Tubos cerâmicos de proteção para termopares: guia de seleção para compradores industriais

Uma linha de tratamento térmico que substituía seus tubos de proteção a cada seis semanas não apresentava problemas de termopar. Tinha um problema de cerâmica. Os elementos saíram de serviço limpos e intactos, mas os tubos estavam rachados, lascados ou curvados, e o desvio que se seguiu pertencia ao tubo, não ao sensor.

Os tubos cerâmicos de proteção do termopar ficam entre um sensor em funcionamento e tudo o que um processo pode gerar: calor radiante acima de 1.300 °C, gás de cementação, gás de combustão contendo enxofre, respingos de metal fundido, vibração e ciclagem térmica implacável. São consumíveis, muitas vezes o item mais barato no ciclo de medição, mas decidem se esse ciclo sobreviverá a uma campanha ou a um trimestre.

A versão resumida antes do detalhe: combine o grau de cerâmica com a temperatura máxima e a química da atmosfera, dimensione o furo para que o elemento ainda possa ser retirado após um ano de serviço e compre de um fabricante que possa documentar o material, em vez de um comerciante que só possa citar uma dimensão. Rosca, flange, espessura da parede e prazo de entrega decorrem dessas três decisões.

O que os tubos cerâmicos de proteção de termopar realmente fazem em serviço

Um termopar ou elemento RTD simples é algo frágil. Uma bainha com isolamento mineral pode ter apenas 3 mm a 8 mm de diâmetro e os fios internos são mais finos que um fio de cabelo humano. Sem um tubo ao seu redor, esse elemento tem que sobreviver ao impacto da queda da matéria-prima, à erosão das cinzas volantes, ao ataque químico do gás do processo e ao contato elétrico com metalurgia aterrada. Qualquer um deles encerrará a medição.

O tubo resolve quatro problemas de uma vez. É preciso o castigo mecânico. Isola o elemento de meios corrosivos ou condutores. Ele fornece o caminho isolante que evita que o circuito de medição seja aterrado na parede do vaso. E define a profundidade de imersão, que é o que realmente determina se o sensor lê o processo ou apenas lê a parede do forno.

Há um custo para toda essa proteção. Cada milímetro de parede cerâmica adiciona massa térmica e resistência térmica entre a junção quente e o processo. Um tubo fino e fechado em bom contato com o meio responde em dezenas de segundos; um tubo pesado e de paredes espessas em um fluxo de gás de baixa velocidade pode atrasar vários minutos. Em uma malha de controle que busca uma exotermia rápida, esse atraso não é um detalhe, é um problema de ajuste. Os compradores que reclamam que um novo sensor “lê lentamente” geralmente descrevem o tubo que especificaram, não o elemento que compraram.

O comportamento elétrico também muda com a temperatura. A alumina e a maioria das cerâmicas de óxido isolam extremamente bem quando frias, mas sua resistividade cai com o aumento da temperatura. Em serviços muito quentes, a resistência do isolamento pode cair a um nível que perturba transmissores sensíveis, o que é um dos motivos pelos quais as instalações de alta temperatura às vezes mudam para cerâmica sem óxido ou aceitam um ciclo de substituição mais curto.

O tubo de proteção é uma peça de desgaste que define a precisão e a vida útil de todo o circuito de medição, por isso merece a mesma atenção de engenharia que o próprio sensor.

As classes de cerâmica por trás da maioria dos tubos de proteção

A maioria das cotações de tubos cerâmicos de proteção de termopares retornam com um dos cinco ou seis nomes de materiais, e a diferença entre eles não é cosmética. Alumina, mulita, carboneto de silício, nitreto de silício, zircônia e sílica fundida têm, cada um, uma faixa onde apresentam bom desempenho e uma faixa onde falham precocemente.

Alumina e Mulita

A alumina densa de 99% é o padrão para serviços limpos e em alta temperatura. Ele mantém a forma até aproximadamente 1.600 °C no ar, isola bem, resiste a muitas atmosferas oxidantes e está amplamente disponível em diâmetros e comprimentos padrão. Seu ponto fraco é o choque térmico: aqueça-o muito rapidamente ou extinga-o com condensação e ele irá rachar. Os tubos de mulita e corindo-mulita trocam um pouco dessa temperatura máxima por uma tolerância de ciclagem visivelmente melhor, e é por isso que são comuns em aplicações de fornos e de tratamento térmico, onde a porta abre e fecha o dia todo.

