A leitura de um termopar vem de uma tensão pequena. Por isso, a ligação entre a sonda e a entrada do instrumento faz parte do circuito de medição. Erros de liga ou de polaridade e transições em pontos quentes podem alterar a leitura, mesmo com todos os condutores aprovados no teste de continuidade. Na compra, defina os requisitos de exatidão e o que o cabo encontrará ao longo da instalação.
Em um exemplo anônimo de cotação para um sistema tipo K, o comprador pede dois pares, com quatro condutores isolados, bitola de 20 AWG por condutor encordoado, isolação individual em PFA, malha externa de aço inox e faixa de operação do cabo de 0 a 200 °C. Para preparar uma proposta viável, a fábrica ainda precisa do grau de extensão, da classe de tolerância, da identificação das veias e da localização de pontos quentes e terminações.
Para que serve o cabo de extensão de um termopar tipo K?
Na ponta de medição, o termopar tipo K une duas ligas diferentes de níquel. O ramo positivo é de níquel-cromo, conhecido como Chromel, e o negativo é de níquel-alumínio, conhecido como Alumel. A tensão gerada depende das temperaturas da junção de medição e da junção de referência. Uma entrada de termopar compatível faz a compensação de junta fria nos terminais para determinar a temperatura da ponta. Tabelas de referência do NIST para termopares
O fio de grau termopar é usado para formar a junção sensora e deve atender à faixa de medição da sonda. O fio de extensão KX utiliza as mesmas composições nominais de liga do tipo K para prolongar o sinal em uma faixa definida. Já o fio de compensação KC usa outras ligas para aproximar a relação entre tensão e temperatura do tipo K em sua faixa de aplicação. Pela IEC 60584-3:2021, KCA e KCB são tipos de compensação distintos. Esclareça o grau exato se a especificação indicar apenas “KC”. IEC 60584-3:2021
Um cabo comum de instrumentação em cobre não substitui o par de extensão no trajeto até a entrada de termopar. A junção de referência passa para o ponto em que o par termina no cobre. Se a temperatura desse ponto for diferente da medida pelo sensor de junta fria do instrumento, a leitura pode apresentar erro. O cobre pode ser apropriado depois de um transmissor de campo que já mediu e compensou o sinal. Para aprovar o KX, confirme a composição das duas ligas, a polaridade nas duas pontas e a tolerância termoelétrica requerida.
Dois pares de 20 AWG: da bitola à identificação das veias
Dois pares são quatro condutores de sinal isolados. Um positivo e um negativo formam cada circuito de medição tipo K. Defina como identificar cada par e sua polaridade nas duas extremidades, inclusive depois de desencapar o cabo. Informe o sistema de cores e a edição de referência, pois os códigos IEC e ANSI são diferentes. A quantidade de veias, sozinha, não define os pares. O fio dreno não faz parte da contagem de veias de sinal.
Na cotação, escreva 20 AWG por condutor. Confirme a quantidade e o diâmetro dos fios elementares e a dimensão do condutor acabado para os bornes escolhidos. O encordoado costuma ser mais fácil de manusear em trajetos com curvas ou vibração. O condutor sólido pode servir em uma instalação fixa com bornes apropriados. Em trechos longos, verifique se a resistência do laço é compatível com a entrada de medição. Pares feitos de ligas de níquel não têm resistência definida apenas pela bitola.
A tabela apresenta uma cotação ilustrativa. A combinação indicada precisa de análise de engenharia antes de ser oferecida para um projeto.
| Parâmetro | Exemplo de requisito |
|---|---|
| Tipo de termopar | Tipo K |
| Grau de extensão | KX, sujeito a confirmação |
| Pares | 2 pares |
| Total de veias | 4 condutores de sinal isolados |
| Ligas dos condutores | Níquel-cromo (+) e níquel-alumínio (−), composições exatas a confirmar |
| Construção dos condutores | Encordoada |
| Bitola | 20 AWG por condutor |
| Isolação das veias | PFA |
| Proteção mecânica externa | Malha de aço inox |
| Faixa de temperatura pedida | De 0 a 200 °C, operação contínua a confirmar |
O desenho mostra a disposição das camadas de forma esquemática. A capa interna é opcional. A inclusão dessa camada e a escolha de seu material dependem do desenho aprovado.
