Buscar

Relatório - Trocadores de Calor

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 18 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 18 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 9, do total de 18 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

CECS - CENTRO DE ENGENHARIA, MODELAGEM E CIÊNCIAS 
SOCIAIS APLICADAS 
 
 
EXPERIMENTO 1 – TROCADORES DE CALOR DE TUBOS 
CONCÊNTRICOS 
 
 
ADRIANO DINIZ SILVA LIMA - RA: 11100411 
JACLES MARTINS COELHO NETO - RA 11117513 
LETICIA MENDES - RA: 21070014 
MOHAMAD HUSSEIN NASSER - RA: 11024115 
VICTOR ANDRADE DOS SANTOS - RA 21074413 
 
 
PROFESSORA: JULIANA TÓFANO DE CAMPOS LEITE 
ENTREGUE EM: 22/10/2019 
REVISADO EM: 03/11/2019 
 
 
Santo André, outubro/2019 
Sumário 
RESUMO 3 
1 INTRODUÇÃO 4 
2 OBJETIVOS 4 
2.1 OBJETIVOS GERAIS 4 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4 
3 MATERIAL E MÉTODOS 5 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 7 
4.1 ESCOAMENTO PARALELO 7 
4.2 ESCOAMENTO CONTRACORRENTE 10 
5 CONCLUSÃO 14 
6 REFERENCIAL TEÓRICO – TERMOPARES 15 
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 18 
 
RESUMO 
 
Um trocador de calor é um dispositivo termodinâmico através do qual é possível fazer 
a troca de calor entre dois ou mais fluidos com temperaturas diferentes e são bastante usados 
em processos industriais no qual se deseja aquecer ou resfriar um fluido. Um dos trocadores 
mais comuns são os trocadores de calor de casco e tubos, que são constituídos por um casco e 
um feixe de tubos em seu interior. Pelos tubos normalmente circula o fluido refrigerante (menor 
temperatura) enquanto que o fluido a ser refrigerado (maior temperatura) flui em torno da área 
dos tubos internos, sendo isolado pelo casco do trocador. Neste trabalho foi realizado um estudo 
comportamental da transferência de calor que ocorre em um trocador de calor casco e tubos 
através da coleta das temperaturas das correntes fria e quente que circulam pelo sistema. Após 
uma análise do perfil de temperaturas obtido conclui-se que há uma variação das temperaturas 
de ambas as correntes no decorrer do tempo até o momento em que elas se aproximam 
mostrando que ocorreu a transferência de calor esperada e que o modelo matemático proposto 
é adequado. Após a análise dos resultados experimentais foi observado que as temperaturas das 
correntes fria e quente variam com o passar do tempo até o momento em que elas se aproximam, 
ou seja, é possível observar o fenômeno de transferência de calor que ocorre. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Trocadores de calor são equipamentos utilizados em diversas aplicações, onde sua 
função é realizar a troca de térmica entre dois fluidos que estão a temperaturas diferentes. 
Tipicamente eles são classificados de acordo com a direção e sentido do escoamento desses 
fluidos e do tipo de construção de sua estrutura. 
Nos trocadores de calor mais simples os fluidos quente e frio movem-se no mesmo 
sentido ou em sentidos opostos, e sua estrutura é formada por tubos concêntricos que permitem 
a troca térmica sem que haja a mistura dos fluidos. Na configuração de escoamento paralelo, os 
fluidos quentes e frio entram pela mesma extremidade, escoam no mesmo sentido e deixam o 
equipamento também na mesma extremidade. Na configuração de escoamento contracorrente, 
os fluidos entram por extremidades opostas, escoam em sentidos opostos e deixa o equipamento 
em extremidades opostas. 
 
