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Os erros nas medições de temperatura com pouco tempo de utilização e isso tem solução em Termopar tipo Baioneta Injetoras é muito comum.
A Sonda flexível Tipo J quando submetida a temperatura de processo próxima de 300°C fazem com que o cabo em fibra/ fibra com trança tenha um desgaste acelerado, e desta forma erros de medição podem ocorrer. Seguem alguns erros que podem ocorrer na Sonda flexível Tipo J quando utilizada em temperaturas próxima de 300°C:
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1) Erro na medida com o passar do tempo.
Termopares tipo J começam a medir valores de temperatura abaixo do valor esperado. Com o passar do tempo esse erro começa a aumentar e muitas vezes o sensor é substituído de forma precoce; lembrando que esse problema pode ser amenizado tomando alguns cuidados quando da sua fabricação, aumentando a sua vida útil em processo.
2) Oscilações nas medidas podem ser observadas.
Quando a oscilação de temperatura é um problema ou quando ela é apenas uma indicação das condições de processo. Quando as oscilações são devido a baixa isolação do sensor, essas variações se comportam como mudanças bruscas de temperatura, porém melhores observadas quando a temperatura diminui, exemplo:
Tomemos como exemplo uma temperatura de 185°C. A mudança pode ser instantânea se a alteração significa um incremento no aumento da temperatura: Através de uma injeção de calor o sensor pode alterar o seu valor de medição de 185°C para 210°C quase que instantaneamente, e isso ser absolutamente normal. Porém no mesmo exemplo a temperatura estando a 210°C ela não pode alterar para 185°C de modo instantâneo pois este decréscimo depende do resfriamento da sua ponta sensora e isso não ocorre de modo instantâneo. Quando existe problemas de baixa isolação é fácil a identificação pois as mudanças de temperatura ocorrem deste modo mas de um maneira continua, tanto para mais com para menos do valor de temperatura esperado. Chamamos essa situação de “o sensor ficou louco”.
Isso é possível resolver mudando a construção deste Termopar tipo Baioneta Injetoras.
Polinômio para Termopar Tipo J – Termopar tipo Baioneta Injetoras
Características:
- Muito embora as tabelas de normas e limites de erro indiquem faixas definidas em laboratório, na prática é recomendável o seu uso na faixa de 0 a 700°C.
- A faixa de uso dos termopares depende exclusivamente das proteções utilizadas nas montagens.
- Potência Termoelétrica: 5,269mV/100°C. Embora a sua potência termoelétrica seja menor que a milivoltagem do termopar Cromel – Constantan tipo “E” (faixa utilização semelhante) o seu uso se expandiu na indústria em função do seu baixo custo.
- Pode ser utilizado em atmosferas a vácuo, inertes ou neutras, oxidantes e redutoras até o limite de 700°C, desde que devidamente protegidos.
- Baixo custo relativo, sendo assim é um dos mais utilizados industrialmente.
- Tem baixa homogeneidade, devido à dificuldade de obtenção do ferro com alto teor de pureza.
- Limite máximo de utilização de 540°C, com elementos nus (ligas expostas, exemplo fio com isoladores cerâmicos) devido à rápida oxidação do ferro. Atmosferas sulforosas nesta condição também não é recomendável.
- Pode ser utilizado, ocasionalmente, para temperaturas abaixo de 0°C porém, a possível oxidação nesta condição ocasionam a sua descalibração e consequentemente levam a quebra do ferro, motivo pelo qual o termopar Cobre – Constantan tipo “T” seja mais utilizado em temperaturas negativas.
- Limite máximo de utilização em atmosfera oxidante de 700°C, devido à rápida oxidação do ferro.
- Utilizar tubo de proteção acima de 480°C.
Aplicações:
Centrais de Energia, Metalúrgica, Química, e Indústrias em geral.
Potência dos termopares
É a relação que expressa a quantidade de milivoltagem, gerada a cada grau Celsius de variação de temperatura. A expressão matemática que define a potência termoelétrica é:
m V
Pt = ———
° C
Como o valor de milivolts gerado 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 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 de modo experimental. 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 FeCo “J” Ferro / Constantan – Termopar tipo Baioneta Injetoras
Termopares Básicos: São assim chamados os 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.
A importância da teoria e dos conceitos
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A teoria e os conceitos em Termopares
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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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Por exemplo, uma questão muito importante: Quais os motivos para consultar sobre sensores de temperatura no Portal Termopares e Temperatura?
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