Os termopares são dispositivos electrónicos com larga aplicação para medição de temperatura. São baratos, podem medir uma vasta gama de temperaturas e podem ser substituídos sem introduzir erros relevantes. Tem como principal defeito a exactidão pois não detecta, ou dificilmente detecta, erros inferiores a 1ºC.
Uma termopilha é o nome que se dá a um conjunto de termopares ligados em série. Um exemplo destes pode ser a medição de temperaturas em linhas de gás.
Os termopares disponíveis no mercado têm os mais diversos formatos, desde os modelos com a junção a descoberto (baixo custo e proporcionam tempos de resposta rápidos) até aos modelos que estão incorporados em sondas. Cujas aplicações podem ser industriais, científicas, investigação médica, entre outras.
Quando se procede à escolha de um termopar deve-se ponderar qual o mais adequado para a aplicação desejada, segundo as características de cada tipo de termopar, tais como a gama de temperaturas suportada, a exactidão e a confiabilidade das leituras, entre outras.
Tipos de Termopares:
Termopar tipo T (Cobre - Constantan)
- Termoelemento positivo (TP): Cu100%
- Termoelemento negativo (TN): Cu55%Ni45%
- Faixa de utilização: -270°C a 400°C
Pode ser utilizado em atmosferas inertes, oxidantes ou redutoras. Devido à grande homogeneidade com que o cobre pode ser processado, possui uma boa precisão. Em temperaturas acima de 300°C, a oxidação do cobre torna-se muito intensa, reduzindo sua vida útil e provocando desvios em sua curva de resposta original.
Termopar tipo J (Ferro - Constantan)
- Termoelemento positivo (JP): Fe99,5%
- Termoelemento negativo (JN): Cu55%Ni45%
- Faixa de utilização: -210°C a 760°C
Pode ser utilizado em atmosferas neutras, oxidantes ou redutoras. Não é recomendado em atmosferas com alto teor de humidade e em baixas temperaturas (o termoelemento JP torna-se quebradiço). Acima de 540°C o ferro oxida-se rapidamente. Não é recomendado em atmosferas sulfurosas acima de 500°C.
Termopar tipo E (Cromel - Constantan)
- Termoelemento positivo (EP): Ni90%Cr10%
- Termoelemento negativo (EN): Cu55%Ni45%
- Faixa de utilização: -270°C a 1000°C
Pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, inertes ou vácuo, não devendo ser utilizado em atmosferas alternadamente oxidantes e redutoras. Dentre os termopares usualmente utilizados é o que possui maior potência termoeléctrica, bastante conveniente quando se deseja detectar pequenas variações de temperatura.
Termopar tipo K (Cromel - Alumel)
- Termoelemento positivo (KP): Ni90%Cr10%
- Termoelemento negativo (KN): Ni95%Mn2%Si1%A12%
- Faixa de utilização: -270°C a 1200°C
Pode ser utilizado em atmosferas inertes e oxidantes. Pela sua alta resistência à oxidação é utilizado em temperaturas superiores a 600°C, e ocasionalmente em temperaturas abaixo de 0°C. Não deve ser utilizado em atmosferas redutoras e sulfurosas. Em altas temperaturas e em atmosferas pobres de oxigénio ocorre uma difusão do cromo, provocando grandes desvios da curva de resposta do termopar. Este último efeito é chamado "green – root ".
Termopar tipo N (Nicrosil - Nisil)
- Termoelemento positivo (NP): Ni84,4%Cr14,2%Si1,4%
- Termoelemento negativo (NN): Ni95,45%Si4,40%Mg0,15%
- Faixa de utilização: -270°C a 1300°C
Este novo tipo de termopar é um substituto do termopar tipo K, por possuir uma resistência à oxidação bem superior a este, e em muitos casos também é um substituto dos termopares a base de platina em função de sua temperatura máxima de utilização. É recomendado para atmosferas oxidantes, inertes ou pobres em oxigénio, uma vez que não sofre o efeito de "green – root". Não deve ser exposto à atmosfera sulfurosas
Existem ainda outros tipos de termopares que se denominam por termopares nobres por possuírem na sua constituição platina. São estes:
Termopar tipo S
- Termoelemento positivo (SP): Pt90%Rh10%
- Termoelemento negativo (SN): Pt100%
- Faixa de utilização: -50°C a 1768°C
Pode ser utilizado em atmosferas inertes e oxidantes, apresentando uma estabilidade, ao longo do tempo em altas temperaturas, muito superior à dos termopares não constituídos de platina. Seus termoelementos não devem ficar expostos a atmosferas redutoras ou com vapores metálicos. Nunca devem ser inseridos directamente em tubos de protecção metálicos, mas sim primeiramente em um tubo de protecção cerâmico, feito com alumina (Al2O3) de alto teor de pureza (99,7%), comercialmente denominado tipo 799 (antigo 710). Existem disponíveis no mercado tubos cerâmicos com teor de alumina de 67%, denominados tipo 610, mas sua utilização para termopares de platina não é recomendável. Para temperaturas acima de 1500°C utilizam-se tubos de protecção de platina. Não é recomendada a utilização dos termopares de platina em temperaturas abaixo de 0°C devido à instabilidade na resposta do sensor. Em temperaturas acima de 1400°C ocorre um fenómeno de crescimento dos grãos, tornando-os quebradiços.
Termopar tipo R
- Termoelemento positivo (RP): Pt87%Rh13%
- Termoelemento negativo (RN): Pt100%
- Faixa de utilização: -50°C a 1768°C
Possui as mesmas características do termopar tipo S, sendo em alguns casos preferível a este por ter uma potência termoeléctrica 11% maior.
Termopar tipo B
- Termoelemento positivo (BP): Pt70,4%Rh29,6%
- Termoelemento negativo (BN): Pt93,9%Rh6,1%
- Faixa de utilização: 0°C a 1820°C
Pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, inertes e, por um curto espaço de tempo, no vácuo. Normalmente é utilizado em temperaturas superiores a 1400°C, por apresentar menor difusão de ródio dos que os tipos S e R. Para temperaturas abaixo de 50°C a força electromotriz termoeléctrica gerada é muito pequena.
Reacções ao acaso podem dar origem a formas mais complexas, a partir de grandes perturbações, tornando o sistema altamente frágil (aumento da desorganização - entropia). Pode surgir, então, uma súbita reorganização tornando-se o sistema numa forma mais complexa (aumento da ordem - sintropia).
