Os termopares são sensores de temperatura feitos com dois fios metálicos diferentes, unidos em uma extremidade. Quando essa junção é exposta ao calor, gera uma pequena voltagem que se correlaciona com a temperatura. Utilizados em diversos setores, da indústria aeroespacial à manufatura, os termopares são valorizados por sua simplicidade e capacidade de resposta. Mas qual o limite da sua medição? Veja qual é o termopar com temperatura mais alta.
Qual o termopar de temperatura mais alta?
Os termopares de tungstênio-rênio de metal refratário dos tipos C (W5%Re/W26%Re) e D (W3%Re/W25%Re), por exemplo, são considerados os modelos ideais para trabalhar em temperaturas mais altas, podendo ser usados para medição de temperatura de até 2300ºC em operação contínua, desde que não estejam em ambiente oxidante.
Em um ambiente oxidante, os termopares de metal nobre platina-ródio, tipos R, S e B, são considerados os mais adequados, com faixas máximas que variam entre 1400 ºC e 1800 ºC, dependendo da construção e da proteção.
Esses termopares desenvolvidos para atuar em altíssima temperatura representam o que há de mais avançado em medição térmica quando o assunto é robustez, estabilidade e desempenho em condições extremas. Diferentemente de RTDs, chamadas também de termorresistências, que podem oferecer boa exatidão, mas sofrem limitações estruturais, esses termopares mantêm confiabilidade mesmo em faixas térmicas onde a maioria dos sensores já não opera com segurança.
Os modelos B, R e S, por exemplo, utilizam ligas à base de platina. Embora sejam amplamente utilizados na indústria, o uso desses materiais provoca mudanças de desempenho ao longo do tempo. A platina tende a sofrer deterioração em temperaturas elevadas, e o sensor pode apresentar comportamento variável conforme a profundidade de imersão, um efeito típico associado a não-homogeneidades no fio.
Quando a aplicação exige ir ainda mais longe, em temperaturas realmente extremas, os termopares de tungstênio-rênio, tipos C e D, são os mais indicados. Desenvolvidos para operar continuamente até cerca de 2.300 °C e, por curtos períodos, eles suporta, até, aproximadamente, 2750 °C. Esses sensores apresentam excelente desempenho em atmosferas com hidrogênio, gases inertes ou em vácuo. Porém, possuem uma limitação importante: deterioram-se rapidamente na presença de oxigênio e, por isso, não devem ser utilizados em ambientes oxidantes.
Para aplicações extremas em atmosferas oxidantes, existe ainda uma alternativa singular: o termopar de Ródio e Irídio, um dos mais nobres entre os equipamentos. Para ter ideia, ele é o único capaz de operar em 2000 °C em condições oxidantes e sem comprometer sua integridade. Além disso, apresenta alta resistência à corrosão, excelente precisão e ótima repetibilidade. É indicado para setores que exigem controle térmico extremamente rigoroso, como a fabricação de semicondutores.
Já o termopar Au/Pt, construído com fios de ouro e platina de pureza 99,999%, chega a outro nível com sua estabilidade. De acordo com a Sociedade Brasileira de Metrologia, esses metais são estáveis na faixa de 0 a 1000 °C, o resultado é um termopar altamente confiável e com comportamento praticamente imutável.
Faixas de temperaturas mais altas dos termopares
Termopares de metais nobres (Alta temperatura)
Estes tipos utilizam ligas de Platina e Ródio, sendo essenciais para fornos de altíssima temperatura e calibração de precisão.
| Tipo | Composição | Faixa de temperatura | Aplicação |
| Tipo S | Platina-10% Ródio / Platina | 0 °C a 1600 °C | Comum em fornos de semicondutores e vidro. |
| Tipo R | Platina-13% Ródio / Platina | 0 °C a 1600 °C | Similar ao Tipo S, com uma curva de tensão ligeiramente diferente. |
| Tipo B | Platina-30% Ródio / Platina-6% Ródio | 600 °C a 1700 °C | O mais robusto do grupo Platina/Ródio; a alta porcentagem de ródio permite maior temperatura. Não requer compensação de junção fria abaixo de 800°C. |
Termopares de temperatura extrema (Tungstênio/Rênio)
Menos comuns, esses tipos são reservados para as temperaturas mais altas, sendo usados em atmosferas inertes, vácuo e fornos de hidrogênio.
| Tipo | Composição | Faixa de temperatura | Aplicação |
| Tipo C | Tungstênio-5% Rênio / Tungstênio-26% Rênio (W5Re/W26Re) | 0 °C a 2320 °C | O mais comum dos termopares de tungstênio. Usado em aplicações extremas como testes de motores a jato e reatores nucleares. |
| Tipo D | Tungstênio-3% Rênio / Tungstênio-25% Rênio (W3Re/W25Re) | 0 °C a 2320 °C | Alternativa ao Tipo C, oferece uma curva de tensão mais linear em certas faixas. |
Aproveite e conheça os tipos de termopares mais comuns
Como os termopares suportam altas temperaturas
Uma construção simples e feita para durar garante que os termopares tenham resistência a vibrações e rápidas variações térmicas. Por não necessitarem de energia elétrica, evitam o autoaquecimento e são seguros em condições instáveis.
Os instrumentos também reagem rapidamente às variações de temperatura. Suas pequenas junções de detecção respondem em milissegundos, permitindo um controle preciso em processos de alta velocidade.
Como os termopares funcionam em condições extremas? Os termopares utilizam o efeito Seebeck: quando dois metais diferentes são unidos e expostos ao calor, geram uma voltagem que corresponde à diferença de temperatura entre as junções de medição e de referência.
Componentes principais:
- Junta de medição: exposta à fonte de calor
- Junta de referência: mantida a uma temperatura conhecida e estável.
- Saída de tensão: Reflete a diferença de temperatura entre as junções.
Por que funciona em condições adversas:
- Não possui partes móveis nem requer alimentação externa.
- Resistente a tensões mecânicas e à corrosão.
- Confiável mesmo em ambientes com ruído elétrico.
Essa combinação de resistência ao calor, confiabilidade e resposta rápida explica por que os termopares industriais superam muitos outros sensores em ambientes extremos.
Leia também: diferença entre termopar e termorresistência
Principais aplicações industriais
Os termopares são essenciais em indústrias onde o calor extremo faz parte das operações diárias. Sua ampla faixa de temperatura e durabilidade os tornam uma solução indispensável em diversos setores.
- Geração de energia
- Siderurgia
- Industrias vidreiras
- Cimenteiras
- Fundições diversas
- Armazenagem e transportes de grãos
- Monitoramento de caldeiras e turbinas
- Aeroespacial
- Tratamento térmico e processamento de metais
- Oil & Gás
Escolher o termopar correto
Ao selecionar o termopar ideal para o seu processo, é fundamental considerar diversos fatores. Primeiramente, é importante avaliar a resistência química da combinação de metais utilizada no termopar. Além disso, é necessário levar em conta a faixa de temperatura de operação, a resistência à abrasão e a praticidade do design do termopar em relação ao uso pretendido. Por fim, a facilidade de instalação do dispositivo no local de aplicação também é crucial.
Isso é importante porque os metais nobres usados em medições de alta temperatura por termopares são muito sensíveis a fatores ambientais. Erros nessa medição podem levar a prejuízos dispendiosos e afetar a utilidade dos produtos que você fabrica.
Na pior das hipóteses, produtos defeituosos devido a leituras de temperatura incorretas podem causar grandes acidentes.
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