Termopar
O Que é um Termopar?
O termopar é um dos sensores de temperatura mais utilizados em aplicações industriais e laboratoriais, devido à sua robustez, amplo intervalo de medição e simplicidade. Ele é composto por dois metais diferentes unidos em uma junção. Quando essa junção é exposta a uma variação de temperatura, gera-se uma tensão elétrica (milivolts), que pode ser correlacionada diretamente com a temperatura.
Como Funciona?
O princípio de funcionamento dos termopares baseia-se no efeito Seebeck. Quando dois metais diferentes são unidos em uma extremidade (junção quente), e suas outras extremidades (junção fria) são mantidas a uma temperatura de referência, uma diferença de potencial é gerada entre elas. Esse valor de tensão é proporcional à diferença de temperatura entre a junção quente e a junção de referência.
Tipos de Termopares
Existem vários tipos de termopares, e cada tipo é caracterizado pela combinação de metais utilizados, o que define sua faixa de temperatura e sensibilidade. Os tipos mais comuns incluem:
- Tipo K (Cromel/Alumel): O mais comum, usado em uma ampla faixa de temperatura (-200°C a +1350°C).
- Tipo J (Ferro/Constantan): Faixa mais estreita (-40°C a +750°C), mas muito usado em aplicações de baixo custo.
- Tipo T (Cobre/Constantan): Excelente para temperaturas muito baixas (-200°C a +350°C).
- Tipo S (Platina/Ródio): Utilizado para medições muito precisas em altas temperaturas, até +1600°C, comum em laboratórios e indústrias de alta temperatura.
Equação de Conversão
Para converter a tensão gerada pelo termopar em temperatura, utilizamos equações complexas específicas para cada tipo de termopar, mas o princípio básico da conversão pode ser representado da seguinte forma:
T = f(V)
Onde:
T é a temperatura.
V é a tensão medida (em milivolts).
f() é uma função específica para cada tipo de termopar, que pode ser um polinômio ou uma tabela de conversão.
Para aplicações práticas, as tabelas de conversão e compensação de junção fria são comumente utilizadas.
Vantagens do Termopar
- Ampla faixa de temperatura: Pode medir temperaturas muito altas (acima de 1000°C) ou muito baixas (abaixo de -200°C).
- Durabilidade: São muito resistentes, suportam ambientes adversos como alta pressão e vibrações intensas.
- Tempo de resposta rápido: Detectam mudanças de temperatura rapidamente devido ao pequeno tamanho da junção.
Desvantagens do Termopar
- Precisão limitada: Em comparação com outros sensores de temperatura como RTDs e termistores, os termopares são menos precisos.
- Erro de compensação da junção fria: Como a tensão é gerada pela diferença de temperatura, a extremidade de referência deve ser mantida em uma temperatura conhecida ou compensada eletronicamente.
Aplicações Comuns
- Indústria metalúrgica: Monitoramento de temperaturas extremas em fornos.
- Motores e turbinas: Medição da temperatura dos gases de escape.
- Setor químico: Controle de processos onde há variação térmica rápida.
- Indústria alimentícia: Monitoramento de temperaturas em processos de pasteurização e esterilização.
Conclusão
O termopar é um sensor de temperatura versátil, robusto e capaz de operar em condições extremas. Embora não seja o sensor mais preciso, sua resistência e capacidade de medir uma ampla faixa de temperaturas tornam-no indispensável para muitas indústrias.
