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Aplicação de Termopares Tipo Olhal em Temperaturas de Superfície Fixação por Parafuso

Os termopares tipo olhal são amplamente utilizados na indústria para medição precisa de temperatura em superfícies diversas, especialmente quando fixados por parafuso até 300°C. Neste artigo, exploramos os desafios enfrentados, as soluções oferecidas e a importância dessa tecnologia para processos industriais exigentes.

Principais Problemas na Aplicação de Termopares Tipo Olhal até 300°C Fixação por Parafuso

A aplicação de termopares tipo olhal em temperaturas de superfície enfrenta desafios como a necessidade de garantir uma fixação adequada por parafuso para evitar deslocamentos que comprometam a precisão das medições. Além disso, o ambiente operacional pode incluir vibrações, corrosão e variações de temperatura que exigem materiais e técnicas de montagem robustas.

Problemas Comuns na Aplicação do Termopar nesta Indústria

Os problemas frequentemente encontrados incluem a influência de campos elétricos e magnéticos próximos que podem interferir nas leituras, além da exposição a substâncias químicas corrosivas que podem danificar o termopar ao longo do tempo. A escolha de materiais de proteção adequados e técnicas de montagem precisas são essenciais para mitigar esses desafios.

Possibilidades de Medição com o Termopar Tipo Olhal

Os termopares tipo olhal oferecem flexibilidade na medição de temperatura em superfícies planas ou curvas, sendo especialmente úteis em equipamentos industriais como fornos, tanques e motores. Sua fixação por parafuso permite uma instalação segura e precisa, facilitando a manutenção e garantindo leituras confiáveis em condições adversas.

Confiabilidade do Processo com Termopares

Manter a confiabilidade do processo industrial depende diretamente da precisão das medições de temperatura fornecidas pelos termopares. A calibração regular é fundamental para assegurar a precisão das leituras ao longo do tempo, garantindo que as operações sejam realizadas dentro dos parâmetros ideais e minimizando falhas operacionais.

Principais Tipos de Termopares Utilizados nesta Área

Os tipos de termopares mais comuns incluem o Tipo K, Tipo J e Tipo T, cada um com suas características específicas de faixa de temperatura e resistência. A escolha do tipo correto depende das condições de operação específicas e dos requisitos de temperatura do processo industrial.

Importância da Calibração do Termopar

A calibração regular dos termopares tipo olhal é crucial para garantir a precisão das medições de temperatura. Desvios na leitura podem levar a produtos finais fora das especificações ou a danos no equipamento, afetando a qualidade e a eficiência operacional. Investir em programas de calibração robustos é fundamental para o sucesso a longo prazo das operações industriais.

Termopar Tipo J Manual

Características:

1. 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.
   
2. A faixa de uso dos termopares depende exclusivamente das proteções utilizadas nas montagens.
   
3. 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.
   
4. Pode ser utilizado em atmosferas a vácuo, inertes ou neutras, oxidantes e redutoras até o limite de 700°C, desde que devidamente protegidos.
   
5. Baixo custo relativo, sendo assim é um dos mais utilizados industrialmente.
   
6. Tem baixa homogeneidade, devido à dificuldade de obtenção do ferro com alto teor de pureza.
   
7. 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.
   
8. 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.
   
9. Limite máximo de utilização em atmosfera oxidante de 700°C, devido à rápida oxidação do ferro.
   
10. 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 olhal

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

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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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