2 OBJETIVOS 
Os objetivos deste trabalho foram divididos em: 
2.1 OBJETIVOS GERAIS 
O presente trabalho teve como objetivo geral verificar o desempenho de trocadores de 
calor de tubos concêntricos, com escoamento paralelo e contracorrente e verificar o efeito da 
variação da vazão mássica sobre o desempenho do trocador de calor. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Determinar a eficiência do trocador. 
• Determinar o coeficiente global de transferência de calor. 
• Analisar o efeito da oscilação da vazão mássica sobre o rendimento do trocador 
de calor. 
• Comparar as diferentes configurações - paralelo e contracorrente. 
• Ter contato com os equipamentos experimentalmente. 
 
 
3 MATERIAL E MÉTODOS 
 
3.1 DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS 
 
Para ambas as partes do experimento – escoamentos paralelo e contracorrente – foram 
utilizados um termômetro de mercúrio e o trocador de calor de tubos concêntricos modelo 
TD360A, marca TecQuipment, mostrado na Figura 1. Constituído por tubo externo (casca) de 
diâmetro externo de 30 mm e diâmetro interno de 20 mm em acrílico transparente, tubo interno 
de diâmetro externo de 1 mm e diâmetro interno de 10 mm em aço inoxidável, possui uma área 
média de transferência de calor de 0,02 m2. 
 
Figura 1: Trocador de calor TD360A - TecQuipment 
 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
3.2 METODOLOGIA 
 
Com o trocador de calor instalado e configurado para escoamento paralelo, a 
temperatura de entrada da água quente foi ajustada para 40°C, com vazão de 3,0 l/min. 
Mantendo constante os valores da água quente, variou-se a vazão da água fria, inicialmente a 
3,5 l/min, e diminuindo em intervalos de 0,5 l/min até a vazão de 0,5 l/min. 
A cada variação, foram tomados os valores de temperatura de entrada do fluido quente 
TH1, temperatura de saída do fluido quente TH2, temperatura intermediária quente TH3, 
temperatura de entrada do fluido frio TC1, temperatura de saída do fluido frio TC2, temperatura 
intermediária fria TC3. Com o termômetro de mercúrio foi aferida a temperatura ambiente, como 
referência. 
A segunda parte do experimento seguiu a mesmo metodologia descrita, variando 
apenas a configuração do trocador de calor, agora para escoamento contracorrente. 
3.3 EQUAÇÕES UTILIZADAS 
De acordo com INCROPERA et al. (2008), para o cálculo das taxas de transferência 
de calor (Q), considerando regime permanente, variações de energia potencial e cinética nulas 
e sem realização de trabalho, obtém-se do balanço de energia, conforme as Equações 1 e 2: 
Q = mH .cp .(TH, ent - TH,sai ) (1) 
 
Q = mC .cp .(TC, sai - TC,ent ) (2) 
 
sendo Q a taxa de calor dissipada em J/s, mH e mC referem-se as vazões mássicas da água quente 
e fria, respectivamente, em kg/s, e cp é o calor específico da água em kJ/kg.°C. 
Também é possível determinar as taxas de transferência de calor Q em função da média 
logarítmica das diferenças de temperatura, 𝛥Tml , conforme Equação 3: 
Q = UA𝛥Tml (3) 
 
sendo U o coeficiente de transferência de calor global em kW/m2 .°C e A a área em m2 da 
superfície de troca térmica. A média logarítmica das diferenças de temperatura 𝛥Tml em °C 
pode ser obtida pelas Equações 4 e 5: 
𝛥Tml = 
(𝑇𝐻,𝑠𝑎𝑖−𝑇𝐶,𝑠𝑎𝑖)−(𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡)
𝑙𝑛(
𝑇𝐻,𝑠𝑎𝑖−𝑇𝐶,𝑠𝑎𝑖
𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡
)
 (4) 
 
