Os termopares são sensores utilizados na indústria para medir temperaturas, mas não é um termômetro qualquer. Afinal, esses dispositivos apresentam precisão, rapidez e resistência. Seja em fornos, motores, caldeiras ou sistemas de refrigeração, eles desempenham um papel essencial na instrumentação e controle de temperatura. Mas, afinal, como o termopar funciona, e o que o torna tão confiável?
Como funciona um termopar?
Um termopar é um sensor de temperatura formado pela união de dois metais diferentes em uma extremidade, chamada de junção quente. A outra extremidade, onde os fios permanecem separados, é conhecida como junção fria ou extremidade de referência, o ponto de conexão com o instrumento de leitura.
Quando os dois metais são expostos a temperaturas diferentes, ocorre o Efeito Seebeck: a diferença térmica entre as junções gera uma tensão elétrica proporcional à variação de temperatura.
Em resumo:
- A junção quente é posicionada no ponto onde se deseja medir a temperatura.
- A junção fria é mantida em temperatura controlada.
- A diferença de potencial gerada entre os metais é convertida em valor de temperatura.
Esse princípio torna o termopar uma das formas mais simples, robustas e econômicas de monitorar temperatura, operando em faixas que vão de -200 °C até mais de 2.300 °C, dependendo do tipo de liga metálica utilizada.
Etapas de funcionamento:
Geração da tensão térmica: a diferença de temperatura entre as junções cria uma pequena tensão elétrica (em milivolts).
Transmissão do sinal: essa tensão é enviada por cabos de extensão e compensação até o dispositivo de leitura, como controladores, CLPs ou indicadores digitais.
Conversão em temperatura: o equipamento interpreta o sinal conforme a curva de calibração do tipo de termopar (K, J, T, N, etc.) e o converte em graus Celsius ou Fahrenheit.
Graças à sua precisão, durabilidade e baixo custo, o termopar é amplamente utilizado em processos industriais, laboratoriais e científicos para medições confiáveis em diferentes faixas de temperatura.
Veja também quais são os tipos de termopares.
Efeito termopar
Como explicamos, os termopares baseiam-se no efeito Seebeck, que afirma que, quando um par de metais diferentes em contato em cada extremidade é submetido a uma variação de temperatura, é gerado um pequeno potencial de tensão elétrica. E o mais interessante: eles fazem isso de forma passiva, ou seja, não precisam ser alimentados por um condicionador de sinal externo.
Como isso é possível? Estamos criando energia gratuita do nada? De jeito nenhum, é só física!
Os elétrons transportam eletricidade e também calor.
Imagine um pedaço de fio de cobre desencapado: se você segurar uma das pontas com a mão, o calor da sua pele energiza os elétrons, que se propagam em direção à extremidade mais fria do fio. Assim, forma-se um gradiente de temperatura, e parte dessa diferença térmica é convertida em energia elétrica.
Esse fenômeno foi identificado inicialmente por Alessandro Volta, em 1794 — sim, o mesmo que deu origem à palavra “volt”.
Mais tarde, em 1821, o físico alemão Thomas Johann Seebeck redescobriu o efeito e observou que, ao unir fios de metais diferentes em cada extremidade e aplicar uma diferença de temperatura entre elas, surgia um pequeno potencial elétrico nas junções.
Chamamos esse potencial de Tensão Seebeck, e a criação dessa tensão a partir de energia térmica é o que conhecemos como Efeito Seebeck.
Com base em suas observações, os cientistas definiram o Coeficiente Seebeck, que indica a magnitude da tensão termoelétrica gerada por uma diferença de temperatura em determinado material.
Com o tempo, décadas de pesquisa, tentativa e erro levaram à descoberta de quais combinações metálicas produzem os melhores resultados na fabricação de termopares.
Cada combinação fornece uma faixa específica de medição e apresenta propriedades particulares que determinam em quais ambientes esses sensores podem ser utilizados.
Hoje, a ciência por trás dos termopares está consolidada, e existem tipos padronizados pela indústria, como o Tipo K. Esse modelo, por exemplo, combina cromel e alumel, oferecendo uma ampla faixa de medição e excelente estabilidade.
De quais materiais os termopares são feitos?
Os termopares dependem da combinação de dois metais diferentes, e esses materiais determinam a faixa de temperatura e a aplicação do sensor.
Exemplos de tipos de termopar:
Tipo K: cromel e alumel (ligas de níquel-cromo), ampla faixa de temperatura.
Tipos R, S e B: utilizam metais nobres como platina e ródio, ideais para temperaturas extremamente altas.
Materiais da bainha
Aço inoxidável: versátil, ideal para a maioria das aplicações.
Incoloy: resistente à oxidação em ambientes de alta temperatura.
Teflon: adequado para baixas temperaturas e ambientes com agentes químicos.
A escolha dos materiais depende da aplicação e do ambiente de uso. Nossos especialistas podem ajudar a definir a melhor combinação para garantir precisão e durabilidade.
Aplicações de termopares
A temperatura é a variável física mais medida no mundo, e os termopares estão presentes em praticamente todos os setores industriais.
Principais aplicações:
- Usinas elétricas e sistemas de geração de energia
- Eletrodomésticos e equipamentos industriais
- Controle de processos e automação
- Indústria de alimentos e bebidas
- Processamento de metais, papel e celulose
- Pesquisa científica e laboratórios de P&D
- Setor automotivo e aeroespacial
- Fabricação de produtos farmacêuticos e médicos
De motores a fornos, os termopares são essenciais para monitorar, controlar e proteger equipamentos em operações críticas.
Como escolher o termopar ideal
Termopares podem ser fabricados sob medida para praticamente qualquer aplicação, oferecendo resposta rápida, durabilidade e ampla faixa de medição. Para selecionar o sensor adequado, leve em conta fatores como:
- Faixa de temperatura mínima e máxima
- Nível de precisão exigido
- Atmosfera de operação (oxidante, inerte, entre outros.)
- Vida útil esperada do sensor
- Tempo de resposta desejado
- Frequência de uso (contínuo ou periódico)
- Condições físicas (vibração, submersão e flexão)
Essas variáveis ajudam a definir o tipo e o material do termopar mais indicado para cada processo.
Alutal é referência em termopares no Brasil
A Alutal é uma das principais referências brasileiras na fabricação de termopares e sensores de temperatura de alta precisão. Com décadas de experiência, a empresa se consolidou como parceira estratégica de indústrias que exigem controle térmico rigoroso, como petroquímica, siderúrgica, papel e celulose, energia e automação.
A marca é reconhecida por oferecer soluções sob medida, com foco em inovação, confiabilidade e tecnologia de ponta, conforme normas internacionais de qualidade.
Principais produtos:
- Termopares tipo K, J, T, N e S
- Sensores Pt100 e RTDs
- Cabos de extensão e compensação, conectores, transmissores e acessórios
Além da fabricação, a Alutal também realiza calibração dos sensores, garantindo conformidade e rastreabilidade metrológica.
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