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TERMOPARES
1. INTRODUÇÃO CONCEITUAL:
O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos industriais é obter produtos de alta qualidade, com melhores condições de rendimento e segurança, a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor. Nos diversos segmentos de mercado, sejam estes químicos, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, farmacêutico, vidreiro, alimentício, papel e celulose, hidrelétrico, nuclear entre outros, a monitoração da variável Temperatura é fundamental para a obtenção do produto final especificado.
1.1 Definição de Temperatura e Calor
Todas as substâncias são constituídas de pequenas partículas, moléculas e que se encontram em contínuo movimento. Quanto mais rápido o movimento das moléculas, mais quente se apresenta o corpo e quanto mais lento mais frio se apresenta o corpo. Então define-se temperatura como o grau de agitação térmica das moléculas.
Calor é energia em trânsito ou a forma de energia que é transferida através da fronteira de um sistema em virtude da diferença de temperatura.
1.2 Escalas da Temperatura
A primeira escala de temperatura foi a de Farenheit em 1714, no qual convencionou 32ºF para a temperatura de congelamento de uma mistura entre gelo e amônia e 212ºF para a temperatura de ebulição da água. A diferença entre estes pontos foi dividida em 180 partes iguais a qual se deu o nome de grau Farenheit.
Mais tarde, Celsius tomando os mesmos dois pontos, definiu 0ºC para o congelamento da água e 100ºC para a ebulição da água, ambas à pressão atmosférica, a qual se deu o nome de graus Celsius ou Centrígrados. No princípio de 1800, Thonsom (Lord Kelvin) desenvolveu uma escala termodinâmica universal, baseada no coeficiente de expansão de um gás ideal. Kevin estabeleceu o coneito de Zero Absoluto e a sua escala permanece como padrão para a termometria moderna.
Zero absoluto ou Zero Kevin é a menor temperatura que um corpo pode alcançar, 0 K equivale a -273,15ºC.
As equações de conversão das unidades mais usadas na termometria moderna são:
ºC = ( ºF - 32 ).5/
ºF = 9/5.ºC + 32
K = ºC + 273,
ºC = K - 273,
Existem outras escalas como a Rankine e a Réamur, porém são de pouco uso.
ºR = ºF + 459,
ºRe = 4/5.ºC
1.3 Escala Internacional de Temperaturas (ITS - 90)
Para melhor expressar as leis da termodinâmica, foi criada uma escala baseada em fenômeno de mudança de estado físico de substâncias puras, que ocorrem em condições únicas de temperatura e pressão. São chamados de pontos fixos de temperatura.
Chama-se esta escala de IPTS - Escala Prática Internacional de Temperatura. A primeira escala prática internacional de temperatura surgiu em 1920, modificada em 1948 (IPTS-48). Em 1960 mais modificações foram feitas e em 1968 uma nova Escala Prática Internacional de Temperatura foi publicada (IPTS-68).
A ainda atual IPTS-68 cobre uma faixa de -259,34 a 1064,34ºC baseada em pontos de fusão, ebuliçao e pontos triplos de certas substâncias puras como por exemplo, o ponto de fusão de alguns metais puros. Hoje já existe a ITS-90 Escala Internacional de Temperatura, definida em fenômenos determinísticos de temperatura e que definiu alguns novos pontos fixos de temperatura.
Pontos Fixos IPTS- 68 IPTS- 90
Ebulição do Oxigênio - 182,962ºC - 182,954ºC Pponto Triplo da Água +0,010ºC +0,010ºC Solidificação do Estanho +231,968ºC +231,928ºC Solidificação do Zinco +419,580ºC +419,527ºC Solidificação do Prata +961,930ºC +961,780ºC Solidificação do Ouro +1064,430ºC +1064,180ºC
1.4 Normas e Padrões Internacionais
Com o desenvolvimento tecnológico diferente em diversos paises, criou-se uma série de normas e padronizações, cada um atendendo a uma dada região. As mais importantes são:
ISA - AMERICANA
DIN - ALEMÃ
JIS - JAPONESA
BS - INGLESA
UNI - ITALIANA
Para atender as diferentes especificações técnicas na área da termometria, cada vez mais se somam os esforços com o objetivo de se unificar estas normas. Para tanto, a Comissão Internacional Eletrotécnica-IEC, vem desenvolvendo um trabalho junto aos paises envolvidos neste processo normativo, não somente para obter normas mais completas e aperfeiçoadas mas também de prover meios para a internacionalização do mercado de instrumentação relativo a termopares.