Carboneto de Silício e Nitreto de Silício

O carboneto de silício traz alta condutividade térmica e excelente resistência ao choque térmico, por isso sobrevive a ciclos rápidos e forte erosão. É um forte candidato à imersão em metais não ferrosos fundidos, embora necessite de cuidados em condições fortemente oxidantes no topo de sua faixa e possa ser atacado por certas escórias. O nitreto de silício oferece resistência ao choque semelhante com boa resistência e é frequentemente escolhido para alumínio e outros fundidos onde a cerâmica de óxido é umedecida e dissolvida.

Zircônia e sílica fundida

A zircônia tolera as temperaturas mais altas do grupo e é quimicamente teimosa em muitos fundidos, mas é mais pesada, mais cara e comparativamente sensível ao resfriamento rápido. A sílica fundida fica na outra extremidade: teto de temperatura modesto, excelente resistência à têmpera. Se um ciclo de processo ocorrer violentamente abaixo de cerca de 1.100 °C, um tubo de sílica fundida pode durar mais que um tubo de alumina premium por uma ampla margem.

A seleção da classificação deve ser orientada pelo modo de falha que você realmente viu, e não pelo número de temperatura mais alto em uma folha de dados.

Limites de temperatura: lendo uma folha de dados de um tubo de proteção de termopar cerâmico

O valor da temperatura em uma ficha técnica de tubo cerâmico geralmente descreve uma situação específica: serviço contínuo em ar limpo, sem ciclagem térmica, sem contaminação e carga mecânica modesta. Poucos processos reais correspondem a essa descrição. O gráfico abaixo mostra como as classes comuns se comparam com base no ar limpo, o que é um ponto de partida sensato antes que as condições do processo sejam aplicadas.

Leia as barras como uma classificação, não como uma promessa. Um tubo cotado a 1.600 °C em ar limpo pode ser limitado a aproximadamente 1.400 °C quando a atmosfera estiver reduzindo, empoeirada ou quimicamente ativa, e a redução de capacidade for muitas vezes maior do que a diferença entre dois graus. Os compradores que comparam fornecedores apenas com base no número de temperatura principal acabam escolhendo entre classes que se comportam de forma quase idêntica em seu processo, enquanto perdem a propriedade que realmente importa, como resistência ao choque ou resistência a um fundido específico.

É aqui que a cadeia de material atrás do tubo se torna útil. Um fornecedor que também produz fios de liga para termopares e materiais de instrumentos entende como a junção quente, o isolamento e a bainha se comportam como um sistema em temperatura e pode aconselhar sobre o tubo e o elemento juntos, em vez de citar um tubo isoladamente. A experiência prática com conjuntos RTD, como tipos anticorrosivos e resistentes à abrasão, também ajuda, porque a mesma cerâmica que protege um termopar geralmente protege o elemento de resistência na mesma porta.

Trate o limite de temperatura publicado como um ponto de partida para ar limpo e, em seguida, reduza-o para ciclagem, contaminação e carga mecânica antes de se comprometer com uma classificação.

Ataque químico: quando uma boa cerâmica ainda falha

A temperatura é a parte fácil da especificação. A química é onde se esconde a maioria das falhas prematuras, porque os danos raramente parecem dramáticos. Um tubo geralmente não desaparece; desenvolve uma superfície envidraçada, esburacada ou lascada, perde a espessura da parede de um lado e racha quando a seção se torna muito fina para suportar a carga.

Cerâmicas de óxido, como alumina e mulita, lidam bem com atmosferas oxidantes. Eles ficam muito menos confortáveis ​​com condições redutoras, com vapores ricos em álcalis e com compostos de flúor. Nas fábricas de vidro e cimento, os álcalis transportados por poeira e voláteis podem atacar a superfície de um tubo de alumina mesmo quando a temperatura está bem dentro da faixa citada. Atmosferas ricas em hidrogênio e carbono também podem encurtar a vida, alterando o comportamento da superfície ao longo do tempo.

O carboneto de silício tem suas próprias sensibilidades. Ele tem um bom desempenho em muitos ambientes agressivos, mas pode ser atacado por certos metais fundidos, escórias e óxidos fundidos, e se comporta de maneira diferente em serviços com alto teor de oxigênio no topo de sua faixa. O nitreto de silício costuma ser a melhor escolha para fundição de alumínio. A zircônia resiste a uma ampla gama de fundidos, mas não é universalmente inerte e é vulnerável a certas escórias e a gradientes térmicos severos.

