico. A parede do tubo é denominada de bainha da sonda. Dentre os materiais mais comuns utilizados na bainha, destacam-se o aço inoxidável e o inconel. O inconel suporta intervalos de temperatura superiores, quando comparado ao aço inoxidável. Por outro lado, o aço inoxidável é preferível por sua ampla compatibilidade química. Outros materiais específicos de bainha estão disponíveis para temperaturas muito elevadas. Consulte a linha de sondas termopares destinadas a altas temperaturas.

A ponta da sonda do termopar está disponível em três estilos diferentes. Aterrada, isolada e exposta. O termopar permanece em contato com a parede da bainha por uma ponta aterrada. Uma junção aterrada oferece um tempo de resposta rápido, sendo mais suscetível a loops de aterramento elétrico. Nas junções isoladas, o termopar mantém-se distante da parede da bainha por uma camada de isolamento. A ponta do termopar ultrapassa o exterior da parede da bainha com uma junção exposta. Os termopares de junção exposta são os mais adequados para medição de ar.

Tipos de ponta do termopar
Termopar aterrado Termopar não aterrado Termopar exposto
Termopar aterrado Termopar isolado Termopar exposto
Sonda de Superfície Sonda de Superfície
A medição da temperatura de uma superfície sólida é difícil para a maioria dos sensores de temperatura. A fim de garantir a exatidão, toda a zona de medição do sensor termopar deve estar em contato com a superfície. Isso é difícil quando se trabalha com sensores rígidos e superfícies rígidas. Por serem fabricados com metais maleáveis, as junções termopares adotam formatos planos e finos, proporcionando máximo contato com superfícies sólidas e rígidas. Tais termopares são uma excelente opção para medição de superfície. Os termopares podem ser embutidos em mecanismos móveis, o que facilita a medição de temperatura de superfícies em movimento. O tipo K é feito de CHROMEGA ALOMEGA.