O que é um termopar?

Termopares são sensores de temperatura simples, robustos, muito confiáveis em suas medições e de baixo custo. Sendo amplamente utilizados nos mais variados processos de medição de temperatura, o termopar é constituído de dois metais distintos unidos em uma das extremidades. Quando há uma diferença de temperatura entre a extremidade unida e as extremidades livres, verifica-se o surgimento de uma diferença de potencial que pode ser medida por um voltímetro, diferentes tipos de termopares possuem diferentes tipos de curva, esta é uma curva que mostra a diferença de potencial em relação a mudança de temperatura

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Termopar é o mais conhecido entre os os métodos de medição de temperatura por ser o mais barato e cobrir também uma maior faixa de temperatura, uma das extremidades de suas junções chamamos de junta quente e, a outra extremidade onde ligamos os aparelhos ou cabos de compressão é chamada de junta fria. A quente quando submetida a uma fonte de calor faz com que seja gerada uma tensão pequena, na casa dos mili volts, que é proporcional a sua junta fria, este efeito é chamado de Seebeck.

Mas não é qualquer metal que provoca um efeito perceptivo, algumas ligas são adotadas pelo sistema internacional devido sua confiabilidade e precisão na mudança de tensão em relação a mudança de temperatura.

Esta possibilidade de medição de temperatura foi descoberta acidentalmente utilizando a junção de dois tipos de metais diferentes, gerando uma tensão eléctrica em função da temperatura pelo físico Thomas Seebeck no ano de 1822.

Existem vários tipos de termopares industriais que permitem medir temperaturas entre -270 graus ate + 2320 graus Célsius são eles:

Tabelas de termopares

Os termopares mais baratos são aqueles feitos por ferro, cobre e níquel e os mais caros são aqueles que usam platina em sua composição, o mais usado é do tipo K. Apesar do termopar do modelo de tipo J ser o mais barato, por ser feito com ferro seu processo de oxidação é muito rápido em temperaturas acima de 542 gruas célsius o que o inviabiliza, sendo assim menos utilizado.

Termopar tipo K.

O termopar tipo K é um dos mais utilizados, tem um baixo custo devido à sua popularidade estão disponíveis variadas sondas. Chegam a cobrir temperaturas que variam entre -200 °C á 1200 °C, com sensibilidade de aproximadamente 41µV/°C

Termoelemento positivo (KP): Ni90%Cr10% (Cromel)
Termoelemento negativo (KN): Ni95%Mn2%Si1%Al2% (Alumel)
Faixa de utilização: -270 °C a 1200 °C
f.e.m. produzida: -6,458 mV a 48,838 mV

Termopar tipo E.

Este termopar é adequado para baixas temperaturas por ter uma elevada sensibilidade (68 µV/°C).

Termoelemento positivo (EP): Ni90%Cr10% (Cromel)
Termoelemento negativo (EN): Cu55%Ni45% (Constantan)
Faixa de utilização: -270 °C a 1000 °C
f.e.m. produzida: -9,835 mV a 76,373 mV

Termopar tipo J.

Aplica-se sobretudo em equipamentos já obsoletos que nem sempre são compatíveis com termopares mais ‘modernos’. A utilização do tipo J acima dos 760 °C leva a uma transformação magnética abrupta que estraga a calibração. É possível proteger a ponta do termopar para evitar uma corrosão usando vidros, cerâmicas ou ligas metálicas interferindo o mínimo possível na medida do termopar.

Termoelemento positivo (JP): Fe99,5%
Termoelemento negativo (JN): Cu55%Ni45% (Constantan)
Faixa de utilização: -210 °C a 760 °C
f.e.m. produzida: -8,096 mV a 42,919 mV

Termopar tipo J.

Termopar tipo N.

A sua elevada estabilidade e resistência à oxidação a altas temperaturas o torna mais adequado para medições a temperaturas elevadas, sem recorrer aos termopares que incorporam platina na sua constituição (tipos B, R e S). Foi desenhado para ser uma “evolução” do tipo K.

Termopar tipo B.

Os termopares tipo B, R e S tem características semelhantes , são dois termopares mais estáveis, contudo, devido à sua reduzida sensibilidade, são utilizados apenas para medir temperaturas acima dos 300 °C. Note-se que devido à reduzida sensibilidade destes termopares, a sua resolução de medida é também reduzida.

Adequado para medição de temperaturas até aos 1800 °C.

Contra aquilo que é habitual nos outros termopares, este origina a mesma temperatura na saída a 0 e a 42 °C, o que impede a sua utilização abaixo dos 50 °C. Em compensação, utiliza cabos de extensão de cobre comum desde que a sua conexão com o termopar esteja neste intervalo (0 °C a 50 °C). Os demais termopares necessitam de cabos de ligação com o mesmo material do termopar, sob o risco de formarem com o cobre um “outro termopar”, se a conexão estiver a temperatura diferente do instrumento de processamento do sinal (p.ex. transmissor)

Termoelemento positivo (BP): Pt70,4%Rh29,6% (Ródio-Platina)
Termoelemento negativo (BN): Pt93,9%Rh6,1% (Ródio-Platina)
Faixa de utilização: 0 °C a 1820 °C
f.e.m. produzida: 0,000 mV a 13,820 mV

Termopar tipo R.

Com seu custo elevado é adequado para medição de temperaturas até aos 1600 °C. Reduzida sensibilidade (10 µV/°C).

Termoelemento positivo (RP): Pt87%Rh13% (Ródio-Platina)
Termoelemento negativo (RN): Pt100%
Faixa de utilização: -50 °C a 1768 °C
f.e.m. produzida: -0,226 mV a 21,101 mV

Termopar tipo S.

Adequado para medição de temperaturas até aos 1600 °C. Reduzida sensibilidade (10 µV/°C), elevada estabilidade e custo elevado.

Termoelemento positivo (SP): Pt90%Rh10% (Ródio-Platina)
Termoelemento negativo (SN): Pt100%
Faixa de utilização: -50 °C a 1768 °C
f.e.m. produzida: -0,236 mV a 18,693 mV

Termopar tipo T.

É dos termopares mais indicados para medições na gama dos -270 °C a 400 °C.

Termoelemento positivo (TP): Cu100%
Termoelemento negativo (TN): Cu55%Ni45% (Constantan)
Faixa de utilização: -270 °C a 370 °C
f.e.m. produzida: -6,258 mV a 20,872 mV
Note-se que a escolha de um termopar deve assegurar que o equipamento de medida não limita a faixa de temperaturas que consegue ser medida.

O teste feito para se calibrar um termopar usa a temperatura ambiente juntamente a um termistor de alta precisão, uma tabela de comparação ou um equipamento digital de calibração. Para testar nosso sensor termopar basta ligarmos em um multímetro ou voltímetro usando a escala adequada para tensão e variar a temperatura usando uma fonte de calor,  ou ate mesmo uma pedra de gelo para assim termos alterações no voltímetro.

Se a intenção é baixo custo e uma medição de temperatura com bastante precisão, é mais indicado o uso do termopar por permite medir temperaturas entre -270 graus ate + 2320 graus Célsius e por conter vários modelos que atendam a sua necessidade, e ocorrendo algum dano na junção você não precisa soldar o mesmo fazendo uma trava mecânica torcendo ou apertando os dois materiais fazendo assim a junção, como são vastos os modelos é correto o uso adequado para finalidade a ser exercida.

Sobre o autor

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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