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A UTILIZAÇÃO DE TERMOPARES NA FUNDIÇÃO E SOLIDIFICAÇÃO PARA CERTIFICAÇÃO DE MATERIAIS METÁLICOS

Autores: H.C.O. Sena "Bolsista CNPq"; D.S. Fernandes "Bolsista PROINT"; J. M. V. Quaresma "Prof. Doutor".

Departamento de Engenharia Mecânica, CT, Universidade Federal do Pará, Rua Augusto Corrêa, 1, Guamá, Belém - Pará, CEP.: 66075-900.

Palavras-chave: Termopares; solidificação; caracterização química; perfis térmicos.

Resumo

A utilização de termopares na escala da produção industrial é imprescindível para a certificação da quantificação da composição de materiais e/ou ligas decorrentes dos processos de fundição e solidificação. O termopar ou termoelemento consiste na união de dois fios de materiais diferentes que ao sofrer qualquer variação de temperatura no aquecimento ou resfriamento, provoca uma força eletromotriz que é determinada na extremidade do termopar, denominado de junção à quente, e os terminais da junção à frio ou de referência, cujo valor depende daquela diferença de temperatura. Os fios de um termopar são escolhidos de tal forma que produzam uma grande f.e.m. que varie linearmente com a temperatura. Os materiais devem reunir os seguintes requisitos: Resistência ao Calor e Resistência Mecânica; Inércia Química; Homogeneidade Termoelétrica; Estabilidade e Reprodutividade das Características Termoelétricas e Alta Sensibilidade. É muito difícil um metal ou liga metálica ter todas essas propriedades e características conhecidas, embora alguns já sejam bastante conhecidos. Atualmente os principais tipos de termopares são designados em 7 (sete) simbologias, que são as seguintes: J, K, T, E, R e S. A composição de cada termopar é padronizada internacionalmente, enquanto seu cabo não, pois o código de cores tem a representação determinada por cada país, por exemplo, nos Estados Unidos é adotada a cor vermelha para o condutor negativo, enquanto nos demais países a mesma é adotada para o condutor positivo. Geralmente os termopares são instalados dentro de um protetor cerâmico que envolve e protege os dois fios metálicos contra as variações ambientais. Na figura abaixo o Termopar T mostra dois condutores A e B heterogêneos unidos na junção quente até a junção de medição, incluindo M e a junção de referência TR. Sendo assim, na figura abaixo, o medidor M mede a f.e.m. gerada pela diferença entre as temperaturas T e TR. Então, mostra-se que os termopares são detectores de temperatura diferencial, o que significue ele mede a diferença de temperatura entre a junção quente e a junção de referência. Portanto, a f.e.m. gerada é realmente proporcional à diferença entre as duas temperaturas.

A descrição anterior relata a grande importância e consequentemente a rapidez com que resultados podem ser obtidos em termos de medição e armazenamento de valores de temperatura, particularmente para a caracterização química de ligas metálicas.

Por outro lado, essa tensão pode ser medida com um aparelho aquisitor de dados, como por exemplo: o ALMEMO - modelo/2290-8 (que está sendo usado para obtenção da certificação de ligas do sistema Al-Si, Sn-Pb e Al-Cu referente a três dissertações de Mestrado), sendo o aparelho graduado geralmente nas escalas de temperaturas em ºC conectadas aos terminais livres (junção à frio) do termopar ao instrumento..

Em seqüência é apresentado abaixo os termopares do tipo K (azul e vermelho), utilizados nos experimentos, para a corrente execução das ligas citadas anteriormente. Os termopares tipo K são os mais amplamente utilizados dentro da indústria, devido a sua grande faixa de temperatura estabelecida.

Nos processos de solidificação metálica, é de grande importância o controle da microestrutura que pode ser avaliada pela análise térmica através da técnica do confronto de perfis térmicos teóricos e experimentais.

Finalmente, pode-se concluir que os resultados obtidos foram os seguintes.

Agradecimentos: os autores agradecem ao CNPq, PROPESP e PROINT pelas bolsas de iniciação científica e apoio financeiro.

Referências Bibliográficas:

Sole, A.C.; Instrumentacion Industrial; Ed. Marcombo Boixareu/3ª edição; Barcelona-Mexico, 1988
Filho, M. P. C., Davies, G. J.; Solidificação e fundição de metais e suas ligas; Ed. da Universidade de São Paulo, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos,1978.
http://www.engr.orst.edu/~aristopo/temper.html
http://instserv.com/orphn/rmocoupl.htm