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, referencia 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:
São diversas as combinações de pares condutores metálicos puros ou em ligas operando como termopares. O desenvolvimento destas ligas surgiu sempre com a intenção de obter-se uma alta potência termoelétrica (mV/°C) para que fossem detectáveis pelos instrumentos de medição, aliando-se ainda a homogeneidade dos fios, capacidade de resistir a corrosão, suportar a determinadas
temperaturas, uma boa relação entre temperatura e tensão e uma maior vida útil. Convencionou-se informar primeiro o nome do elemento positivo e em seguida o elemento negativo na nomenclatura de cada tipo de termopar ou simplesmente identificá-los por letras. Pode-se dividir os termopares em dois grupos principais, os básicos e nobres. Veremos abaixo os tipos mais utilizados.
Receberam esta denominação por serem os termopares de maior uso
industrial, sendo os fios que os compõem de custo relativamente baixo e em
sua maioria admitem um erro maior.
Termopar Tipo “T”
Condutores:
• Positivo (+)-cobre-(obtido por processo eletrolítico com 99,99% de
pureza)
• Negativo (-)-Constantan (liga de cobre e níquel)
Identificação da polaridade: O positivo (cobre) é avermelhado e negativo cobre-níquel não.
Características:
• Faixa de utilização: -200 ~370 °C
• f.m.e -5,603~19,027mV
Podem ser utilizadas em atmosferas oxidantes(excesso de oxigênio), redutoras(rico em hidrogênio, monóxido de carbono), inertes(neutras) e vácuo.
São resistentes as corrosões em atmosferas úmidas e adequadas para medição abaixo de zero °C Em temperaturas acima de 310°C o cobre começa a se oxidar e próximo 400°C oxida-se rapidamente.
Aplicações: Indústria de refrigeração, ar condicionado, criometria (baixas temperaturas), pesquisas agronômicas e ambientais, química e petroquímica.
Termopar Tipo “J”
Condutores:
• Positivo (+)-Ferro-(obtido por processo eletrolítico com 99,5% de pureza)
• Negativo (-)-Constantan (liga de cobre e níquel)
Identificação da polaridade: O positivo (ferro) é magnético e negativo cobre-níquel não.
Características:
• Faixa de utilização: -40 ~760 °C
• f.m.e -1,961~42,919mV
Podem ser utilizados em atmosferas e vácuo,inertes, oxidantes ou redutoras.
Baixo custo relativo sendo, por este motivos, um dos mais utilizados industrialmente. Com dificuldade de obtenção do ferro com alto teor de pureza, tem baixa homogeneidade.Indicado para serviços contínuos até 760°C em atmosfera neutra ou redutora.Limite máximos de utilização em atmosfera oxidante de 760°C, devido à rápida oxidação.
Utilizar tubo de proteção acima de 480 °C.
Pode ser utilizado ocasionalmente para temperaturas abaixo de zero °C porém a possível ferrugem ou quebra do ferro sob esta condição, o torna inadequado.
Aplicação: centrais de energia, metalúrgica, química, petroquímica, indústria em geral.
Termopar Tipo “K”
Condutores :
• Positivo (+)-Chromel-(liga de níquel e cromo)
• Negativo (-)-Constantan (liga de cobre e níquel)
Identificação da polaridade: O positivo (Chromel) é mais duro que o cobre níquel.
Características:
• Faixa de utilização: -200 ~870 °C
• f.m.e -8,825~66,473mV
Podem ser utilizados em atmosferas a vácuo,inertes ou oxidantes.Vulnerável à atmosferas redutoras. Possui a maior potência termoelétrica dos termopares mais utilizados. Em temperaturas abaixo de 0°C os fios não sofrem corrosão, podendo ser usados nestas condições, desde que não sejam expostos a atmosferas úmidas que atacam os condutores.
Utilização: Química e petroquímica.
Termopar Tipo “K”
Condutores :
• Positivo (+)-Chromel-(liga de níquel e cromo)
• Negativo (-)-Alumel- (liga de níquel,manganês,silício e alumínio)
Identificação da polaridade: O negativo (Alumel) é levemente magnético e o positivo (chromel) não.
Características:
• Faixa de utilização: -200 ~1260°C
• f.m.e -5,891~50,990mV
Podem ser utilizados em atmosferas inertes e oxidantes.É mais resistente mecanicamente do que os tipos “S” e “R”, além de ter uma vida útil superior ao tipo “J”, em altas temperaturas ( entre 800 e 1200°C). Vulnerável em atmosferas redutoras e sulfurosas, requerendo substancial proteção quando aplicados nestas condições.Sua mais importante aplicação ocorre na faixa de
700 a 1260°C. Pode ser aplicado ocasionalmente em temperaturas abaixo de zero °C.
Aplicação: Metalúrgica, siderúrgica, fundição, usina de cimento e cal, vidro, cerâmica e indústrias em geral.
Termopar Tipo “N”
Condutores :
• Positivo (+)-Nicrosil-(liga de níquel,cromo e silíco)
• Negativo (-)-Nisil- (liga de níquel e silício)
Características:
• Faixa de utilização: -200 ~1260°C
• f.m.e -3,990~46,060mV
Termopar relativamente novo, desenvolvido na Austrália com o objetivo de substituir o tipo “K”, apresentando uma menor potência termoelétrica, porém o mesmo range e processos de aplicação, com uma maior estabilidade, menor drift x tempo, excelente resistência a corrosão e maior vida útil. Resistente ainda ao “Green-root”.
Aplicação: Metalúrgica, siderúrgica, fundição, usina de cimento e cal, vidro, cerâmica e indústrias em geral.
“Green root” ou oxidação verde é a corrosão que ocorre normalmente no termopar tipo “K” quando a atmosfera ao redor do termopar contém pouco oxigênio, formando nos condutores uma casca quebradiça e esverdeada, além de tornar magnético o fio positivo causando a descalibração do termopar.
São aqueles que os pares são de platina. Embora possuam um elevado custo e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido a baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, devido a homogeneidade e pureza dos condutores.
Termopar Tipo “S”
Condutores :
• Positivo (+)-Platina- Rhodio-(Platina 90%-rhodio 10%)
• Negativo (-)-Platina(pura)
Características:
• Faixa de utilização: -0~1600°C
• f.m.e 0~16,777mV
Podem ser utilizados em atmosfera inertes e oxidantes. Apresentam boa precisão em altas temperaturas. Muito utilizado como padrão de calibração em outros termopares por apresentarem alta precisão. Para altas temperaturas (1300°C).
Termopar Tipo “R”
Condutores :
• Positivo (+)-Platina- Rhodio-(Platina 87%-rhodio 13%)
• Negativo (-)-Platina(pura)
Aplicação: Metalúrgica, siderúgica, fundição, usina de cimento, vidro, cerâmica e pesquisa.
Características:
• Faixa de utilização: -0~1600°C
• f.m.e 0~18,849mV
Possuem as mesma características do tipo “S”, porém é menos seu uso industrial.