• Solicite uma análise completa do gás, não apenas do componente principal. Vestígios de enxofre, cloro e metais alcalinos muitas vezes decidem o resultado.
• Registre onde o tubo fica no recipiente. A química local próxima a um queimador, uma linha de escória ou uma entrada de ar pode ser muito mais agressiva do que o gás de processo a granel.
• Espere a passagem de poeira e vapor. Partículas que se depositam em uma cerâmica quente podem formar uma camada corrosiva que continua atuando na superfície.
• Considere a interação refratária. Os álcalis recolhidos em alvenarias próximas podem migrar para a superfície do tubo.

Um teste prático vale mais que uma comparação de ficha técnica. Se uma planta tem uma porta que consome tubos, instalar um teste curto de duas ou três classes candidatas lado a lado por algumas semanas geralmente resolverá a questão mais rápido do que qualquer tabela.

Especifique a cerâmica em relação à pior química local que o tubo verá, e não à composição média do gás do processo.

Choque térmico: o modo de falha que os compradores subestimam

Muitos tubos rachados são atribuídos a um lote ruim, quando a causa real é a maneira como o navio foi acionado. A cerâmica é frágil e sua tolerância a mudanças rápidas de temperatura varia enormemente entre os tipos. Um tubo que vive felizmente a 1.400 °C durante meses pode rachar na primeira vez que encontra uma corrente de ar frio de uma porta aberta ou um spray de condensado.

Três fatores decidem quanto choque um tubo pode absorver: o material, a espessura da parede e a disposição do suporte. Paredes finas esfriam e aquecem de maneira mais uniforme, por isso resistem melhor ao choque do que seções pesadas do mesmo tipo. Longos vãos sem suporte dobram-se sob o seu próprio peso à temperatura e falham num ponto de tensão e não no meio. Um tubo de extremidade fechada com suporte interno, ou um design de duas peças, geralmente dura mais do que um tubo mais longo de peça única na mesma porta.

As regras que se mantêm na prática incluem aquecer o recipiente gradualmente, em vez de a plena taxa de queima, manter o condensado longe da cerâmica quente e evitar borrifos de água em um tubo que ainda esteja acima de algumas centenas de graus. Onde o processo não pode ser controlado com tanto cuidado, a sílica fundida ou uma cerâmica não-óxido é muitas vezes a resposta mais realista, mesmo em um teto de temperatura mais baixo.

Onde o ciclo do processo for difícil, escolha uma classe tolerante a choques e uma parede mais fina em vez de buscar uma classificação de temperatura mais alta.

Geometria: Furo, Espessura da Parede, Comprimento e Rosca

Uma vez que o material esteja assentado, a geometria decide se a instalação funciona. Os erros de especificação mais comuns são um furo muito apertado, um comprimento de imersão escolhido por adivinhação e uma rosca que não corresponde à porta existente. Trabalhar através dos pontos abaixo em ordem evita a maioria deles.

1. Meça o elemento. Registre o diâmetro da bainha do termopar ou RTD e deixe cerca de 1 mm a 2 mm de folga anular para que o elemento possa ser inserido e retirado após o tubo estar em serviço.
2. Escolha a tolerância do furo. Furos apertados melhoram o tempo de resposta porque o elemento fica mais próximo da parede, mas tornam-se impossíveis de desmontar depois que a oxidação e a poeira fazem seu trabalho.
3. Defina a espessura da parede. Paredes mais finas respondem mais rapidamente e resistem melhor ao choque térmico; paredes mais espessas sobrevivem ao impacto e à erosão. Combine a escolha com o risco dominante no porto.
4. Decida a duração da imersão. Como orientação aproximada, uma imersão de oito a dez vezes o diâmetro do tubo coloca o ponto de detecção suficientemente longe no meio para evitar efeitos de parede, sujeito ao espaço disponível.
5. Confirme o comprimento total separadamente. O comprimento total inclui a seção acima do ponto de montagem onde ficam a cabeça do terminal e as conexões; não é o mesmo número que a profundidade de imersão.
6. Especifique a conexão. As opções comuns incluem roscas NPT e BSP, roscas métricas, flanges e acessórios de compressão simples, e cada uma tem seu próprio padrão dimensional.
7. Indique as tolerâncias que você pode aceitar. Os valores comerciais para tubos cerâmicos são normalmente uma fração de milímetro no diâmetro interno, uma pequena porcentagem no comprimento e uma margem de linearidade por metro, mas confirmam-nos em vez de presumi-los.

