Termopar

Termopar

Termopar é um tipo de sensor de temperatura que consiste em dois condutores metálicos diferentes, geralmente feitos de materiais como cromel (liga de níquel-cromo) e alumel (liga de níquel-alumínio), ligados em uma extremidade. Quando essa junção é exposta a uma diferença de temperatura, uma tensão elétrica é gerada de acordo com a relação termoelétrica entre os metais. O princípio fundamental de funcionamento de um termopar é conhecido como efeito Seebeck, onde uma diferença de temperatura entre duas junções metálicas cria uma diferença de potencial elétrico entre elas. Essa diferença de potencial é proporcional à diferença de temperatura entre as duas junções e pode ser medida com um voltímetro para determinar a temperatura no local da junção fria.

Os termopares são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações de medição de temperatura, incluindo processos industriais, controle de temperatura em sistemas de aquecimento e refrigeração, medição de temperatura em motores e turbinas, monitoramento de temperatura em equipamentos de laboratório, entre outros. Uma das principais vantagens dos termopares é sua ampla faixa de temperatura de operação, que pode variar de -200°C a mais de 2000°C, dependendo dos materiais utilizados e das condições de operação. Além disso, eles são robustos, de resposta rápida e relativamente econômicos.

Os tipos de termopares mais comuns são classificados de acordo com os materiais dos fios e suas faixas de temperatura de operação. Alguns dos tipos mais comuns são:

• Tipo K (Cromel-Alumel):

1. 1. 1. Faixa de temperatura: -200°C a 1350°C.
      2. É o tipo mais comum de termopar devido à sua ampla faixa de temperatura e custo relativamente baixo. 

• Tipo J (Ferro-Constantan):

1. 1. 1. Faixa de temperatura: -210°C a 1200°C.
      2. Tem uma faixa menor de temperatura em comparação com o tipo K, mas oferece uma resposta rápida e é resistente à oxidação. 

• Tipo T (Cobre-Constantan):

1. 1. 1. Faixa de temperatura: -200°C a 350°C.
      2. Possui uma faixa de temperatura mais baixa, mas é altamente sensível e é frequentemente usado em aplicações de baixa temperatura. 

• Tipo E (Cromel-Constantan):

1. 1. 1. Faixa de temperatura: -270°C a 900°C.
      2. Oferece uma boa estabilidade a temperaturas moderadas e é particularmente útil em ambientes corrosivos. 

• Tipo N (Nicrosil-Nisil):

1. 1. Faixa de temperatura: -200°C a 1300°C.
   2. Possui uma faixa de temperatura semelhante ao tipo K, mas oferece uma melhor estabilidade em temperaturas mais altas e uma vida útil mais longa. 

Tipos de Montagem:

1 – Termopar Cerâmico

Um termopar cerâmico é um tipo específico de termopar que emprega materiais cerâmicos em sua construção. Este tipo de termopar é geralmente usado em aplicações que envolvem altas temperaturas, ambientes corrosivos ou ambientes que requerem isolamento elétrico.

Os termopares cerâmicos podem ser construídos com diferentes configurações e tipos de materiais cerâmicos, dependendo dos requisitos específicos da aplicação. Eles são conhecidos por sua durabilidade e resistência a ambientes hostis.

Os materiais cerâmicos oferecem uma série de vantagens em comparação com outros tipos de termopares:

• Resistência a altas temperaturas: Os materiais cerâmicos são capazes de suportar temperaturas extremamente altas, tornando-os ideais para aplicações de alta temperatura.

• Resistência à corrosão: Muitos materiais cerâmicos têm excelente resistência à corrosão, o que os torna adequados para ambientes corrosivos.

• Isolamento elétrico: Os materiais cerâmicos são bons isolantes elétricos, o que os torna úteis em aplicações onde o isolamento elétrico é necessário.

• Estabilidade dimensional: Os materiais cerâmicos tendem a ter baixa expansão térmica, o que significa que mantêm sua forma e dimensões em uma ampla faixa de temperatura.

2 – Termopar Convencional Básico

Um termopar convencional básico é composto por dois fios metálicos diferentes, geralmente de metais nobres, que são unidos em uma extremidade para formar o “junção de medição” e conectados a um circuito elétrico. Quando há uma diferença de temperatura entre a junção de medição e a outra extremidade dos fios (chamada de “junção de referência” ou “junção fria”), isso cria uma diferença de potencial elétrico, conhecida como tensão termoelétrica, que é proporcional à temperatura.

As principais características de um termopar convencional básico incluem:

• Dois metais diferentes: Os termopares convencionais são feitos de dois fios metálicos diferentes. Os tipos de metais usados ​​determinam as características e a faixa de temperatura do termopar.

• Junção de medição: É a junção onde as extremidades dos dois fios metálicos estão conectadas. É nessa junção que a temperatura a ser medida é aplicada.

• Junção de referência: É a extremidade dos fios onde não há medição de temperatura. Essa junção é frequentemente mantida a uma temperatura constante e conhecida, chamada de temperatura de referência.

Tensão termoelétrica: A diferença de temperatura entre a junção de medição e a junção de referência gera uma tensão elétrica, conhecida como tensão termoelétrica. Essa tensão é proporcional à diferença de temperatura e pode ser medida por um instrumento adequado.

3 – Termopar com Poço de Proteção 

Termopares com tubos de proteção metálica são utilizados em medição em meio a líquido e gases, em média e alta temperatura. Com o material de proteção adequado e dependendo das condições e da atmosfera do processo ou aplicação, podem ser utilizados até 1100ºC. São ideais onde o processo exige uma proteção com diâmetro maior do que normalmente disponíveis em termopares de isolação mineral e aplicações em serviços que se exigem sensores robustos. Em processos de pressões elevadas utilizar montagem com Tubos de Conexão rosqueada ou flangeada. 

Principais características dos termopares com tubos de proteção:

• Proteção contra ambientes hostis: Os tubos de proteção protegem o elemento sensor do termopar contra corrosão, abrasão, altas temperaturas, choques mecânicos e outros danos.

• Material do tubo: Os tubos de proteção podem ser feitos de uma variedade de materiais, incluindo aço inoxidável, cerâmica, metais refratários, entre outros, dependendo das condições de operação.

• Compatibilidade com a aplicação: Os termopares com tubos de proteção são projetados para serem compatíveis com uma ampla variedade de aplicações industriais, incluindo processos químicos, petroquímicos, metalúrgicos, siderúrgicos, entre outros.

• Facilidade de instalação: Os tubos de proteção são projetados para serem facilmente instalados e substituídos, permitindo a manutenção do termopar sem interromper o processo.
• Opções de design: Existem diferentes tipos de tubos de proteção disponíveis, incluindo tubos retos, tubos rosqueados, tubos com flanges, entre outros, para atender às necessidades específicas de cada aplicação.