Mesma temperatura. Mesmo tipo de termopar. Mesmo diâmetro. Vida útil completamente diferente.

Duas aplicações utilizam termopares tipo K em faixas semelhantes. Em uma, o sensor trabalha por anos. Na outra, precisa ser substituído em poucos meses.

A conclusão mais rápida costuma ser: “o termopar é ruim”. Mas, quando a falha se repete, a pergunta mais importante é outra: o sensor está inadequado ou a aplicação está sendo tratada como se fosse mais simples do que realmente é?

Na prática, a vida útil de um sensor de temperatura não é definida apenas pelo elemento de medição. Ela nasce da combinação entre temperatura, atmosfera, esforços mecânicos, materiais de proteção, instalação e dinâmica do processo.

A temperatura é só o início da especificação técnica do sensor.

Quando recebemos uma solicitação de um cliente “Termopar tipo K para faixa de trabalho em 800ºC” isso é pouco para avaliar a aplicação. Para especificar corretamente, precisamos entender o ambiente em que esse sensor vai trabalhar.

• O sensor estará em contato com gases, líquidos ou sólidos?
• Há abrasão, vibração, pressão ou alta velocidade do fluido?
• A atmosfera é oxidante, redutora ou corrosiva?
• Existem picos de temperatura ou ciclos térmicos frequentes?
• Qual tempo de resposta o processo exige?
• Qual será a profundidade e a posição de inserção?
• Existe ataque químico conhecido? Como será feita a instalação?

As respostas podem mudar completamente o material da bainha, o tubo de proteção, o diâmetro, o comprimento e até a forma construtiva do sensor.

O mesmo termopar pode exigir proteções completamente diferentes. Dois modelos de termopares tipo K trabalhando a 700 °C, sendo um está instalado em um forno com atmosfera relativamente limpa e estável, e o outro está exposto a gases agressivos, vibração e partículas abrasivas.

Neste caso, o elemento de medição pode ser o mesmo, mas sua aplicação, não. No segundo caso, repetir a mesma construção apenas porque ambos trabalham a 700 °C pode levar a uma falha prematura. Por isso, materiais e proteções não deveriam ser escolhidos apenas por hábito, preço ou disponibilidade.

A falha de um sensor nem sempre significa que ele parou de indicar. Um sensor pode continuar mostrando um valor e, ainda assim, já não medir corretamente. A falha pode aparecer de diferentes formas:

• Rompimento do elemento e circuito aberto;
• Deriva da indicação;
• Perda de isolação ou leitura instável;
• Resposta mais lenta do que o processo exige;
• Corrosão ou perfuração da proteção;
• Fadiga interna provocada por vibração ou ciclos térmicos.

Identificar como e onde a falha ocorreu é decisivo. Sem essa análise, a reposição pode apenas reiniciar a contagem regressiva para a próxima parada.

Uma solução aparentemente lógica para aumentar a vida útil é utilizar uma proteção mais espessa. Isso pode melhorar a resistência mecânica, mas também aumenta a massa térmica e tende a tornar a resposta mais lenta.

O sensor pode passar a resistir melhor ao desgaste e, ao mesmo tempo, acompanhar com atraso as mudanças do processo. Dependendo da aplicação, essa demora afeta diretamente o controle.

Não existe simplesmente “o sensor mais resistente”. Existe o sensor mais adequado para cada operação. Uma instalação inadequada pode permitir que a temperatura externa influencie a medição, criar esforços mecânicos desnecessários ou posicionar a ponta em uma região que não representa a variável que se deseja controlar.

Não basta colocar o sensor de temperatura dentro do equipamento. É preciso entender onde está o ponto de medição e se ele representa, de fato, o processo.

Operações com vibração pode destruir um sensor adequado à temperatura. Um termopar pode suportar perfeitamente a temperatura de operação e ainda apresentar vida útil muito curta. Vibração contínua, pulsação, movimentação do equipamento e esforços sobre a montagem podem provocar fadiga, rompimentos internos e falhas intermitentes.

Nesses casos, substituir o sensor por outro idêntico provavelmente fará o problema voltar.

Trocar a peça resolve a consequência. Analisar a aplicação pode resolver a causa.

E quando o sensor sempre funcionou — mas começou a falhar? Nem toda falha recorrente nasce de uma especificação errada. Às vezes, o sensor trabalhou durante anos e, de repente, sua vida útil despenca. Antes de concluir que houve queda na qualidade do produto, vale investigar o que mudou no processo:

• O combustível, a matéria-prima ou a composição do produto mudou?
• A temperatura de operação ou a frequência dos ciclos aumentou?
• Houve alteração de pressão, vazão ou velocidade?
• Algum equipamento ou posição de instalação foi modificado?
• A frequência de operação ou de limpeza aumentou?

Pequenas alterações operacionais podem modificar significativamente o ambiente ao qual o sensor está submetido. Se a manutenção substitui o mesmo sensor várias vezes ao ano, talvez o problema já não deva ser tratado como simples reposição. Recorrência é dado de processo.

Antes de simplesmente cotar outro termopar, vale entender por que ele falhou, onde ocorreu a falha, quanto tempo durou, qual material estava sendo utilizado, como estava instalado e o que existe naquele processo além da temperatura.

No Grupo Golden, buscamos fazer essa leitura junto aos clientes. Nem sempre a resposta é fornecer outro sensor igual. Pode ser necessário rever o material, a proteção, a construção, a instalação — ou desenvolver uma solução específica para aquela condição de processo.

Aumentar a vida útil de um sensor começa antes da fabricação. Começa entendendo onde ele vai trabalhar. E na sua planta fabril, existe algum sensor que o departamento de manutenção já se acostumou a trocar com frequência?

Felipo Moura
Executivo de Vendas | Grupo Golden