Como um dos participantes desta comissão, o Brasil, através da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, está também diretamente interessado no desdobramento deste assunto e vem adotando tais especificações como Normas Técnicas Brasileiras
1.5 Tipos de Sensores de Temperatura
Sensores, detetores ou elementos primários de temperatura são transdutores que alteram algumas de suas características físicas ao se equalizar com o meio a ser determinada a
Denominamos a junção na qual está submetida à temperatura a ser medida de Junção de Medição (ou junta quente) e a outra extremidade que vai se ligar 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 (T 1 ). Isto permite utilizar este cirucuito como um medidor de temperatura, pois conhecendo-se a Tr e a F.E.M. gerada, determina-se a T 1.
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.
Um termopar ou par termométrico consiste de dois 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.
Uma aplicação desta lei é que podemos medir temperaturas em pontos bem definidos com os termopares, 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.
Uma aplicação prática desta lei é o uso dos contatos de 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 T 1 e T 3 respectivamente, é a soma algébrica de F.E.M. gerada com as junções às temperaturas T 1 e T 2 e a F.E.M. do mesmo circuito com as junções às temperaturas de T 2 e T 3.
O banho de gelo ainda é muito usado em laboratórios e indústrias, pois consiste num método relativamente simples e de grande precisão. Hoje dispositivos alternativos foram desenvolvidos para simular automaticamente uma temperatura de 0ºC, chamada de compesação automática da junção de referência ou da temperatura ambiente. Nestes instrumentos encontra-se um sensor de temperatura que pode ser um resistor, uma termoresistência, termistor, diodo, transistor ou mesmo um circuito integrado que mede continuamente a temperatura ambiente e suas variações, adicionando o sinal que chega do termosensor uma mV correspondente à diferença da temperatura ambiente para a temperatura de 0ºC.
Ex:
Termopar tipo K sujeito a 100ºC na junção de medição e 25ºC na borneira do instrumento (junção de referência)
Se não existisse a compensação, o sinal de 3,095V seria transformado em indicação de temperatura pelo instrumento e corresponderia a aproximadamente 76ºC; bem diferente dos 100ºC ao qual o termopar está submetido (erro de -24ºC). Como o instrumento medidor, está incorporado um sistema de compensação da temperatura ambiente, este gera um sinal como se fosse um outro termopar que chamamos de E 1 ;
O sinal total que será convertido em temperatura pelo instrumento será a somatória do sinal do termopar e da compesação, resultando na indicação correta da temperatura na qual o termopar está submetido (independendo da variação da temperatura ambiente).
A indicação no instrumento será de 100ºC, que é a temperatura do processo (junção de medição do termopar).
2.5 Conversão de Tensão para Temperatura
Com relação a F.E.M. x temperatura de um termopar não é linear, o instrumento indicador deve de algum modo linearizar o sinal gerado pelo sensor. No caso de alguns instrumentos analógicos (como registradores), a escala gráfica do instrumento não é linear acompanhando a curva do termopar; e em instrmentos digitais usa-se ou a tabela de correlação F.E.M. x temperatura, armazenada em memória ou uma equação matemática que descreve a curva do sensor.
Esta equação é um polinômio, que a depender da precisão requerida pode alcançar uma ordem de até 9º grau.
A equação matemática genérica de um termopar:
Listamos abaixo os coeficientes de vários tipos de termopar:
2.6 Tipos e Características dos Termopares
Foram desenvolvidas diversas combinações de pares de ligas metálicas com o intuito de se obter uma alta potência termoelétrica (mVºC) para que seja detetável pelos instrumentos de medição, aliando-se ainda às características de homogenidade dos fios, resistência à corrosão, relação razoavelmente linear entre temperatura e tensão entre outros, para que se tenha uma maior vida útil do mesmo. Podemos dividir os termopares em três grupos:
- Termopares de Base Metálica ou Básicos
- Termopares Nobres ou a Base de Platina
- Ttermopares Novos
Nota: Os termopares tipo T , J e E tem como fio negativo a liga constantan, composto de cobre e níquel, porém a razão entre estes dois elementos varia de acordo com as características do fio positivo (cobre, ferro e níquel - cromo). Portanto a constantan do fio negativo não deve ser intercambiado entre os três tipos de termopares.
