A deriva em Pt100 é o que separa dois sensores Classe A no papel de dois sensores com desempenho bem diferente depois de meses em operação. Ambos saem de fábrica com certificado de calibração, atendem à Classe A da IEC 60751 e, nos mesmos pontos de calibração, indicam praticamente a mesma temperatura.
A princípio, parecem equivalentes. Depois de alguns meses operando numa planta industrial, no entanto, um continua indicando quase a mesma temperatura do dia da instalação, enquanto o outro já mostra uma deriva pequena, mas capaz de comprometer um processo crítico.
Os dois atendiam à mesma norma. Então, por que envelhecem diferente?
O que a Classe A da IEC 60751 realmente certifica
A IEC 60751 define a relação entre resistência elétrica e temperatura para termorresistências de platina, além das tolerâncias de cada classe de exatidão: AA, A, B e C.
Quando um Pt100 recebe a Classe A, isso significa que, no ensaio, o erro ficou dentro do limite da norma naquele momento. Em outras palavras, é uma fotografia do desempenho inicial.
Contudo, a norma não promete nada sobre o que acontece depois de milhares de ciclos térmicos, vibração mecânica ou exposição contínua a temperatura alta. É aí que a construção do elemento sensor passa a fazer diferença.
Filme fino e fio bobinado: mesma exatidão inicial, comportamentos diferentes
Filme fino e fio bobinado atendem às mesmas classes de exatidão da IEC 60751. O que muda, portanto, é como cada tecnologia envelhece com o uso.
O elemento de filme fino usa uma camada finíssima de platina depositada sobre um substrato cerâmico. Assim, essa construção garante boa repetibilidade de fabricação, resistência mecânica alta e dimensões pequenas.
A platina, porém, fica aderida ao substrato durante toda a vida do sensor. Em milhares de ciclos de aquecimento e resfriamento, platina e cerâmica se expandem e se contraem em ritmos diferentes, porque têm coeficientes de expansão térmica distintos. Isso gera tensões mecânicas internas pequenas que, com o tempo, podem alterar as características elétricas do elemento — a origem física da maior parte da deriva em Pt100 de filme fino. Ambiente e vibração pesam nessa conta tanto quanto a tecnologia do elemento, como mostra este guia sobre como escolher o sensor de temperatura para ambientes de alta pressão.
Na maioria dos processos industriais, esse efeito é pequeno e aceitável. Ainda assim, existe.
No fio bobinado, o fabricante enrola um fio finíssimo de platina sobre um suporte cerâmico projetado para deixá-lo expandir com menos restrição mecânica. Essa liberdade reduz as tensões internas acumuladas nos ciclos térmicos. Como consequência, o sensor tende a apresentar menor deriva e mais estabilidade em operação longa.
O que é a deriva em Pt100
O erro mais comum é achar que um sensor “quebra” no momento em que para de medir direito. Na prática, raramente isso acontece.
O comportamento típico é a deriva: a alteração lenta e gradual da indicação do sensor ao longo do tempo, mesmo com a temperatura real constante. Ela decorre de fatores como envelhecimento natural da platina, tensões mecânicas internas, ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento, contaminação do elemento, vibração contínua e exposição prolongada a temperatura elevada.
Por isso, ela importa justamente nos processos onde uma diferença pequena de temperatura muda a qualidade do produto final.
A mesma Classe A, dois desempenhos diferentes
Imagine dois Pt100 Classe A instalados num forno a 420 °C, funcionando sem parar.
Na instalação, os dois indicam praticamente a mesma coisa e, depois de milhares de horas, os dois continuam funcionando.
Contudo, um deles pode ter derivado alguns décimos de grau, enquanto o outro mantém a calibração quase original. Assim, continuam medindo, mas já não entregam o mesmo desempenho metrológico.
Em processo industrial comum, essa diferença dificilmente aparece. Já em laboratório, indústria farmacêutica, processo químico de alta precisão, fabricação de semicondutores ou calibração de instrumentos, ela pode decidir se um lote é aprovado ou rejeitado. Boa parte desses processos já monitora a temperatura com transmissores que compensam parte do erro de leitura, mas nenhum transmissor corrige a deriva em Pt100 causada pela tecnologia do próprio elemento.