𝛥Tml = 
(𝑇𝐻,𝑠𝑎𝑖−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡)−(𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐶,𝑠𝑎𝑖)
𝑙𝑛(
𝑇𝐻,𝑠𝑎𝑖−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡
𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐶,𝑠𝑎𝑖
)
 (5) 
 
onde a Equação 4 é aplicada para o escoamento paralelo e a Equação 5 para o escoamento 
contracorrente. 
A eficiência (η) de um trocador de calor é determinada pela razão da taxa de 
transferência de calor do fluido frio sobre a taxa de transferência de calor do fluido quente, 
conforme Equação 6. Por essa equação é possível analisar o desempenho da transferência de 
calor do fluido quente para o fluido frio. 
 𝜂= 
𝑄𝑙
𝑄ℎ
 (6) 
A efetividade (ε) de um trocador de calor pode ser determinada pela razão entre a taxa 
de transferência de calor real em um trocador de calor e a taxa de transferência de calor máxima 
possível, conforme a Equação 7: 
𝜀 =
𝑄
𝑄𝑚𝑎𝑥
 = 
𝐶𝐻(𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐻,𝑠𝑎𝑖)
𝐶𝑀𝐼𝑁(𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡)
= 
𝐶𝐶(𝑇𝐶,𝑠𝑎𝑖−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡)
𝐶𝑀𝐼𝑁(𝑇𝐻,𝑒𝑛𝑡−𝑇𝐶,𝑒𝑛𝑡)
 (7) 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
4.1 ESCOAMENTO PARALELO 
 
Os valores obtidos nas medições experimentais do escoamento paralelo são 
apresentados na Tabela 1 e para determinar as vazões mássicas converteu-se as vazões 
volumétricas de L/min para m³/s, conforme Tabela 2. 
Tabela 1: Dados experimentais dos fluidos quente e frio -Escoamento paralelo 
Temperatura ambiente: 22°C 
Temperatura tanque de abastecimento: 40°C 
Ensaio 
mH 
(l/min) 
mC 
(l/min) 
TH1 (°C) TH2 (°C) TH3 (°C) TC1 (°C) TC2 (°C) TC3 (°C) 
1 3.05 3.50 39.3 36.8 38.1 19.1 21.5 20.5 
2 3.05 3.01 39.2 36.8 37.9 19.0 21.7 20.5 
3 3.05 2.50 39.7 37.4 38.5 19.0 22.0 20.7 
4 3.02 2.02 39.6 37.6 38.7 19.0 22.5 21.0 
5 3.02 1.51 39.5 37.7 38.5 19.1 23.1 21.3 
6 3.03 1.00 40.0 38.6 39.4 19.1 24.4 22.1 
7 2.99 0.51 39.4 38.3 38.9 19.3 26.6 23.6 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
 
Tabela 2: Conversão de unidades das vazões mássicas - escoamento paralelo 
Ensaio mH (l/min) mH (m³/s) mH (kg/s) mC (l/min) mC (m³/s) mC (kg/s) 
1 3.05 5.08E-05 5.04E-02 3.50 5.83E-05 5.82E-02 
2 3.05 5.08E-05 5.04E-02 3.01 5.02E-05 5.00E-02 
3 3.05 5.08E-05 5.04E-02 2.50 4.17E-05 4.15E-02 
4 3.02 5.03E-05 4.99E-02 2.02 3.37E-05 3.36E-02 
5 3.02 5.03E-05 4.99E-02 1.51 2.52E-05 2.51E-02 
6 3.03 5.05E-05 5.01E-02 1.00 1.67E-05 1.66E-02 
7 2.99 4.98E-05 4.94E-02 0.51 8.50E-06 8.48E-03 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
A Tabela 3 apresenta as taxas de transferência de calor Q para as diferentes vazões 
consideradas no escoamento paralelo. O subscrito 12 representa a troca de calor total entre os 
pontos 1 e 2 do trocador, ou seja, entre a entrada e a saída. Já os subscritos 31 e 32 representam 
as trocas de calor intermediárias, na primeira metade e na segunda metade do trocador de calor, 
respectivamente. Pode-se notar que Q12 é a soma de Q32 e Q31. 
Tabela 3: Taxa de transferência de calor Q para diferentes valores de vazão - esc. paralelo 
Ensaio 
Fluido quente Fluido frio 
Q12 (W) Q32 (W) Q31 (W) Q12 (W) Q32 (W) Q31 (W) 
1 -528 -274 -253 584 243 341 
2 -507 -232 -274 565 251 314 
3 -486 -232 -253 522 226 296 
4 -418 -230 -188 492 211 281 
5 -376 -167 -209 420 189 231 
6 -294 -168 -126 369 160 209 
7 -228 -124 -103 259 106 153 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
 
