Compare o funcionamento de um termopar com um termorresistor (Pt-100), destacando suas aplicações típicas.
Passo 1
Beleza, então o exercício pede pra gente comparar como funciona um termopar versus um termorresistor Pt-100 e mostrar onde cada um costuma ser usado.
Conteúdo: sensores de temperatura e instrumentação.
O que vamos precisar:
Conteúdo: sensores de temperatura e instrumentação.
O que vamos precisar:
- Entender o efeito Seebeck (termoelétrico) para o termopar.
- Entender a variação de resistência com temperatura para o Pt-100 (RTD).
- Características como faixa de medição, exatidão, linearidade, tempo de resposta e custo.
Passo 2
Termopar – fundamento e funcionamento
– Um termopar é formado por duas hastes metálicas diferentes (p.ex. ferro-constantan, tipo K NiCr–Ni).
– Na junção dessas ligas, quando há diferença de temperatura entre a “junção quente” (T₂) e a “junção de referência” (T₁), surge uma tensão elétrica devido ao efeito Seebeck.
– A tensão gerada é aproximadamente:
– Um termopar é formado por duas hastes metálicas diferentes (p.ex. ferro-constantan, tipo K NiCr–Ni).
– Na junção dessas ligas, quando há diferença de temperatura entre a “junção quente” (T₂) e a “junção de referência” (T₁), surge uma tensão elétrica devido ao efeito Seebeck.
– A tensão gerada é aproximadamente:
onde S é a sensibilidade (em µV/°C), típica de cada par de metais.
– Quanto maior o ΔT, maior a tensão. Para medir, a eletrônica lê o sinal em mV e converte em °C.
– Quanto maior o ΔT, maior a tensão. Para medir, a eletrônica lê o sinal em mV e converte em °C.
Passo 3
Termorresistor Pt-100 – fundamento e funcionamento
– Pt-100 é um tipo de RTD (Resistance Temperature Detector) cuja resistência é 100 Ω a 0 °C.
– À medida que a temperatura sobe, a resistência do platina também sobe, de forma quase linear.
– A relação simplificada é:
– Pt-100 é um tipo de RTD (Resistance Temperature Detector) cuja resistência é 100 Ω a 0 °C.
– À medida que a temperatura sobe, a resistência do platina também sobe, de forma quase linear.
– A relação simplificada é:
onde:
• em
•
– A eletrônica aplica uma pequena corrente e mede a tensão gerada para calcular R(T) e, daí, T.
•
•
– A eletrônica aplica uma pequena corrente e mede a tensão gerada para calcular R(T) e, daí, T.
Passo 4
Comparação de características
- Faixa de medição
- Termopar: de –200 °C até +2 300 °C (dependendo do tipo).
- Pt-100: geralmente –200 °C até +600 °C.
- Exatidão e estabilidade
- Termopar: erro típico de ±1 °C a ±2 °C, deriva com o tempo.
- Pt-100: mais preciso, ±0,1 °C a ±0,2 °C, melhor estabilidade a longo prazo.
- Linearidade
- Termopar: curva um pouco não linear, precisa de correção.
- Pt-100: quase linear, mais simples de calibrar.
- Tempo de resposta
- Termopar: geralmente mais rápido (hastes finas).
- Pt-100: um pouco mais lento por causa do invólucro.
- Custo e robustez
- Termopar: barato e resistente a altas temperaturas e ambientes agressivos.
- Pt-100: mais caro, sensível a vibrações se não for bem montado.
Passo 5
Aplicações típicas
– Termopar: fornos industriais, processos petroquímicos, medições em chaminés e em altas temperaturas (>600 °C).
– Pt-100: laboratórios, HVAC (ar condicionado), indústria alimentícia e farmacêutica, onde se exige maior precisão e estabilidade.
– Termopar: fornos industriais, processos petroquímicos, medições em chaminés e em altas temperaturas (>600 °C).
– Pt-100: laboratórios, HVAC (ar condicionado), indústria alimentícia e farmacêutica, onde se exige maior precisão e estabilidade.
Resposta
Termopares usam o efeito Seebeck para gerar uma pequena tensão proporcional à diferença de temperatura e são indicados em faixas muito altas e ambientes rudes, embora tenham menor precisão e linearidade. Já o Pt-100 é um RTD que varia resistência quase linearmente com T, oferecendo maior exatidão e estabilidade (±0,1 °C) até cerca de 600 °C, mas com custo e tempo de resposta um pouco maiores.