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:
  1. Entender o efeito Seebeck (termoelétrico) para o termopar.
  2. Entender a variação de resistência com temperatura para o Pt-100 (RTD).
  3. 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:
E = S,(T2 - T1)
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.

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:
R(T) = R0 ,l[1 + alpha,(T - T0)r]
onde:
em

– A eletrônica aplica uma pequena corrente e mede a tensão gerada para calcular R(T) e, daí, T.

Passo 4

Comparação de características
  1. Faixa de medição
    • Termopar: de –200 °C até +2 300 °C (dependendo do tipo).
    • Pt-100: geralmente –200 °C até +600 °C.
  2. 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.
  3. Linearidade
    • Termopar: curva um pouco não linear, precisa de correção.
    • Pt-100: quase linear, mais simples de calibrar.
  4. Tempo de resposta
    • Termopar: geralmente mais rápido (hastes finas).
    • Pt-100: um pouco mais lento por causa do invólucro.
  5. 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.

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.

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