A efetividade e eficiência do trocador de calor para as diferentes vazões para o 
escoamento paralelo são apresentadas conforme Tabela 4: 
Tabela 4: Eficiência do trocador de calor para diferentes valores de vazão - esc. paralelo 
Ensaio ε η 
1 0,124 1,11 
2 0,128 1,12 
3 0,135 1,07 
4 0,144 1,18 
5 0,177 1,12 
6 0,189 1,26 
7 0,325 1,14 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
Para todos os ensaios, os valores da eficiência deram todos maiores que 1, o que não 
era o esperado. Isso pode ser devido aos erros de medição dos equipamentos ou ao fato da 
temperatura ambiente ser maior que a temperatura do fluido frio, ocasionando uma troca de 
calor nesse meio. 
A Tabela 5 apresenta os valores das médias logarítmicas de temperatura para o 
escoamento paralelo. 
Tabela 5: Médias logarítmicas das diferenças de temperatura - esc. paralelo 
Ensaio ΔTlm 
1 17.64 
2 17.53 
3 17.92 
4 17.71 
5 17.34 
6 17.33 
7 15.52 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
Tais dados foram úteis para a determinação do coeficiente global de transferência de 
calor, apresentado na Tabela 6, conforme Equação 3. 
Tabela 6 - Coeficiente global de transferência de calor para diferentes vazões - esc. paralelo 
Ensaio Fluido quente Fluido frio 
1 -1495 1655 
2 -1445 1611 
3 -1355 1456 
4 -1180 1389 
5 -1085 1211 
6 -846 1064 
7 -733 834 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
4.2 ESCOAMENTO CONTRACORRENTE 
Os valores obtidos nas medições experimentais do escoamento contracorrente são 
apresentados na Tabela 7 e para determinar as vazões mássicas converteu-se as vazões 
volumétricas de L/min para m³/s, conforme Tabela 8: 
Tabela 7 - Dados experimentais dos fluidos quente e frio - escoamento contracorrente 
Temperatura ambiente: 23°C 
Temperatura tanque de abastecimento: 40°C 
Ensaio 
mH 
(l/min) 
mC 
(l/min) 
TH1 (°C) TH2 (°C) TH3 (°C) TC1 (°C) TC2 (°C) TC3 (°C) 
1 2.92 3.50 40.1 38.1 39.3 23.6 25.4 24.4 
2 2.96 3.02 39.9 38.0 39.1 23.3 25.4 24.3 
3 2.93 2.50 40.2 38.3 39.3 22.9 25.3 24.1 
4 2.88 2.00 39.9 38.2 39.1 22.9 25.5 24.1 
5 2.91 1.49 40.1 38.6 39.5 22.5 26.0 24.2 
6 2.91 0.99 40.0 38.7 39.3 22.4 26.7 24.6 
7 2.90 0.51 39.7 38.6 39.2 22.4 28.6 25.8 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
 
