Um termopar mede a temperatura através de uma pequena tensão. O cabo que liga a sonda ao instrumento faz parte desse circuito. Uma liga inadequada, uma polaridade invertida ou uma transição situada numa zona quente podem alterar a leitura, mesmo que os condutores passem no ensaio de continuidade. A especificação de compra deve abranger tanto a exatidão da medição como as condições do percurso.
Considere um exemplo anónimo de pedido de proposta para uma instalação tipo K. O comprador indica dois pares (quatro condutores isolados), condutores multifilares de 20 AWG, isolamento individual em PFA, trança exterior de aço inoxidável e um intervalo de serviço de 0 a 200 °C. Para avaliar a viabilidade de fabrico, faltam o grau de extensão, a classe de tolerância, o sistema de identificação e a localização dos pontos quentes e das terminações.
Para que serve um cabo de extensão para termopar tipo K?
Na ponta de medição de um termopar tipo K unem-se duas ligas de níquel distintas. O condutor positivo é de níquel-crómio (conhecido como Chromel) e o negativo de níquel-alumínio (Alumel). A tensão depende das temperaturas da junção de medição e da junção de referência. Uma entrada compatível faz a compensação da junção fria nos bornes para determinar a temperatura na ponta de medição. Tabelas de referência do NIST para termopares
O fio de grau termopar forma a junção sensível e é escolhido para as condições de medição da sonda. O fio de extensão KX utiliza as mesmas composições nominais de liga do tipo K e prolonga o sinal numa gama de temperaturas definida. O fio de compensação KC emprega ligas diferentes para aproximar a relação tensão-temperatura do tipo K dentro da respetiva gama. A IEC 60584-3:2021 distingue KCA e KCB, pelo que uma encomenda que indique apenas «KC» deve ser esclarecida. IEC 60584-3:2021
Um cabo de instrumentação comum em cobre não substitui o par de extensão até à entrada de termopar. A transição para cobre desloca a junção de referência para esse ponto. Se a temperatura aí diferir da medida pelo sensor de junção fria do instrumento, a leitura pode ficar incorreta. O cobre pode ser adequado a jusante de um transmissor de campo que já mede e compensa o sinal. Antes de aprovar um cabo KX, confirme as ligas dos dois condutores, a polaridade nas duas extremidades e a tolerância termoelétrica exigida.
Como definir um cabo de dois pares com condutores de 20 AWG
Dois pares correspondem a quatro condutores de sinal isolados. Cada par inclui um positivo e um negativo e serve um canal de medição tipo K. Peça uma identificação duradoura dos pares e da polaridade, legível nas duas extremidades depois de retirar a bainha. Indique o sistema de cores e a edição aplicável, uma vez que IEC e ANSI usam códigos diferentes. A contagem de condutores, por si só, não define os pares. O fio de dreno não é um condutor de sinal.
Indique 20 AWG por condutor e compare com os bornes o número e o diâmetro dos fios elementares, bem como as dimensões do condutor acabado. Um condutor multifilar costuma facilitar o manuseamento em percursos com curvas ou vibração. Um condutor maciço pode servir numa instalação fixa se os bornes forem compatíveis. Num percurso longo, verifique a resistência de malha admissível pela entrada do instrumento. O calibre não determina, por si só, a resistência de um par em ligas de níquel.
A tabela apresenta um pedido de proposta ilustrativo. Esta combinação requer validação técnica antes de ser proposta para um projeto.
| Parâmetro | Exemplo de requisito |
|---|---|
| Tipo de termopar | Tipo K |
| Grau de extensão | KX, sujeito a confirmação |
| Número de pares | 2 pares |
| Total de condutores | 4 condutores de sinal isolados |
| Ligas | Níquel-crómio (+) e níquel-alumínio (−), composições exatas a confirmar |
| Constituição do condutor | Multifilar |
| Calibre | 20 AWG por condutor |
| Isolamento individual | PFA |
| Proteção mecânica exterior | Trança de aço inoxidável |
| Gama de temperaturas solicitada | De 0 a 200 °C, serviço contínuo a confirmar |
O corte representa a construção esquematicamente. A bainha interior é opcional. A sua presença e o material dependem do desenho aprovado.
