Sensores de temperatura: quais os principais tipos?

Os sensores de temperatura são componentes essenciais em uma vasta gama de aplicações industriais. Desempenham um papel crucial no monitoramento e controle de processos, garantindo precisão e eficiência. 

Mas você sabe quais são os principais tipos de sensores de temperatura em uma automação industrial? 

Neste texto, vamos explorar os diferentes tipos de sensores, suas tecnologias e suas aplicações, ajudando você a escolher a melhor opção para o seu projeto. Continue lendo e descubra tudo sobre os sensores de temperatura!

O que são sensores de temperatura?

Os sensores de temperatura são dispositivos essenciais utilizados para medir a temperatura de um ambiente ou objeto, convertendo essa informação em um sinal que pode ser interpretado por um observador ou por sistemas eletrônicos. 

Eles desempenham um papel crucial em diversas aplicações, desde processos industriais, científicos e até usos domésticos, garantindo precisão e controle em situações em que a temperatura é um fator crítico. 

Como funciona o sensor de temperatura?

O funcionamento de um sensor de temperatura baseia-se na conversão de uma variável física relacionada à temperatura em um sinal elétrico que pode ser medido e interpretado. 

Na automação industrial, por exemplo, esses sensores são integrados a sistemas de controle, como CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) e IHMs (Interfaces Homem-Máquina), permitindo monitoramento, controle  e ajustes automáticos para otimizar a eficiência e a segurança dos processos. 

Quais são os principais tipos de sensores de temperatura?

Existem vários tipos de sensores de temperatura, como termopares, termistores, RTDs (Detectores de Temperatura Resistivos), sensores de infravermelho e sensores de estado sólido, cada um com suas características específicas e adequados para diferentes faixas de temperatura e níveis de precisão.

A escolha do sensor correto depende das necessidades de precisão, faixa de temperatura e condições ambientais da aplicação. Abaixo, detalhamos os principais tipos de sensores de temperatura, e quais são as características específicas de cada um: 

Sensores termistores

Os termistores são sensores de temperatura de baixo custo e pequeno tamanho que oferecem alta sensibilidade e resposta rápida e amplamente aplicado em eletrodomésticos e sistemas de HVAC.

Existem dois tipos principais de termistores: NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo), cuja resistência diminui à medida que a temperatura aumenta, e PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo), cuja resistência aumenta com o aumento da temperatura. 

No entanto, sua não linearidade requer compensação e linearização, o que pode exigir calibração e compensação em algumas aplicações.

Termopares

Os termopares são sensores de temperatura que operam com base no fascinante efeito Seebeck.

Este fenômeno ocorre quando uma diferença de temperatura entre junções de metais distintos gera uma tensão elétrica. 

Graças à sua robustez, ampla faixa de temperatura e capacidade de operar em ambientes hostis, os termopares são amplamente utilizados na indústria.

Para entender melhor, o efeito Seebeck é a tensão gerada pela diferença de temperatura entre as junções de dois metais diferentes. Quando esses metais são unidos em duas extremidades, a diferença de temperatura entre as junções cria uma tensão elétrica proporcional. 

Esta tensão é então convertida em uma leitura de temperatura precisa e lida pelo controlador de temperatura.

Entre os diversos tipos de termopares, o tipo J (Ferro/Constantan) é o mais utilizado nas indústrias. No entanto, a família de termopares é vasta e classificada de acordo com a composição dos metais, como ilustrado abaixo:

• Tipo J (Ferro/Constantan)
• Tipo K (Chromel/Alumel)
• Tipo E (Chromel/Constantan)
• Tipo T (Cobre/Constantan)
• Tipo N (Nicrosil/Nisil)
• Tipo R (Platina-13% Ródio/Platina)
• Tipo S (Platina-10% Ródio/Platina)
• Tipo B (Platina-30% Ródio/Platina-6% Ródio)

Os termopares são essenciais em diversas aplicações industriais, como o monitoramento de processos e o controle de temperatura em fornos e caldeiras. 

