Os termopares são dispositivos de medição de temperatura versáteis e estão presentes em praticamente todos os setores industriais. Simples em sua concepção, mas altamente eficientes, esses sensores são capazes de operar em ambientes severos, medir temperaturas extremas e fornecer respostas rápidas e confiáveis. Mas quando usar?
Onde os termopares são usados?
Sempre que a temperatura influencia diretamente a qualidade do produto, a eficiência do processo ou a vida útil dos equipamentos, o termopar costuma ser a solução escolhida. Na indústria de energia, por exemplo, o uso de termopares é praticamente indispensável. Usinas termoelétricas, hidrelétricas e nucleares dependem do monitoramento contínuo da temperatura de geradores, turbinas, transformadores, caldeiras e sistemas auxiliares. Pequenas variações térmicas podem indicar falhas iminentes, perdas de eficiência ou riscos à segurança. O termopar permite esse acompanhamento em tempo real, ajudando a prevenir superaquecimentos, paradas não programadas e danos a equipamentos de alto valor.
Outro setor onde os termopares são amplamente utilizados é a indústria química. Muitos processos químicos exigem controle rigoroso da temperatura para que as reações ocorram de forma segura e com o rendimento esperado. Reatores, colunas de destilação, trocadores de calor e tanques de armazenamento utilizam termopares para fornecer dados precisos aos sistemas de automação. Com essas informações, operadores conseguem ajustar parâmetros do processo rapidamente, garantindo qualidade do produto final, redução de desperdícios e maior eficiência energética.
Na siderurgia e na metalurgia, o uso de termopares é ainda mais crítico. Durante a fundição e o processamento do aço, a temperatura dos fornos influencia diretamente a composição, a resistência e a durabilidade do material. Altos-fornos, conversores, fornos elétricos e panelas de aço utilizam termopares para monitorar temperaturas extremamente elevadas, muitas vezes acima de 1.000 °C. O acompanhamento contínuo dessas variáveis permite ajustes finos no processo, reduzindo defeitos, melhorando o controle metalúrgico e aumentando a produtividade.
Os termopares também são usados nas indústrias de plásticos e borracha. Máquinas de moldagem por injeção, extrusoras e calandras dependem de um controle térmico preciso para garantir a uniformidade e a qualidade dos produtos. Uma temperatura fora do padrão pode causar deformações, falhas estruturais ou desperdício de matéria-prima. Por isso, os termopares são integrados aos sistemas de controle dessas máquinas, assegurando estabilidade no processo produtivo.
Além desses setores, os termopares estão presentes em diversas outras áreas, como indústrias de cerâmica e vidro, onde o controle da temperatura dos fornos é determinante para o acabamento e a resistência dos produtos. Na área médica e laboratorial, eles são usados em equipamentos que exigem medições confiáveis, como estufas, autoclaves e dispositivos de pesquisa. Em todos esses casos, o objetivo é o mesmo: garantir segurança, qualidade e repetibilidade nos processos.
Como funciona um termopar
O funcionamento de um termopar é baseado em princípios da termoeletricidade. Quando dois metais diferentes são unidos para formar um circuito fechado e suas junções estão em temperaturas distintas, surge uma força eletromotriz que gera uma corrente elétrica. Essa corrente é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre as duas junções.
Na prática, uma das junções do termopar é posicionada no ponto onde se deseja medir a temperatura, conhecida como junção quente ou de medição. A outra junção, chamada de junção fria ou de referência, permanece em uma temperatura conhecida e estável. A diferença térmica entre essas duas junções é convertida em tensão elétrica, que é então interpretada por um instrumento de medição, como um controlador ou indicador de temperatura.
Caso ambas as junções estejam na mesma temperatura, as forças eletromotrizes se anulam, resultando em tensão zero. É justamente essa relação previsível entre tensão e temperatura que permite medições confiáveis em uma ampla faixa térmica.