Tabela 8 - Conversão de unidades das vazões mássicas - escoamento contracorrente 
Ensaio mH (l/min) mH (m³/s) mH (kg/s) mC (l/min) mC (m³/s) mC (kg/s) 
1 2.92 4.87E-05 4.83E-02 3.50 5.83E-05 5.82E-02 
2 2.96 4.93E-05 4.89E-02 3.02 5.03E-05 5.02E-02 
3 2.93 4.88E-05 4.85E-02 2.50 4.17E-05 4.15E-02 
4 2.88 4.80E-05 4.76E-02 2.00 3.33E-05 3.32E-02 
5 2.91 4.85E-05 4.81E-02 1.49 2.48E-05 2.48E-02 
6 2.91 4.85E-05 4.81E-02 0.99 1.65E-05 1.65E-02 
7 2.90 4.83E-05 4.80E-02 0.51 8.50E-06 8.48E-03 
Fonte: Elaboração Própria. 
A Tabela 9 apresenta as taxas de transferência de calor Q para as diferentes vazões 
consideradas no escoamento contracorrente. O subscrito 12 representa a troca de calor total 
entre os pontos 1 e 2 do trocador, ou seja, entre a entrada e a saída. Já os subscritos 31 e 32 
representam as trocas de calor intermediárias, na primeira metade e na segunda metade do 
trocador de calor, respectivamente. Pode-se notar que Q12 é a soma de Q32 e Q31. 
Tabela 9 - Taxa de transferência de calor Q para diferentes valores de vazão - esc. 
contracorrente 
Ensaio 
Fluido quente Fluido frio 
Q12 (W) Q32 (W) Q31 (W) Q12 (W) Q32 (W) Q31 (W) 
1 -404 -243 -162 438 243 195 
2 -389 -225 -164 441 231 210 
3 -385 -203 -183 417 209 209 
4 -339 -179 -159 362 195 167 
5 -302 -181 -121 363 187 176 
6 -262 -121 -141 296 145 151 
7 -221 -120 -100 220 99.3 121 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
 
A efetividade e eficiência do trocador de calor para as diferentes vazões para o 
escoamento contracorrente são apresentadas conforme Tabela 10: 
 
Tabela 10 - Eficiência do trocador de calor para diferentes valores de vazão - esc. contracorrente 
Ensaio ε η 
1 0.121 1,08 
2 0.114 1,13 
3 0.128 1,08 
4 0.143 1,07 
5 0.165 1,20 
6 0.215 1,13 
7 0.360 1,00 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
Para todos os ensaios, os valores da eficiência deram todos maiores que 1, o que não 
era o esperado. Isso pode ser devido aos erros de medição dos equipamentos ou ao fato da 
temperatura ambiente ser maior que a temperatura do fluido frio, ocasionando uma troca de 
calor nesse meio. 
A Tabela 11 apresentam os valores das media logarítmicas da temperatura para o 
escoamento contracorrente: 
Tabela 11 - Médias logarítmicas das diferenças de temperatura - esc. contracorrente 
Temperatura Média 
Logarítmica 
Ensaio ΔTlm 
1 14.52 
2 14.51 
3 15.05 
4 14.75 
5 14.96 
6 14.62 
7 13.32 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
Tais dados foram úteis para a determinação do coeficiente global de transferência de 
calor, apresentado na Tabela 12, conforme Equação 3. 
Tabela 12 - Coeficiente global de transferência de calor para diferentes vazões - esc. 
contracorrente 
Ensaio Fluido quente Fluido frio 
1 -1391 1508 
2 -1340 1519 
3 -1279 1385 
4 -1149 1227 
5 -1009 1213 
6 -896 1012 
7 -829 825 
Fonte: Elaboração Própria. 
 
De posse dos resultados obtidos, é possível concluir que a temperatura varia à medida 
que o calor é trocado entre os fluidos, ou seja, à medida que o fluido percorre o comprimento 
do trocador. A temperatura da corrente fria apresenta um comportamento aproximadamente 
constante, o que reforça a suposição realizada na modelagem matemática do trocador. 
Comparando-se a efetividade teórica das duas operações, confirma-se mais uma vez 
que a configuração contracorrente é mais eficiente, sendo que a diferença significativa entre os 
resultados das efetividades real e teórica não nos permite tomar essa conclusão, devido à não 
idealidade do trocador de calor utilizado 
Uma vez que a vazão mássica é reduzida, os valores, a transferência de calor e o 
coeficiente global são afetados pois os mesmos têm relação direta ou indireta com a velocidade 
do escoamento. O tamanho do trocador de calor influência nos resultados, por isso algumas 
hipóteses e simplificaçõespodem não estar de acordo com os valores encontrados. 
Finalmente, vale ressaltar o motivo da configuração em contracorrente tornar o sistema 
mais eficiente em relação à configuração em co-corrente: isto ocorre pois, como os dois fluidos 
correm paralelamente um com o outro na co-corrente o fluxo se dá com os dois fluidos entrando 
do mesmo lado e saindo do outro lado, fazendo com que a taxa de transfêrencia quase se iguale, 
pois o fluido frio ganha temperatura à medida que acompanha o fluxo quente. Já em contra-
corrente, os fluidos entram por lados diferentes, fazendo com que, mesmo que o fluido frio 
ganhe temperatura, ele irá trocar calor com o fluido quente do outro lado, pois estará ainda em 
uma temperatura inferior à do fluido quente. 
 