Quando escolher isolamento em PFA
O PFA é um fluoropolímero que pode ser processado no estado fundido e extrudido sobre cada condutor. A resistência ao calor e a agentes químicos, as propriedades dielétricas e a baixa absorção de humidade tornam-no uma opção para percursos quentes, húmidos ou expostos a produtos químicos. Antes de escolher o isolamento, identifique as substâncias, as concentrações, a duração da exposição e os métodos de limpeza. Pode entrar água por um conector ou uma extremidade sem vedação. A compatibilidade química da bainha e da trança pode ter de ser verificada separadamente. Ficha da resina PFA da Chemours
O FEP também é processável no estado fundido e pode servir para exigências térmicas mais baixas. O PTFE é uma opção para temperaturas elevadas e exige técnicas diferentes da extrusão convencional no estado fundido. O PFA pode ser útil quando se pretende extrusão e maior margem térmica do que a construção em FEP considerada. A escolha depende do grau da resina, da espessura do isolamento, da construção, do regime de serviço contínuo e dos limites do cabo completo. Guia de isolamento de cabos em FEP e PFA
Trança de aço inoxidável e blindagem elétrica
No exemplo, a trança exterior de aço inoxidável tem uma função mecânica. Pode aumentar a resistência à abrasão, proteger contra o contacto com superfícies ásperas e outros danos externos, e reforçar o conjunto. Defina a solicitação mecânica, a fixação da trança e os apoios do cabo. O aspeto metálico não demonstra a eficácia da blindagem. Catálogo técnico da OMERIN para cabos de termopares e sensores RTD
| Construção | Função principal | O que especificar |
|---|---|---|
| Trança exterior de aço inoxidável | Proteção contra abrasão e reforço mecânico | Solicitação, construção da trança e fixação nas extremidades |
| Trança de cobre estanhado | Blindagem condutora contra interferências eletromagnéticas, com ligação robusta | Cobertura, blindagem por par ou geral e forma de ligação em cada ponta |
| Folha de alumínio com fio de dreno | Blindagem de elevada cobertura em torno de um par ou do conjunto | Sobreposição, contacto com o dreno e terminação ou isolamento de cada blindagem |
A trança de cobre estanhado pode ser apertada num acessório de terminação condutor compatível. A cobertura depende do entrançamento. A folha de alumínio pode cobrir uma maior parte do perímetro sem aumentar muito o volume, e o dreno facilita a ligação elétrica. Mantenha-o separado do circuito de sinal. A sobreposição da folha, a flexão durante o serviço e a terminação influenciam o desempenho da blindagem.
Se o cabo passar perto de variadores de frequência, aparelhos de comutação ou alimentações de motores, avalie uma blindagem elétrica dedicada sob a trança mecânica. A blindagem por par ajuda a reduzir o acoplamento entre canais. A blindagem geral reduz a captação de perturbações exteriores. Com base nas instruções de ligação à terra do fabricante e no projeto de compatibilidade eletromagnética da instalação, defina onde ligar ou isolar cada blindagem e a trança. Registe as ligações no desenho de terminação para preservar o isolamento e a continuidade previstos.
O que significa um requisito de 200 °C para o cabo?
Verifique separadamente três limites:
- Junção de medição. A ponta da sonda tem de suportar a temperatura do processo, tendo em conta a bainha e a montagem.
- Tolerância do condutor de extensão. O grau e a classe definem o desvio admissível em relação à resposta termoelétrica de referência num dado intervalo. Para KX, a IEC 60584-3:2021 indica uma validade de −25 a +200 °C. Indique a classe e a edição aplicáveis. Este intervalo refere-se à tolerância termoelétrica.
- Temperatura de serviço do cabo. O isolamento, as eventuais bainhas interior e exterior e os restantes componentes devem suportar a exposição do conjunto instalado. Peça a gama de serviço contínuo e distinga-a de picos breves e das temperaturas de instalação.
Por exemplo, a sonda pode medir de 0 a 600 °C, enquanto se pede um cabo de extensão para 0 a 200 °C e um conector para 0 a 100 °C. A ponta pode entrar no processo e a cabeça e o conector ficar fora da zona quente. Verifique as temperaturas nesses pontos e em todo o percurso, incluindo os pontos quentes por radiação. Se a ficha puder atingir 120 °C, mude-a para um local mais fresco ou escolha um conector adequado. O isolamento em PFA, por si só, não demonstra que o conjunto possa funcionar continuamente a 200 °C.
