Termopar

Universidade de Uberaba

Termopares

Uberaba, 2006

Ricardo Ferreira Pimenta

Termopares

Uberaba, 2006

Sumário

- Introdução¬________________________________________________________ 04

- Efeitos Termoelétricos¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬¬______________________________________________ 05

- Construção de Termopares¬¬¬ __________________________________________ 07

- Tipos de Junções de Medição ________________________________________ 11

- Vantagens do Termopar com Isolação Mineral __________________________ 12

- Materiais para construção da Bainha ___________________________________ 14

- Tipos e Características dos Termopares Comerciais _______________________ 14

- Interligação de Termopares __________________________________________ 23

- Seleção de Termopares ____________________________________________ 26

- Calibração de Termopar_____________________________________________ 27

- Conclusão________________________________________________________ 30

- Referências Bibliográficas___________________________________________ 31

- Introdução

Conhecemos a temperatura através da sensação de calor ou frio quando tocamos um objeto. Alem disso, aprendemos logo, por experiência, que ao colocarmos um corpo quente em contato com um corpo frio, o quente se resfria e corpo frio se aquece.

Se esses corpos permanecerem em contato por um determinado tempo, eles parecerão ter o mesmo grau de aquecimento ou resfriamento.

Mas em nossa pesquisa sobre termopares, concluímos que a medição da temperatura pode ser feita pela obtenção de uma F.E.M. (força eletromotriz), gerada quando dois metais diferentes têm suas extremidades unidas e submetidas a temperaturas distintas. Como os dois metais possuem densidades de elétrons livres específicos e que quando unidos provocam migração dos elétrons do metal de maior densidade para o de menor densidade ocasionando uma diferença de potencial entre os dois fios metálicos.

Esta diferença de potencial depende da diferença de temperatura entre as extremidades denominadas de junção quente e fria. Esse efeito foi descoberto em 1821 pelo físico T.J.Seebeck (físico alemão). Em um circuito fechado formado por dois fios de metais diferentes ocorre uma circulação de corrente enquanto existir uma diferença de temperatura entre suas junções, e que sua intensidade é proporcional à diferença e a natureza dos metais utilizados.

Esses sensores são chamados de termopares, são dispositivos eletrônicos que podem medir uma vasta gamas de temperaturas e podem ser substituídos sem introduzir erros relevantes. Sua limitação é a exatidão, uma vez que erros inferiores a 1o¬c são difíceis de se obter. Embora praticamente possa se construir um termopar com qualquer combinação de dois metais, utiliza-se apenas algumas combinações normalizadas, isto porque possuem tensões de saída previsíveis e suportam grandes gamas de temperaturas.

1 – Efeitos Termoelétricos

Quando dois metais são unidos em suas extremidades e estas mantidas a diferentes temperaturas, três fenômenos ocorrem simultaneamente que são:

1.1 – Efeito Seebeck

Esse efeito foi descoberto em 1821 pelo físico alemão T.J. Seebeck quando ele observou em suas experiência que em um circuito fechado formado por dois fios de metas diferentes ocorre uma circulação de corrente enquanto existir uma diferença de temperatura e à natureza dos metais utilizados. Em 1887, Le Chatelier (físico francês), utilizou pela primeira vez na prática essa descoberta ao construir um termopar a partir de fios de platina e platina-rhodio a 10% para medir temperatura. Esse termopar é ainda hoje utilizado, em muitos laboratórios, como padrão de referencia.

Circuito Termoelétrico de Seebeck(apostila senai)

1.2 – Efeito Peltier

Em 1834, Peltier descobriu que, dado um par termoelétrico com ambas as junções à mesma temperatura , se mediante uma fonte externa, produz-se uma corrente no termopar, as temperaturas das junções variam em uma quantidade não inteiramente devido ao efeito Joule. A esse acréscimo de temperatura foi denominado efeito Peltier. O coeficiente Peltier depende da temperatura e dos metais que formam uma junção e não depende da temperatura da outra junção. O efeito Peltier não tem aplicação prática nos termopares e sim na área de refrigeração com a utilização de semicondutores especiais.

1.3 – Efeito Thomson

Em 1854, Thomson concluiu, que a condução de calor ao longo dos fios metálicos de um termopar, que não transporta corrente, origina uma distribuição uniforme de temperatura em cada fio e, quando existe corrente, modifica-se em cada fio a distribuição da temperatura em uma quantidade não somente devido ao efeito Joule. A essa variação adicional na distribuição da temperatura denominou-se efeito