Que sensor de temperatura escolher?

O termopar funciona com base no efeito de Seebeck e consiste em dois fios de metais diferentes que são soldados um ao outro numa extremidade, formando a chamada junção de medição, ou junção quente. Ao ligar as duas outras extremidades a um voltímetro, obtendo-se a chamada junção de referência, ou junção fria, mede-se a tensão elétrica quando as temperaturas da junção quente e da junção de referência forem distintas.

Há diferentes tipos de termopares, consistindo cada um numa combinação específica de dois metais. A cada par de metais corresponde uma faixa de medição diferente:

A escolha do tipo de termopar a utilizar depende, em grande medida, da faixa de temperatura em que o dispositivo irá operar, mas também do tipo de atmosfera:

• E: recomendado para uso contínuo em atmosferas oxidantes ou inertes;
• J: indicado para medições em atmosferas redutoras, inertes ou no vácuo;
• K: aconselhado para uso contínuo em atmosferas oxidantes ou inertes;
• N: pode substituir o termopar de tipo K nas aplicações em que este apresenta problemas de durabilidade;
• T: pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes, bem como no vácuo, e é resistente à corrosão em atmosferas húmidas;
• R e S: ambos recomendados para altas temperaturas, devem ser protegidos com tubos não metálicos e com isolantes em cerâmica, sendo o tipo R utilizado na indústria e o tipo S em laboratórios;
• B: semelhante aos tipos R e S, mas capaz de medir temperaturas mais elevadas.

Vantagens:

• resistência e estabilidade a altas temperaturas
• grande número de diâmetros e de dimensões disponíveis
• medição da temperatura na junção quente
• tempo de resposta muito curto
• baixo custo

Desvantagens:

• menor precisão do que outros tipos de tecnologia
• custos associados aos cabos de ligação, compensação por junta fria necessária
• sinal elétrico muito baixo

A termorresistência, frequentemente designada RTD, é um sensor de contacto. O seu funcionamento baseia-se no princípio da variação da resistência de um metal (platina, cobre, níquel ou tungsténio) em função da temperatura a que é exposto. São vários os metais utilizados neste tipo de sensores e cada um deles vai permitir operar com uma faixa de medição diferente:

• Platina: de -200°C a 600°C
• Cobre: de -190°C a 150°C
• Níquel: de -60°C a 180°C
• Tungsténio: de -100°C a 1400°C

O metal mais utilizado nos sensores de temperatura de resistência é a platina, devido à faixa de medição que oferece. Fala-se então de termorresistência de platina. Os sensores deste tipo mais conhecidos são os Pt100 (que apresentam uma resistência de 100 Ohm a 0ºC) e os Pt1000 (com uma resistência de 1000 Ohm a 0ºC). O Pt1000 oferece maior precisão e maior tolerância à utilização de cabos mais compridos do que o Pt100.

Em comparação com os termopares, os sensores resistivos oferecem maior precisão e uma resposta mais linear. São, também, mais estáveis em termos de medição e funcionam com uma ampla faixa de temperaturas. No entanto, têm um tempo de resposta mais longo e menor sensibilidade.

Os termístores são um outro tipo de sensores resistivos, que se baseiam no princípio da variação da resistência de óxidos metálicos em função da temperatura. Existem dois tipos de termístores: os termístores NTC (Negative Temperature Coefficient), cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo, sendo essa variação relativamente regular, e os termístores PTC (Positive Temperature Coefficient), cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é positivo, ocorrendo a variação de forma súbita numa faixa de temperatura restrita.

Os termístores têm um tempo de resposta curto e não são caros, mas são bastante frágeis e possuem uma faixa de medição muito mais limitada do que outras tecnologias utilizadas em sensores.

O sensor de temperatura de infravermelhos mede a radiação de uma superfície na faixa da radiação infravermelha para assim obter o valor da temperatura da superfície. A principal vantagem deste tipo de sensor é que ele funciona remotamente, isto é, sem qualquer contacto físico com a superfície a medir.

Contrariamente aos sensores de contacto, os sensores de infravermelhos não precisam de estar em equilíbrio térmico, ou seja, à mesma temperatura do corpo ou do meio que se pretende medir, o que os torna mais rápidos em termos de resposta. Esses sensores podem, assim, efetuar medições em objetos em movimento, por exemplo numa linha de produção, em objetos de difícil acesso que se encontrem dentro de um forno, etc.

Por outro lado, eles apenas conseguem medir a temperatura da superfície do objeto e essa medição pode ser afetada pelo estado da referida superfície (pó, ferrugem, etc.), pela presença de impurezas na lente do sensor (pó) e pelas condições ambientais existentes no percurso óptico entre o sensor e o objeto da medição (pó, humidade, gases de combustão, etc.).