Quando especificar isolação em PFA
O PFA é um fluoropolímero que pode ser processado no estado fundido e extrudado sobre cada condutor. A resistência a calor e agentes químicos, as propriedades dielétricas e a baixa absorção de umidade permitem considerar o PFA em rotas quentes, úmidas ou expostas a produtos químicos. Liste substâncias, concentrações, tempo de contato e métodos de limpeza antes de escolher a isolação. Um conector ou uma ponta sem vedação ainda pode permitir a entrada de água. A capa e a malha podem exigir uma análise de compatibilidade química própria. Dados da resina PFA da Chemours
O FEP também pode ser processado no estado fundido e pode atender a uma exigência térmica menor. O PTFE é uma opção para altas temperaturas, com técnicas de processamento diferentes da extrusão convencional no estado fundido. Se a construção pedir extrusão e margem térmica superior à do cabo em FEP proposto, vale avaliar o PFA. Para decidir, considere o grau da resina, a espessura da isolação, a construção e as condições de operação contínua do conjunto. Guia de isolação de cabos em FEP e PFA
Malha de aço inox e blindagem elétrica do cabo
No exemplo, a malha externa de inox é uma camada de proteção mecânica. Ela pode reforçar o conjunto, melhorar a resistência à abrasão e reduzir danos por contato com superfícies ásperas ou outros esforços externos. Descreva a exposição mecânica, os pontos de apoio e como a malha será presa nas pontas. A aparência metálica não comprova desempenho como blindagem. Catálogo técnico de cabos para termopares e sensores RTD da OMERIN
| Construção | Função principal | O que detalhar na cotação |
|---|---|---|
| Malha externa de aço inox | Proteção contra abrasão e reforço mecânico | Esforços, construção da malha e fixação nas pontas |
| Malha de cobre estanhado | Blindagem condutora contra interferência eletromagnética, com terminação robusta | Cobertura, blindagem individual ou geral e como conectar a malha nas pontas |
| Fita de alumínio com fio dreno | Blindagem de alta cobertura em torno de um par ou do conjunto | Sobreposição da fita, contato do dreno e terminação ou isolamento de cada blindagem |
Uma malha de cobre estanhado pode ser presa por um acessório condutor compatível. A cobertura depende do trançado. A fita de alumínio pode cobrir uma parte maior do perímetro com pouco aumento de volume. O dreno facilita a conexão elétrica da blindagem e deve ficar separado do sinal do termopar. O recobrimento da fita, as solicitações de flexão e a terminação influenciam o resultado.
Em rotas próximas a inversores de frequência, equipamentos de chaveamento ou alimentadores de motores, avalie a necessidade de uma blindagem dedicada sob a malha mecânica. Blindagens individuais ajudam a limitar o acoplamento entre canais. A blindagem geral atua sobre interferências vindas de fora do conjunto. Defina onde cada blindagem e a malha serão conectadas ou isoladas com base nas orientações de aterramento do fabricante do instrumento e no projeto de compatibilidade eletromagnética da planta. Registre essas conexões no desenho de terminação para preservar a continuidade e o isolamento previstos.
Qual limite de temperatura deve constar na especificação?
Verifique três limites em separado:
- Junção de medição. A ponta da sonda precisa suportar a temperatura do processo, considerando a bainha e a forma de instalação.
- Tolerância dos condutores de extensão. O grau e a classe definem o desvio admissível da resposta termoelétrica de referência dentro de uma faixa. Para KX, a IEC 60584-3:2021 indica validade da tolerância de −25 a +200 °C. Informe a classe e a edição aplicáveis. Essa faixa se refere à tolerância termoelétrica.
- Temperatura de operação do cabo. A isolação, as eventuais capas interna e externa e os demais componentes precisam resistir à exposição do conjunto instalado. Solicite a faixa de operação contínua da construção proposta e diferencie-a de picos breves e temperaturas de instalação.
Como exemplo, uma sonda pode medir de 0 a 600 °C. Para o cabo de extensão, pode-se solicitar 0 a 200 °C e, para o conector, 0 a 100 °C. A ponta da sonda entra no processo, enquanto o cabeçote e o conector podem ficar fora da região quente. Confira as temperaturas nesses pontos e ao longo de toda a rota, inclusive onde há calor radiante. Se o plugue puder chegar a 120 °C, mude-o para uma área mais fria ou selecione um conector adequado. A presença de PFA, sozinha, não confirma operação contínua do cabo montado a 200 °C.
