Seis causas comuns que explicam os erros de medição de um termopar

Os termopares estão entre os instrumentos de medição de temperatura mais populares em aplicações industriais, devido à sua versatilidade e facilidade de uso. No entanto, erros de medição podem ocorrer. Este artigo discute as seis causas comuns de erros em termopares.

Os termopares são instrumentos de medição de temperatura robustos e exatos o suficiente para muitas aplicações industriais e científicas. Relativamente barato em comparação com outras tecnologias de medição, os termopares são valorizados por sua capacidade de medir uma ampla faixa de temperatura: de -200° a +1250°C (-328° a +2282°F).

Os termopares são utilizados para medir temperaturas diferenciais, não temperaturas absolutas. Com dois condutores, cada um feito de um metal diferente, unidos na ponta. Esta é a junção de medição. Na outra extremidade, os condutores estão conectados a um ponto de uma temperatura conhecida, chamada junção de referência. Um termopar funciona tomando a diferença de tensão entre as duas junções, explicada pelo efeito “Seedbeck”. A tensão medida é convertida em uma unidade de temperatura, com a leitura de temperatura exibida em um dispositivo ou transmitida para um local remoto.
Embora os termopares sejam confiáveis, erros de medição de temperatura podem ocorrer por várias razões. A seguir, veja seis causas comuns de erros de medição de termopares, seguidas pelas formas de correção de cada erro:

1. Selecionando o tipo errado de termopar no transmissor
   
   

   Termopares para canais quentes, modelo TC46

   
   Você pode encontrar problemas se escolher o tipo errado de termopar ao inserir as configurações no transmissor durante a instalação. Este é um erro comum, pois existem inúmeros tipos de termopares – tipos K, J, N, E, T, R, S e B – cada um com um faixa, exatidão e saída diferentes.

   Solução: Quase todos os termopares são codificados, cada tipo tem uma cor, então você geralmente só precisa confirmar a cor do cabo de ligação do termopar e combinar as configurações do transmissor.

2. Problemas relacionados ao cabo de ligação do termopar
   Se você acidentalmente reverter a polaridade dos cabos de ligação do termopar, a temperatura medida será incorreta pela diferença de temperatura das duas extremidades dos cabos. O problema é compreensível porque o vermelho é a cor usual para cargas positivas em equipamentos eletroeletrônicos, enquanto, na instrumentação, o condutor com a capa na cor vermelha em cabos de termopares tem o sinal negativo. Esta color é padrão da norma ASTM (Americana) para termopares, mas não é o que a maioria os técnicos que não tem conhecimento da instrumentação estão habituados.

   Solução: Verifique duas vezes a ligação e, se necessário, troque os cabos de ligação do termopar.
   
   

3. Variações inerentes aos processos de fabricação e materiais
   Não há dois lotes fabricados exatamente iguais. Pois os porcentuais das matérias-primas variam um pouco durante cada processo de fabricação, assim, algum erro na exatidão do termopar é inevitável dada está influência. Os termopares comuns chegam a aproximadamente 1% de erro em relação a temperatura real na junção de medição, o que é o suficiente para a maioria das aplicações industriais.

   Solução: Escolha os termopares na classe de exatidão Especial (Norma ASTM, Americana) ou classe 1 (Norma Internacional, IEC), o que pode melhorar a exatidão duplamente. Estes termopares são fabricados com as mais altas tolerâncias para garantir o menor número possível de impurezas e a maior consistência na relação de ligas utilizadas.

4. Variações de temperatura ao redor da conexão de junção de referência
   Como um termopar mede a diferença de temperatura entre as junções, quaisquer flutuações de temperatura ao redor da junção de referência (junção fria), que tem a temperatura conhecida, resultam em uma leitura de temperatura errônea.

   Solução: Certifique-se de que nenhuma fonte de resfriamento ou aquecimento estejam localizados perto da junção de referência. O simples isolamento também pode proteger as junções de temperaturas extremas.

5. Termopar aterrado em mais de um ponto
   Um termopar deve ser aterrado em apenas um ponto de aterramento. Pois se o mesmo estiver aterrado em mais de um aterramento, um “loop de terra” pode ser criado com corrente fluindo através do termopar de um aterramento para o outro. Isso provavelmente gerará campos eletromagnéticos, o que pode levar a problemas relacionados à interferência por radiofrequência que podem impactar a exatidão da medição.

   Solução: Aterrar apenas o sensor ou sistema de controle, mas não ambos. Selecionar transmissores que têm isolamento interno entre a entrada, saída e o terra geralmente fornece isolamento suficiente para eliminar um loop de terra. Os isoladores galvânicos também estão disponíveis e podem ser colocados na malha de medição para evitar que isso aconteça.
   
   

6. Tempo de uso do termopar
   Embora os termopares sejam instrumentos de medição de temperatura bastante confiáveis, eles podem oscilar com o tempo. Elevadas temperatura de trabalho, medições cíclicas e a exposição a rápidas variações na temperatura, afetam a metalurgia dos condutores do termopar, resultando em desvios na medição, está, geralmente para baixo. Infelizmente, esses desvios não podem ser previstos, porém, erros entre 5~10 °C são comuns encontrados neste caso.

   Solução: A única solução é substituir periodicamente o termopar com base na experiência do usuário com o processo.

Nota
Entre em contato com o especialista em temperatura da WIKA para obter mais informações.