O princípio de funcionamento dos termopares

Os termopares funcionam com base nos princípios da teoria termoelétrica: como mencionado acima, quando a temperatura na extremidade quente muda em relação à temperatura na extremidade fria, um circuito fechado composto por fios metálicos diferentes irá gerar uma mudança de tensão.
Para obter uma compreensão mais intuitiva da função deste princípio, pode-se imaginar que quando uma panela de fundo plano é colocada em um fogão a gás, a energia térmica será rapidamente transferida ao longo do cabo até a extremidade de baixa temperatura da mão. Na verdade, a energia elétrica também é transferida desta forma, mas o efeito não é tão óbvio.
A razão para isso é porque há uma diferença de temperatura entre os dois “pontos finais” do circuito: quando a diferença de temperatura entre os pontos finais gera uma força eletromotriz, uma corrente é gerada e os termopares usam o voltímetro que o acompanha para medir a corrente. Se o termopar tiver uma temperatura inicial estável na extremidade de baixa temperatura, ele poderá usar essas leituras de tensão para calcular a leitura precisa da temperatura na extremidade quente.
Outro ponto a notar é que se a temperatura dos dois pontos finais for a mesma, a força eletromotriz gerada em cada ponto final se anulará, fazendo com que a corrente líquida que flui através dos pontos finais seja zero.
O tipo de termopar
Conforme mencionado anteriormente, vários tipos de termopares são vendidos no mercado atual, visando atender diferentes cenários de aplicação ou desafios ambientais, especialmente em diferentes faixas de temperatura. Eles geralmente são diferenciados por letras, e os graus de termopar mais comuns são J, K, L, N e T.
Essas letras pretendem representar diferentes combinações de metais usadas nos terminais do circuito do termopar. Isso afetará diretamente a sensibilidade geral à temperatura e a faixa operacional segura do equipamento.
Nesta seção deste guia, apresentaremos alguns tipos e configurações diferentes de termopares para entender seu ambiente de uso e faixa de temperatura.
Termopar tipo K
O tipo mais comumente usado em muitas indústrias e departamentos. O termopar tipo K é composto de diferentes fios à base de níquel (geralmente liga de cromo/liga de alumínio), que é um termopar altamente econômico que pode alcançar precisão confiável em uma ampla faixa de temperatura operacional.
Os termopares do tipo K são normalmente usados ​​na faixa de -200 a +1260 graus, com uma precisão de desvio padrão de ± 0,75%.
Os termopares tipo K utilizam materiais à base de níquel e possuem uma ampla gama de aplicações potenciais, ou seja, seus fios podem ser adequados para uma ampla faixa de temperatura, além de apresentarem resistência à corrosão e resistência à oxidação estáveis.
Os fios do termopar tipo K normalmente consistem em aproximadamente 90% de níquel e 10% de cromo como eletrodo positivo e aproximadamente 95% de níquel, 2% de alumínio, 2% de manganês e 1% de silício como eletrodo negativo.

Termopar tipo J
Este é outro tipo amplamente utilizado, com uma faixa de temperatura menor que a dos termopares do tipo K (-40 a +750 graus), e sua vida útil total também será reduzida se expostos a altas temperaturas com frequência. O eletrodo positivo do termopar tipo J é feito de fio de ferro e o eletrodo negativo é feito de liga de cobre-níquel (constantan).
É um termopar relativamente barato e com múltiplas utilizações, particularmente adequado para atmosferas redutoras (não oxidantes) e ambientes de vácuo, capaz de ler dados de numerosos tipos de equipamentos antigos e materiais inertes. No entanto, o ferro no termopar tipo J é facilmente oxidado e não é recomendado usar este tipo se o termopar precisar ser exposto à umidade.
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Termopar tipo N
O fio é composto de liga de níquel cromo silício níquel silício (níquel, cromo e silício), com uma faixa de temperatura de trabalho de -270 a +1300 grau e muitas características semelhantes aos termopares do tipo K.
Mas seu preço é ligeiramente superior ao dos termopares tipo K porque eles superam certos problemas que os termopares tipo K podem ter em ambientes específicos e são um produto recentemente desenvolvido. Além disso, os termopares do tipo N podem fornecer melhor estabilidade para aplicações nucleares e, em comparação com os termopares do tipo K, são mais resistentes a temperaturas extremamente altas.
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Termopar tipo T
Usando material de fio de liga de cobre Constantan, com uma faixa de temperatura entre -200 a +350 grau, é uma configuração de termopar particularmente estável. É muito adequado para várias aplicações de baixa temperatura e temperaturas extremamente baixas, incluindo várias condições de laboratório e condições de congelamento profundo, e também pode funcionar bem em atmosferas oxidantes. Além disso, possui apenas fio de cobre em contato direto com a sonda e também pode ser utilizado para medição diferencial.