4 - Termopares

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TERMOPARES
LUCIANO LEONARDO SAMPAIO FORTES – IFES 2010/2
• OBTIDA ATRAVÉS DE UMA FORÇA ELETROMOTRIZ GERADA QUANDO DOIS
MATERIAIS DE NATUREZAS DIFERENTES TEM SUAS EXTREMIDADES UNIDAS E
SUBMETIDAS À TEMPERATURAS DISTINTAS;
• A DIFERENÇA DE POTENCIAL NÃO DEPENDE DA ÁREA DE CONTATO E NEM
DE SUA FORMA, MAS SIM DA DIFERENÇA DE TEMPERATURA ENTRE AS
EXTREMIDADES DENOMINADAS JUNÇÃO QUENTE E FRIA;
• EFEITO SEEBECK
• DESCOBERTO POR T.J. SEEBECK EM 1821;
• EM UM CIRCUITO FECHADO FORMADO POR DOIS METAIS DIFERENTES,
OCORRE UMA CIRCULAÇÃO DE CORRENTE ENQUANTO EXISTIR UMA
DIFERENÇA DE TEMPERATURA ENTRE AS JUNÇÕES;
• A INTENSIDADE DA CORRENTE É PROPORCIONAL À DIFERENÇA DE
TEMPERATURA E À NATUREZA DOS METAIS UTILIZADOS;
LEI DO CIRCUITO HOMOGÊNEO
• A FORÇA ELETROMOTRIZ TERMAL DEPENDE ÚNICA E EXCLUSIVAMENTE DA
DIFERENÇA DE TEMPERATURA ENTRE AS JUNÇÕES E DE SUAS COMPOSIÇÕES
QUÍMICAS;
• DESTA FORMA NÃO SOFRE INTERFERÊNCIA PELO GRADIENTE DE
TEMPERATURA E NEM DE SUA DISTRIBUIÇÃO AO LONGO DOS FIOS;
LEI DOS METAIS INTERMEDIÁRIOS
• A FORÇA TERMOELETROMOTRIZ TOTAL SERÁ ZERO (0) SE TODO O
CIRCUITO ESTIVER À MESMA TEMPERATURA;
• CORTANDO-SE UM DOS FIOS E INTRODUZINDO UM TERCEIRO FIO DE
OUTRA NATUREZA, A F.E.M. CRIADA ORIGINALMENTE NÃO É MODIFICADA,
DESDE QUE AS DUAS JUNÇÕES CRIADAS PELO TERCEIRO FIO ESTEJAM À
MESMA TEMPERATURA.
LEI DA TEMPERATURA INTERMEDIÁRIA
• A F.E.M. GERADA NUM TERMOPAR DE METAIS HOMOGÊNEOS, COM SUAS 
JUNÇÕES A TEMPERATURAS T1 E T2, É IGUAL A SOMA ALGÉBRICA DA F.E.M. 
DO TERMOPAR COM UMA JUNÇÃO NA TEMPERATURA T1 E A OUTRA NUMA 
TEMPERATURA QUALQUER T COM A F.E.M. DO MESMO TERMOPAR COM 
SUAS JUNÇÕES A T1 E T2;
• DESTA FORMA A F.E.M GERADA É INDEPENDENTE DE QUALQUER
TEMPERATURA INTERMEDIÁRIA;
Ao medir a f.e.m. termoelétrica de um par termoelétrico em função da
temperatura, obtém-se, em geral, uma relação do tipo mostrado no gráfico de
curva de calibração do par termoelétrico.
A relação da f.e.m. termoelétrica com a temperatura, normalmente,
não é linear, mas para algumas faixas de temperatura, pode ser considerada
como se o fosse (veja a reta 1 da Figura 5).
Curva de calibração de um par termoelétrico
A partir do gráfico pode-se definir uma grandeza
denominada de potência termoelétrica do termopar, dada por:
P = d/dT
ou para um intervalo de temperatura  P = /T
A potência termoelétrica representa a sensibilidade de
resposta (e) do par termoelétrico com a variação de
temperatura (T).
TERMOPAR CONVENCIONAL (NU)
• O TIPO MAIS SIMPLES CONSISTE NA UNIÃO DE DOIS FIOS DE DIFERENTES 
NATUREZAS POR UMA DE SUAS EXTREMIDADES;
• NORMALMENTE UTILIZADO COM COBERTURA ISOLANTE (CERÂMICA);
• TÊM FACILIDADE DE DANIFICAR-SE, SENDO NORMALMENTE UTILIZADO 
COM O POÇO PROTETOR;
•PARA CONSTRUÇÃO DA JUNÇÃO DE MEDIÇÃO DEVE TOMAR AS 
SEGUINTES PRECAUÇÕES:
• REMOVER O ÓXIDO EXISTENTE NA SUPERFÍCIE;
• COLOCAR O PAR TERMOELÉTRICO POR ADERÊNCIA E LOGO APÓS 
PELO MÉTODO DE SOLDAGEM APROPRIADO.
