A Calibração do Termopar

CALIBRAÇÃO DE UM TERMOPAR

1. Introdução

Os termopares são sensores de temperatura muito comuns em laboratório. São constituídos de dois fios de ligas metálicas dissimilares, unidas em duas juntas. Se as juntas estiverem a temperaturas diferentes, uma voltagem termoelétrica surgirá no circuito. Assim, conhecendo a temperatura de uma das juntas (imersa em banho de gelo, por exemplo), é possível determinar a temperatura da outra junta, por meio da curva de calibração. Apresentam como vantagens a boa linearidade, amplas faixas de temperatura de trabalho. São maleáveis e mecanicamente robustos, além de terem boa exatidão e erro de aproximadamente 1%.

Podem ser construídos na forma de termopilhas, quando conectados em série. Isso faz aumentar a sua sensibilidade, pela maximização da voltagem termoelétrica. Como desvantagens, pode-se citar a difusão da liga metálica com o passar do tempo, vulnerabilidade ao ataque químico e a perda de calor pelos fios, que funcionam como aletas.

Vários pares de ligas de metais são utilizados para esse propósito, tais como mostrado na Tabela 1.

Tabela 1: Alguns tipos de termopares, materiais de construção e faixas de aplicação.

Tipo	Materiais	Faixa de aplicação (0C)
T	Cobre-Constantan	-250 a 350
J	Ferro-Constantan	0 a 750
K	Cromel-alumel	-200 a 1200
E	Cromel-Constantan	-200 a 900

Alguns efeitos são associados aos termopares. Entre eles, tem-se que a força eletromotriz depende somente dos materiais utilizados e da temperatura das juntas. Portanto, as temperaturas intermediárias não interferem. Em adição, a diferença de potencial independe do ponto onde o circuito é aberto para a medição. É possível utilizar extensões elétricas entre as juntas, com materiais metálicos mais comuns. Porém, as juntas extensoras devem permanecer à mesma temperatura. Os termopares também podem ser utilizados para refrigeração, impondo-se uma força eletromotriz ao circuito. Dessa forma, obtém-se uma diferença de temperatura entre as juntas.

Devido ao baixo custo, praticidade na montagem e maleabilidade, são muito usados em laboratórios de pesquisa. Podem ser adaptados com envoltórias protetoras, para facilitar a transmissão de calor e evitar danos químicos e mecânicos às juntas. Na prática, a junta de referência é substituída por circuitos elétricos, que compensam as variações de temperatura ambiente. A ponte de Wheatstone pode ser usada para esse propósito.

Assim, o objetivo desta aula prática é a construção de um termopar e a determinação da curva de calibração, utilizando o método clássico, com banho de gelo como junta de referência. Adicionalmente, é feita a comparação entre a curva obtida experimentalmente e a curva obtida com os dados tabelados da literatura.

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