*Tipo K
- Composição: Níquel - Cromo (+) / Níquel - Alumínio (-) O fio positivo níquel - cromo é conhecido conhecido comercialmente como Cromel e o negativo níquel - alumínio é conhecido como Alumel. O alumel é uma liga de níquel, alumínio, manganês e silício.
- Faixa de utilização: -200 a 1200ºC
- Características: Os termopares tipo K são recomendáveis para uso em atmosferas oxidantes ou inertes no seu range de trabalho. Por causa de sua resistência em oxidação, são melhores que os tipos T , J e E e por isso são largamente usados em temperaturas superiores a 540ºc.
Podem ser usados ocasionalmente em temperaturas abaixo de zero graus. O termopar de Níqul - Cromo (ou Cromel) / Níquel - Alumínio (ou Alumel) como também é conhecido, não deve ser utilizado em:
- Atmosferas redutoras ou alternadamente oxidante e redutora.
- Atmosferas sulfurosas, pois o enxofre ataca ambos os fios e causa rígida ferrugem e quebra do termopar.
- Vácuo, exceto por curtos períodos de tempo, pois o cromo do elemento positivo pode vaporizar causando descalibração do sensor.
- Atmosferas que facilitem a corrosão chamada de "Green-Root", ou oxidante verde, ocorre quando a atmosfera ao redor do termopar contém pouco oxigênio, como por exemplo dentro de um tubo de proteção longo, de pequeno diâmetro e não ventilado. Quando isto acontece os fios ficam esverdeados e quabradiços, ficando o fio posiotivo (cromel) magnético e causando total descalibração e perdas de suas características. O green-root pode ser minimizado aumentando o fornecimento de oxigênio através do uso de um tubo de proteção de maior diâmetro ou usado um tubo ventilado.
Outro modo é de diminuir a porcentagem de oxigênio para um valor abaixo da qual proporcionará a corrosão. Isto é feito inserindo-se dentro do tubo u "getter" ou elmento que absorve oxigênio e vedando-se o tubo. O "getter" pode ser por exemplo uma pequena barra de titânio.
- Identificação da Polaridade: O Níquel - Cromo (+) não atrai ímã e o Níquel - Alumínio (-) é levemente magnético. Aplicação: É o termopar mais utilizado na indústria em geral devido a grande faixa de atuação até 1200ºC.
Os termopares nobres são aqueles cujas ligas são constituídas de platina. Possuem um custo elevado devido ao preço do material nobre, baixa potência termoelétrica e uma altíssima precisão dada a grande homogeneidade e pureza dos fios.
*Tipo S
- Composição: Platina 90%- Ródio 10% (+) / Platina (-)
*Tipo R
- Composição: Platina 87% - Ródio 13% (+) / Platina (-)
- Faixa de Utilização: 0 a 1600ºC
- Características: Os termopares tipo S e R são recomendados para uso em atmosferas oxidantes ou inertes no seu range de trabalho.
O uso contínuo em altas temperaturas causam excessivo crescimento de grão, ao qual podem resultar numa falha mecânica do fio de platina (quebra do fio), e também tornar os fios susceptíveis à contaminação, o que causa e redução da F.E.M. gerada. Mudanças na calibração também são causadas pela difusão ou valorização do ródio do elemento positivo para o fio de platina pura do elmento negativo. Todos estes efeitos temdem a causar heterogeneidades, o que tira o sensor de sua curva característica. Os termopares tipo S e R não devem ser usados no vácuo, em atmosferas redutoras ou atmosferas com vapores metálicos a menos que bem protegidos com tubos protetores e isoladores cerâmicos de alumina. A excessão é o uso de tubo de proteção de platina (tubete) que por ser do mesmo material não contamina os fios e dá proteção necessária aos termoelementos. Estes sensores apresentam grande precisão e sestabilidade em altas temperaturas, sendo usados como sensor padrão na aferição de outros termopares. Não deve ser utilizado em temperaturas abaixo de zero, pois sua curva F.E.M. x temperatura varia irregularmente.
A diferença entre os termopares deo tipo S e R está somente na potência termoelétrica gerada. O tipo R gera um sinal aproximadamente 11% maior que o tipo S.