TERMOPAR COM ISOLAÇÃO MINERAL
• SURGIU PARA OFERECER MAIOR RESISTÊNCIA MECÂNICA E ESTABILIDADE;
•CONSISTE BÁSICAMENTE DE 03 PARTES:
• UM OU MAIS PARES DE FIOS ISOLADOS ENTRE SI;
• UM MATERIAL CERÂMICO COMPACTADO COMO ISOLANTE;
• UMA BAINHA METÁLICA EXTERNA.
TIPOS DE JUNÇÃO DE MEDIÇÃO
• JUNÇÃO EXPOSTA:
• PARTE DA ISOLAÇÃO E DA BAINHA SÃO REMOVIDOS
• APRESENTA TEMPO DE RESPOSTA MUITO PEQUENO E GRANDE
SENSIBILIDADE A PEQUENAS VARIAÇÕES DE TEMPERATURA;
• APRESENTA RÁPIDO ENVELHECIMENTO DOS TERMOELEMENTOS.
•JUNÇÃO ATERRADA:
• OS TERMOELEMENTOS SÃO SOLDADOS JUNTO COM A BAINHA;
• PODE SER UTILIZADO EM AMBIENTES AGRESSIVOS;
• NÃO É RECOMENDADO EM ÁREAS SUJEITOS A RUÍDOS.
•JUNÇÃO ISOLADA:
• A JUNÇÃO DE MEDIÇÃO É ISOLADA ELÉTRICAMENTE DA BAINHA;
• TEMPO DE MONTAGEM SUPERIOR QUE AS ANTERIORES;
• POSSUEM MAIOR VIDA ÚTIL E PODEM SER UTILIZADOS EM AMBIENTES
RUIDOSOS.
ISOLADA – TEMPODERESPOSTA 
MAIS LENTO PORÉM PROTEGIDO DE 
RUÍDOS ELÉTRICOS
ATERRADA – TEMPO DE RESPOSTA 
MENOR QUE O ISOLADO PORÉM 
NÃO PODE SER APLICADO EM 
LOCAIS SUJEITOS A RUIDOS 
ELÉTRICOS
EXPOSTA – TEMPO DE RESPOSTA 
MENOR QUE O ATERRADA, PORÉM 
OS FIOS SOFREM CONTAMINAÇÃO.
VANTAGENS DO TERMOPAR COM ISOLAÇÃO MINERAL
• ESTABILIDADE F.E.M
• RESPOSTA RÁPIDA
• GRANDE RESISTÊNCIA MECÂNICA E FLEXIBILIDADE
• FACILIDADE DE INSTALAÇÃO
• RESISTÊNCIA A CORROSÃO
• BLINDAGEM ELETROSTÁTICA
MATERIAIS DE FABRICAÇÃO DA BAINHA
• É DE FUNDAMENTAL IMPORTÂNCIA PARA A VIDA ÚTIL DO TERMOPAR, POIS
DEVE RESISTIR ÀS CONDIÇÕES DO AMBIENTE AGRESSIVO;
 O DIÂMETRO DA BAINHA TAMBÉM ESTÁ 
RELACIONADO A TEMPERATURA MÁXIMA 
MEDIDA PELO TERMOPAR
• DIVIDEM-SE EM DOIS GRUPOS:
• TERMOPARES BÁSICOS;
• TERMOPARES NOBRES;
•TERMOPARES BÁSICOS:
• MAIOR USO INDUSTRIAL, COM CUSTO RELATIVAMENTE BAIXO,
ADIMITINDO UM ERRO MAIOR;
• SÃO DO TIPO T, J, E e K;
•TERMOPARES NOBRES:
• SÃO CONSTITUÍDOS DE PLATINA, POSSUEM CUSTO ELEVADO,
NECESSITAM DE INSTRUMENTOS DE ALTA SENSIBILIDADE E POSSUEM
ALTA PRECISÃO;
• SÃO DO TIPO S, R e B;
TERMOPARES BÁSICOS
PARA UMA MELHOR ADAPTAÇÃO E PARA ATENDER OS OBJETIVOS DE
DIVERSOS TIPOS DE MEDIÇÃO, COSTUMA-SE UTILIZAR DE ASSOCIAÇÃO
DE TERMOPARES, EM SÉRIE OU EM PARALELO.
