Pt100 Principios dos sensores e aplicações industriais explicados

Em ambientes industriais onde a medição precisa da temperatura é crítica, uma tecnologia se destaca por sua confiabilidade e precisão: o sensor de temperatura de resistência de platina Pt100. Conhecido por sua excelente linearidade, estabilidade e resistência à corrosão, este sensor desempenha um papel vital em aplicações de medição de temperatura industrial.

A designação "Pt100" revela informações importantes sobre este tipo de sensor. "Pt" significa platina, o metal nobre usado como elemento sensor, enquanto "100" indica uma resistência de 100Ω a 0°C. Convenções de nomenclatura semelhantes se aplicam a outros detectores de temperatura por resistência (RTDs), como Cu100 (cobre) ou Ni120 (níquel).

Entre os vários tipos de RTD, o Pt100 continua sendo o mais amplamente utilizado. As propriedades físicas e químicas excepcionais da platina tornam os RTDs à base de platina (frequentemente chamados de termômetros de resistência de platina ou PRTs) a escolha preferida para medições de precisão.

O Pt100 opera com base em um princípio fundamental: à medida que a temperatura aumenta, a resistência elétrica do elemento de platina também aumenta. Um sensor Pt100 padrão mostra 100Ω a 0°C e 138,5Ω a 100°C, demonstrando uma mudança consistente de aproximadamente 0,385Ω por grau Celsius.

Todas as especificações do Pt100—incluindo valores de resistência, coeficientes de temperatura, tolerâncias e códigos de cores dos cabos—estão em conformidade com o padrão internacional BS EN 60751:2008. Essa padronização garante a intercambialidade entre sensores de diferentes fabricantes.

Apesar de ser um metal precioso com custos de material mais altos, a platina oferece linearidade e estabilidade incomparáveis para a detecção de temperatura. Sua excepcional resistência à corrosão e inércia química, combinadas com a estabilidade em altas temperaturas, o tornam ideal para aplicações exigentes. Além dos RTDs, a platina também é usada em termopares de alta temperatura.

Notavelmente, o teor real de platina em um sensor Pt100 é mínimo, mantendo os custos de material em uma pequena fração do preço total do sensor.

Os sensores Pt100 industriais normalmente empregam uma de duas tecnologias de detecção: elementos de filme fino ou elementos enrolados em fio.

A tecnologia de filme fino domina aplicações industriais de alto volume e sensíveis a custos. Esses elementos apresentam uma grade de platina aparada a laser depositada em um substrato cerâmico, com produção automatizada garantindo qualidade consistente. Comuns em aplicações automotivas e de eletrodomésticos, os sensores de filme fino oferecem:

• Construção robusta que resiste a choques e vibrações significativos
• Faixa operacional padrão de -70°C a +500°C
• Tolerâncias típicas de Classe B ou Classe A (alguns atingindo precisão de 1/3 DIN)

No entanto, existem limitações. Requisitos de maior precisão reduzem a faixa de temperatura utilizável. A ciclagem térmica pode causar acúmulo de tensão entre a grade de platina e o substrato cerâmico, afetando potencialmente a precisão a longo prazo.

Os elementos enrolados em fio, embora mais caros devido à produção manual, oferecem confiabilidade superior—particularmente em estabilidade a longo prazo. Esses sensores apresentam bobinas de platina enroladas à mão inseridas em isoladores cerâmicos porosos, permitindo a expansão térmica livre sem acúmulo de tensão.

As principais vantagens incluem:

• Faixa de temperatura estendida até 650°C
• Classificações de tolerância mais altas
• Única opção viável para aplicações criogênicas até -200°C

A desvantagem está na robustez mecânica—os elementos enrolados em fio não são adequados para ambientes com alta vibração devido às suas bobinas de platina minimamente suportadas.

Independentemente da tecnologia de detecção, as sondas Pt100 compartilham princípios de construção semelhantes. A maioria apresenta bainhas metálicas protetoras—tipicamente aço inoxidável 316 para uso geral, com alternativas como aço inoxidável 310 ou Inconel para aplicações especializadas.

Elementos nus ou ventilados podem medir gases secos, mas a exposição a líquidos deve ser evitada. Os métodos de conexão variam de cabeamento direto a caixas de terminais ou conectores industriais, dependendo dos requisitos de instalação.

Medir a saída do Pt100 é simples com instrumentos comerciais que lidam com a aquisição e linearização do sinal. Para longas distâncias de cabos, os transmissores de temperatura convertem o sinal de resistência em saídas padrão da indústria de 4-20mA, permitindo a transmissão confiável a longa distância. Os transmissores são montados em caixas de junção ou em trilhos DIN, conforme necessário.

Pt100 representa um tipo específico de RTD com 100Ω a 0°C e 138,5Ω a 100°C. Sua estabilidade e precisão o tornam o padrão industrial para medição de temperatura em processos e laboratórios.

O sensor opera com base na relação resistência-temperatura previsível da platina, descrita pela equação de Callendar-Van Dusen. Essa mudança linear permite a medição precisa da temperatura em aplicações industriais e científicas.

Como um RTD em conformidade com a IEC 60751, os sensores Pt100 combinam robustez de medição com precisão. Seus elementos de platina exibem baixa histerese e excelente resistência à corrosão, geralmente alojados em bainhas de aço inoxidável ou ligas especiais para ambientes agressivos.

Com classificações de temperatura superiores a 600°C, esses sensores atendem a aplicações exigentes, desde fornos industriais até monitoramento de gases de escape. Várias opções de fios condutores (cobre, níquel, etc.) e conectores padronizados garantem a compatibilidade em todos os sistemas de medição.