Identificação da Polaridade: Os fios positivos PtRh 10% e PtRh 13% são mais duros que os fios de platina pura (fio negativo). Aaplicação: Seu uso está em processos com temperaturas elevadas ou onde é exigido grande precisão como indústras de vidro, cerâmicas, siderúrgicas entre outras
*Tipo B
- Composição: Platina 70% - Ródio 30% (+) / Platina 94% - Ródio 6% (-)
- Faixa de utilização: 600 a 1700ºC
- Características: O termopar tipo B é recomendado para uso em atmosferas oxidantes ou inertes. É também adequado para certos períodos em vácuo. Não deve ser aplicado em atmosferas redutoras nem naquelas contendo vapores metálicos, requerendo tubo de proteção cerâmico como os tipo S e R. O tipo B possui maior resistência mecânica que os tipos S e R e sob certas condições apresenta menor crescimento de grão e menor drift de calibração que o S e R. Sua potência termoelétrica é muitíssimo baixa, o que torna sua saída em temperaturas de até 50ºC quase nula. É o único termopar que não necessita de cabo compensado para sua interligação com o instrumento receptor, fazendo-se o uso de cabos de cobre comuns (até 50ºC).
- Identificação da Polaridade: O fio de platina 70% - Ródio 30% (+) é mais duro que o Platina 94% - Ródio 6% (-). Aplicação: Seu uso é em altas temperaturas como indústria vidreia e outras.
Termopares Novos:
Ao longo dos anos, novos tipos de termopares foram desenvolvidos para atender as condições de processo onde os termopares vistos ate aqui não atendiam a contento. A maioria destes termopares ainda não estão normalizados e nem são fabricados no Brasil.
*Platina 60% - Ródio 40% (+) / Platina 80% - Ródio 20% (-)
É usado continuamente até 1800ºC ou ocasionalmente a 1850ºC, em substituição ao tipo B. Não recomendado para esferas redutoras.
Limites de Erros dos Termopares
Entende-se por erro de um termopar, o máximo desvio que este pode apresentar em relação a um padrão, que é adotado como padrão absoluto. Este erro pode ser expresso em Graus Celsius ou em porcentagem da temperatura medida, adotar sempre o que der maior.
A tabela abaixo fornece os limites de erros dos termopares, conforme recomendação da norma ANSI MC 96.1 - 1982, segundo a IPTS-68.
Tipo de Termopar
Faixa de Temperatura
Limites de Erro Standard (Escolher o Maior)
Especial (Escolher o Maior) T 0 a 350ºC ±1ºC ou ±0,75% ±0,5ºC ou 0,4% J 0 a 750ºC ±2,2ºC ou ±0,75% ±1,1ºC ou ±0,4% E 0 a 900ºC ±1,7ºC ou ±0,5% ±1ºC ou ±0,4% K 0 a 1250ºC ±2,2ºC ou ±0,75% ±1,1ºC ou ±0,4% S e R 0 a 1450ºC ±1,5ºC ou ±0,25% ±0,6ºC ou ±0,1% B 800 a 1700ºC ±0,5% - T - 200 a 0ºC ±1ºC ou ±1,5% - E - 200 a 0ºC ±1,7ºC ou ±1% -
K - 200 a 0ºC ±2,2ºC ou ±2% -
Notas:
_- Estes limites atendem as normas ASTM-E-230/77 - USA, UNI 7938 - ITÁLIA, BS-4937 - INGLATERRA, JIS C1602 - JAPÃO e IEC 584-2 de 1982 para termopares convencionais e de isolação mineral.
- Temperatura da junção de referência a 0º C.
- Quando o limite de erro é expresso em % este se aplica a temperatura que está sendo medida.
- Estes erros não incluem os erros devido a instalação._
Apesar destes limites de erros atenderem a norma IEC 584-2 de 1982 e ainda serem utilizados, apresentando a revisão feita em junho de 1989 da IEC 584-2. Segundo esta norma internacional IEC 584-2 de 1989, foi adotado em diversos países do globo, inclusive adotada pela ABNT tornando-se uma NBR, as seguintes tolerâncias e faixas de trabalho para os termopares, todos eles referenciados a zero graus Celsius.