•ASSOCIAÇÃO SÉRIE:
• UTILIZADA QUANDO SE DESEJA AMPLIAR O SINAL ELÉTRICO GERADO 
PELO TERMOPAR;
• APLICAÇÃO MAIS COMUM É ENCONTRADA NAS TERMOPILHAS DOS
PIRÔMETROS DE RADIAÇÃO;
• ASSOCIAÇÃO EM PARALELO:
• UTILIZADA QUANDO SE DESEJA MEDIR A TEMPERATURA MÉDIA EM 
AO LONGO DE UM GRANDE DUTO, FORNOS OU EQUIPAMENTOS 
ONDE A MEDIÇÃO PONTUAL NÃO É SIGNIFICANTE;
• A TENSÃO NO INSTRUMENTO É A MÉDIA DAQUELA PRODUZIDA PELOS
TERMOPARES EM PARALELO;
• PARA MEDIÇÃO DA TEMPERATURA MÉDIA AS CARACTERISTICAS DA
RELAÇÃO F.E.M x TEMPERATURA DEVE SER LINEARES;
QUAL DOS TERMOPARES 
AO LADO APRESENTAM 
MAIOR POTENCIAL 
ELÉTRICO?
ENTRE OS TERMOPARES 
BÁSICOS QUAL É O QUE 
POSSUI MAIOR RANGE 
DE ENTRADA?
QUAL POSSUI O MAIOR 
RANGE DE SAÍDA?
A INTERLIGAÇÃO DOS TERMOPARES COM OS DEMAIS INSTRUMENTOS DEVE
SEGUIR CRITÉRIOS ESPECIFICOS, PARA EVITAR O APARECIMENTO DE NOVOS
TERMOPARES.
• CABOS DE EXTENSÃO:
• SÃO AQUELES FABRICADOS DO MESMO MATERIAL DO 
TERMOPAR;
• UTILIZADOS PARA TERMOPARES DOS TIPOS T, J, K e E.
• CABOS DE COMPENSAÇÃO;
• UTILIZADOS NOS TERMOPARES NOBRES;
• UTILIZA-SE CABOS DE MATERIAIS DIFERENTES MAS QUE POSSUEM A
MESMA CURVA F.E.M OU QUE SE ANULEM;
PARA FACILITAR A IDENTIFICAÇÃO DO TIPO E DA POLARIDADE DOS CABOS
DE EXTENSÃO OU COMPENSAÇÃO SÃO UTILIZADAS POR DIVERSAS
NORMAS OS CÓDIGOS DE CORES, SENDO AS MAIS COMUNS A NORMA
DIN (ALEMÃ) E A ANSI (AMERICANA);
INTERLIGAÇÃO DE TERMOPARESOS CABOS PODEM SER:
•SEM BLINDAGEM – ISOLAÇÃO 
INDIVIDUAL DO CONDUTOR: 
PVC, PTFE, SILICONE.
•COM BLINDAGEM GERAL 
ISOLAÇÃO INDIVIDUAL DO 
CONDUTOR: PVC, PTFE, 
SILICONE.
•BLINDAGEM ELETROSTÁTICA 
COM FITA DE POLIÉSTER 
ALUMINIZADA NO CABO
•ISOLAÇÃO TOTAL DOS 
CONDUTORES COM PVC, 
ETC..
•COM BLINDAGEM INDIVIDUAL
•ISOLAÇÃO INDIVIDUAL DO 
CONDUTOR: PVC, PTFE, 
SILICONE. E BLINDAGEM 
ELETROSTÁTICA COM FITA DE 
POLIÉSTER ALUMINIZADA NO 
CABO
• ISOLAÇÃO TOTAL DOS 
CONDUTORES COM PVC, 
PTFE
• NÃO SE RECOMENDA A INSTALAÇÃO DE FIOS OU CABOS COM BITOLA
INFERIOR A 16 AWG;
• A RESISTÊNCIA TOTAL DO FIO É IMPORTANTE SE ESTE FOR LIGADO A UM
ELEMENTO GALVANÔMETRICO;
• A ISOLAÇÃO DOS FIOS DEVE SER TAL QUE RESISTA ÀS CONDIÇÕES DO
AMBIENTE O QUAL VAI TRABALHAR;
• SEMPRE QUE POSSÍVEL DEVEM SER ISTALADOS EM CONDUITES;
• NÃO DEVEM ESTAR PARALELAMENTE A LINHAS DE FORÇA;
• QUANDO INSTALADOS SOB A TERRA, DEVE-SE UTILIZAR ISOLAÇÃO À
PROVA D’ÁGUA;
• OS FIOS DEVEM ESTAR LIMPOS PARA FIXAÇÃO NO BLOCO TERMINAL,
OBEDECENDO COM RIGOR A SUA POLARIDADE.
