Em ambientes industriais onde temperaturas extremas, vibração intensa e agentes corrosivos colocam à prova qualquer sistema de medição, alguns sensores conseguem ir além do limite operacional comum. É nesse cenário que o termopar de isolação mineral surge como referência na instrumentação industrial, mas o que explica sua resistência e confiabilidade em condições tão severas?
Para o que serve o termopar com isolamento mineral
Na prática, o termopar de isolação mineral (ou simplesmente TIM, para os íntimos) é a evolução da espécie. Enquanto o termopar convencional é meio delicado, com fios protegidos por miçangas de cerâmica ou tranças de fibra que podem desfiar, o TIM é um conjunto altamente compactado.
A estrutura dele é curiosa: imagine dois fios de metais diferentes (os termoelementos) passando por dentro de um tubo metálico. O espaço vazio entre os fios e o tubo é preenchido com pó de óxido de magnésio (MgO). Esse pó é compactado de um jeito tão forte que ele vira um isolante elétrico perfeito, mas que deixa o calor passar rápido para os fios.
O funcionamento você já conhece: é o efeito Seebeck. A diferença de temperatura na ponta gera uma voltagem minúscula (milivolts), e o seu controlador traduz isso em graus Celsius. O diferencial aqui é que, por causa dessa construção mineral, o sensor é extremamente robusto e, ao mesmo tempo, você consegue dobrar ele como se fosse um arame grosso para alcançar cantos difíceis. Ele aguenta pancada, vibração de motor e até mordida de bicho em instalações externas, coisa que um cabo de plástico comum não duraria uma semana.
Os termopares com isolamento mineral estão disponíveis em vários tipos, cada um adequado a faixas de temperatura e ambientes específicos. Os tipos mais comuns incluem:
| Tipo | Faixa de temperatura | Aplicações |
|---|---|---|
| Tipo K | −200 °C a 1.260 °C | Uso geral na indústria, indicado para ambientes oxidantes e medições em altas temperaturas. |
| Tipo J | −210 °C a 760 °C | Adequado para atmosferas redutoras, com desempenho confiável em temperaturas moderadas, mas vida útil reduzida em faixas mais elevadas. |
| Tipo T | −250 °C a 400 °C | Indicado para aplicações criogênicas e processos de baixa temperatura que exigem alta precisão. |
| Tipo N | −200 °C a 1.260 °C | Oferece maior estabilidade e resistência à deriva em ambientes de alta temperatura. |
Quais são as vantagens dos cabos com isolamento mineral?
O cabo MI excede a função de um simples condutor, atuando como um componente de segurança operacional. A bainha metálica externa funciona como uma blindagem mecânica e química, essencial para impedir que o sensor sofra degradação por oxidação em ambientes saturados de umidade ou agentes corrosivos.
Confiabilidade: em setores críticos, como o nuclear, a falha de um sensor de temperatura pode acarretar interrupções onerosas e riscos de segurança. Devido à dificuldade de acesso para manutenção após a instalação no núcleo, a alta confiabilidade do cabo MI é um requisito técnico indispensável para garantir leituras precisas e contínuas.
Inércia química: o óxido de magnésio, por ser um material inorgânico, apresenta alta estabilidade química e não reage com a maioria das substâncias. Essa característica impede que óleos e solventes industriais contaminem os fios condutores. Tal proteção é vital em processos de sinterização ou tratamento térmico, onde um desvio de apenas 2 °C provocado por contaminação pode comprometer a integridade de todo um lote de produção.
Integridade sob fogo: o isolamento mineral é intrinsecamente não combustível. Em instalações críticas, como plataformas de petróleo ou unidades hospitalares, esses cabos garantem a transmissão de dados térmicos por horas, mesmo sob exposição direta a chamas (até 950 °C). Adicionalmente, a ausência de emissão de fumaça tóxica é um fator determinante para a segurança durante protocolos de evacuação.
Conformidade normativa: as características dimensionais construtivas dos cabos de isolação mineral, como a relação entre diâmetro dos condutores, espaçamento interno e espessura da bainha, são definidas por normas específicas de construção, como a IEC 61515. Já normas ASTM, como a E608/E608M, focam nos requisitos funcionais e de desempenho elétrico do termopar.
Sob a ótica da manutenção e engenharia de campo, o TIM oferece diferenciais competitivos:
Integridade do sinal: a bainha metálica atua como uma gaiola de Faraday, blindando o sinal termoelétrico contra ruídos e interferências eletromagnéticas provenientes de motores e inversores.
Miniaturização: Estão disponíveis modelos com diâmetros externos de até 1,0 mm. Essa dimensão reduzida possibilita o monitoramento de temperatura em tubulações e microambientes onde termopares convencionais não podem ser instalados.
Alta velocidade de resposta: a combinação da alta condutividade térmica do óxido de magnésio com a baixa massa do sensor resulta em uma detecção de variações térmicas quase instantânea, permitindo um controle de processo mais dinâmico.
Maleabilidade e flexibilidade: o processo de fabricação permite que o sensor seja curvado e adaptado a geometrias complexas de instalação sem comprometer a resistência de isolação. Essa característica facilita significativamente a montagem em máquinas com espaços confinados.
Benefícios dos termopares com isolamento mineral
A adoção do TIM como padrão industrial decorre de uma série de benefícios técnicos estruturais:
Durabilidade: o conjunto suporta ciclos severos de aquecimento e resfriamento (choques térmicos) sem apresentar fissuras ou perda de isolamento.
Estabilidade: sensores calibrados por laboratórios acreditados (como os certificados pela RBC citados no vídeo) apresentam deriva térmica mínima ao longo de décadas. A vida útil estimada pode ultrapassar 250 anos sob condições adequadas de instalação.
Resistência elevada: com um ponto de fusão de 2800 °C, o isolamento de MgO garante que o limite operacional do sensor seja definido pelo metal da bainha externa, e não pela degradação do isolante interno.
Eficiência de espaço: a alta capacidade de dissipação térmica permite a utilização de cabos com diâmetros reduzidos para a mesma carga de corrente, otimizando o espaço em painéis e infraestruturas de passagem.
Veja como ele é por dentro
Para entender melhor como esse processo de trefilação funciona e ver as tabelas de limites de erro na prática, dá uma olhada nesse vídeo técnico. Ele resume bem o que a gente conversou aqui:
Para garantir a máxima performance e segurança em seus processos industriais, é fundamental contar com o suporte de especialistas que dominam as normas internacionais de temperatura. A Alutal oferece soluções completas em termopares de isolação mineral, com calibração garantida por laboratório acreditado pela Coordenação Geral de Acreditação do Inmetro para Calibração NBR ISO/IEC 17025 sob número CAL 0522 para todos os sensores que fabrica.
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