Limites de erros para Termopares convencionais e minerais segundo a norma IEC 584- (Revisão junho de 1989):
Tipos de Termopares
Classe 1 (Especial)
Classe 2 (Standard)
Classe 3 (Standard)
Tipo T
Range Tolerância Range Tolerância
- 40 a 125ºC ±0,5ºC 125 a 350ºC ±0,4%
- 40 a 133ºC ±1,0ºC 133 a 350ºC ±0,75%
- 67 a 40ºC ±1,0ºC
- 200 a - 67ºC ±1,5%
Tipo E
Range Tolerância Range Tolerância
- 40 a 375ºC ±1,5ºC 375 a 800ºC ±0,4%
- 40 a 333ºC ±2,5ºC 333 a 900ºC ±0,75%
167 a 40ºC ±2,5ºC
Tipo J
Range Tolerância Range Tolerância
- 40 a 375ºC ±1,5ºC 375 a 750ºC ±0,4%
- 40 a 333ºC ±2,5ºC 333 a 750ºC ±0,75%
Os termopares tem limites máximos e mínimos de aplicação que são funções das características físicas e termoelétricas dos fios. Os limites mínimos segundo a ANSI MC 96.1 são -200ºC para os tipos T, E e K, 0ºC para os tipos S e R e 800ºC para o tipo B.
Os limites superiores dependem do diâmetro do fio utilizado na construção dos termopares. Na tabela abaixo temos os limites máximos de temperatura em função dos diâmetros dos fios, segundo a ANSI MC 96.1 - 1982.
Tipo de Termopar
Bitola 8 AWG (Ø 3,26mm)
Bitola 14 AWG (Ø 1,63mm)
Bitola 20 AWG (Ø 0,81mm)
Bitola 24 AWG (Ø 0,51mm) T - 370ºC 260ºC 200ºC J 760ºC 590ºC 4 80ºC 370ºC E 870ºC 650ºC 540ºC 430ºC K 1260ºC 1090º 980ºC 870ºC S e R - - - 1480ºC B - - - 1700ºC
Nota: Estes limites se aplicam para termopares convencionais em uso contínuo, com poços ou tubos de proteção com a extremidade fechada; portanto não sendo válida para os termopares isolação mineral.
2.10 Relação Resistência Ôhmica x Bitola do Fio
Apresentamos a seguir a tabela de resistência ôhmica dos termopares em relação ao diâmetro do fio, segundo a ASTM - STP 470 B, em ôhms por metro a 20ºC.
BITOLA
(AWG)
TIPO DE TERMOPAR
J K T E R S B
Nota: Todos os valores informados nas tabelas anexas, são um guia de consultas para o usuário e não deve ser tomado como valores absolutos e nem como garantia de vida e desempenho satisfatórios. Estes tipos de dimensões são usados algumas vezes acima dos limites citados, mas geralmente a custa de estabilidade, vida útil ou ambos; em outras circunstâncias é necessário reduzir os limites supra, a fim de alcançar uma aplicação desejada.
2.11 União da Junção de Medição
A junção de medição (junta quente) de um termopar pode ser obtida por qualquer método que dê a solidez necessária e um bom contato elétrico entre os dois fios, sem contudo alterar as características termoelétricas dos mesmos, podendo estes serem torcidos ao redor de outros antes da solda (junção torcida) ou simplesmente serem encostados um no outro para ser soldado depois (junção de topo).
Para os termopares de base metálica com os tipos E, T, J e K, deve-se inicialmente fixar as pontas dos fios antes da solda. Já para os termopares nobres, não há necessidade de se preparar a superfície, entretanto deve-se tomar muito cuidado na manipulação dos fios, evitando a contaminação por óleo, suor ou poeira. Entre as diferentes maneiras de se realizar um bom contato elétrico na junção de medição do termopar, a solda é a mais utilizada, porque assegura uma ligação perfeita dos fios por fusões dos metais do termopar. Com excessão da solda prata, não é colocado nenhum outro material metálico para se realizar a solda, tendo somente a fusão dos metais. O único incoveniente da soldagem é, se a chama do maçarico não estiver bem regulada, de contaminar os fios criando eterogeineidades; o que pode tirar o termopar de sua curva de calibração.
Lembrar que numa solda feita a maçarico oxi-acetileno, se a porcentagem do oxigênio for muito pequena, tem-se uma chama com características redutoras, o que é prejudicial aos termopares do tipo E, K, S, R e B. O ajuste do tipo de chama adequado é muitas vezes dado pela coloração da chama. Além do maçarico, pode-se usar solda TIG, resistência (caldeamento) ou arco plasma.