 QUANDO O CABO POSSUI UM ELEVADO 
COMPRIMENTO OU ESTÁ SUBMETIDOS A 
CAMPOS MAGNÉTICOS E NÃO É POSSÍVEL 
EVITAR DEVE-SE USAR CABOS COM 
TRANÇAS METÁLICAS E ESSAS TRANÇAS 
DEVEM SER ATERRDAS PARA EVITAR AS 
INDUÇÕES
• FAIXA DE TEMPERATURA;
• POTÊNCIA TERMOELÉTRICA;
• PRECISÃO;
• CONDIÇÕES DE TRABALHO;
• VELOCIDADEDE RESPOSTA;
• CUSTOS;
• VIDA ÚTIL;
TÃO IMPORTANTE QUANTO A ESPECIFÍCAÇÃO CORRETA DO TERMOPAR É A
CORRETA ESCOLHA DOS SEUS ACESSÓRIOS.
• ISOLADORES:
• UTILIZADOS PARA ISOLAR ELETRICAMENTE OS TERMOELETRODOS 
E RESISTIR A ALTAS TEMPERATURAS;
• SÃO FEITOS DE CERÂMICAS PARA TERMOPARES BÁSICOS E 
PODEM TER VÁRIOS TAMANHOS E FORMATOS;
• NOS TERMOPARES NOBRES SÃO FEITOS DE ALUMINA E EM UMA 
ÚNICA PEÇA;
• BLOCOS DE LIGAÇÃO;
• UTILIZADO PARA LIGAR O TERMOPAR AO FIO OU CABO DE
EXTENSÃO OU COMPENSAÇÃO;
• A BASE É FEITA DE CERÂMICA E OS CONTATOS DE LATÃO
NIQUELADO OU COBRE.
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• CABEÇOTES:
• UTILIZADOS PARA PROTEGER OS CONTATOS DO BLOCO DE 
LIGAÇÃO E FACILITAR A CONEXÃO DO TUBO DE PROTEÇÃO E 
DO CONDUITE;
• PROPORCIONA UMA TEMPERATURA ESTÁVEL NOS CONTATOS;
• SÃO FEITOS DE ALUMÍNIO OU FERRO FUNDIDO, EXISTINDO 
VÁRIOS FORMATOS E TIPOS (UNIVERSAL, A PROVA DE EXPLOSÃO, 
A PROVA DO TEMPO, MULTITERMOPARES);
• CONECTORES COMPENSADOS:
• UTILIZADOS NAS APLICAÇÕES ONDE SE FAZ NECESSÁRIO EFETUAR 
MEDIDAS FREQUENTES DE TEMPERATURAS ONDE A CONEXÃO DO 
SENSOR AO CABO SERIA ONEROSA;
• PERMITEM UMA RÁPIDA, PRÁTICA E EFICIENTE CONEXÃO ENTRE 
OS TERMOPARES, FIOS E CABOS;
• SÃO CONSTRUÍDOS DA MESMA LIGA DOS TERMOPARES;
• ELES SÃO POLARIZADOS, PARA SE EVITAR AS INCONVENIENTES 
INVERSÕES;
• SEU CORPO É FEITO DE NYLON, FIBRA DE VIDRO, TEFLON OU 
CERÂMICA;
• SUA IDENTIFICAÇÃO É FEITA POR UM CÓDIGO DE CORES E 
SEGUE A NORMA ANSI MC 96.1;
CONECTORES COMPENSADOS
 NORMALMENTE SÃO FEITOS DE LATÃO
 TEM A FUNÇÃO DE ACOPLAR OS 
TERMOPARES AOS CABOS DE 
COMPENSAÇÃO/ EXTENSÃO
TERMOPAR COM INDICADOR 
DIGITAL DE TEMPERATURA
TERMOPAR COM DISPOSITIVO 
ESPECIAL PARA FIXAÇÃO DE 
TEMPERATURA
TERMOPAR COM SISTEMA “AUTO-
ADESIVO”
TERMOPARES COM 
APLICABILIDADES DIFERENTES
TERMINAIS PARA TERMOPARES –
CONEXÃO COM CABOS DE 
COMPENSAÇÃO
TERMOPAR ESPECIAL COM BASE 
MAGNÉTICA PARA FIXAÇÃO EM 
DISPOSITIVOS METÁLICOS