Os termopares são sensores de temperatura formados pela junção de dois metais diferentes que, ao serem submetidos a uma diferença de temperatura, geram uma Força Eletromotriz (F.E.M.) proporcional à temperatura medida — fenômeno conhecido como Efeito Seebeck.
Existem diversas combinações de ligas metálicas classificadas como tipos de termopares. Cada combinação foi desenvolvida buscando alta potência termoelétrica, homogeneidade dos fios e boa resistência à corrosão dentro de sua faixa de utilização. Por isso, cada tipo possui uma faixa de temperatura ideal de trabalho que deve ser respeitada para garantir a maior vida útil do sensor.
Classificação dos Termopares: Básicos, Nobres e Especiais
Os termopares são divididos em três grandes grupos, de acordo com os metais utilizados em sua composição e a faixa de temperatura suportada:
1. Termopares Básicos
São os mais utilizados na indústria devido ao maior apelo comercial e menor custo. Fabricados com ligas de ferro, níquel, cobre e cromo, suportam temperatura máxima de trabalho de até 1.260°C (tipos K e N).
- Tipos: J, T, E, K e N
- Também incluem o tipo T, utilizado em temperaturas negativas de até -200°C
2. Termopares Nobres
Formados por platina e ródio, suportam temperaturas de até 1.780°C. Possuem alta estabilidade e precisão, sendo indicados para aplicações críticas e laboratórios de calibração.
- Tipos: S, R e B
- Custo até 4x maior que os termopares básicos devido ao uso de metais nobres
- Em algumas situações, podem ser usados até em temperaturas inferiores a 1.150°C, graças à sua alta estabilidade
3. Termopares Especiais
Pouco comercializados, utilizados em situações bem pontuais na indústria, geralmente para medição de temperaturas acima de 1.820°C.
- Tipos: C (Tungstênio-Rênio) e outras combinações especiais
- Aplicações restritas a processos de altíssima temperatura, como fornos de fusão e indústria metalúrgica pesada
Como Escolher o Tipo Correto de Termopar
A escolha do tipo de termopar depende de fatores como:
- Faixa de temperatura do processo
- Tipo de atmosfera: oxidante, redutora, inerte ou vácuo
- Precisão necessária para o processo
- Custo-benefício entre metais básicos e nobres
- Vida útil esperada do sensor
Detalhamento dos Tipos de Termopares
Termopar Tipo T (CuCo — Cobre/Constantan)
Composição: Positivo: Cobre | Negativo: Cobre-Níquel (Constantan)
Faixa de temperatura: -200°C a +370°C
- Adequado para atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e vácuo
- Excelente para medições de temperaturas abaixo de zero
- Boa precisão dentro de sua faixa de utilização
- Boa resistência à corrosão em atmosferas úmidas
- Não recomendado acima de 310°C devido à oxidação do cobre
Aplicações: câmaras frigoríficas, indústria alimentícia, processos criogênicos.
Termopar Tipo J (FeCo — Ferro/Constantan)
Composição: Positivo: Ferro | Negativo: Cobre-Níquel (Constantan)
Faixa de temperatura: -40°C a +760°C
- Utilizado em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e vácuo
- Não recomendado em atmosferas sulfurosas
- Não recomendado para temperaturas abaixo de zero
- Baixo custo, um dos motivos de sua ampla utilização industrial
Aplicações: indústria plástica, prensas, moldes, fornos de baixa e média temperatura.
Termopar Tipo E (CrCo — Cromel/Constantan)
Composição: Positivo: Níquel-Cromo (Cromel) | Negativo: Cobre-Níquel (Constantan)
Faixa de temperatura: -200°C a +870°C
- Próprio para atmosferas oxidantes e inertes
- Em ambientes redutores ou vácuo, perde suas características termoelétricas
- Adequado para uso em temperaturas abaixo de zero
- Maior saída termoelétrica (F.E.M.) entre os termopares básicos
Aplicações: indústria química, criogenia, laboratórios.
Termopar Tipo K (CrAl — Cromel/Alumel)
Composição: Positivo: Níquel-Cromo (Cromel) | Negativo: Níquel-Alumínio (Alumel)
Faixa de temperatura: -200°C a +1.260°C
- Recomendável para atmosferas oxidantes ou inertes
- Ocasionalmente pode ser usado em atmosferas redutoras com proteção adequada
- Um dos tipos mais utilizados na indústria devido à ampla faixa de temperatura
- Sujeito ao fenômeno de "green rot" em atmosferas com baixa concentração de oxigênio
Aplicações: fornos industriais, tratamento térmico, petroquímica, cerâmica.
