Termopares Tipo K e J na Instrumentação Industrial

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UNIVERSIDADE PAULISTA
TECNOLOGIA EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL
TERMOPARES TIPO K E TIPO J
3º PERIODO (NOTUNO)
2020/2
Bruno Gomes de Brito RA: F0839A-3
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL
TERMOPARES TIPO K E TIPO J
Trabalho solicitado para obtenção de nota parcial na disciplina de Instrumentação Industrial, do curso de Tecnologia em Automação Industrial, 3º período noturno, da Universidade Paulista.
Professor: Erick Tavares
Manaus
2020
1.0 INTRODUÇÃO
Um termopar ou par termométrico é composto por dois condutores metálicos de metais puro ou ligas homogêneas de natureza distinta. Os fios são soldados ou fundidos em uma extremidade ao qual se denomina junta quente ou junta de medição, sendo outra extremidade conectada a borneira do instrumento que internamente, de forma eletrônica, referência a temperatura 0 °C, que é chamado
de junta fria ou junta de referência.
O sinal de força eletromotriz (F.E.M), da ordem de milivolts (mV) gerado pelo gradiente de temperatura (ΔT) existente entre as juntas quente e fria, será de um modo geral indicado, registrado ou transmitido.
Na prática o termopar é aplicado conforme esquema abaixo:
2.0 COMO FUNCIONA UM TERMOPAR
O funcionamento do termopar é a partir da diferença de temperatura entre as suas extremidades, ou seja, entre a extremidade unida e a extremidade livre dos metais. Por causa dessa construção surge uma diferença de potencial que pode ser medida, assim a temperatura também pode ser estimada.
O funcionamento do termopar é baseado no efeito de Seebeck, que foi descoberto no ano de 1822 pelo físico Thomas Seebeck.
O princípio do efeito de Seebeck consiste na união entre dois metais diferentes, de forma que se estes dois materiais forem mantidos a temperaturas diferentes, surgirá uma diferença de potencial elétrico entre estes dois metais.
O termopar tem duas extremidades, onde a extremidade livre é conectada no voltímetro, que realiza a medição da tensão de saída do par termoelétrico. Após essa medição da tensão é possível determinar a temperatura em que a outra extremidade se encontra, ou seja, a extremidade com a junção dos dois metais.
Esquema de ligação do termopar.
É importante lembrar que a curva de temperatura do termopar, que relaciona a temperatura com a diferença de potencial em seus terminais, varia de acordo com o tipo do termopar!
A junção destes dois metais diferentes recebe o nome de par termoelétrico e para que seja possível construir sensores através deste princípio, essa combinação deve ser entre metais normalizados.
Vale a pena destacar que é possível construir um sensor de temperatura com a combinação de praticamente qualquer metal. Porém, a necessidade de usar metais que já sejam normalizados, é porque certas combinações de metais já possuem valores tabelados de tensões de saída, além disso algumas ligas são adotadas pelo sistema internacional (SI), devido a sua confiabilidade e precisão.
3.0 TIPOS DE TERMOPAR
A diferença entre os tipos de termopares é por causa do seu custo de fabricação, confiabilidade, quantidade de temperatura suportada e outros fatores. Geralmente os termopares que possuem custos relativamente baixos são aqueles feitos de ferro, cobre ou níquel. Já os modelos com custos relativamente mais altos são os que têm platina em sua composição. Conheça a seguir alguns tipos de termopares!
3.1 TERMOPAR TIPO J
Feito da união de ferro e constantan, o termopar tipo J tem uma faixa de temperatura um pouco mais limitada se comparado com outros modelos. Este tipo de termopar suporta fazer medições que podem variar entre -40°C e 760°C, fazendo com que ele seja muito menos conhecido que outros tipos termopares como por exemplo o termopar tipo K, que é muito mais popular. É importante destacar que ao ser exposto a temperaturas acima de 480°C, o termopar tipo J precisa ser protegido por um tubo que envolve o seu invólucro.
O termopar tipo J tem um custo relativamente baixo e uma vasta aplicação no setor industrial como por exemplo, centrais de energia, metalúrgicas, petroquímicas e outras. O termopar tipo J tem uma faixa de tensão de saída com valores que podem variar de -2mV até 43 mV aproximadamente.
3.2 TERMOPAR TIPO K
Este sensor de temperatura é feito por uma junção de chromel com alumel. Por isso o termopar tipo K possui um custo relativamente baixo e é muito conhecido.
A faixa de temperatura do termopar tipo k está entre os -200°C e 1260 °C, com uma sensibilidade de aproximadamente 41µV/°C. Devido às suas características, esse tipo de termopar é amplamente usado em atividades metalúrgicas, siderúrgicas, fundição, usinas de cimento e outras.