Medição de temperatura: Tipos de Termopares

Tipos de termopares Leis para Termopares MAX31855

Olá leitor, neste artigo estamos trazendo a continuação do conteúdo introdutório sobre termopares disponibilizado no Embarcados. Aqui iremos focar nos tipos de termopares existentes, listando a classificação utilizada na identificação desses dispositivos. 

 

 

Introdução

 

Os termopares podem ser classificados em básicos (ou convencionais) e nobres. Os termopares básicos possuem esta denominação por serem os que usualmente são utilizados em aplicações de uso industrial onde as mesmas admitem um limite maior de erro, além de os fios constituintes dos termopares citados serem relativamente baratos. Os tipos de termopares que se enquadram nestas características são: T, J, E e K (algumas fontes incluem o tipo N nesta classificação). Vamos fazer uma breve apresentação sobre os tipos de termopares, bem como suas representações pela norma ANSI MC 96.1 (observe que existem outras representações dos mesmos em virtude de outras normas existentes nos diversos países, esta que iremos utilizar como exemplo é a americana).

 

 

Termopar tipo T

 

Os termopares tipo T são formados por um fio de cobre como elemento positivo, e por um fio de Constantan representando o elemento negativo. Recomenda-se este termopar para uso contínuo no vácuo ou em atmosferas oxidantes, redutoras ou inertes. Além disso são indicados também para a medição de temperaturas abaixo de zero (sob determinadas condições pode-se medir temperaturas de até certa de -260°C) e seu limite superior de temperatura é de cerca de 370°C (algumas literaturas apresentam uma certa variação deste valor). Portanto, são geralmente utilizados em: Criometria (baixas temperaturas), Indústrias de Refrigeração, Pesquisas Agronômicas e Ambientais, Química e Petroquímica.

 

Tipos de Termopares - Tipo T
Figura 1 - Código de cores do termopar tipo T

 

 

Termopar tipo J

 

Os termopares tipo J são formados por um fio de Ferro puro como elemento positivo, e por um fio de Constantan, como elemento negativo. Assim como o termopar tipo T, este pode ser utilizado no vácuo ou em atmosferas oxidantes, redutoras ou inertes para medição contínua desde 0ºC até cerca de 800°C. No entanto, em virtude da elevada taxa de oxidação do ferro, recomenda-se que a bitola do condutor seja maior ou que seja utilizado juntamente com uma proteção a partir de 500ºC (em algumas referências este valor é dado como 480ºC). Vale ressaltar que este não deve ser utilizado em temperaturas abaixo de 0ºC devido à oxidação e fragilização do Ferro. Algumas aplicações destes são por exemplo: Centrais de Energia e indústrias em geral, como metalúrgica e petroquímica.

 

Tipos de Termopares - Tipo J
Figura 2 - Código de cores do termopar tipo J

 

 

Termopar tipo E

 

Os termopares tipo E são formados por um fio de Cromel como elemento positivo, e um fio de Constantan, como elemento negativo. Assim como os termopares anteriores, este também pode ser utilizado nas atmosferas já citadas, exceto a redutora. Estes são adequados para realizar medições até cerca de 870 °C (algumas fontes sugerem 810°C), além de serem utilizados também para realizar medições em temperaturas inferiores a 0°C em virtude de não sofrerem corrosão em atmosferas úmidas. A grande vantagem deste tipo de termopar reside no fato de que este apresenta a maior potência termoelétrica de todos os tipos básicos, isto é, apresenta a maior relação que expressa a quantidade de milivolts gerada e cada variação de temperatura de um grau Celsius.

 

Tipos de Termopares - Tipo E
Figura 3 - Código de cores do termopar tipo E

 

 

Termopar tipo K

 

Os termopares tipo K são formados por um fio de Cromel como elemento positivo, e Alumel, como elemento negativo. Da mesma maneira que o termopar tipo E, estes não devem ser utilizados em atmosferas redutoras e além disso recomenda-se não utilizar estes em atmosferas sulfurosas (a menos que seja utilizada a devida proteção) contendo gases como S02 e H2S. Estes termopares podem estar presentes em situações cuja temperatura pode chegar até cerca de 1250°C e possuem elevada resistência à oxidação fazendo com que esses termopares sejam preferidos em aplicações com temperaturas superiores a 540°C (deve-se ressaltar que estes podem ser utilizados também ocasionalmente em temperaturas inferiores a 0°C). 