Termopar Tipo N (NicNis — Nicrosil/Nisil)
Composição: Positivo: Nicrosil (Níquel-Cromo-Silício) | Negativo: Nisil (Níquel-Silício)
Faixa de temperatura: -200°C a +1.260°C
- Desenvolvido como evolução do Tipo K, com maior estabilidade térmica
- Maior resistência à oxidação e ao "green rot"
- Melhor desempenho em ciclos térmicos repetitivos
- Recomendado para substituir o Tipo K em aplicações mais críticas
Aplicações: fornos industriais de alta exigência, petroquímica, siderurgia.
Termopar Tipo S (PtPtRh10% — Platina/Platina-Ródio 10%)
Composição: Positivo: Platina + 10% Ródio | Negativo: Platina pura
Faixa de temperatura: 0°C a +1.450°C
- Alta precisão e estabilidade a longo prazo
- Utilizado como padrão internacional de calibração de temperatura
- Recomendado para atmosferas oxidantes ou inertes
- Fácil contaminação, requer tubo de proteção adequado
Aplicações: laboratórios de calibração, indústria farmacêutica, aeroespacial.
Termopar Tipo R (PtPtRh13% — Platina/Platina-Ródio 13%)
Composição: Positivo: Platina + 13% Ródio | Negativo: Platina pura
Faixa de temperatura: 0°C a +1.450°C
- Similar ao Tipo S, porém com maior saída termoelétrica
- Alta reprodutibilidade e estabilidade em altas temperaturas
- Recomendado para atmosferas oxidantes ou inertes
Aplicações: laboratórios metrológicos, indústria de vidro, calibração de instrumentos.
Termopar Tipo B (PtRh30%PtRh6% — Platina-Ródio 30%/Platina-Ródio 6%)
Composição: Positivo: Platina + 30% Ródio | Negativo: Platina + 6% Ródio
Faixa de temperatura: +500°C a +1.700°C
- Maior faixa de temperatura entre os termopares nobres padronizados
- Não requer compensação de junta fria em temperatura ambiente
- Baixa saída termoelétrica abaixo de 50°C
- Alta resistência à oxidação em temperaturas extremas
Aplicações: fornos de altíssima temperatura, siderurgia, fundições, cerâmica avançada.
Tabela Resumo: Potência Termoelétrica dos Tipos de Termopares
| Grupo | Tipo | Composição (+/-) | Faixa (°C) | F.E.M. Relativa |
|---|---|---|---|---|
| Básicos | T | Cobre / Constantan | -200 a 370 | Média |
| J | Ferro / Constantan | -40 a 760 | Média-Alta | |
| E | Cromel / Constantan | -200 a 870 | Mais Alta (entre básicos) | |
| K | Cromel / Alumel | -200 a 1.260 | Média | |
| N | Nicrosil / Nisil | -200 a 1.260 | Média-Baixa | |
| Nobres | S | Pt / PtRh 10% | 0 a 1.450 | Baixa |
| R | Pt / PtRh 13% | 0 a 1.450 | Baixa-Média | |
| B | PtRh 6% / PtRh 30% | 500 a 1.700 | Muito Baixa | |
| Especiais | C | Tungstênio-Rênio | Acima de 1.820 | Variável |
Envelhecimento e Vida Útil dos Termopares
Todos os termopares sofrem envelhecimento ao longo do uso, processo no qual as ligas metálicas perdem gradualmente suas propriedades termoelétricas devido à exposição contínua a altas temperaturas, oxidação e contaminação química.
Fatores que influenciam a vida útil do termopar:
- Temperatura de trabalho em relação ao limite máximo do tipo
- Atmosfera do processo (oxidante, redutora, sulfurosa)
- Bitola do fio (fios mais espessos duram mais, porém respondem mais lentamente)
- Ciclos térmicos (variações constantes aceleram o desgaste)
- Presença de contaminantes químicos no ambiente de trabalho
Conclusão
Compreender a classificação dos termopares em Básicos, Nobres e Especiais, assim como as características específicas de cada tipo, é essencial para garantir a escolha correta do sensor de acordo com a aplicação industrial.
Os termopares básicos (J, T, E, K, N) atendem à grande maioria das aplicações industriais com excelente custo-benefício. Já os termopares nobres (S, R, B) são recomendados para processos de altíssima temperatura ou que exigem maior precisão e estabilidade, como laboratórios de calibração e siderurgia.
A Salcas fabrica desde 1988 uma linha completa de termopares — Tipos K, J, T, E, S, R, B e N — em versões convencionais e de isolação mineral, sempre em conformidade com as normas técnicas nacionais e internacionais vigentes.