PRINCÍPIOS TERMOELÉCTRICOS. Princípios de funcionamento e características dos termopares

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Leila Figueiroa Sabrosa
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1 PRINCÍPIOS TERMOELÉCTRICOS Telef Fax Princípios de funcionamento e características dos termopares PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO A medição de temperatura através de termopares parte do princípio de que dois condutores metálicos diferentes, X e Y, unidos numa das suas extremidades, e esta exposta a uma variação de temperatura, gera uma força electromotriz (F.E.M.) resultante das temperaturas nas suas extremidades T1 e T2 (Junta de medida e Junta de referência) e dos metais condutores X e Y. Baseado neste princípio, criaram-se as tabelas de correlação, que relacionam a FEM, gerada em função da temperatura, supondo-se a Junta de referência a 0ºC. T2- Junta de Referência V + - T1 Junta de Medida CARACTERÍSTICAS DOS TERMOPARES A escolha de um termopar para um determinado serviço deve ser feita considerando todas as possíveis variáveis e normas exigidas pelo processo. Portanto, fornecemos alguns dados para orientação na escolha correcta dos mesmos. A tabela seguinte relaciona os tipos de termopares e a faixa de temperatura usual, com as suas características e restrições, segundo a norma EN

condutores metálicos diferentes, X e Y, unidos numa das suas extremidades, e esta exposta a uma variação de temperatura, gera uma força electromotriz (F.E.M.

2 TIPO T J E K ELEMENTO POSITIVO ELEMENTO NEGATIVO Cobre (+) Constantan (-) Ferro (+) Constantan (-) Níquel Cromio (+) Cobre Níquel (-) Chromel (+) Alumel (-) PRECISÃO CLASSE TEMP.ºC CARACTERÍSTICAS RESTRIÇÕES Podem ser usados em atmosferas 1) Oxidação do cobre acima de +/- 0,5ºC 1-40 a +350 oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. 310ºC. +/- 1,0ºC 2-40 a +350 Adequados para medições abaixo de +/- 1,0ºC a +40 zero graus. Apresenta boa precisão na sua faixa de utilização. Podem ser usados em atmosferas 1) Limite máximo de utilização oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. em atmosfera oxidante de +/- 1,5ºC 1-40 a +750 Não devem, ser usados em atmosferas 760ºC devido à rápida +/- 2,5ºC 2-40 a +750 sulfurosas e não se recomenda o uso oxidação do ferro. 3 3 em temperaturas abaixo de zero graus. 2) Utilizar tubo de protecção Apresenta baixo custo. acima de 480ºC. Podem ser usados em atmosferas 1) Baixa estabilidade em oxidantes e inertes. Em ambientes atmosfera redutora. +/- 1,5ºC 1-40 a +800 redutores ou vácuo perdem as suas +/- 2,5ºC 2-40 a +900 características termoeléctricas. +/- 2,5ºC a +40 Adequado para uso em temperaturas abaixo de zero graus. Recomendável em atmosferas oxidantes 1) Vulnerável em atmosfera ou inertes. Ocasionalmente, podem ser sulfurosa e gases como SO 2 e +/- 1,5ºC 1-40 a usados abaixo de zero graus. Não H 2 S 1, requerendo substancial +/- 2,5ºC 2-40 a devem ser utilizados em atmosferas protecção quando utilizado +/- 2,5ºC a +40 sulfurosas. A sua utilização no vácuo é nessas condições. por um curto período de tempo. 2

+/- 1,0ºC 2-40 a +350 Adequados para medições abaixo de +/- 1,0ºC 3-200 a +40 zero graus. Apresenta boa precisão na sua faixa de utilização.

3 Características dos termopares e liniaridade TIPO ELEMENTO ELEMENTO POSITIVO NEGATIVO S Platina 90% 10% Platina 100% Rhódio(+) (-) R Platina 87% 13% Platina 100% Rhódio (+) B Platina 70% 30% Platina 94% Rhódio (+) 6% Rhódio (-) N Nicrosil (+) Nisil (-) PRECISÃO CLASSE TEMP.ºC CARACTERÍSTICAS RESTRIÇÕES Recomendável em atmosferas 1) Vulnerável a oxidantes ou inertes. Não devem contaminação em +/- 1,0ºC 1-40 a +750 ser usados abaixo de zero graus atmosferas que não no vácuo, em atmosferas sejam oxidantes. +/- 1,5ºC 2-40 a +750 redutoras ou atmosferas com 2) Para altas 3 vapores metálicos. Apresenta boa temperaturas, utilizar precisão em temperaturas isoladores e tubos de elevadas. protecção de alta alumina. Recomendável em atmosferas 1) Vulnerável à 1 oxidantes ou inertes. Não devem contaminação em ser usados no vácuo, em atmosferas que não +/- 1,5ºC a atmosferas com vapores sejam oxidantes. metálicos. Mais adequados para 2) Utilizar isoladores e +/- 4,0ºC a altas temperaturas que os tipos tubos de protecção de (S)/(R). alta alumina. Excelente resistência à oxidação 1) Melhor desempenho +/- 1,5ºC 1-40 a até 1200ºC. Curva FEM x temp. na forma de termopar similar ao tipo K, porém possui de isolação mineral. +/- 2,5ºC 2-40 a menor potência termoeléctrica. Apresenta maior estabilidade e +/- 2,5ºC a +40 menor drift x tempo. 3

Não devem contaminação em +/- 1,0ºC 1-40 a +750 ser usados abaixo de zero graus atmosferas que não no vácuo, em atmosferas sejam oxidantes.

4 LINEARIDADE A Voltagem produzida por uma sonda termopar, não é linear com a temperatura e como tal necessita de ser linearizada através de dispositivos eléctrónicos. Estes estão programados com tabelas de linearização, ou valores apropriados de calibração, possibilitando a entrada dos mesmos nos dispositivos pelo próprio utilizador. As características destes termopares estão definidas na fig. 1, ou em tabelas de Voltagem vs temp. para Termopares. Isto significa, por exemplo que uma sonda termopar Fe-Con (J) pode ser substituída por outra sonda do mesmo tipo independentemente do fabricante, e sem requerer uma recalibração do dispositivo a que está ligado. 4

utilizador. As características destes termopares estão definidas na fig. 1, ou em tabelas de Voltagem vs temp. para Termopares.

5 mv (0ºC junta fria) Pt30 Rh-Pt6 Rh (B) Cu-Con (T) ºC

617 1.674 1.732 600 1.791 1.851 1.912 1.974 2.036 2.100 2.164 2.230 22.296 2.363 700 2.430 2.499 2.569 2.639 2.710 2.782 2.855 2.928 3.003 3.078 800 3.154 3.231 3.308 3.387 3.466 3.546 3.626 3.708 3.

6 Fe-Con (J) ºC mv (0ºC junta fria) NiCr-Ni (K) ºC

771 300 16.325 16.879 17.432 17.984 18.537 19.089 19.640 20.192 20.743 21.295 400 21.846 22.397 22.949 23.501 24.054 24.607 25.161 25.716 26.272 26.829 500 27.388 27.949 28.511 29.075 29.642 30.

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