Sensores RTD

Os sensores RTD (Resistive Temperature Detectors) são dispositivos que medem a temperatura com base na variação linear da resistência elétrica de um metal puro, como a platina, em resposta às mudanças de temperatura. 

A resistência do metal aumenta de forma previsível e linear com o aumento da temperatura, permitindo medições altamente precisas e estáveis. 

Os sensores RTD, especialmente os PT100 e PT1000, oferecem a maior precisão entre os sensores de temperatura comum.

Devido à sua alta precisão e estabilidade a longo prazo, os RTDs são amplamente utilizados em aplicações industriais e laboratoriais que exigem medições de temperatura extremamente precisas, como em processos de calibração e controle de qualidade. 

No entanto, esses sensores tendem a ser mais caros e possuem uma resposta mais lenta em comparação com outros tipos de sensores de temperatura, como os termopares.

Termorresistência

A termorresistência, também conhecida como RTD (Resistive Temperature Detector), é um tipo de sensor de temperatura que utiliza a propriedade de certos metais, como a platina, cuja resistência elétrica varia de forma linear e previsível com a temperatura. 

Esses sensores são valorizados por sua alta precisão e estabilidade a longo prazo, tornando-os ideais para aplicações que exigem medições de temperatura extremamente exatas, como em laboratórios de calibração e processos industriais críticos.

A resistência do metal aumenta proporcionalmente com a temperatura, permitindo uma conversão direta e precisa da resistência medida em temperatura. 

Embora ofereçam excelente precisão, os sensores de termorresistência são geralmente mais caros e possuem uma resposta mais lenta em comparação com outros tipos de sensores, como os termopares.

Qual é o melhor tipo de sensor de temperatura?

A escolha do “melhor” tipo de sensor de temperatura depende de vários fatores específicos da aplicação, incluindo a faixa de temperatura, a precisão necessária, o ambiente de operação, o tempo de resposta e o custo. 

Abaixo, apresento uma comparação detalhada dos principais tipos de sensores de temperatura para ajudar na escolha do mais adequado para diferentes situações:

Como escolher o tipo de sensor ideal?

Sensores de temperatura: principais aplicações industriais

Abaixo, detalhamos algumas das principais aplicações industriais para diferentes tipos de sensores de temperatura.

• Indústria Automotiva: Sensores de temperatura são essenciais para monitorar a temperatura do motor, garantindo que ele opere dentro de faixas seguras e eficientes. 

Eles também são usados em sistemas de ar-condicionado e monitorar a temperatura das baterias de veículos elétricos, evitando superaquecimento e garantindo a eficiência.

• Indústria Alimentícia: No processamento de alimentos, sensores de temperatura controlam processos de cozimento, pasteurização e refrigeração, assegurando a segurança e a qualidade dos produtos. 

Durante o armazenamento e transporte, esses sensores mantêm a integridade dos produtos perecíveis, monitorando a temperatura em câmaras frias e veículos de transporte.

• Indústria Química e Petroquímica: Sensores de temperatura são cruciais para controlar a temperatura em reatores químicos, garantindo reações seguras e eficientes. 
• Indústria de Energia: Em turbinas e geradores, sensores de temperatura monitoram componentes críticos para evitar falhas e otimizar a eficiência. 

Eles também são usados em painéis solares e em baterias de armazenamento para garantir operação segura.

• Indústria Farmacêutica: Sensores de temperatura controlam a temperatura durante a síntese e o armazenamento de medicamentos, garantindo sua eficácia e segurança. 
• Indústria de Manufatura: Durante processos de soldagem, sensores de temperatura garantem a qualidade das juntas ao controlar a temperatura. 

Eles também monitoram a temperatura em fornos de tratamento térmico para assegurar as propriedades mecânicas desejadas nos materiais e controlam a temperatura em impressoras 3D .

• Indústria de Papel e Celulose: Sensores de temperatura monitoram e controlam a temperatura dos cilindros de secagem, garantindo a qualidade do papel.

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