Dois outros pontos causam problemas no local. Primeiro, as cerâmicas são geralmente fornecidas no tamanho de queima, de modo que a retificação até a dimensão final é limitada e o rosqueamento geralmente é feito em uma inserção metálica ou de cermet, e não na própria cerâmica. Em segundo lugar, um tubo que passa próximo a uma parede ou queimador desenvolverá um lado quente e um lado frio, que é uma carga de flexão à temperatura; adicionar um suporte ou girar a porta pode acrescentar meses de vida útil.

Escreva o furo, a espessura da parede, a profundidade de imersão, o comprimento total e a rosca como cinco números separados, porque os fornecedores citarão exatamente o que você fornecer.

Tubos de proteção de termopares cerâmicos de extremidade aberta, fechada e de duas peças

A forma final muda o comportamento do tubo mais do que a maioria dos compradores espera. Um tubo de extremidade aberta é um cilindro oco simples, geralmente usado com uma ponta fechada separada ou com um poço termométrico de metal atrás dele. É barato, fácil de fabricar em comprimentos longos e simples de inspecionar, mas o elemento fica exposto a tudo o que entra pela extremidade aberta, por isso é adequado para serviços limpos, secos e não corrosivos.

Um tubo fechado veda completamente o elemento. É a resposta padrão para líquidos, metais fundidos, gases carregados de poeira e qualquer aplicação onde a contaminação ou a umidade destruam o elemento. O custo é o atraso térmico: a ponta fechada adiciona massa entre o processo e a junção quente, e quanto mais espessa a ponta, maior o tempo de resposta.

Projetos de duas peças separam a ponta da haste. Isso permite que uma planta substitua apenas a parte que realmente se desgasta, que geralmente são os últimos 200 mm, e permite que a haste seja uma classe tolerante a choques enquanto a ponta é escolhida para resistência química. Onde a mesma porta consome tubos completos em um ciclo curto, a rota de duas peças pode reduzir custos e tempo de inatividade. Vale a pena discutir com o fornecedor antes de assumir que cada substituição deve ser de um único tubo cerâmico.

Se apenas a ponta se desgastar, um tubo de duas peças transforma um consumível completo em uma peça pequena e de baixo custo.

Emparelhamento de tubos cerâmicos com conjuntos RTD

Nem toda porta quente precisa de um termopar. Os elementos de resistência são frequentemente preferidos onde a estabilidade e a repetibilidade são mais importantes do que a velocidade bruta, e a mesma lógica de proteção cerâmica se aplica. Um elemento de resistência em um tubo cerâmico proporciona uma medição estável e de baixo desvio, desde que o tubo não introduza vazamento elétrico ou estresse mecânico.

Essa é uma área onde ajuda comprar o tubo e a montagem na mesma fonte. Um conjunto construído em torno de um tubo cerâmico pode ser configurado para o problema específico no porto, seja abrasão, corrosão, classificação de área perigosa, múltiplos pontos de medição, cabeçote de exibição ou ciclo de trabalho de estação de energia. Projetos anticorrosivos e resistentes à abrasão, por exemplo, respondem às mesmas questões de seleção de cerâmica e as respondem junto com o elemento e a terminação.

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Os compradores que comparam opções muitas vezes descobrem que o preço de montagem é dominado pela carcaça e pela certificação, e não pela cerâmica, o que torna sensato especificar o tubo para a vida útil e a montagem para precisão ao mesmo tempo. Um fornecedor que fabrica ambas as peças também pode confirmar se o furo, a rosca e a profundidade de inserção são consistentes antes de qualquer coisa ser enviada.

Especifique a cerâmica e o elemento sensor juntos para que uma parte possua o ajuste, o tempo de resposta e o ciclo de substituição.

O fio de liga dentro do tubo

Um tubo só pode proteger o que está dentro dele, e o que está dentro dele é um par de condutores diferentes. A classe do fio determina a faixa de temperatura, a curva de saída e o comportamento de deriva, enquanto o tubo determina por quanto tempo o fio sobrevive ao ambiente. Tratar as duas como compras separadas é como as plantas acabam com uma cerâmica perfeitamente boa em torno de um elemento que nunca foi adequado à temperatura.

