Termoelemento tipo S Wikipédia
Termopar tipo S características
- Apresenta boa precisão em altas temperaturas embora tenha uma relação milivolts baixa se comparado a outros termopares.
- Usado em atmosferas inertes e oxidantes em regime contínuo.
- Usados em atmosferas redutoras com proteções especiais para este fim.
- No vácuo, apenas por períodos curtos de tempo e com proteção especial para essa finalidade.
- Vapores metálicos são prejudicais e devem ser usados tubos cerâmicos de alta alumina.
- Uso em altas temperaturas, é preciso uma proteção adequada e bitola do fio compatível, caso contrario teremos o rompimento do sensor se dá pelo desgaste dos elementos. Nessa situação a platina fica susceptível à uma contaminação e grãos são formados ao longo do fio, provocando mudanças na sua calibração e o sua quebra.
- Define a Escala Internacional Prática de Temperatura / IPTS na faixa de 630,74°C (ponto de fusão do antimônio) a 1064,43°C (ponto de fusão do ouro), sendo adotado como padrão nesta faixa.
- Mudanças na calibração podem ocorrer pela difusão de Ródio do elemento negativo para o positivo, ou pela volatilização do Ródio (elemento positivo).
- A diferença do termopar tipo “S” (PtPtRh10%) e o termopar “R” (PtPtRh13%) além da sua potência termoelétrica menor (Tipo “S” < 10% em relação ao “R”), também temos a resistência mecânica. Quanto maior o nível de Ródio, maior a resistência mecânica do termopar.
- Para altas temperaturas (acima de ± 1350°C), devem ser utilizados capilares e tubos protetores de alta alumina (tipo 710).
- Normalmente utilizados nas bitolas: 24 AWG (0,51 mm), 27 AWG (0,35 mm) e 30 AWG (0,30 mm).
Termopar tipo S características, importante saber:
a) Devido a sua grande precisão e estabilidade em altas temperaturas, são usados como padrões em laboratórios de calibração. Utilizado como padrão na calibração de outros termopares.
b) Foi desenvolvido em 1886 por Le Chatelier.
c) Para altas temperaturas (± 1300°C), devem ser utilizados isoladores e tubos protetores de alta alumina (tipo 710).
d) Não deve ser utilizado em temperaturas abaixo de 0°C, pois sua curva de f.e.m. x Temperatura varia irregularmente.
e) Depois de submetido a altas temperaturas (acima 1480°C), para ser utilizado novamente, deve ser aferido.
f) Com o uso próximo de seu limite de aplicação, a platina pura apresenta crescimento de grão acentuado, tornando‑se quebradiça e isto pode tornar a vida útil do termopar curta, quando aplicado em processos sujeitos a esforços mecânicos (vibração).
Aplicações:
Metalúrgicas, Siderúrgicas, Fundição, Usina de Cimento, Vidros, Cerâmica, e Pesquisa Científica. E utilizado em “Sensores Descartáveis” na faixa de 1200°C a 1768°C, para medição de temperatura de metais líquidos em Siderúrgicas e Fundições.
Potência termoelétrica dos termopares
É a relação que expressa a quantidade de milivoltagem, gerada a cada grau celcius de variação de temperatura. A expressão matemática que define a potência termoelétrica é:
m V
Pt = ———
° C
Como a milivoltagem gerada por 1°C de variação é um número muito pequeno e como a variação da f.e.m. gerada em função da temperatura não é linear, é usual definir‑se a potência termoelétrica média no intervalo de utilização de cada termopar e multiplicar‑se este valor por 100°C.
Figura ‑ Como vemos no gráfico, ΔT1 = ΔT2, mas como a curva não é linear temos a PT1 (Potência Termoelétrica 1) e PT2 (Potência Termoelétrica 2) definida pela tangente dos intervalos considerados. Esse valor deve ser multiplicado por 100 para facilitar o estudo.
A potência termoelétrica é uma grandeza útil na caracterização e comparação de termopares.
CORRELAÇÃO DA F.E.M. EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA.
Visto que a f.e.m. gerada em um termopar depende da composição química dos condutores e da diferença de temperatura entre as juntas, isto é, a cada grau de variação de temperatura, podemos observar uma variação da f.e.m. gerada pelo termopar, podemos, portanto, construir uma tabela de correlação entre temperatura e a f.e.m., por uma questão prática padronizou‑se o levantamento destas curvas com a junta de referência à temperatura de 0°C.
Essas tabelas foram padronizadas por diversas normas internacionais e levantadas de acordo com a Escala Prática Internacional de Temperaturas de 1968 (IPTS‑68), para os termopares mais utilizados.
A partir dessas tabelas podemos construir um gráfico, onde estão relacionadas as milivoltagens gerada em função da temperatura, para os termopares segundo a norma ISA, com a junta de referência a 0°C.
A relação da f.e.m. “E” versus a temperatura “T” é usualmente aproximada através de uma equação do tipo:
E= A + BT + CT² +…
Onde A, B, C…, são constantes a serem determinadas experimentalmente. Se a junta de referência está a 0°C, então A = 0.
Podemos notar então que esta expressão não é linear.
