Termopares

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Os Termopares são sensores de maior uso industrial para medição de temperatura.
Eles cobrem uma faixa bastante extensa de temperatura que vai de -200 a 2300ºC aproximadamente, com uma boa precisão e repetabilidade aceitável, tudo isto a um custo que se comparado com outros tipos de sensores de temperatura são mais econômicos.
2.1 Teoria Termoelétrica
O fenômeno da temoeletricidade foidescoberto em 1821 por T. J. Seebeck, quando ele notou que em um circuito fechado formado por dois condutores metálicos e distintos A e B, quando submetidos a um diferencial entre as suas junções, ocorre uma ciruculação de corrente eletrica ( i ).
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A existência de uma força eletro-motriz (F.E.M.)EAB no cirucuito é conhecida como Efeito Seebeck, e este se produz pelo fato de que a densidade deelétrons livres num metal, difere de um condutor para outro e depende da temperatura.
Quando este circuito é interrompido, a tensão do cirucuito aberto (Tensão de Seebeck ) torna-se uma função das temperaturas das junções e da composição dos dois metais.
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Denominamos a junção na qual está submetida à temperatura a ser medida de Junção de Medição (ou junta quente) e a outra extremidade que vais seligar no instrumento medidor de junção de referência (ou junta fria).
Quando a temperatura da junção de referência (Tr) é mantida constante, verifica-se que a F.E.M. térmica (EAB) é uma função da temperatura da junção de medição (T1). Isto permite utilizar este cirucuito como um medidor de temperatura, pois conhecendo-se a Tr e a F.E.M. gerada, determina-se a T1.
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  |abaixo, a Curva de Correlação
F.E.M. x Temperatura
dos Termopares |

 
2.2 Definição de Termopar
O aquecimento de dois metais diferentes com temperaturas diferentes em suas extremidades, gera o aparecimento de uma F.E.M. (da ordem de mV). Este princípio conhecido com efeito Seebeck propiciou a utilização de termopares para medição de temperatura.
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Um termopar ou par termométrico consiste dedois condutores metálicos de natureza distinta, na forma de metais puros ou ligas homogêneas. Os fios são soldados em um extremo ao qual se dá o nome de junção de medição; a outra extremidade, junção de referência é levada ao instrumento medidor por onde flui a corrente gerada.
Convencionou-se dizer que o metal A é positivo e B é negativo, pois a tensão e corrente geradas são na forma contínua(cc).
2.3 Leis do Circuito Termoelétrico
a) Lei do Circuito Homogêneo
A F.E.M. gerada por um termopar depende única e exclusivamente da composição química dos dois metais e das temperaturas entre as duas junções; ou seja, a tensão gerada independe do gradiente de temperatura ao longo dos fios.
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Uma aplicação desta lei é que podemos medir temperaturas em pontos bem definidos com ostermopares, pois o importante é a diferença de temperatura entre as suas junções.
b) Lei dos Metais Intermediários
A F.E.M. gerada por um par termoelétrico não será alterada se inserirmos em qualquer ponto do circuito, um metal genérico diferente dos que compõem o sensor, desde que as novas junções formadas sejam mantidas na mesma temperatura.
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Uma aplicação prática desta lei é o uso dos contatosde latão ou cobre no bloco de ligação, para a interligação do termopar ao seu cabo.
c) Lei das Temperaturas Intermediárias
A F.E.M. gerada em um circuito termoelétrico com suas junções às temperaturas T1 e T3respectivamente, é a soma algébrica de F.E.M. gerada com as junções às temperaturas T1 e T2e a F.E.M. do mesmo circuito com as junções às temperaturas de T2 e T3.
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Uma consequênciadesta lei é o uso dos cabos compensados, que tendo as mesmas características termoelétricas do termopar, podem ser introduzidos no circuito sem causar erros no sinal gerado.
2.4 Compensação da Temperatura Ambiente ( Tr )
Como dito anteriormente, para se usar o termopar como medidor de temperatura, é necessário conhecer a F.E.M. gerada e a temperatura da junção de referência Tr, para sabermos a...
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