No universo da automação industrial, um componente discreto reina por sua economia e eficiência: o termopar tipo J. Composto por uma junção simples de ferro e uma liga de cobre-níquel chamada constantan, este sensor prova que, às vezes, o básico é exatamente o que a indústria precisa. Veja qual a faixa de temperatura do modelo e quando usar.
O que é o termopar tipo J
O termopar tipo J é um sensor de temperatura termoelétrico composto por dois condutores metálicos diferentes. O ramo positivo é constituído por ferro (Fe), enquanto o ramo negativo é feito de uma liga denominada constantan, que consiste em 55% de cobre e 45% de níquel.
O funcionamento ocorre através do efeito Seebeck: quando a junção destes dois metais é submetida a uma diferença de temperatura em relação à extremidade oposta, gera-se uma força eletromotriz (tensão elétrica). Esta tensão, medida em milivolts, é proporcional à temperatura detectada. Por utilizar metais comuns em sua composição, o tipo J apresenta um preço de mercado inferior aos termopares que utilizam metais nobres, como a platina. Na padronização de cores da norma DIN EN 60584, o condutor positivo é identificado pela cor preta e o negativo pela cor branca. Já na norma ANSI, o positivo é branco e o negativo é vermelho.
Faixa de temperatura do Termopar tipo J
A faixa de operação do termopar tipo J é delimitada pelas propriedades físicas de seus componentes. O intervalo técnico de medição estende-se de -210 °C a 760 °C. Para operações contínuas, o limite superior recomendado é de 750 °C.
Na extremidade inferior da escala, embora o sensor consiga realizar leituras em temperaturas negativas, existe o risco técnico da condensação de umidade. Como o ramo positivo é composto por ferro, a presença de água em temperaturas baixas provoca a corrosão (ferrugem) do metal, o que altera a resistência elétrica e compromete a precisão dos dados. Portanto, a aplicação em ambientes de refrigeração exige que o sensor esteja protegido por uma bainha estanque para evitar o contato direto com a umidade atmosférica.
Para que serve os termopares tipo J?
O termopar tipo J é indicado para processos industriais que operam em atmosferas com baixo teor de oxigênio. É um dos sensores mais utilizados em atmosferas redutoras (ambientes com presença de gases como hidrogênio e monóxido de carbono) e em sistemas de vácuo.
Suas aplicações principais incluem:
Indústria de plásticos: monitoramento de temperatura em máquinas injetoras e extrusoras de polímeros.
Processamento de alimentos: controle térmico em fornos industriais e sistemas de estocagem.
Tratamento de metais: aquecimento e resfriamento controlado de alumínio.
Fabricação de químicos: controle de temperatura em reatores de resinas, tintas e produtos farmacêuticos.
Materiais inertes: medição térmica em substâncias como areia, concreto e cerâmicas.
Limitações dos Sensores de temperatura tipo J
As limitações do termopar tipo J estão diretamente ligadas à reatividade química do ferro. Este metal oxida rapidamente quando exposto ao oxigênio em altas temperaturas ou em ambientes com alta umidade. Por esse motivo, o sensor não é recomendado para medições em meios líquidos sem proteção ou em ambientes externos sujeitos a intempéries.
Acima de 750 °C, em atmosferas oxidantes, ocorre alteração microestrutural e oxidação do ferro, modificando permanentemente a curva termoelétrica. Esta alteração resulta em um erro de calibração que não pode ser corrigido, mesmo que o sensor retorne a temperaturas mais baixas. Outra restrição crítica é a sensibilidade ao enxofre. Em ambientes com presença de vapores sulfurosos, o termopar tipo J sofre degradação química acelerada, perdendo a integridade estrutural e a capacidade de medição em um curto período de tempo.
Termopares tipo J ou tipo K: qual é o mais sensível?
A principal diferença entre o tipo J e o tipo K (Cromel-Alumel) reside na amplitude térmica e na resposta elétrica. O tipo K possui uma faixa de temperatura mais extensa, operando entre -200 °C e 1.260 °C. Entretanto, o tipo J apresenta uma sensibilidade superior, com um coeficiente de aproximadamente 55 µV/°C, enquanto o tipo K apresenta cerca de 41 µV/°C.
Essa maior sensibilidade significa que o tipo J produz uma variação de tensão elétrica maior para cada grau de alteração na temperatura, o que facilita a leitura por instrumentos de controle em faixas menores de calor. Em termos de resistência ambiental, o tipo K é mais estável em atmosferas oxidantes (ricas em oxigênio), enquanto o tipo J é preferível em ambientes de vácuo. O custo do tipo J é geralmente menor devido à utilização do ferro em substituição a ligas de níquel mais complexas presentes no tipo K.
| Aspecto | Termopar Tipo J (Ferro–Constantan) | Termopar Tipo K (Cromel–Alumel) |
|---|---|---|
| Faixa de temperatura | −210 °C a +760 °C | –200 °C a +1260 °C |
| Precisão | Boa precisão em baixas temperaturas, mas pode variar em faixas altas. | Boa precisão em toda a faixa de operação, com excelente repetibilidade. |
| Suscetibilidade magnética | O condutor de ferro é magnético, podendo sofrer interferências. | Não magnético, com menor interferência eletromagnética. |
| Custo | Geralmente mais barato, indicado para aplicações de menor exigência térmica. | Custo ligeiramente mais alto, compensado pela durabilidade e faixa de operação. |
| Adequação da aplicação | Adequado para baixa e média temperatura, como laboratórios, indústrias plásticas e alimentícias. | Adequado para ampla gama de aplicações, incluindo fornos, motores e processos metalúrgicos. |
Ainda na dúvida sobre qual usar? No vídeo abaixo, explicamos com ainda mais detalhes como escolher o termopar correto, de acordo com nossos especialistas. Assista:
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