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Aplicação de Termopares em Frigoríficos e Indústrias Alimentícias
Os termopares desempenham um papel crucial na indústria alimentícia e em frigoríficos, garantindo o controle preciso de temperatura em processos críticos. Neste artigo, exploramos os desafios específicos enfrentados, soluções oferecidas e a importância desses sensores para a qualidade e segurança dos produtos alimentícios.
Principais Problemas na Aplicação de Termopares nesta Indústria
Em ambientes como frigoríficos e indústrias alimentícias, os termopares frequentemente enfrentam desafios como a exposição a temperaturas extremas, umidade e substâncias químicas agressivas. A corrosão e o desgaste prematuro dos materiais são preocupações comuns que podem comprometer a precisão das medições e a durabilidade dos sensores.
Problemas Comuns na Aplicação do Termopar nesta Indústria
Entre os problemas comuns estão a necessidade de sensores de temperatura robustos que resistam à limpeza frequente com produtos químicos sem comprometer sua funcionalidade. A interferência eletromagnética também pode afetar as leituras, exigindo medidas de proteção adequadas para garantir a precisão das medições em ambientes tão sensíveis.
Possibilidades de Medição com o Termopar
Os termopares tipo espeto com empunhadura e conector miniatura são amplamente utilizados para medição de temperatura em produtos alimentícios, como carnes, laticínios e alimentos congelados. Sua configuração permite inserção direta nos alimentos ou superfícies de armazenamento, proporcionando leituras rápidas e precisas que são essenciais para manter a qualidade e segurança alimentar.
Confiabilidade do Processo com Termopares
Para garantir a segurança alimentar e a conformidade com as regulamentações sanitárias, é crucial que os termopares sejam calibrados regularmente. Isso assegura que as temperaturas críticas sejam monitoradas com precisão, ajudando a prevenir contaminações microbiológicas e garantir a qualidade dos produtos finais.
Principais Tipos de Termopares Utilizados nesta Área
Os termopares mais comuns utilizados incluem o Tipo T, Tipo K e Tipo J, cada um com características específicas de faixa de temperatura e resistência. A escolha do tipo adequado depende das condições operacionais específicas, como a faixa de temperatura e a necessidade de resistência à corrosão ou umidade.
Importância da Calibração do Termopar
A calibração regular dos termopares tipo espeto é fundamental para garantir a precisão das medições de temperatura. Desvios nas leituras podem resultar em produtos fora das especificações ou riscos à saúde pública. Investir em procedimentos de calibração adequados é essencial para manter a conformidade com as normas de segurança alimentar e operar com eficiência.
Termopar Tipo J Manual
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 celcius 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 – Termopar Tipo J Espeto
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
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 “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: 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.
Termopar Básico Tipo CrCo “E” Cromel / Constantan
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 “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: 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 “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: 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 “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
Conceitos, definições, norma ou boas práticas de engenharia que são importantes para que possamos ter o perfeito entendimento e aplicar na prática.
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A teoria e os conceitos em Termopares
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Site Termopares desde 1999 e Termopar Tipo J Espeto
O site Portal Termopares está no ar desde 1999 e, portanto, o mais confiável e imparcial onde se encontra o melhor conteúdo da internet em medição industrial de temperatura.
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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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