Tudo sobre termopares – Parte I

Tudo sobre termopares – Parte I

O controle preciso da temperatura dos fornos de tratamento térmico, muflas e de banhos depende, em grande parte, da escolha adequada de termopares, bem como dos itens auxiliares, tais como fios de extensão, tubos de proteção e conectores. Especificações, como a última revisão para AMS 2750 (Pirometria), ajudam a focar a atenção sobre o papel fundamental destes importantes sensores de temperatura. Vamos aprender mais.

O Que É Um Termopar?

Os termopares (Fig. 1) são utilizados para detectar a temperatura em fornos de tratamento térmico e são um tipo de sensor elétrico que consiste em dois metais diferentes, unidos entre si, que produzem uma tensão de saída quando sujeitos a uma diferença de temperatura. A junta final, que é colocada no interior do forno, é chamada de junta “quente” (ou de medição). A extremidade junto ao conector do lado de fora do forno é chamada de terminação final e a extremidade unida à instrumentação é comumente chamada de junta “fria” (Fig. 2). Uma força eletromotriz (FEM) é gerada. A FEM é medida em milivolts que são proporcionais à diferença de temperatura entre as extremidades quentes e frias. Os diferentes tipos de materiais utilizados para a construção de termopares produzem sinais de saída diferentes.

O fio de extensão, que deve coincidir com as características termoelétricas do termopar, é utilizado para conectar a terminação final com a instrumentação de temperatura. Este fio é geralmente especificado pelo tipo de termopar e, se for calibrado, a calibração é feita para um conjunto específico de temperaturas – por exemplo 0°C, 20°C e 65°C.

Alguns organismos de auditoria dizem que o fio de extensão não necessita de calibração, uma vez que o fio apenas transfere o sinal de entrada para o conjunto do termopar. O que é especialmente importante, no entanto, é evitar a criação de junções adicionais emendando-se fios. Isto pode causar leituras erradas. É necessário um conduíte separado para toda a extensão do fio condutor para isolar ou bloquear o fio de sinais de tensão transmitidos por outras fiações elétricas ou da energia de máquinas que estão próximas. Há uma blindagem para o fio chamada de fio de drenagem se não houver um conduíte separado para o fio extensor.

O Que É Um Fio de Termopar?

O fio de termopar consiste em dois metais diferentes que são unidos entre si na extremidade final do sensor do termopar. Diferentes tipos de termopares (por exemplo, J, K, N) utilizam diferentes tipos de metais para esses fios (Tabela 1 e Tabela 3) e têm diferentes aplicações (Tabela 2). Estes fios são recobertos com diferentes isolantes (Fig. 3), incluindo fibra de vidro, sílica vítrea e fibra cerâmica, para citar alguns.

O Que É O Fio Extensor?

O fio extensor (Fig. 4) é utilizado para estender um sinal do termopar da cabeça de ligação para o instrumento de leitura do sinal. As classes de fios extensores tipicamente têm um limite inferior de temperatura operacional (normalmente temperatura ambiente) na qual o fio pode ser utilizado. São empregados isolantes como o PVC, Teflon®, Kapton® e fibra de vidro. Como regra, o fio do termopar pode ser usado como fio de extensão, mas o fio extensor não pode ser utilizado no ponto de detecção (ou na parte da sonda) do termopar.

Nossa discussão continua na Parte 2, na próxima edição.

 

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