Dados para pedir um cabo de extensão tipo K por medida
Use esta lista para comparar propostas. Quando cabe ao fornecedor propor uma construção, indique as condições de serviço e os pontos a aprovar no desenho.
| Elemento do pedido | Informação a indicar ou confirmar |
|---|---|
| 1. Tipo de termopar | K, J, T, E ou o tipo indicado pela sonda e pelo instrumento. |
| 2. Grau do cabo | Grau de extensão ou grau de compensação exato. |
| 3. Ligas | Composição nominal e polaridade de cada ramo. |
| 4. Classe de tolerância | Norma, edição, classe e intervalo de validade exigido. |
| 5. Pares e condutores | Número de circuitos e total de condutores de sinal isolados. |
| 6. Calibre | AWG ou secção por condutor. |
| 7. Constituição do condutor | Maciço ou multifilar, com dados dos fios ou limitações dos bornes. |
| 8. Isolamento individual | 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 | Por par ou geral, material, dreno e modo de terminação. |
| 11. Proteção mecânica | Trança de aço inoxidável ou outra proteção, com solicitações previstas. |
| 12. Bainhas interior e exterior | Materiais, limites do diâmetro exterior e exposição a humidade ou produtos químicos. |
| 13. Temperatura de serviço | Gama contínua, pontos quentes, picos e condições de instalação. |
| 14. Comprimento e acondicionamento | Quantidade total, comprimentos de corte ou por bobina e marcação das bobinas. |
| 15. Ensaios e documentação | Aprovação do desenho, métodos, critérios de aceitação e relatórios. |
Se o fornecimento incluir sondas ou conectores
Confirme o comprimento de inserção, as dimensões da bainha, a ligação ao processo e a gama de medição de cada sonda. Para cada ficha ou tomada, indique o tamanho, o género macho ou fêmea, a peça de acoplamento, o tipo de contactos de termopar, a polaridade, a entrada do cabo e o limite térmico no local de instalação. Confirme onde a sonda, o cabo e os conectores passam de uma zona térmica para outra. O desenho de terminação pode identificar as interfaces e os canais correspondentes.
Aplicações industriais
- Petroquímica e refinarias. Os circuitos de termopar ligam cabeças de sensores de campo aos equipamentos de monitorização. Verifique calor radiante e exposição a óleos ou detergentes.
- Produção de eletricidade. As entradas de termopar monitorizam a temperatura em caldeiras e equipamentos auxiliares. Sempre que possível, afaste os circuitos de medição dos percursos de potência com maior interferência.
- Siderurgia, metalurgia e fornos de tratamento térmico. É comum precisar de uma transição mais fresca fora da zona quente e de proteção mecânica junto a máquinas ou apoios.
- Processos químicos. Verifique cada camada exposta a salpicos ou lavagem, incluindo o conector e a vedação.
- Automação de processos e controlo de temperatura. Um cabo multipar pode agrupar canais num quadro de transmissores ou num módulo de entradas de um autómato programável (PLC). Identifique os pares por malha ou canal para facilitar a colocação em serviço.
Fabrico por medida de cabos para termopar com a DEV CABLE
A DEV CABLE fabrica cabos industriais por medida na China. A sua gama de cabos de extensão blindados para termopar inclui modelos de fábrica para os tipos K, T, J e E em várias famílias de isolamento. Na avaliação do projeto podem definir-se versões com um ou vários pares, condutores maciços ou multifilares, secção, dimensões finais, blindagem e proteção mecânica. Confirme a quantidade mínima para a construção pretendida e a possibilidade de pequenos lotes. Envie desenhos e especificações para avaliação.
Os pedidos de PFA, FEP ou PTFE, incluindo PFA com trança de aço inoxidável, são analisados caso a caso. A validação técnica abrange o grau das ligas, a compatibilidade dos materiais, as dimensões e os limites de serviço. A DEV CABLE realiza ensaios de continuidade a 100% antes da expedição. Acorde separadamente a verificação da tolerância termoelétrica, os ensaios de isolamento e os documentos de aceitação.
