Os termopares são tipos muito comuns de sensores de temperatura na indústria. Eles são robustos, oferecem resposta rápida e podem medir altas temperaturas. O termopar é um sensor que entra em contato com o ambiente a ser medido, diferentemente do termômetro infravermelho, por exemplo. O sensor de temperatura do termopar pode ser imerso em um meio que pode ser líquido ou gasoso e conectado a um registrador. Para entender o método de medição térmica utilizado pelo termopar, primeiro é necessário observar sua composição. Veremos então como a temperatura é deduzida da medição de uma corrente elétrica. Certas práticas são imperativas para garantir que a medição da temperatura do termopar seja precisa.
A sonda termopar usa força eletromotriz
O sensor de temperatura do termopar contém dois fios de metais condutores ou ligas metálicas. Esses fios são conectados em uma extremidade, é nesta junção que a temperatura é medida. Geralmente é chamada de soldagem a quente. A outra extremidade é conectada à caixa de medição de temperatura por meio do que é chamado de solda ou junção fria.
Quando a solda quente sofre uma mudança de temperatura, uma corrente elétrica fraca é criada. Esta força eletromotriz (ou fem) é proporcional à temperatura em graus Celsius do ponto de medição. Nós usamos tabelas de conversão de termopares para estabelecer um correspondência entre a corrente medida e a temperatura.
Como escolher os materiais que compõem uma sonda termopar?
A faixa de medição de temperatura os sensores termopares variam dependendo dos metais usados em sua fabricação. Esta diferença depende da condutividade das ligas que constituem os fios do par. Estas combinações de dois tipos de ligas são classificadas de acordo com o que chamamos de tipos de termopares.
Cabos de conexão geralmente ficam entre os fios do termopar e os dispositivos de medição, sem distorcer os resultados. Isto é possível graças a a lei dos metais intermediários. De acordo com este princípio, mesmo que um terceiro condutor homogêneo integre um circuito, a força eletromotriz existente não sofrerá qualquer modificação.
Como garantir a precisão da medição da temperatura do termopar?
Para usar um termopar corretamente, você deve prestar atenção a dois elementos essenciais. Se a junção quente é a parte da sonda que parece mais importante para a leitura da temperatura, saiba que o princípio funciona sobretudo graças ao a diferença entre as tensões mensuráveis nas duas extremidades dos fios. Portanto, é necessário realizar o que se chama de compensação de junta fria. Também é necessário garantir a confiabilidade do sistema de medição realizando calibração em diferentes estágios da vida útil da sonda de temperatura.
Compensação de junção fria
A corrente elétrica medida resulta, na verdade, da diferença de temperatura entre a junção quente e a junção fria. Existem vários métodos para compensar a junção fria. O mais confiável é aquele que consiste em manter a junta fria a uma temperatura de 0°C colocando-o em um banho de água gelada. Embora este método seja facilmente aplicável em laboratório, não é muito adequado para um ambiente industrial.
Um segundo método é coloque a junta fria em um forno de calibração, que mantém a solda a uma temperatura conhecida por meio de um termostato. Também é possível deixe a junta fria em temperatura ambiente e meça a temperatura nesta junção. Ao escolher um destes dois últimos métodos, você deve realizar um cálculo diferencial para deduzir a temperatura da junção quente. Na verdade, as tabelas de conversão partem de uma temperatura de 0°C. A medição de tensão resultante é então convertida em graus Celsius com base na tipo de termopar do qual se trata. Existem instrumentos de medição capazes de realizar diretamente o cálculo da compensação com base em parâmetros customizáveis.
Calibrar a sonda do termopar
O termopar é calibrado logo após sua fabricação, antes de ser colocado à venda. Existe outra calibração para toda vez que ele muda de tarefa. Também é recomendado calibrar uma sonda termopar assim que houver suspeita de mau funcionamento.
Dois principais métodos de calibração para um sensor termopar existir. Quando realizamos calibração por comparação, a medição de temperatura do termopar é comparada com aquela realizada por outra sonda de medição térmica. A técnica do ponto fixo consiste em expor a sonda do termopar a uma temperatura precisa. Isto é 0,01°C, a temperatura obtida quando a água está em partes iguais nas suas três formas.
Medição térmica na indústria
Independentemente do sector de actividade, muitos processos industriais requerem a utilização de um detector para medir a temperatura. O termopar é um dos dispositivos mais utilizados. Seu tempo de resposta é curto, é barato e pode medir altas temperaturas. Sensores termistores também estão muito presentes na indústria. Este tipo de sonda mede a temperatura com base nas mudanças na resistência dos materiais. Finalmente, termômetros de expansão de gás ou líquido (óleo ou glicerina) oferecem grande precisão. No entanto, sua faixa de medição é menor que a de um termopar ou sonda de resistência.