2.12 Aferição de Termopares
Todos os termopares em serviço estão sujeitos a desvios de calibração, particularmente sob condições de alta temperatura e contaminação atmosférica. Um termopar descalibrado, envelhecido ou contaminado está fora das especificações admitidas por norma, ou seja, apresentam erros positivos ou negativos que podem ir desde décimos até centenas de graus centígrados. Outras fontes de erros em termopares são:
- Não homogeneidade das ligas
- Tensões mecânicas nos fios
- Choque Térmicos
- Fios de pequenos diâmetros
- Altas temperaturas
- Ambientes agressivos
A importância da verificação do termopar varia de acordo com a aplicação e o grau de precisão requerido, mas a maioria tem por objetivo maior precisão, maior segurança operacional, aumento da eficiência, melhor qualidade, redução nos índices de refugo, aumento do período entre paradas, diminuição da manutenção corretiva, menor desgaste de equipamento, menor periodicidade de troca de refratários e menores custos de produção.
Métodos de Aferição
Existem 2 técnicas de se aferir sensores de temperatura que são: a) A aferição absoluta ou por pontos fixos b) Por comparação
Veremos a seguir os dois métodos: a) A aferição Absoluta ou por Pontos Fixos baseia-se na verificação do sinal gerado por um termopar em vários pontos fixos de temperatura como pontos de solidificação, ebulição e pontos triplos de substâncias puras, padronizadas atualmente pela ITS-90.
se este tiver o circuito compesador da junção de referência. Um tempo para estabilização tembém é requerido.
Faz-se a leitura dos sinais gerados tanto do padrão como dos sensores em teste. Corrigido o desvio do padrão (com seu respectivo certificado), faz-se a conversão dos sinais para unidades de egenharia (ºC ou ºF) e verifica-se a diferença entre as duas indicações (ºC teste - ºC padrão). Esta diferença não deve ser maior que os valores máximos admitidos por norma (veja Limites de erros para Termopares).
Após estes procedimentos, eleva-se a temperatura do banho ou forno para um outro valor estabelecido e repete-se os ítens anteriores, fazendo isto para diversas temperaturas.
Segundo a ASTM E-220/86, o número de pontos de temperatura para se fazer uma aferição por comparação, depende muito do tipo de termopar e do grau de precisão requerido. Esta norma recomenda cobrir a faixa toda de trabalho do termopar de 100 em 100º, porém esta faixa de variação pode aumentar, usando-se a interpolação matemática para os valores não cobertos.
A aferição por comparação é um método suficientemente preciso e de relativa facilidade de obtenção, não exigindo laboratórios sofisticados como no caso da aferição por pontos fixos.
O desenho abaixo mostra uma aferição por comparação:
Observação:
O fato da tensão de saída de um termopar ser desenvolvida em regiões de gradientes de temperatura, e não em junções, apresenta algumas implicações importantes ao se buscar uma precisão na medição de temperatura. É importante que os condutores dos termopares em regiões de gradientes de temperatura, sejam química e fisicamente homogêneos; qualquer porção não homogênea do termopar (partes dos condutores química ou fisicamente alterados),
devem estar em áreas isotérmicas. Isto tem fundamental importância quando os sensores são aferidos depois de serem utilizados durante algum tempo.
Num meio termostatado, é provável que o gradiente de temperatura se encontre acima do comprimento um tanto limitado do termopar que está sendo aferido. Ao se aferir qualquer termopar, assume-se que as características termoelétricas são uniformes em todo o seu comprimento e a região de temperatura forme uma amostra representativa do restante da unidade. Com um termopar novo, sem uso, isto geralmente representa uma suposição satisfatória e a afeirção será válida par qualquer distribuição subsequente de temperatura do longo dele.
Sob certa condições de trabalho a altas temperaturas e ambientes agressivos, as características termoelétricas de alguns condutores do termopar podem se alterar gradualmente. Esta situação encontra-se representada na figura abaixo, onde o comprimento do termopar na região aquecida sofreu alterações.
Uma vez que o material alterado, inevitavelmente, se estenda para dentro do gradiente de temperatura, o sinal gerado será modificado, muito embora as temperaturas das junções permaneçam constantes. Costuma-se frequentemente fazer referência a este fenômeno com "Alteração do valor da Leitura do Termopar" (Thermocouple Drift).
Agora deve estar aparente que a tentativa de aferir ou mesmo checar um termopar alterado, pela remoção do processo para um ambiente de aferição, não resultará em condições satisfatórias, pois o resultado obtido está totalmente dependente da localização do gradiente de temperatura de aferição ao longo do sensor.
Por exemplo: se o termopar for imerso profundamente num banho ou forno de aferição, a parte contaminada não sofrerá um gradiente de temperatura, e o termopar parecerá que manteve seus valores origiginais de calibração (vide figura abaixo).