5 CONCLUSÃO 
De posse aos dados obtidos experimentalmente, foi possível cumprir os objetivos 
propostos para o presente relatório. Levando em consideração os possíveis erros associados, 
seja por imprecisão dos equipamentos ou algum erro operacional, os resultados obtidos podem 
ser diferentes dos resultados reais, porém foi possível entender o conceito de transferência de 
calor em um trocador de calor de casco e tubos. 
 
6 REFERENCIAL TEÓRICO – TERMOPARES 
Termopares são sensores de temperatura de fabricação e formato de utilização bastante 
simples, onde ele realiza uma medição de temperatura que é identificada através de uma 
diferença de potencial entre as extremidades. Essa diferença de potencial pode ser facilmente 
medida através de um voltímetro, tornando assim extremamente aplicável a diversos circuitos 
eletroeletrônicos. Um termopar é constituído por dois metais distintos unidos em uma das 
extremidades, a diferença de potencial acontece quando se verifica uma diferença de 
temperatura entre a extremidade dos metais que está unida e as extremidades livres. 
Conceitualmente o funcionamento do termopar é baseado no Efeito de Seebeck, este 
que foi descoberto acidentalmente por um físico chamado Thomas Seebeck em 1822. Existem 
diversos tipos de combinações de metais que podem ser feitas, além de diversos tipos de 
termopares, onde cada um possui particularidades de funcionamento e aplicação. 
6.1 EFEITO TERMOELÉTRICO OU EFEITO SEEBECK 
O termopar tem seu princípio de funcionamento baseado no efeito Seebeck, e este 
efeito demonstra que para grandes diferenças de temperatura a diferença de potencial entre A1 
e A2 é dada por uma lei do tipo: 
V = a + b(t1+t2) + c(t1-t2)² 
Onde a, b e c são constantes, isso se torna verdadeiro quando uma das junções é 
mantida a temperatura constante. Isso fica claro através de um exemplo prático: Se uma junção 
é mantida a 0ºC e a outra a 10ºC a diferença de potencial é diferente do caso onde uma junção 
é mantida a 100ºC e a outra a 110ºC, apesar da diferença de temperatura ser igual (10ºC) a 
diferença de potencial não. 
A diferença de potencial gerada no fenômeno termoelétrico (ou efeito Seebeck) é 
sempre bastante pequena, exemplo: Em um termopar constituído por Cu e Fe, uma diferença 
de temperatura de 100ºC gera uma diferença de potencial de ordem de 0,001 V. 
6.2 TIPOS DE TERMOPARES 
De acordo com SILVA (2019), existem diversos tipos e modelos de termopares, cada 
um dedicado a alguma aplicação diferente pois apresenta aspectos diferentes, conforme Tabela 
13: 
 Tabela 13 - Tipos de Termopares e sua Constituição 
 
