Termopar ou PT100: qual sensor usar em cada processo

Termopar ou PT100? O PT100 é o sensor da precisão: na classe B, a tolerância é de ±0,8 °C a 100 °C, e ele trabalha de -200 a 850 °C, conforme a construção. O termopar vai mais alto e custa menos: pela ASTM, o K é recomendado até 1.260 °C. Em troca, é menos preciso: o J e o K de classe 2 têm tolerância de ±2,5 °C até 333 °C. Regra prática: PT100 onde cada grau pesa na qualidade; termopar no forno e acima da faixa do PT100. O West 6100+ e outros controladores West de entrada universal leem os dois.

Qual a diferença entre termopar e PT100?

O termopar é a junção de dois metais diferentes, que gera alguns milivolts quando a ponta esquenta: a 100 °C, cerca de 4,1 mV no K e 5,3 mV no J, pelas tabelas do NIST (referência a 0 °C). A tensão depende da diferença de temperatura entre a ponta e os bornes, e o controlador compensa a temperatura dos bornes. É a compensação de junta fria; no 6100+, segundo a West, o erro dela fica abaixo de 1 °C em operação.

O PT100 é um resistor de platina: 100 Ω a 0 °C e 138,5 Ω a 100 °C, cerca de 0,385 Ω por grau. O controlador mede a resistência, e a do cabo entra na conta.

Qual é mais preciso: termopar ou PT100?

O PT100. Estas são as tolerâncias que a West publica para os sensores dela, pelas normas IEC, calculadas em cada temperatura:

A classe A vale de -200 a 650 °C, só a 3 ou 4 fios; a B vai até 850 °C. E o termopar muda com o uso em temperatura alta: segundo o NIST, o J que passa muito tempo no ar acima de 500 °C perde tensão e passa a ler menos; o K, acima de cerca de 750 °C, ganha tensão e lê mais. Termopar quente pede conferência periódica contra uma referência.

Qual responde mais rápido?

Depende mais do diâmetro e do meio do que do tipo. Tempo para chegar a 90% da variação (t0,9) nos sensores West com isolação mineral (termopar de junção isolada):

Na água, o termopar chega antes; no ar, os dois ficam parecidos. Nessa linha, o termopar tem bainha a partir de 1 mm (t0,9 de 0,5 s na água), e o PT100, a partir de 3 mm. A posição também pesa: segundo o manual da West, o sensor vai no ponto mais agitado do líquido ou onde o ar circula mais. Longe do tanque aquecido, a leitura atrasa e o controle piora.

Quando usar termopar e quando usar PT100?

O transmissor de cabeçote converte o sinal do sensor em 4 a 20 mA. O 6100+ lê esse sinal e pode alimentar o transmissor com o cartão de fonte de 24 Vcc. Sensor e controle de cada tipo de forno estão em controlador de temperatura para forno industrial.

Termopar tipo J ou K: qual escolher?

O J é de ferro e constantã, uma liga de cobre e níquel; o K, de níquel-cromo e níquel. Faixas e cuidados pela ASTM, citada pelo NIST (o limite de cima vale para o fio mais grosso, de 3,25 mm, em tubo de proteção; com fio mais fino, ele é menor):

Ler um como se fosse o outro dá erro grande, porque o J gera mais milivolts por grau. Um K a 200 °C, lido com o controlador em J, aparece na casa dos 150 °C, e o controlador aquece além do ponto; o J lido como K mostra mais que a realidade, e a máquina trabalha fria. Termopar, cabo e menu têm de ser do mesmo tipo. O L (norma alemã DIN 43710), também de ferro e constantã, tem código próprio na série Plus, mas a West não o recomenda em instalação nova.

O que muda no cabo do termopar e do PT100?

Termopar, segundo os manuais da West:

• cabo de extensão ou de compensação do mesmo tipo em todo o caminho, de preferência sem emendas e com a polaridade conferida pela cor: cabo errado dá leitura errada;
• cabo longe dos cabos de força, em eletroduto separado; se o termopar ou a malha do cabo blindado forem aterrados, só em um ponto.

PT100:

• 3 fios de cobre iguais: o controlador desconta o cabo (na série Plus, até 50 Ω por fio, equilibrados);
• 2 fios: o cabo soma na leitura, e a variação dele com a temperatura não se compensa; o manual da série Plus só admite com menos de 3 m de cabo, com um jumper no lugar do terceiro fio;
• 4 fios: na série Plus, liga como 3 fios, com o quarto sem ligar, cortado curto ou preso longe dos bornes.

Exemplo com dados da West: o PT100 de baioneta da linha dela para máquina de plástico tem 2 fios, 3 m de cabo e cerca de 0,44 Ω por metro no laço. São 1,3 Ω, que o controlador lê como cerca de 3,4 °C a mais, se ninguém compensar: é esse erro que a regra dos 3 m do manual procura evitar.

A ligação envolve tensão perigosa: painel desenergizado, eletricista habilitado e o esquema do manual da West. Os bornes de cada modelo estão em como ligar um controlador de temperatura.

Como configurar o sensor no controlador West?

Na série Plus, a entrada é universal e sem jumper: o sensor é o parâmetro inPt (Faixa/Tipo de Entrada), no Modo de Configuração, e vem de fábrica em termopar J. Códigos do manual resumido em português:

A faixa do menu é o que o controlador lê, não o que o sensor aguenta: o 6100+ lê o J até 1.200 °C, mas a ASTM recomenda o J até 760 °C. O passo a passo está na página do manual do West 6100+ em português.

Controladores West que leem termopar e PT100, segundo o fabricante:

Saídas, formatos e aplicações: guia do controlador de temperatura industrial.

O que mandar para cotar o controlador do sensor?

• o sensor instalado: termopar (de que tipo) ou PT100 (de 2, 3 ou 4 fios);
• a temperatura de trabalho e a distância do sensor ao painel;
• o que a saída aciona: contator, relé de estado sólido (SSR) ou válvula;
• o recorte no painel e a alimentação;
• se o valor vai ao CLP, pela RS485 ou por retransmissão.

Com isso, a equipe da Comander confere o código e a aplicação antes da cotação.

Perguntas frequentes

Posso trocar o termopar por PT100 sem trocar o controlador?

Na série Plus, no N2300 e no MAXVU, sim: a entrada aceita os dois. Mudam a configuração e a ligação, porque o PT100 usa três bornes e o termopar, dois. Faça com o painel desenergizado e pelo esquema do manual.

O controlador e o termômetro de referência mostram temperaturas diferentes. Quem está errado?

Pode ser o conjunto: segundo a West, a fábrica calibra só o controlador, e sensor, posição e cabo somam erro. Confira o tipo configurado, o cabo e a posição. Depois, corrija na calibração da entrada, dentro da faixa de trabalho, em um ponto (no 6100+, o parâmetro OFFS, que a West pede para usar com cuidado) ou em dois, como no MAXVU.

O display mostra OPEn. É o sensor?

No 6100+, OPEn indica quebra no sensor de entrada ou na fiação. Segundo a West, a quebra do termopar ou do PT100 é detectada em até 2 segundos, e as saídas de controle vão a 0%. Confira sensor, cabo e bornes antes de trocar o controlador.

Resumo

Vai trocar o sensor ou escolher o controlador de uma máquina nova? Mande o sensor instalado, a temperatura de trabalho e a foto da etiqueta pelo WhatsApp ou pelo formulário desta página.