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DOS TERMOPARES
Existem várias combinações de 2 metais condutores operando como termopares. Sendo o mais importante que as combinações de fios devem possuir uma relação linear entre temperatura e f.e.m.; e acima de tudo as melhores opções devem desenvolver uma f.e.m. por grau de mudança de temperatura, que seja detectável pelos equipamentos normais de medição.
Essas combinações foram feitas de modo a se obter uma alta potência termoelétrica, sendo um ponto muito importante na medição de temperatura e aliando‑se ainda as melhores características dos fios e resistência à corrosão, na faixa de utilização. Desta forma cada tipo de termopar tem uma faixa de temperatura ideal de trabalho, que deve ser respeitada, para que se tenha a maior vida útil do mesmo.
Podemos dividir os termopares em três grupos, a saber:
‑ Termopares Básicos, Nobres e Especiais
Termopar Básico Tipo CuCo “T” Cobre / Constantan
Termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e/ou sua aplicação admite um limite de erro maior.
TIPO “T” adotada Norma ANSI Cobre – Constantan
Cu (+) Cobre: Elemento formado de Cobre 99,9%.
Co (-) Constantan: Elemento formado por Cobre 58% e Níquel 42% (com variações nestes valores dependendo fabricante).
T adotada pela Norma ANSI / CuCo.
Termopar Básico Tipo FeCo “J” Ferro / Constantan
Termopares Básicos: Termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e/ou sua aplicação admite um limite de erro maior.
TIPO “J” adotada Norma ANSI Ferro – Constantan
Fe (+) Ferro: Elemento formado de Ferro 99,5%.
Co (-) Constantan: Elemento formado por Cobre 58% e Níquel 42% (com variações nestes valores dependendo fabricante).
J ‑ adotada pela Norma ANSI / FeCo.
Termopar Básico Tipo CrCo “E” Cromel / Constantan
Termopares Básicos: Termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e/ou sua aplicação admite um limite de erro maior.
TIPO “E” adotada Norma ANSI Cromel – Constantan
Cr (+) Cromel: Elemento formado de Níquel 90% e Cromo 10%.
Co (-) Constantan: Elemento formado por Cobre 58% e Níquel 42% (com variações nestes valores dependendo fabricante).
E ‑ adotada pela Norma ANSI / CrCo.
Termopar Básico Tipo CrAl “K” Cromel / Alumel
Termopares Básicos: Termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e/ou sua aplicação admite um limite de erro maior.
TIPO “K” adotada Norma ANSI Cromel – Alumel
Cr (+) Cromel: Elemento formado de Níquel 90% e Cromo 10% (+)
Al (-) Alumel: Elemento formado de Níquel 95% e Alumínio, Manganês e Silício (-).
K ‑ adotada pela Norma ANSI / CrAl.
CA ‑ Adotada pela Norma JIS
NiCr‑Ni ‑ Adotada pela Norma DIN
Termopar Básico Tipo NicNis “N” Nicrosil / Nisil
Termopares Básicos: Termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e/ou sua aplicação admite um limite de erro maior.
TIPO “N” adotada Norma ANSI Nicrosil/ Nisil
Nic (+) Nicrosil: Elemento formado de Níquel 83%, Cromo 14% e Silício a 3%.
Nis (-) Nisil: Elemento formado por Níquel 95% e Silício 5%.
N ‑ Adotada pela Norma ANSI / Nicrosil Nisil
Termopar Nobre Tipo Pt PtRh10% “S” Platina 100% / Platina 90% Ródio 10%
Termopares Nobres: São aqueles que os pares são constituídos de platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios termopares.
TIPO “S” adotada Norma ANSI PtPtRh10%
Pt90% Rh10% (+) : Elemento formado de Platina 90% e Ródio 10% (+).
Pt100% (-) : Elemento formado de Platina 100% (-).
S ‑ adotada pela Norma ANSI / PtPtRh10%.
Termopar Nobre Tipo Pt PtRh13% “R” Platina 100% / Platina 87% Ródio 13%
Termopares Nobres: São aqueles que os pares são constituídos de platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios termopares.
TIPO “R” adotada Norma ANSI PtPtRh13%
Pt87% Rh13% (+) : Elemento formado de Platina 87% e Ródio 13% (+).
Pt100% (-) : Elemento formado de Platina 100% (-).
R ‑ adotada pela Norma ANSI / PtPtRh13%.
Termopar Nobre Tipo PtRh6% PtRh30% “B” Platina 94% Ródio 6% / Platina 70% Ródio 30%
Termopares Nobres: São aqueles que os pares são constituídos de platina.
Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios termopares.
TIPO “B” adotada Norma ANSI PtRh6% PtRh30%
Pt70% Rh30% (+): Elemento formado de Platina 70% e Ródio 30% (+).
Pt94% Rh6% (-): Elemento formado de Platina 94% e Ródio 6% (-).
B ‑ adotada pela Norma ANSI / PtRh6% PtRh30%.
A importância da teoria e dos conceitos
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A teoria e os conceitos em Termopar tipo S características
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Termopares são fios metálicos de materiais diferentes que quando soldados e aquecidos neste ponto, observa-se uma carga em milivolts que se apresenta de modo proporcional a temperatura, e assim são elementos que se assemelham a termo pilhas.
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