 

Tipos de Termopares - Tipo K
Figura 4 - Código de cores do termopar tipo K

 

 

Termopar tipo N 

 

Os termopares tipo N são formados por um fio de Nicrosil como elemento positivo, e por um fio de Nisil, como elemento negativo. Termopares tipo N são recomendados para uso em faixas de temperatura de 0 a 1.250°C assim como o termopar tipo K, no entanto possui maior resistência à oxidação do que o mesmo. Os termopares tipo N também substituem os tipo K em atmosferas onde pode ocorrer a corrosão green-rot (também chamada de corrosão verde ou oxidação preferencial).

 

Tipos de Termopares - Tipo N
Figura 5 - Código de cores do termopar tipo N

                      

Já os termopares nobres são aqueles em que os pares são constituídos majoritariamente por platina, portanto, são instrumentos de custo notavelmente elevado. Além disto, estes são utilizados quando é necessária uma alta precisão em virtude do caráter homogêneo e da pureza dos fios. Os termopares pertinentes a este grupo são: S, R e B

 

 

Termopares tipo S e R

 

Os termopares tipos S e R são formados por um fio de uma liga metálica constituída por Platina e uma certa quantidade de Ródio (10% e 13% respectivamente) como elemento positivo, e por um fio de Platina, como elemento negativo. Recomenda-se o uso destes em atmosferas oxidantes ou inertes (não devem ser utilizados em atmosferas redutoras, a menos que estejam devidamente protegidos), e em ambientes onde a temperatura pode atingir até cerca de 1.480°C (estes apresentam uma curva que varia irregularmente para temperaturas abaixo de 0°C, portanto, não devem ser utilizados para este propósito). No entanto, a utilização contínua dos tipos S e R em ambientes de altas temperaturas causa um desgaste excessivo que pode romper o termopar, pois nessas condições, a platina pura torna-se quebradiça.

 

Tipos de Termopares - Tipo SR
Figura 6 - Código de cores do termopar tipo S e R

 

 

Termopares tipo B

 

Os termopares tipo B são formados por um fio de uma liga metálica constituída por Platina e 30% de Ródio como elemento positivo, e por um fio de uma liga metálica constituída por Platina e 6% de Ródio como elemento negativo. Estes instrumentos são recomendados para uso contínuo em atmosferas inertes ou oxidantes (assim como os tipos S e R) e por curtos períodos de tempo no vácuo, até uma temperatura máxima de cerca de 1.700°C. Os termopares tipo B apresentam vantagens sobre os termopares tipos S e R, em relação à não necessidade de utilização de cabos de compensação específicos, além de apresentar uma maior estabilidade da tensão gerada, bem como uma maior resistência mecânica quando inserido em elevadas temperaturas.

 

Tipos de Termopares - Tipo B
Figura 7 - Código de cores do termopar tipo B

  

Além destas configurações existem também outros tipos de termopares que são utilizados em situações muito específicas e para medição de temperaturas extremas.

 

Antes de finalizarmos, é necessário ressaltar que as cores presentes nos termopares aqui apresentados se referem à norma ANSI MC 96.1, no entanto, este artigo não visa de forma alguma substituir a norma, apenas encontramos uma maneira de exemplificar a informação proposta para apresentá-la de maneira didática. Caso o leitor queira consultar tanto esta norma quanto outras, basta acessar aqui ou aqui.

 

Esta foi a segunda parte do nosso conteúdo voltado para a utilização de termopares em medições de temperatura. Na próxima parte falaremos sobre alguns princípios referentes à associação de termopares, 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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Renan PorfírioJansen S. DimasCesar Bicca Pereira Recent comment authors
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Renan Porfírio
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Renan Porfírio

Oi, tudo bom?

Saberia me dizer se eu posso usar o Termopar tipo T pra ficar monitorando a temperatura de uma caixa d'água?

Obrigado

Jansen S. Dimas
Membro
Jansen S. Dimas

Excelente professor, obrigado!

Cesar Bicca Pereira
Visitante
Cesar Bicca Pereira

muito bom