Termopar
 

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Um termopar é um transdutor básico que compreende dois pedaços de fiosdissimilares, unidos em uma das extremidades. Nada mais simples do que isso. Entretanto, sem algum conhecimento sobre seu funcionamento não é possível compreender como podem ser usados como termômetros.

EFEITOS TERMOELÉTRICOS

Os efeitos termoelétricos recebem essa denominação porque envolvem tanto calor quanto eletricidade. Podem ser identificados três efeitos termoelétricos diferentes, porém inter-relacionados. O efeito Seebeck é o relevante para os termopares enquanto os efeitos Peltier e Thomson descrevem o transporte de calor por uma corrente elétrica.

EFEITO DE SEEBECK

O circuito para um termômetro termopar é ilustrado na Figura 1. Ambas as junções, de medição e de referência estão em ambientes isotérmicos (de temperatura constante), cada uma numa temperatura diferente.Fios de cobre conectam a junção de referência ao instrumento.A tensão decircuito aberto através da junção de referência é a chamada tensão de Seebeck e aumenta à medida que a diferença de temperatura entre as junções aumenta.Os físicos levaram um grande tempo para provar como o efeito de Seebeck funciona. Parte do problema reside no fato de que a tensão de Seebeck somente é observada em um circuito completo que envolva pelo menos dois tipos de fios.

Entretanto, os físicos conseguiram demonstrar que o efeito de Seebeck ocorre para qualquer par de pontos que não estejam à mesma temperatura, em qualquer parte de um fio condutor elétrico, embora, na prática ela seja observada com dois fios diferentes. O termopar, que opera sob o efeito Seebeck é, portanto, diferente da maioria dos outros sensores de temperatura uma vez que sua saída não está diretamente relacionada à temperatura, mas sim ao gradiente de temperatura, ou seja, da diferença de temperatura ao longo do fio termopar.

MODELO DE MEDIÇÃO

Existe uma variedade de meios em que o termopar pode ser incorporado como um sensor capaz de medir temperatura de um sistema físico.

É necessário garantir que a junção de medição esteja numa condição isotérmica, daí a importância de imergir o termopar a uma profundidade adequada (grosseiramente entre 10 e 20 vezes seu diâmetro externo – incluindo as proteções). Pelo fato de o transdutor responder a um gradiente de temperatura, ele deve ser conectado a dois sistemas físicos em duas temperaturas diferentes.

A junção de referência deve ser isotérmica para propiciar uma temperatura conhecida e auxiliar na obtenção de uma interface do sinal, que isola o sensor da instrumentação. Os fios de transmissão do sinal da junção de referência até o instrumento estão freqüentemente em um meio mais controlado do que aquele de outros sensores de temperatura, especialmente se a junção de referência estiver dentro do instrumento. Se o instrumento for um voltímetro,a interpretação dos dados requererá informação extra a respeito da temperatura de referência e da tabela do termopar, caso contrário estainformação pode estar incluída no instrumento e a temperatura ser indicada diretamente.

Os termopares são os sensores de temperatura mais amplamente utilizados. Encontram aplicação nos mais variados processos, em ampla faixa de temperatura. Deve-se atentar para a tolerância do processo a ser medido.
 

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