O princípio físico que torna possível o funcionamento dos termopares é conhecido como efeito Seebeck, descoberto pelo físico alemão Thomas Johann Seebeck no século XIX. Ele observou que a união de dois metais diferentes submetidos a temperaturas distintas produzia uma tensão elétrica mensurável.
Tipos de termopares e suas características
Existem diversos tipos de termopares disponíveis no mercado, normalmente identificados por letras. Cada tipo utiliza uma combinação específica de metais, o que determina sua faixa de temperatura, sensibilidade, resistência mecânica e comportamento químico.
Os tipos mais comuns de termopares de metais básicos são K, J, T, E e N. Além deles, existem os termopares de metais nobres, como os tipos R, S e B, indicados para temperaturas extremamente elevadas e aplicações críticas.
A escolha do tipo adequado depende de fatores como temperatura máxima de operação, ambiente (oxidante, redutor ou vácuo), precisão exigida, tempo de resposta e custo.
Termopar tipo K
O termopar tipo K é o mais utilizado no mundo industrial. Ele é composto por ligas à base de níquel, conhecidas como cromel e alumel, o que lhe confere excelente resistência à oxidação e uma ampla faixa de operação, geralmente entre –200 °C e 1.260 °C.
Sua versatilidade faz com que seja amplamente empregado em processos industriais gerais, fornos, caldeiras, motores, sistemas de aquecimento e controle de processos térmicos. Além disso, apresenta boa relação custo-benefício e estabilidade satisfatória na maioria das aplicações.
Termopar tipo J
O termopar tipo J utiliza ferro e constantan (liga de cobre-níquel) e opera em uma faixa mais restrita, aproximadamente entre –40 °C e 750 °C. É um dos tipos mais econômicos e foi amplamente utilizado em sistemas industriais mais antigos.
Apesar de sua versatilidade, o ferro presente em sua composição torna esse termopar suscetível à oxidação, o que limita seu uso em ambientes úmidos ou oxidantes. Por outro lado, ele se mostra eficiente em atmosferas redutoras e aplicações em vácuo.
Termopar tipo T
O termopar tipo T é composto por cobre e constantan e se destaca por sua excelente precisão em baixas temperaturas. Sua faixa típica de operação vai de –200 °C a 350 °C, tornando-o ideal para aplicações criogênicas, refrigeração, indústria alimentícia, farmacêutica e laboratórios.
Além disso, apresenta excelente estabilidade em ambientes úmidos e é frequentemente utilizado em medições diferenciais, já que apenas o cobre entra em contato direto com o ponto de medição.
Termopar tipo E
O tipo E utiliza cromel e constantan e é conhecido por apresentar o maior coeficiente termoelétrico entre os termopares de metais básicos. Isso significa maior sensibilidade e capacidade de detectar pequenas variações de temperatura.
Com faixa de operação entre –200 °C e 900 °C, é amplamente usado em aplicações que exigem respostas rápidas e controle térmico preciso, como ensaios laboratoriais, pesquisa científica e sistemas de aquecimento controlado.
Termopar tipo N
Desenvolvido para superar algumas limitações do tipo K, o termopar tipo N é composto por ligas de nicrosil e nisil. Ele oferece maior estabilidade a longo prazo, menor deriva e melhor resistência à oxidação em temperaturas elevadas.
Sua faixa de operação vai de aproximadamente –200 °C a 1.300 °C, sendo indicado para aplicações industriais exigentes, processos contínuos e ambientes onde a confiabilidade ao longo do tempo é fundamental.
Apesar de sua simplicidade construtiva, o desempenho de um termopar depende diretamente de sua correta especificação. Temperatura, atmosfera do processo, montagem, proteção mecânica e estabilidade ao longo do tempo são fatores determinantes para uma medição confiável. Uma escolha inadequada pode resultar em falhas, leituras imprecisas e perdas operacionais. Por isso, a Alutal atua com engenharia de aplicação especializada, analisando detalhadamente cada processo para garantir sensores de temperatura robustos, precisos e com máxima vida útil, mesmo nas condições industriais mais severas.
Para saber mais entre em contato com nosso time.
