O que é um termopar?

O que é um Termopar?

Definição de Termopar

Um termopar é um dispositivo que converte diferenças de temperatura em tensão elétrica, com base no princípio do efeito termoelétrico. É um tipo de sensor que pode medir a temperatura em um ponto ou local específico. Os termopares são amplamente utilizados em aplicações industriais, domésticas, comerciais e científicas devido à sua simplicidade, durabilidade, baixo custo e ampla faixa de temperatura.

Efeito Termoelétrico

O efeito termoelétrico é o fenômeno de geração de uma tensão elétrica devido a uma diferença de temperatura entre dois metais ou ligas metálicas diferentes. Este efeito foi descoberto pelo físico alemão Thomas Seebeck em 1821, que observou que um campo magnético era criado ao redor de um circuito fechado de dois metais dissimilares quando uma junção era aquecida e a outra resfriada.

O efeito termoelétrico pode ser explicado pelo movimento de elétrons livres nos metais. Quando uma junção é aquecida, os elétrons ganham energia cinética e se movem mais rapidamente em direção à junção mais fria. Isso cria uma diferença de potencial entre as duas junções, que pode ser medida por um voltímetro ou um amperímetro. A magnitude da tensão depende do tipo de metais usados e da diferença de temperatura entre as junções.

Funcionamento do Termopar

Um termopar consiste em dois fios feitos de metais ou ligas metálicas diferentes, unidos nas duas extremidades para formar duas junções. Uma junção, chamada de junção quente ou de medição, é colocada no local onde a temperatura deve ser medida. A outra junção, chamada de junção fria ou de referência, é mantida em uma temperatura constante e conhecida, geralmente na temperatura ambiente ou em um banho de gelo.

Quando há uma diferença de temperatura entre as duas junções, uma tensão elétrica é gerada no circuito do termopar devido ao efeito termoelétrico. Esta tensão pode ser medida por um voltímetro ou um amperímetro conectado ao circuito. Usando uma tabela de calibração ou uma fórmula que relaciona a tensão à temperatura para um determinado tipo de termopar, a temperatura da junção quente pode ser calculada.

Tipos de Termopares

Existem vários tipos, como K, J, T e E, que diferem pelas combinações de metais, faixas de temperatura e aplicações específicas.

Vantagens

• Podem medir uma ampla faixa de temperaturas, desde criogênicas até muito altas.

• São dispositivos simples, robustos e confiáveis que podem suportar ambientes adversos e vibrações.

• São baratos e fáceis de instalar e substituir.

• Possuem um tempo de resposta rápido e podem medir mudanças dinâmicas de temperatura.

• Não requerem alimentação externa ou amplificação para seu funcionamento.

Desvantagens

• Têm baixa precisão e estabilidade em comparação com outros sensores.

• São suscetíveis a erros devido à corrosão, oxidação, contaminação ou envelhecimento dos fios.

• Requerem uma junção de referência em uma temperatura conhecida para medição precisa.

• Têm uma saída não linear que requer calibração ou compensação complexa.

• Podem gerar tensões termoelétricas indesejadas devido a junções parasitas no circuito.

Critérios de Seleção

Escolha com base na faixa de temperatura, precisão, compatibilidade com o ambiente, tamanho, características elétricas e custo.

• Aplicações Comuns

• Indústrias de aço e ferro

• Aparelhos a gás

• Sensores de radiação termopilha

• Manufatura

• Produção de energia

• Plantas de processamento

• Termopares como manômetros de vácuo

Conclusão

Os termopares são sensores de temperatura amplamente utilizados que consistem em dois tipos diferentes de metais unidos em uma extremidade. Quando a junção dos dois metais é aquecida ou resfriada, é criada uma tensão que pode ser correlacionada com a temperatura.

Os termopares têm muitas vantagens e desvantagens em comparação com outros sensores de temperatura. Podem medir uma ampla faixa de temperaturas, desde criogênicas até muito altas. São dispositivos simples, robustos e confiáveis que podem suportar ambientes adversos e vibrações. São baratos e fáceis de instalar e substituir. Possuem um tempo de resposta rápido e podem medir mudanças dinâmicas de temperatura. No entanto, têm baixa precisão e estabilidade em comparação com outros sensores. São suscetíveis a erros devido à corrosão, oxidação, contaminação ou envelhecimento dos fios. Requerem uma junção de referência em uma temperatura conhecida para medição precisa. Têm uma saída não linear que requer calibração ou compensação complexa.

Para selecionar o termopar correto, considere a faixa de temperatura e a precisão necessárias, a compatibilidade química e a durabilidade dos fios, o tamanho e a forma da sonda, as características elétricas e a imunidade ao ruído, e a disponibilidade e o custo do tipo e acessórios.

Os termopares são utilizados em uma ampla variedade de aplicações em várias indústrias e domínios. Algumas das aplicações comuns de termopares são nas indústrias de aço e ferro, aparelhos a gás, sensores de radiação termopilha, manufatura, produção de energia, plantas de processamento e termopares como manômetros de vácuo.