Sensores de termopar

Sensores Termopares

Termopares são sensores de medição de temperatura constituídos por dois condutores metálicos e distintos, puros ou homogêneos. Em uma de suas extremidades são unidos e soldados, à qual convencionou-se o nome de junta de medição ( ou junta quente ). E a outra extremidade aberta onde se fazem as devidas interligações de junta de referência. Logo, quando submetemos suas extremidades a temperaturas diferentes, a composição química dos metais gera uma força eletromotriz da ordem de mV, que é o princípio mais conhecido por SEEBEK.

Os termopares são classificados quanto ao tipo de liga metálica o qual é constituído.

São eles:

- Termopares Básicos

- Termopares Nobres

Termopares Básicos

São assim chamados por serem de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior.

Tipos:

Termopar Tipo T – CuCo - (Copper-Constantan)

Liga: + Cobre - (99,9%) -Constantan (São as ligas de Cu-Ni compreendidos no intervalo entre Cu50 e Cu65 Ni35).

A composição mais utilizada para este tipo de temopar é de Cu58 Ni42.

Possui excelente resistência à corrosão, sendo utilizado em temperaturas negativas(- 184 a 370ºC). A FEM produzida varia de : -5,333 a 19,027 mV.

Sua potência termoelétrica média é de : 5,14 mV / 100ºC (para temperaturas positivas),

pode ser utilizado em atmosferas a vácuo, inertes, oxidantes ou redutoras,

apresenta uma boa precisão na faixa de utilização, devido à grande homogeneidade do cobre,

em temperaturas acima de 310ºC o cobre começa a se oxidar e próximo de 400ºC, oxida-se

rapidamente,com certas precauções e devidamente calibrado, pode ser utilizado até - 2620C.

Termopar Tipo E - NiCr-Co

Liga: +Chromel - Ni90Cr10 - Constantan - Cu58 Ni42

Sua faixa de utilização é de 0 a 8700C.

Tem FEM produzida de O a 66,473mV.

Potência Termoelétrica média: 7,64mV/1000C, pode ser utilizado em atmosferas a vácuo, inertes e oxidantes, possui a maior potência termoelétrica dentre os termopares mais utilizados.

Em temperaturas abaixo de 0ºC os fios não sofrem corrosão, podendo, assim ser utilizado em temperaturas abaixo de 0ºC. É utilizado em termopilha e em pirômetro de radiação.

Possui alta estabilidade na f.e.m. (durabilidade) devido à sua resistência à oxidação, é vulnerável à atmosfera redutora.

Termopar Tipo J - FeCo –

Liga: + Ferro - (99,5%)- Constantan (Cu58 Ni42, normalmente se produz o ferro e a partir de sua característica casa-se o constantan adequado).

Sua FEM produzida é de O a 42,922mV.

A potência termoelétrica média é 5,65mV/1000C,pode ser utilizado em atmosferas a vácuo, inertes, oxidantes ou redutoras, possui baixo custo relativo, sendo assim é um dos mais utilizados industrialmente.

Tem baixa homogeneidade, devido à dificuldade de obtenção do ferro com alto teor de pureza, indicado para serviços contínuos até 7600C em atmosfera neutra ou redutora.

Tem limite máximo de utilização em atmosfera oxidante de 7600C, devido à rápida oxidação do ferro.Pode ser utilizado, ocasionalmente, para temperaturas abaixo de 0ºC, porém, a possível ferrugem ou quebra do ferro, sob esta condição, o tornam inadequado.

Termopar Tipo K -CrAl -

Liga : + Chromel (Ni90Cr10) -AIumel ( Ni95,4Mn1,8Si1,6AI1,2)

Pode ser utilizado em atmosferas inertes e oxidantes, em altas temperaturas (entre 800 a 1200ºC) é mais resistente mecanicamente, do que os tipos S e R, tendo uma vida útil superior ao tipo J, vulnerável em atmosferas redutoras e sulfurosas, com gases como SO2 e H2S, requerendo substancial proteção quando utilizado nestas condições.

Sua mais importante aplicação ocorre na faixa de 700 a 1260º, pode ser utilizado, ocasionalmente, para temperaturas abaixo de 0ºC.

Termopares Nobres

São classificados como Termopares Nobres por apresentarem um alto grau de pureza ehomogeneidade de suas ligas, tem baixa potência termoelétrica e uma excelente precisão deleitura. O custo de um termopar nobre é relativamente maior que os termopares básicos. A composição química de suas ligas é, na maioria das vezes, de platina.

Tipos:

Termopar Tipo S -PtRhPt -

Liga: + Platina Rhodio 10% - Platina 90%

Foi desenvolvido em 1886 por Le Chatelier.

Sua FEM produzida é de 0 a 15,336mV, com potência termoelétrica média: 1,04mV/100ºC.

Este é o mais conhecido e usado entre os Termopares Nobres. Possui uma precisão altíssima em altas temperaturas ,uma ampla faixa de utilização(0 a 1480ºC), alta repetibilidade de leitura e baixa potência termoelétrica. Com todas essas características este Termopar é utilizado em laboratórios de calibração como um Termopar Padrão e na sua faixa de trabalho é recomendado para ser utilizado em locais oxidantes sempre com tubos de proteção cerâmica.

Com o uso próximo de seu limite de aplicação, a platina pura apresenta crescimento de grão acentuado, tornando-se quebradiça e isto pode tornar a vida útil do termopar curta, quando aplicado em processos sujeitos a esforços mecânicos (vibração).

Termopar Tipo R -PtRhPt –

Liga: + Platina 87% Rhodio 13%

Possui as mesmas características de uso e recomendações do Termopar tipo S, porém sua composição é um pouco diferente contendo 87% platina e 13% ródio.

É um tipo recente, surgido a cerca de 40 anos atrás, devido à necessidade de se adaptar a

alguns instrumentos que presentavam erros da ordem