As características estáticas que determinam a selecção dos materiais a utilizar na construção de termopares são: a gama de medida, a sensibilidade, a linearidade e estabilidade.
Sensibilidade
A sensibilidade (ST) de um termopar é dada por: ST = Dfem/DT. O índice T em ST indica que a sensibilidade é função da temperatura. A tabela 1 apresenta a sensibilidade de alguns materiais quando usados com a platina, para uma temperatura de junção de 0 ºC. Observa-se que existe uma grande variação nas sensibilidades, consoante os materiais.
Tabela 1 - Sensibilidade de alguns termopares
MATERIAL | SENSIBILIDADE(mV/oC) | MATERIAL | SENSIBILIDADE(mV/oC) |
Bismuto | -72 | Cobre | +6.5 |
Constantan | -35 | Ouro | +6.5 |
Níquel | -15 | Tungsténio | +7.5 |
Alumel | -13.6 | Nicrosil | +15.4 |
Nisil | -10.7 | Ferro | +18.5 |
Platina | 0 | Cromel | +25.8 |
Mercúrio | +0.6 | Germânio | +300 |
Carbono | +3 | Silício | +440 |
Alumínio | +3.5 | Telúrio | +500 |
Estanho | +4 | Selénio | +900 |
Prata | +6.5 |
Para que a sensibilidade de um termopar seja elevada é conveniente associar materiais com sensibilidades elevadas em relação à platina (em módulo), e de sinais contrários.
Assim o par Constantan/Ferro (Tipo J) apresenta uma sensibilidade de 53.5 µV/ºC que é igual à soma das sensibilidades respectivas a cada material.
Linearidade
A não linearidade da resposta é particularmente acentuada nos termopares usados para temperaturas elevadas (ver Tabela 2).
Estabilidade
A estabilidade dos termopares só deve ser posta em causa a longo prazo. Com o passar do tempo verifica-se a oxidação da junção, tanto externa como internamente que conduz a uma oscilação na tensão de saída quando o termopar é submetido a algumas centenas de horas de operação. Geralmente, essa oscilação será tanto menor, quanto maior for a secção do material constituinte. Os termopares com Ferro e Cobre apresentam maior oscilação do que os que são constituídos por Platina, Ródio, Irídio e Tungsténio. Mesmo o termopar tipo N que é bastante estável apresenta uma oscilação de 2 ºC após 1000 horas a 1200ºC. Deste modo, em aplicações a temperaturas elevadas, e em medidas contínuas, é conveniente escolher criteriosamente o termopar no que respeita também à estabilidade a longo prazo.
Precisão
A precisão dos termopares varia entre +/- 0.25% e +/- 2% do valor medido.
Gamas de medidas
As gamas de medida dos termopares mais usuais apresentam-se na tabela 2.
Tabela 2 - Gamas de medida de termopares
Tipo | Gama de Temperatura (ºC) | Gama de Temperatura (ºF) | Limites do Erro | |
Standard | Especial | |||
T | 0 a 350 | 32 a 662 | ± 1.0 ºC ou 0.75% | ± 0.5 ºC ou 4% |
J | 0 a 750 | 32 a 1382 | ± 2.2 ºC ou 0.75% | ± 1.1 ºC ou 4% |
E | 0 a 900 | 32 a 1652 | ± 1.7 ºC ou 0.5 % | ± 1.0 ºC ou 4% |
K | 0 a 1250 | 32 a 2282 | ± 2.2 ºC ou 0.75% | ± 1.1 ºC ou 4% |
R, S | 0 a 1450 | 32 a 2642 | ± 1.5 ºC ou 0.25% | ± 0.6 ºC ou 1% |
B | 800 a 1700 | 1472 a 3092 | ± 0.5% | --- |
T | -200 a 0 | -328 a 32 | ± 1.0 ºC ou 1.5% | --- |
E | -200 a 0 | -328 a 32 | ± 1.7 ºC ou 1.0% | --- |
K | -200 a 0 | -328 a 32 | ± 2.2 ºC ou 2.0% | --- |