Um termopar é uma junção entre dois metais diferentes que produz uma tensão relacionada a uma diferença de temperatura. Quando dois fios compostos de metais dissimilares são unidos em ambas as extremidades e uma das extremidades é aquecida, há uma corrente contínua que flui no circuito termoelétrico (o efeito termoelétrico ou efeito Seebeck).
Em termopares, a tensão é desenvolvida devido ao fluxo de corrente elétrica. Este fluxo de corrente depende da diferença de temperatura nas duas extremidades do fio condutor. Ou seja, os termopares sempre medem a diferença nas temperaturas e não na temperatura absoluta.
Para medir a temperatura de uma junção, a outra junção é mantida em alguma temperatura de referência. Como isso é feito usando banho de gelo, normalmente é chamado na junção fria.
O uso de banho de gelo para temperatura constante é útil para calibração de laboratório, mas não é conveniente para a maioria das aplicações de medição e controle. Em vez de banho de gelo, um efeito de junção fria é adicionado usando um dispositivo termicamente sensível, como um termistor ou diodo. Isso também é chamado de bloco isotérmico. Um cuidado especial é tomado para minimizar qualquer gradiente de temperatura entre os terminais. Assim, a tensão de uma junção fria conhecida pode ser simulada e a correção apropriada é aplicada. Isso é conhecido como compensação de junção fria.
A compensação de software é a técnica mais versátil usada para medir termopares. Muitos termopares podem ser conectados no mesmo bloco. A técnica é independente dos tipos de termopares. Todas as conversões são realizadas pelo computador. A desvantagem é que o computador requer tempo adicional para calcular a temperatura de junção de referência. Para velocidade máxima, podemos usar compensação de hardware.
A compensação de hardware pode ser vista como inserindo uma bateria que cancela a tensão de offset produzida pela junção de referência. Estes circuitos comercialmente disponíveis fornecem uma referência de ponto de gelo eletrônico. Sua principal vantagem é a velocidade, enquanto a desvantagem é que ela é adequada para compensar apenas um tipo específico de termopar.
Os critérios de seleção para materiais termopar:
1. Faixa de Temperatura
2. ponto de fusão
3. Reação a várias condições atmosféricas
4. Saída termoelétrica em combinação
5. Condutância Elétrica
6. Estabilidade
7. Intercambiabilidade
8. Repetibilidade
9. precisão
10. resolução
11. Custo
12. Disponibilidade
13. Propriedades Químicas
14. Resistência à abrasão e vibração
15. Requisitos de instalação
16. Propriedades magnéticas
17. Facilidade de manuseio e fabricação
Tamanho do fio do termopar: A seleção do tamanho do fio usado no sensor do termopar depende da aplicação. Geralmente, quando uma vida mais longa é necessária para as temperaturas mais altas, os fios maiores devem ser escolhidos. Quando a sensibilidade é a principal preocupação, os tamanhos menores devem ser usados.
Comprimento da Sonda do Termopar: Como o efeito da condução do calor da extremidade quente do termopar deve ser minimizado, a sonda do termopar deve ter comprimento suficiente. A menos que haja imersão suficiente, as leituras serão baixas. Sugere-se que o termopar seja imerso por uma distância mínima equivalente a quatro vezes o diâmetro externo de um tubo de proteção ou poço.
Localização do termopar: os termopares devem estar sempre em posição de ter uma relação de temperatura definida com a carga de trabalho. Normalmente, o termopar deve estar localizado entre a carga de trabalho e a fonte de calor e estar localizado a aproximadamente 1/3 da distância da carga de trabalho até a fonte de calor.
Tipos de termopares baseados em combinação de metal:
Diferentes tipos são mais adequados para diferentes aplicações. Eles geralmente são selecionados com base na faixa de temperatura e sensibilidade necessárias. Termopares com baixa sensibilidade (tipos B, R e S) têm resoluções correspondentemente menores.
As termeleves são usadas na medição de temperatura industrial para fornecer isolamento entre um sensor de temperatura (geralmente um termopar) e o ambiente cuja temperatura deve ser medida.
Eles são acessórios intrusivos e estão sujeitos a forças de fluidos estáticos e dinâmicos. Essas forças governam seu design. O derramamento de vórtice é a preocupação dominante, pois é capaz de forçar o termopoço a entrar em ressonância induzida pelo fluxo e consequente falha por fadiga. Este último é particularmente significativo em altas velocidades de fluido.
Os poços termométricos são usados para facilitar o reparo de dispositivos sensores de temperatura sem interromper o processo que está sendo monitorado.
As caixas termométricas estão disponíveis em três tipos principais de cano ou haste. O barril, ou haste, é o aparato de estilo de recipiente, que é inserido no fluxo do processo. Como os poços termométricos são inseridos diretamente no fluxo do processo, o objetivo é permitir a medição enquanto causa a menor restrição de fluxo possível.
Ao selecionar entre os tipos disponíveis de poços termométricos, os pontos considerados são:
Comprimento da haste (comprimento do furo até o final do poço) e diâmetro interno do poço de proteção.
A temperatura e a viscosidade da mídia na qual o poço termométrico será colocado.
Extensões de atraso através das quais o sensor terá que passar.