Histerese, o fator que fica de fora da ficha técnica
A histerese térmica é a diferença de indicação quando alguém aquece o sensor e depois o resfria até a mesma temperatura.
Quanto menor a histerese, maior a repetibilidade da medição. Nesse ponto, elementos de fio bobinado costumam se sair melhor, porque sofrem menos tensão mecânica durante os ciclos térmicos.
Filme fino é inferior?
De forma alguma.
Para a maioria das aplicações industriais, o filme fino é a melhor escolha: resistência mecânica alta, boa repetibilidade de fabricação, custo baixo, dimensões pequenas e resposta térmica rápida. Por isso, essas características tornaram essa tecnologia o padrão predominante na automação industrial moderna.
Em aplicação com vibração, choque mecânico e grande volume de produção, o filme fino costuma entregar a melhor relação entre desempenho e custo, enquanto o fio bobinado segue sendo a tecnologia preferida quando a prioridade é estabilidade metrológica máxima por muitos anos.
Ou seja, a escolha depende da aplicação, não da classe de tolerância isolada.
Como evitar a deriva em Pt100 na especificação
A decisão não deveria parar na exatidão inicial da folha de dados.
Vale avaliar também: temperatura contínua de operação, número esperado de ciclos térmicos, presença de vibração mecânica, necessidade de recalibração periódica, estabilidade exigida ao longo dos anos, criticidade do processo e custo real de uma deriva não detectada.
Em muitos casos, pagar mais por um elemento mais estável custa menos do que lidar com anos de deriva não detectada. Veja também como funciona um RTD e quando usar cada tipo.
Como a Alutal especifica o Pt100 certo para cada processo
Dois Pt100 podem sair de fábrica com exatamente a mesma Classe A da IEC 60751 e, anos depois, apresentar comportamentos bem diferentes. Isso não significa que um sensor esteja errado ou que a norma tenha falhado. A classe de exatidão certifica o desempenho inicial; quem decide o tamanho da deriva em Pt100 ao longo dos anos é a tecnologia construtiva, as condições de processo e a qualidade do projeto do elemento sensor.
Num forno a 420 °C operando sem parar, por exemplo, uma diferença de poucos décimos de grau entre dois sensores Classe A instalados no mesmo ponto já é o suficiente para reprovar um lote em processo farmacêutico ou fazer um forno cerâmico queimar fora da curva. É esse tipo de erro silencioso, que não aparece em nenhum alarme, que a escolha certa de elemento sensor evita.
Como referência de ordem de grandeza, um Pt100 de filme fino bem projetado costuma derivar poucas centenas de mΩ por ano em uso contínuo acima de 300 °C, o equivalente a décimos de grau, enquanto um fio bobinado de qualidade equivalente, no mesmo regime, tende a ficar numa fração disso. A diferença parece pequena isoladamente, mas se acumula em anos de operação e em processos com muitos pontos de medição, onde cada sensor fora da curva original distorce o perfil térmico inteiro.
Como a Alutal especifica e fabrica o Pt100
Por isso, na Alutal, a seleção entre filme fino e fio bobinado vai além da classe de tolerância do datasheet. Cada aplicação passa por uma análise que cruza temperatura contínua de operação, número de ciclos térmicos esperado, vibração, ambiente de instalação e estabilidade metrológica exigida ao longo dos anos. Além disso, a fabricação segue a IEC 60751 do início ao fim, com curva de calibração rastreável e classe de exatidão documentada em cada sensor.
Conforme essa análise, a Alutal fabrica as duas tecnologias dentro da linha completa de termorresistências Pt100, incluindo a série com poço de proteção para processos críticos e ambientes agressivos, que permite recalibrar ou trocar o elemento sensor sem parar a linha.
Caso o seu processo já conviva com recalibrações fora do previsto ou resultados que não batem entre sensores da mesma classe, vale a pena revisar a especificação antes do próximo lote. Fale com a nossa equipe técnica para definir o elemento sensor certo para a estabilidade que o seu processo realmente precisa.
