Termopar é um sensor de temperatura formado por dois fios de metais diferentes unidos numa extremidade, a junção de medição. Quando essa junção está numa temperatura diferente da outra ponta, a junção de referência, surge uma pequena tensão elétrica (efeito Seebeck) que depende da diferença de temperatura e do par de metais. O instrumento mede essa tensão e a converte em temperatura usando tabelas padronizadas.
Como funciona
A tensão é pequena: um termopar tipo K gera cerca de 41 µV por °C perto da temperatura ambiente. Como o sinal depende da diferença entre as duas junções, o instrumento precisa saber a temperatura da junção de referência, normalmente nos bornes de ligação, e somá-la. Essa é a compensação de junta fria. Entre o sensor e o instrumento usa-se cabo de extensão ou de compensação do mesmo tipo do termopar; um trecho de cabo de cobre comum no meio do caminho introduz erro.
As tabelas de tensão por temperatura e as tolerâncias de fabricação estão na IEC 60584-1.
Tipos mais comuns
| Tipo | Materiais | Uso típico |
|---|---|---|
| K | Níquel-cromo / níquel-alumínio | Uso geral até cerca de 1 200 °C |
| J | Ferro / cobre-níquel | Até cerca de 750 °C, equipamentos mais antigos, plásticos |
| T | Cobre / cobre-níquel | Baixas temperaturas, câmaras frias, alimentos |
| N | Nicrosil / nisil | Alternativa ao K com melhor estabilidade em alta temperatura |
| E | Níquel-cromo / cobre-níquel | Maior sinal por grau |
| S, R, B | Platina-ródio / platina | Fornos de alta temperatura e termopares de referência |
Tolerância: exemplo numérico
Para o tipo K, a IEC 60584-1 define classe 1 com ±1,5 °C ou ±0,004·|t| e classe 2 com ±2,5 °C ou ±0,0075·|t|, valendo o maior. Num forno de tratamento térmico a 850 °C, um termopar K classe 2 pode errar ±0,0075 × 850 ≈ ±6,4 °C sem estar “com defeito”. Se a especificação do tratamento é ±5 °C, o sensor novo de prateleira já não atende, e a saída é calibrar o termopar e aplicar a correção, ou usar classe 1, ou mudar de tipo.
Calibração e certificado
A calibração é feita por comparação em forno de blocos ou forno tubular, contra um termopar padrão (em geral tipo S ou R) ou um termômetro de resistência de referência, e em laboratórios de referência também em pontos fixos. No certificado, confira:
- se foi calibrado só o termopar (em mV ou em °C com junção de referência a 0 °C) ou a malha com indicador;
- profundidade de imersão no ensaio;
- pontos na faixa de trabalho, com erro, incerteza e k;
- tipo e classe declarados.
Erro comum
Trocar só o sensor e manter o cabo de compensação de outro tipo, ou ligar com polaridade invertida. Outro clássico é calibrar o indicador com um simulador de mV e achar que a malha está calibrada: o simulador não diz nada sobre o envelhecimento do fio no forno. O roteiro de calibração de sensores de temperatura está em calibração de termômetro.
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