Fonte: SILVA (2019) 
De acordo com OMEGA BRASIL (2019), a principal diferença entre os tipos de 
termopares são as combinações dos metais que constituem os termopares e também as 
calibrações. As quatro calibrações mais comuns são J, K, T e E, além dessas existem também 
as combinações para altas temperaturas que são R, S, C e GB. 
Cada calibração apresenta diferentes intervalos de temperatura e pode variar de acordo 
com o diâmetro do fio utilizado no termopar. Na Tabela 14 é possível verificar as principais 
características das calibrações J, K, E e T. 
Tabela 14 - Intervalos de temperatura mais comuns para Termopares 
Calibração 
Temperatura 
Limites Padrão 
de Erros 
Limites Especiais 
de Erros 
Intervalo 
J 
0° a 750°C 
(32° a 1382°F) 
Superior a 2.2°C 
ou 0.75% 
Superior a 1.1°C 
ou 0.4% 
K 
-200° a 1250°C 
(-328° a 2282°F) 
Superior a 2.2°C 
ou 0.75% 
Superior a 1.1°C 
ou 0.4% 
E 
-200° a 900°C 
(-328° a 1652°F) 
Superior a 1.7°C 
ou 0.5% 
Superior a 1.0°C 
ou 0.4% 
T 
-250° a 350°C 
(-328° a 662°F) 
Superior a 1.0°C 
ou 0.75% 
Superior a 0.5°C 
ou 0.4% 
Fonte: OMEGA BRASIL (2019) 
 
 
 
 
6.3 COMO ESCOLHER UM TERMOPAR 
Conforme foi dito anteriormente, para cada aplicação existe um termopar ideal a ser 
utilizado, e para isso existem inúmeros fabricantes e modelos de equipamentos. Mas é 
importante entender como escolher o termopar ideal para a aplicação, diminuindo assim custos 
do projeto (evitando superdimensionamento) e também evitando perdas devido a falta de 
precisão do termopar. Os termopares são amplamente utilizados na indústria, onde possuem sua 
maior gama de aplicações com diferentes intervalos de temperatura e calibração. Ao escolher 
um termopar, indica-se avaliar alguns critérios, como: 
• Intervalo de temperatura 
• Resistência química do termopar ou material da bainha 
• Resistência a abrasão e vibração 
• Compatibilidade com o equipamento existente onde será instalado esse 
termopar. 
 Com isso, é possível definir um termopar passando por uma lista de atividades bastante 
básica, e isso vai desde a aquisição de um termopar para um processo industrial quanto para a 
aquisição de um termopar para estudo ou laboratório de pesquisa, conforme OMEGA BRASIL 
(2019): 
1) Determinar a aplicação onde o termopar será utilizado 
2) Analisar a variação de temperatura em que o termopar será exposto 
3) Considerar qualquer resistência química necessária para o material do termopar ou 
bainha 
4) Avaliar a necessidade de abrasão e resistência a vibração 
5) Listar todos os requisitos de instalação. 
Figura 2 - Foto ilustrativa de um sensor termopar 
 
Fonte: PAKARI (2019) 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
E-FÍSICA (Site). EFEITO TERMOELÉTRICO OU EFEITO SEEBECK. Disponível 
em:<http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/termo/efeito_termoeletrico/>. Acesso em: 19 
out. 2019. 
INCROPERA; DEWITT; BERGMAN; LAVIN. Fundamentos da transferência de calor, 
Notre Dame, 2008. 
OMEGA BRASIL (Empresa). SAIBA O QUE É UM TERMOPAR. Disponível em: 
<https://br.omega.com/prodinfo/termopares.html>. Acesso em: 20 out. 2019. 
PAKARI BRASIL (Empresa). O QUE É UM TERMOPAR. Disponível em: < 
http://www.pakari.com.br/sensor-termopar> Acesso em: 20 out. 2019. 
SILVA, Gustavo M. TERMOPARES - Dispositivos para medir temperatura. Disponível 
em: <http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/termopares-dispositivos-utilizados-para-medir-
temperatura.pdf>. Acesso em: 20 out. 2019. 
 
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/termo/efeito_termoeletrico/
https://br.omega.com/prodinfo/termopares.html
http://www.pakari.com.br/sensor-termopar

Continue navegando