Utilização De Termopares-Sumário Teórico

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LABORATÓRIO DE METROLOGIA
UTILIZAÇÃO DE TERMOPARES
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UTILIZAÇÃO DE TERMOPARES
No controle de processos industriais, a implementação de instrumentação é
essencial para que seja feita a medição das variáveis-controle desejadas, permitindo
executar um controle automatizado de sistemas. Na área de instrumentação, variáveis
como pressão, temperatura, nível e vazão estão entre as mais frequentes e
importantes no tangente ao monitoramento em processos contínuos (FIALHO, 2009).
A variável temperatura pode ser verificada com o uso de medidores específicos,
variando seu princípio físico de acordo com sua aplicação. Instrumentos que trabalham
por meio de variação da dilatação de líquidos, como álcool e mercúrio, confinados em
recipientes de vidro ou metal, são denominados termômetros (BEGA, 2011).
Os pirômetros ópticos, ou de radiação, são instrumentos de uso manual que
trabalham por meio de medição de radiação, sendo comumente encontrados em
aplicações médicas. Existem, ainda, os medidores que funcionam por variações de sua
resistência elétrica, isto é, o material submetido a troca de calor com o ambiente sob
medição varia seu valor de resistência elétrica de acordo com a variação de
temperatura do ambiente (BEGA, 2011).
Entre os tipos de medidores baseados em variação de resistência elétrica, os
termopares são os mais amplamente utilizados. Seu princípio de funcionamento se
baseia na combinação de dois materiais diferentes, unidos em uma ponta (que será
submetida ao ambiente em que se deseja realizar a medição), e, na outra ponta, é
percebida uma força eletromotriz térmica, provocada pelo gradiente de temperatura
(DUNN, 2013). Veja o esquema de montagem de um termopar:
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Figura 1 – Esquema de montagem de termopar. Fonte: Adaptada de Dunn (2013).
Três efeitos explicam o funcionamento dos termopares (DUNN, 2013):
 Efeito Seebeck: estabelece que a força eletromotriz térmica produzida é
proporcional à temperatura entre as duas junções.
Figura 2 – Termopar. Fonte: Shutterstock.
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 Efeito Peltier: estabelece que, uma vez estabelecida uma corrente elétrica
no circuito formado pelos dois condutores, uma junção liberará energia,
enquanto a outra absorverá energia.
 Efeito Thompson: estabelece que, quando há uma corrente elétrica
circulando em um dos condutores com diferença de temperatura, o calor
produzido é emitido ou absorvido, ficando dependente do sentido da
corrente e do gradiente de temperatura.
Visto que o termopar é feito de dois materiais dissimilares, as diferentes
combinações irão levar a diferentes faixas de medição. Comercialmente, os principais
tipos de termopares são indicados por letras, e representam o uso combinado de ligas
metálicas que são seus condutores (FIALHO, 2009). Na Tabela 1, são vistos os códigos,
a composição e a faixa de operação de diversos tipos de termopares.
Tipo Materiais Faixa de medição (°C)
T Cobre-constantan –140 a 400
E Cromel-constantan –180 a 1.000
J Ferro-constantan 30 a 900
K Cromel-alumel 30 a 1.400
N Nicrosil-nisil 30 a 1.400
Tabela 1 – Tipos de termopares. Fonte: Elaborada pelo autor (2021).
Na Tabela 1, são vistos diferentes nomes de ligas: constantan, cromel, alumel,
nicrosil e nisil. A seguir, temos a especificação de composição de cada uma dessas ligas
(FIALHO, 2009):
 Constantan (55% cobre + 44% níquel + 1% manganês)
 Cromel (90% níquel + 10% cromo)
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 Alumel (95% níquel + 5% alumínio)
 Nicrosil (84,5% níquel + 14% cromo + 1,5% silício)
 Nisil (95,4% níquel + 4,5% silício + 0,1% magnésio)
Especificado o tipo de termopar a ser utilizado, a ponta oposta à ponta de
medição, dotada de um conector, é conectada a um instrumento de medição digital,
um controlador lógico programável (CLP) ou, até mesmo, um multímetro. Um exemplo
dessa acoplagem é apresentado na Figura 3:
Figura 3 – Termômetro digital com termopar acoplado. Fonte: Shutterstock.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BEGA, E. A. (org.). Instrumentação industrial. 3. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2011.
DUNN, W. C. Fundamentos de instrumentação industrial e controle de processos.
Porto Alegre: Bookman, 2013.
FIALHO, A. B. Instrumentação industrial: conceitos, aplicações e análises. 7. ed. São
José dos Campos: Erica, 2009.
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