Quando se trata de medir temperatura, dois dos tipos de sensores mais comuns são termorresistência e os termopares. Ambos possuem características únicas e são amplamente utilizados em diversas aplicações, desde a automação industrial até a eletrônica de consumo. Seja para monitorar a temperatura de seus eletrodomésticos ou para gerenciar a temperatura em um ambiente industrial, escolher o sensor certo é essencial para obter resultados precisos e confiáveis.
Principais diferenças entre termopares e termoresistências
Os termopares apresentam vantagens em aspectos como custo, resistência mecânica, velocidade de resposta e amplitude da faixa de temperatura mensurável.
Além disso, seu design favorece maior robustez e resposta mais rápida a variações térmicas. Quanto à faixa de operação, a maioria das termorresistência RTDs suporta temperaturas de até aproximadamente 420 °F, enquanto determinados modelos de termopares podem medir temperaturas de até 1480 °F.
As termorresistência, por sua vez, tendem a oferecer maior precisão e melhor repetibilidade nas medições. Repetibilidade refere-se à capacidade de registrar os mesmos valores sob as mesmas condições em medições sucessivas. Essa característica contribui para resultados mais consistentes ao longo do tempo. O design das termorresistências também favorece a estabilidade das leituras e facilita sua calibração, além de fornecer sinais mais robustos em comparação aos termopares.
1 – Faixa de temperatura
Os termopares são mais indicados para medições em altas temperaturas. Embora novas técnicas de fabricação tenham ampliado a faixa de operação das sondas RTD, mais de 90% desses sensores ainda são projetados para trabalhar abaixo de 420 °C. Já alguns tipos de termopares podem operar em temperaturas significativamente mais altas. Para obter medições precisas com termopares, é possível utilizar um controlador específico para esse tipo de sensor.
2 – Custo
De modo geral, os termopares são mais baratos que os RTDs. A instalação do RTD pode ser mais econômica, pois utiliza fio de cobre de menor custo, mas essa economia normalmente não compensa o preço mais elevado do próprio sensor.
3 – Sensibilidade
Apesar de ambos reagirem rapidamente às variações de temperatura, os termopares tendem a ser mais rápidos. Um termopar de resposta rápida e ponta aterrada pode reagir quase três vezes mais rápido que um RTD Pt100. Os modelos mais velozes são os termopares com ponta exposta. Ainda assim, avanços na fabricação melhoraram bastante o tempo de resposta de sondas Pt100 de filme fino.
4 – Precisão
Os RTDs geralmente oferecem maior precisão do que os termopares. A precisão típica de um RTD é de cerca de 0,1 °C, enquanto a maioria dos termopares apresenta precisão em torno de 1 °C. Contudo, alguns termopares especiais podem alcançar precisão semelhante à dos RTDs. A precisão final depende de fatores como linearidade, repetibilidade e estabilidade do sensor.
5 – Linearidade
A relação entre temperatura e resistência em um RTD é quase linear ao longo da faixa de medição. Já os termopares apresentam uma curva característica em formato de “S”.
6 – Estabilidade
As leituras de RTDs tendem a permanecer estáveis e repetíveis por longos períodos. No caso dos termopares, as medições podem apresentar deriva com o tempo, principalmente devido a alterações químicas nos metais do sensor, como oxidação. Por isso, os RTDs são considerados mais estáveis a longo prazo.
O que é uma termoresitência?
Uma termorresistência é um sensor que varia sua resistência elétrica conforme a temperatura.
De forma simples: imagine que você tem um forno. Quanto maior a temperatura dentro dele, maior será a resistência do sensor ou menor, dependendo do tipo. Esse é o princípio básico de funcionamento de uma RTD.
O sensor PT100 é o tipo mais comum de termômetro de resistência (RTD). Esses sensores são uma escolha popular em muitos setores, principalmente em laboratórios e processos industriais. O principal motivo para seu uso é a estabilidade e a precisão. São instrumentos de medição superiores que oferecem confiabilidade em termos de repetibilidade. Tenha certeza de que você obterá os mesmos resultados para cada leitura de temperatura. Os RTDs são categorizados em industriais e de uso geral. Cada tipo está disponível como PT100, PT200, PT500 e PT1000. (” Pt ” é o símbolo da platina, “100” representa a resistência em ohms a 0 °C). A resistência é definida como a resistência elétrica entre dois pontos de um condutor quando uma diferença de potencial constante de um volt, aplicada a esses pontos, produz no condutor uma corrente de um ampere, não sendo o condutor a sede de nenhuma força eletromotriz. … Esses são chamados de resistores lineares.
Como funciona: mede temperatura pela variação da resistência elétrica de um metal (geralmente platina).
Pontos fortes:
- Alta precisão
- Excelente repetibilidade (resultados consistentes)
- Fácil calibração
- Boa estabilidade a longo prazo
- Limitações:
- Mais caro
- Mede até 420 °C
- Mais sensível a vibração e condições severas
Limitações dos RTDs
- Custo mais elevado do que o dos termopares
- Tempo de resposta mais lento
- Sensível a vibrações e choques
- Faixa de temperatura superior limitada em comparação com termopares
O que é um termopar?
Os termopares estão entre os sensores de temperatura mais utilizados devido ao seu baixo custo, facilidade de substituição, padronização e adequação para medir uma ampla faixa de temperaturas. Sua principal limitação é a precisão, visto que erros sistemáticos inferiores a um grau Celsius são difíceis de alcançar. Além disso, os termopares são dispositivos não lineares.
O princípio de funcionamento do termopar foi descoberto em 1821 por Thomas Johann Seebeck. O cientista estoniano descobriu que uma diferença de potencial se desenvolve em um circuito composto por dois condutores de naturezas diferentes quando submetido a um gradiente de temperatura. Esse fenômeno, denominado efeito Seebeck, é explorado pelos termopares.
Existem diversos tipos de termopares disponíveis, cada um com suas características e faixa de temperatura únicas. Aqui estão alguns tipos comuns de termopares e suas aplicações:
Veja: o que são termopares do tipo K
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