Curva de variação milivoltagem dos Termopares
Temos aqui a representação da variação da milivoltagem em função da temperatura; a temperatura é a de operação dos principais termopares comerciais (básicos e Nobres ou de platina).
No gráfico acima podemos tirar algumas conclusões com relação a utilização destes termopares. Uma forma de podermos escolher o melhor termopar para ser usado em determinada aplicação seria a sua potência termoelétrica.
Este gráfico apresenta a variação da milivoltagem em função da temperatura; a potência termoelétrica é dada pela razão da milivoltagem em função da temperatura.
Analisando qual o melhor termopar para cada temperatura de trabalho
A Curva Termopares Milivoltagem e Temperatura, representada pela variação da F.E.M dos principais termopares nos permite escolher o melhor termopar para cada tipo de temperatura de trabalho. Como fazer isso?
Vejamos o “Gráfico da variação da Milivoltagem x Temperatura dos termopares Básicos e Nobres (platina)”.
Analisando o Gráfico da variação da FEM dos termopares
1) Para a temperatura de 200°C: Os que possuem a maior milivoltagem seria o tipo J (FeCo) e o E (CrCo). O melhor termopar para essa faixa de trabalho seria o tipo E (CrCo); mas porque usamos normalmente o tipo J (FeCo)?
Porque há uns 30 anos o tipo J (FeCo) por ter na sua formação o elemento ferro o tornava muito mais acessível comercialmente.
Como as temperaturas até 200°C eram usadas em máquinas para a industria, os fabricantes usavam o tipo J (FeCo) para não impactar no custo final do equipamento.
Isso perdura até hoje. O termopar tipo E (CrCo) não conseguiu na época espaço comercial na sua utilização; até hoje não é utilizado embora a sua milivoltagem para baixas temperaturas seja a maior.
2) Para a temperatura de 400°C e 600°C: Os que possuem a maior milivoltagem seria o tipo J (FeCo) e o E (CrCo). O melhor termopar para essa faixa de trabalho seria o tipo E (CrCo); o fato de ser o tipo J (FeCo) o escolhido o motivo é o mesmo relatado no item 1.
3) Para a temperatura de 800°C: Os que possuem a maior milivoltagem seriam o tipo E (CrCo), J (FeCo) e o K (CrAl). O escolhido foi o termopar tipo K (CrAl) pois o E (CrCo) tem o seu limite em 1.000°C e o tipo J (FeCo) usado normalmente até 600°C por conta das proteções que o envolvem. Como a faixa superior e limite dos termopares básicos é de 1.150°C o tipo K (CrAl) encaixou definitivamente.
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TIPOS E CARACTERÍSTICAS DOS TERMOPARES
Existem várias combinações de 2 metais condutores operando como termopares. As combinações de fios devem possuir uma relação razoavelmente linear entre temperatura e f.e.m.; 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, 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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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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