Checklist para cotar um cabo de extensão tipo K sob medida
Use os mesmos critérios para comparar propostas. Quando o fornecedor for definir a solução, informe as condições de operação e os pontos que precisam de aprovação no desenho.
| Item da cotação | Informação a fornecer ou confirmar |
|---|---|
| 1. Tipo de termopar | K, J, T, E ou o tipo indicado para a sonda e o instrumento. |
| 2. Grau do cabo | Grau de extensão ou de compensação exato. |
| 3. Ligas | Composição nominal e polaridade de cada ramo. |
| 4. Classe de tolerância | Norma, edição, classe e faixa de validade exigida. |
| 5. Pares e veias | Número de circuitos e total de condutores de sinal isolados. |
| 6. Bitola | AWG ou seção por condutor. |
| 7. Construção do condutor | Sólido ou encordoado, com dados dos fios elementares ou restrições dos bornes. |
| 8. Isolação das veias | PFA, FEP ou PTFE, espessura e eventuais requisitos dielétricos. |
| 9. Identificação | Código de cores, numeração dos pares, polaridade e marcação do cabo. |
| 10. Blindagem elétrica | Individual ou geral, material, dreno e arranjo de terminação. |
| 11. Proteção mecânica | Malha de aço inox ou outra proteção e esforços previstos. |
| 12. Capa interna e externa | Materiais, limites de diâmetro externo e exposição a umidade ou agentes químicos. |
| 13. Temperatura de operação | Faixa contínua, pontos quentes, picos e condições de instalação. |
| 14. Comprimento e embalagem | Quantidade total, comprimentos de corte ou por carretel e identificação dos carretéis. |
| 15. Ensaios e documentação | Aprovação do desenho, métodos, critérios de aceitação e relatórios exigidos. |
Quando a cotação inclui sondas ou plugues
Para cada sonda, confirme o comprimento de inserção, as dimensões da bainha, a conexão ao processo e a faixa da junção de medição. Para cada plugue ou tomada, especifique o tamanho, a versão macho ou fêmea, a contraparte, o tipo de contato para termopar, a polaridade, a entrada do cabo e a temperatura no ponto de instalação. Identifique onde a sonda, o cabo e os conectores passam de uma zona térmica a outra. O desenho de terminação pode indicar cada acoplamento e o canal correspondente.
Aplicações em plantas e equipamentos industriais
- Petroquímica e refino. Os circuitos ligam os cabeçotes dos sensores de campo aos equipamentos de monitoramento. Verifique o calor radiante e a exposição a óleos ou produtos de limpeza.
- Geração de energia. Entradas de termopar monitoram a temperatura em caldeiras e equipamentos auxiliares. Se possível, separe a medição das rotas de potência com maior interferência.
- Siderurgia, metalurgia e fornos de tratamento térmico. Muitas instalações exigem um ponto de transição mais frio fora do compartimento aquecido e proteção mecânica junto a equipamentos ou suportes.
- Processamento químico. Avalie as camadas expostas a respingos e lavagem, inclusive o conector e sua vedação.
- Automação e controle de temperatura. Um cabo multipar pode levar vários canais a um painel de transmissores ou a um módulo de entrada de CLP. Identifique os pares pelo laço ou canal para facilitar o comissionamento.
Fabricação sob medida com a DEV CABLE
A DEV CABLE fabrica cabos industriais sob medida na China. A linha de cabos de extensão blindados para termopar inclui modelos de fábrica para os tipos K, T, J e E em diferentes famílias de isolação. A análise do projeto pode abranger um ou vários pares, condutores sólidos ou encordoados, bitolas, dimensões finais, blindagem e proteção mecânica. Consulte o pedido mínimo para a construção proposta e a possibilidade de produzir lotes menores. Encaminhe os desenhos e as especificações para avaliação.
Projetos com PFA, FEP ou PTFE, inclusive a combinação de isolação em PFA com malha de aço inox, passam por análise específica. A engenharia confirma o grau das ligas, a compatibilidade dos materiais, as dimensões e os limites de operação. A DEV CABLE testa a continuidade em 100% dos cabos antes do embarque. A verificação da tolerância termoelétrica, os ensaios de isolação e os documentos de aceitação devem ser combinados separadamente.
