Medição de temperatura: Termopares - Introdução

Tipos de termopares Leis para Termopares MAX31855

Caro leitor, estamos trazendo para você um conteúdo bem importante para aqueles que gostam de desenvolver projetos. Desta vez será primeiramente uma pequena série voltada para medições de temperatura utilizando termopares onde queremos passar algumas noções do funcionamento dos mesmos, bem como aplicações e tudo de maneira bem fácil para que você consiga entender e também aplicar de acordo com as suas necessidades. Caso queira acessar a página inicial referente aos artigos de instrumentação industrial basta clicar aqui. Nesta primeira parte faremos uma introdução básica sobre o funcionamento dos termopares.

 

O termopar é um elemento utilizado para realizar a medição de temperaturas. Este é bastante conhecido em virtude de sua versatilidade, sendo portanto, amplamente utilizado em uma vasta gama de aplicações, nota-se sua utilização tanto em setores industriais quanto em equipamentos simples de uso regular, por ser um dispositivo robusto e de baixo custo.

 

Segundo relatos da história, o princípio de funcionamento dos termopares foi descoberto por acaso em cerca de 1820 quando o físico alemão Thomas Seebeck constatou experimentalmente uma certa relação entre a eletricidade e o calor quando ao juntar dois fios de materiais diferentes através de suas extremidades (o nome dado ao ponto de encontro dos fios é junção) formando um circuito fechado e aquecendo uma destas (chamada de junta quente) enquanto a outra permanecia em uma temperatura menor (chamada de junta fria). Detectou a presença de um campo magnético ao redor do circuito, uma vez provocado por uma corrente elétrica existente, determinada pela natureza dos dois metais e pela diferença de temperatura entre as duas junções.

 

Medição de temperatura com termopares - Experimento
Figura 1 - Experimento

 

Caso o circuito representado na figura 1 seja aberto, pode-se constatar uma força eletromotriz gerada, cujo módulo é proporcional à diferença de temperatura entre as junções. Vale ressaltar que é de suma importância que as seções de cada um dos fios do circuito sejam homogêneas pois desta maneira, não havendo nenhuma mudança na composição ou nas propriedades físicas ao longo dos respectivos comprimentos, a tensão gerada passa a ser consequência apenas dos materiais empregados e, como dito anteriormente, da diferença de temperatura entre a junções.

 

Medição de temperatura com termopares - Medição da tensão gerada
Figura 2 - Medição da tensão gerada

 

Numa situação onde temperatura ambiente e todas as outras variáveis que podem agir nos elementos são uniformes, a mais provável distribuição dos elétrons livres é uniforme, logo, a presença de um gradiente de temperatura provoca uma redistribuição dos elétrons livres. Metais distintos possuem diferentes densidades de elétrons livres, logo, quando unidos em uma de suas extremidades ocorre a possibilidade de migração desses elétrons do lado de maior densidade para o de menor densidade. Resulta-se então em uma distribuição não uniforme da carga elétrica nos condutores. Consequentemente esta pode ser vista como uma diferença de potencial que está diretamente relacionada com o gradiente de temperatura citado, algumas literaturas referem-se a este fato denominando-o efeito Seebeck.

 

A relação entre a tensão existente e a diferença de temperatura pode ser dada por:

 

[math]\Large{Eab = S(T2-T1)}[/math]

 

Onde:

  • Eab é a diferença de potencial gerada nos terminais do circuito;
  • T1 e T2 são as temperaturas nas duas extremidades (T2 > T1);
  • S é o coeficiente médio de Seebeck apropriado para o termopar em uso e para a determinada faixa de temperatura.

 

Esta foi a primeira parte do nosso conteúdo voltado para a utilização de termopares em medições de temperatura. Na próxima parte falaremos um pouco sobre os tipos existentes dos mesmos, além de outros tópicos bem importantes. Esperamos que você tenha gostado deste conteúdo, sinta-se à vontade para sugestões, críticas ou elogios. Deixe seu comentário abaixo.

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Daniel Madeira
Sou engenheiro eletricista graduado com ênfase em Controle e Automação pela Universidade Federal do Espírito Santo - UFES e Técnico em Eletrotécnica pelo Instituto Federal do Espírito Santo - IFES. Me interesso por todas as vertentes existentes dentro da Engenharia Elétrica, no entanto, as áreas relacionadas à automação e instrumentação industrial possuem um significado especial para mim, assim como a Engenharia de Manutenção que na minha opinião é um setor fascinante.

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LuisEletronica Cabrera Catanduva sp.Daniel MadeiraDJAMES SUHANKO Recent comment authors
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Luis
Visitante
Luis

Fala Daniel, boa tarde! Parabéns pelo trabalho. Gostei bastante do seu material, mas infelizmente você não atualizou mais a página. Como faço para obter mais informações sobre sensores industrial?

Abraço!

DJAMES SUHANKO
Visitante

Onde acho desse sensor de temperatura?
A segunda dúvida - queria colocar ele dentro de um gerador de hidrogênio, mas a geração de hidrogênio é por eletrólise. Isso interferirá no funcionamento dele ou será que dá pra usar de boa?

Eletronica Cabrera Catanduva sp.
Visitante
Eletronica Cabrera Catanduva sp.

Usar um sensor termopar ao lado de interferencias, será perca de tempo, um dos testes que que fiz foi comum medidor de temperatura que estava instalado ao lado de um radio amador, simplesmente não funcionou..... Termopar e radio amador juntos, não funcionam..