Fios e Cabos de Extensão e Compensação

Nas plantas industriais é muito comum o fato de que o termopar, inserido num meio cuja temperatura se deseja medir ou controlar, e o instrumento de leitura da força eletromotriz termoelétrica gerada por este, estejam fisicamente distantes. Também é muito freqüente que exista uma diferença de temperatura entre a junção de referência do termopar e a temperatura do ambiente onde está instalado o instrumento de medição. É apresentada abaixo uma situação em que a ligação entre o termopar e o instrumento de medição é feita com fios de cobre.


Na figura utiliza-se um termopar tipo K para medir a temperatura de um processo cuja temperatura é supostamente conhecida e igual a 900°C. A temperatura da junção de referência, próxima ao processo, é 80°C e a temperatura ambiente é de 30°C. Com a configuração acima qual será a temperatura do processo medida pelo indicador, sabendo que este faz uma conversão da força eletromotriz termoelétrica gerada pelo termopar adicionada de uma f.e.m. correspondente à temperatura ambiente?

- f.e.m. gerada pelo termopar:

Ek(900°C-80°C); Ek(900°C)-Ek(80°C)=37,325mV-3,266mV=34,059mV;

- Compensação da temperatura ambiente:

Ek(30°C) = 1,203mV;

- Força eletromotriz que entra no conversor f.e.m. x temperatura do indicador de temperatura:

E = Ek(900°C - 80°C) + Ek(30°C) = 35,262 mV;

Este valor da força eletromotriz, pela tabela de referência do termopar tipo K, corresponde à temperatura de 848,8°C. Portanto o indicador de temperatura apresentaria um valor de temperatura que difere do valor verdadeiro em 51,2°C, valor este muito próximo da diferença de temperatura entre a junção de referência do termopar e a temperatura ambiente. Torna-se neces- sário então fazer a ligação entre a junção de referência do termopar e o instrumento de medição com fios que também apresentem o comportamento de um termopar, denominados fios ou cabos de extensão / fios ou cabos de compensação.

Fios ou cabos de extensão são pares termoelétricos com ligas iguais às do termopar utilizado na medição de temperatura do processo. A diferença básica entre fio ou cabo está na rigidez do mesmo.

Fios ou cabos de compensação são pares termoelétricos com ligas diferentes daquelas que constituem o termopar, mas que têm um comportamento termoelétrico muito próximo ao do termopar, nas faixas de temperatura em que o mesmo irá trabalhar.

A tabela abaixo mostra, com a nomenclatura usual, os fios de extensão ou compensação para os termopares mais utilizados.

Tipo
Classe de Tolerância
Temperatura de Utilização
Temperatura da Junção de Medição
1
2
JX
±85 µV (±1,5°C)
±140 µV (±2,5°C)
-25°C a +200°C
500°C
TX
±30 µV (±0,5°C)
±60 µV (±1,0°C)
-25°C a +100°C
300°C
EX
±120 µV (±1,5°C)
±200 µV (±2,5°C)
-25°C a +200°C
500°C
KX
±60 µV (±1,5°C)
±100 µV (±2,5°C)
-25°C a +200°C
900°C
NX
±60 µV (±1,5°C)
±100 µV (±2,5°C)
-25°C a +200°C
900°C
KCA
-
±100 µV (±2,5°C)
0°C a +150°C
900°C
KCB
-
±100 µV (±2,5°C)
0°C a +100°C
900°C
NC
-
±100 µV (±2,5°C)
0°C a +150°C
900°C
RCA
-
±30 µV (±5,0°C)
0°C a +100°C
1000°C
RCB
-
±60 µV (±5,0°C)
0°C a +200°C
1000°C
SCA
-
±30 µV (±5,0°C)
0°C a +100°C
1000°C
SCB
-
±60 µV (±5,0°C)
0°C a +200°C
1000°C

Na situação apresentada no início, se a ligação entre a junção de referência do termopar e o instrumento de medição fosse feita com um fio de extensão kx, o resultado da medição seria conforme apresentado abaixo:


- f.e.m. gerada pelo termopar:

Ek(900°C-80°C); Ek(900°C)-Ek(80°C)=37,325mV-3,266mV=34,059mV;

- f.e.m. gerada pelo cabo de extensão:

Ekx(80°C-30°C); Ekx(80°C)-Ekx(30°C) = 3,266mV-1,203mV = 2,063mV;

- Compensação da temperatura ambiente:

Ek(30°C) = 1,203mV;

- Força eletromotriz que entra no conversor f.e.m. X temperatura do indicador de temperatura:

E = Ek(900°C - 80°C) + Ekx(80°C - 30°C) + Ek(30°C) = 37,325mV;

Este valor da força eletromotriz termoelétrica para o termopar tipo K corresponde à temperatura de 900°C, que é a temperatura do processo. Verifica-se portanto que a utilização de fios/cabos de extensão/compensação elimina uma grave fonte de erro.

Os fios/cabos de extensão/compensação estão disponíveis em várias bitolas com vários tipos de isolação, cada uma delas adequadas às condições a que ficarão submetidas. Um dado que merece ser ressaltado é que quando o cabo tem um grande comprimento, ou se fica submetido a campos eletromagnéticos intensos, ele pode agir como uma antena, ocasionando o surgimento de forças eletromotrizes induzidas no circuito termoelétrico adicionadas à f.e.m. termoelétrica, fato indesejável. Nestas situações é recomendado o uso de fios/cabos com uma trança metálica, que por sua vez é aterrada, a fim de evitar estas induções.

Além do tipo da liga a ser utilizada, outro dado essencial na especificação correta do cabo ou fio a ser utilizado é a escolha correta da isolação. Verifique na tabela orientativa "Isolações" as principais características das isolações comumente disponíveis.

A Consistec pode também fornecer, além dos cabos de construção comum, qualquer combinação de bitolas e isolações requeridas, inclusive multicabos.

Condutores para Termoresistências e Cabos de Sinal

 
Temperatura máxima de trabalho
Condutividade elétrica
Resistência
a corrosão
Capacidade de flexão
Cobre
130 ºC
Excelente
Boa
Excelente
Cobre Estanhado
180 ºC
Excelente
Excelente
Boa
Cobre Prateado
205 ºC
Excelente
Suficiente
Boa
Cobre Niquelado
260 ºC
Boa
Excelente
Suficiente
Níquel
500 ºC
Suficiente
Excelente
Suficiente

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