Na indústria do petróleo, a medição de temperatura é decisiva para segurança, eficiência e qualidade dos processos. Da perfuração ao refino, passando pelo transporte e pela queima de gases, o controle térmico está no centro das operações. Em ambientes extremos, marcados por alta pressão e temperaturas elevadas, os termopares se consolidaram como os sensores mais utilizados ao longo de toda a cadeia do setor.
Quais são os tipos de termopares usados no petróleo?
Para resistir às condições extremas da cadeia do petróleo, os sensores contam com diferentes construções:
Termopar tipo K (Cromel–Alumel): é o mais utilizado da indústria. Possui ampla faixa de temperatura, boa precisão e alta resistência à oxidação. Está presente desde a perfuração até as unidades de refino.
Termopar tipo J (Ferro–Constantan): indicado para temperaturas mais baixas e moderadas. É comum em monitoramento de equipamentos, desde que o ambiente não seja altamente oxidante.
Termopar tipo E (Cromel–Constantan): destaca-se pela alta sensibilidade em baixas temperaturas, sendo usado em aplicações específicas que exigem controle térmico mais fino.
Termopares de metais nobres (R, S e B): fabricados com platina e ródio, são utilizados em processos extremos, como fornos industriais e unidades de craqueamento catalítico, suportando temperaturas acima de 1.500 °C.
Em processos de altíssima temperatura, é comum o uso de tubos cerâmicos, especialmente com termopares de metais nobres.
- Termopares revestidos, com bainhas de aço inox, Inconel ou Hastelloy;
- Termopares com isolamento mineral, altamente resistentes à vibração e ao estresse mecânico;
- Termopares flexíveis, ideais para dutos, plataformas móveis e aplicações temporárias.
Onde os termopares são usados no upstream
Na fase de exploração e produção (E&P), os desafios incluem pressão elevada, grandes profundidades e acesso limitado aos equipamentos.
Monitoramento de fundo de poço (downhole): termopares instalados a quilômetros abaixo da superfície medem a temperatura ao longo do poço. Esses dados ajudam a:
- Avaliar a viscosidade do óleo;
- Monitorar o desgaste da broca de perfuração;
- Detectar anomalias térmicas na formação geológica.
Cabeças de poço e árvores de Natal: sensores monitoram a temperatura do fluido produzido para evitar a formação de hidratos, que podem bloquear linhas e causar paradas operacionais.
Nessas aplicações, predominam termopares tipo K e tipo N, pela robustez e estabilidade em ambientes agressivos.
Como o termopar atua no midstream?
No transporte de petróleo e gás, manter a temperatura correta é essencial para garantir o escoamento e a integridade das instalações.
Oleodutos e gasodutos: termopares monitoram continuamente a temperatura ao longo das linhas, ajudando a identificar pontos de superaquecimento ou riscos de vazamento.
Estações de bombeamento: sensores acompanham a temperatura de motores, mancais e rolamentos, prevenindo falhas mecânicas e paradas não programadas.
Aquecimento de linhas (traceamento térmico): em regiões frias ou no transporte de óleos pesados, os termopares garantem que o fluido permaneça em temperatura adequada para o bombeamento.
Aqui, os termopares tipo K são os mais comuns, enquanto os tipo J aparecem em aplicações de menor exigência térmica.
Onde os termopares são essenciais no downstream?
É no refino que os sensores enfrentam as condições mais severas da indústria.
Torres de destilação: a separação do petróleo em frações como gasolina, diesel e querosene depende de temperaturas muito precisas. Variações mínimas podem comprometer a qualidade do produto final.
Craqueamento catalítico (FCC): pocessos que quebram moléculas pesadas operam acima de 500 °C, com atmosfera agressiva e alta carga térmica, cenário onde os termopares são indispensáveis.
Fornos e caldeiras: o monitoramento da chama e dos gases de exaustão é essencial para eficiência energética, redução de emissões e segurança operacional.
Além dos tipos K e N, ganham destaque os termopares de metais nobres, capazes de suportar temperaturas extremas por longos períodos.
O que é a cadeia do petróleo?
A cadeia do petróleo é dividida em três grandes fases: exploração e produção, transporte e armazenamento e refino e petroquímica. Em todas elas, o controle térmico influencia diretamente o desempenho operacional e os riscos envolvidos.
No setor de óleo e gás, falhas no controle térmico podem gerar consequências graves. Vazamentos, degradação de equipamentos, perda de eficiência, emissões fora do padrão ambiental e até acidentes operacionais estão diretamente ligados a desvios de temperatura.
Como as operações envolvem altas pressões, atmosferas corrosivas, vibração constante e faixas térmicas que vão do criogênico a mais de 1.500 °C, os sensores precisam manter desempenho mesmo em condições severas, algo que limita o uso de tecnologias mais sensíveis.
Entre as principais tecnologias de medição de temperatura, como RTDs (Pt100) e termistores, os termopares se destacam por três motivos centrais:
- Ampla faixa de medição, operando de temperaturas abaixo de zero até acima de 1.600 °C;
- Alta resistência mecânica, suportando vibração, choque térmico e ambientes agressivos;
- Custo competitivo, permitindo milhares de pontos de medição em grandes plantas industriais.
Como funcionam os termopares?
O princípio de funcionamento do termopar é simples e confiável. Ele é formado por dois metais diferentes unidos em uma extremidade, chamada de junção quente. Quando essa junção é exposta a uma variação de temperatura, ocorre o Efeito Seebeck, gerando uma pequena tensão elétrica proporcional à diferença térmica entre a junção quente e a junção de referência.
Essa tensão, medida em milivolts, é interpretada por instrumentos eletrônicos e convertida em temperatura. A combinação dos metais define o tipo de termopar, cada um adequado a determinadas faixas de temperatura e condições de processo.
Como a Alutal atua nessas aplicações industriais?
Com mais de três décadas de atuação, a Alutal se consolidou como uma das principais fabricantes brasileiras de soluções em instrumentação industrial. Seus termopares, incluindo a linha Maltec, são desenvolvidos para operar em ambientes de alta temperatura, pressão e corrosão, atendendo desde o upstream até o downstream.
A empresa se destaca pela customização, calibração e integração dos sensores a sistemas avançados de controle, contribuindo para operações mais seguras, eficientes e alinhadas às exigências regulatórias do setor de petróleo e gás.
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