Pares comuns se comportam de maneira bem diferente. As combinações de níquel-cromo e níquel-silício cobrem a mais ampla gama de fornos e fornos industriais. Os tipos de ferro e Constantan são adequados para temperaturas e condições redutoras mais baixas. Os tipos Cobre e Constantan são usados ​​onde o alcance é modesto, mas a precisão é importante. Cada um tem um teto recomendado e cada um tem atmosferas que tolera melhor que outros, por isso os conselhos de material para o tubo e para o fio devem vir da mesma fonte técnica.

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Também vale a pena perguntar se o fio e o tubo vêm de uma fábrica que controla sua própria fusão, trefilação e recozimento de ligas. A consistência na liga é o que mantém a curva de produção estável de um lote para o outro, e essa consistência aparece no campo como leituras que correspondem entre portos, em vez de se distanciarem durante uma campanha.

O tubo mais caro não consegue resgatar um elemento cujo tipo de liga foi escolhido para a faixa de temperatura errada.

Fio de extensão e compensação: a outra metade do loop

Um circuito de termopar é tão bom quanto sua seção mais fria. Do terminal de volta ao instrumento, o sinal viaja através de um fio de extensão ou compensação que deve corresponder à família de liga do elemento e respeitar a polaridade. Inverta o par ou use a liga errada e a leitura ficará errada por uma margem que aumenta com a diferença de temperatura entre o cabeçote e o gabinete.

Duas questões dominam os problemas de campo. A primeira é a temperatura do cabeçote do terminal: se o cabeçote estiver em um local quente e nenhuma compensação de referência for aplicada, o erro da junta fria pode ser substancial. O segundo é o ruído eléctrico, que é cada vez mais importante à medida que as fábricas acrescentam unidades de frequência variável. A construção blindada com uma referência de solo única e consistente é geralmente a resposta, e deve ser escolhida ao mesmo tempo que o tubo e o elemento, em vez de remendada posteriormente.

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Comprar o fio do mesmo fabricante do fio de liga usado no elemento também elimina uma fonte comum de incompatibilidade. Quando ambos vêm de uma operação de fusão e trefilação, as características do par se alinham e a instalação é mais fácil de validar no comissionamento.

Orçamento do fio, do cabeçote e do detalhe de aterramento ao mesmo tempo que o tubo cerâmico, pois todos contribuem para o mesmo erro.

Como redigir uma solicitação de cotação para tubos de proteção de termopares cerâmicos

A maioria dos atrasos nas cotações é causada por consultas incompletas e não por fábricas lentas. Uma solicitação de cotação clara geralmente retorna com um preço utilizável e um prazo de entrega realista em alguns dias. Trabalhar na lista a seguir antes de enviar uma consulta evita a segunda e terceira rodada de perguntas.

1. Indique a aplicação e a temperatura de pico, incluindo excursões em vez de apenas o ponto de ajuste normal.
2. Descreva a atmosfera e quaisquer contaminantes, incluindo poeira, enxofre, cloro, álcalis e umidade.
3. Nomeie o meio com o qual o tubo entrará em contato: gás de combustão, metal fundido, sal, vidro, óleo, água ou ar limpo.
4. Forneça a geometria em cinco números: furo, espessura da parede, comprimento de imersão, comprimento total e rosca ou flange.
5. Indique a forma final: extremidade aberta, extremidade fechada ou conjunto de duas peças.
6. Confirme se o tubo transportará um termopar, um RTD ou ambos e forneça o diâmetro do elemento.
7. Diga quantas peças você precisa para o teste e quantas por ano depois, já que ambos os números afetam o preço.
8. Solicite por escrito a classificação do material e as tolerâncias dimensionais que serão mantidas.
9. Pergunte o que o fornecedor mudaria se o tubo atual falhasse precocemente e forneça a vida útil que você está obtendo agora.

Incluir o histórico de falhas é a coisa mais útil que um comprador pode adicionar. Um fornecedor que sabe que os tubos falham após cinco semanas em um forno cíclico sugerirá um tipo tolerante a choques ou uma parede mais fina, enquanto um fornecedor informado que apenas "tubo de alumina, 1.200 mm de comprimento" reproduzirá o mesmo problema pelo mesmo preço.

Incluir o histórico de falhas na consulta; a recomendação da nota depende muito mais disso do que do desenho.

Custo, prazo de entrega e quantidade do pedido

Os tubos cerâmicos não são itens caros, mas o custo de substituí-los é muitas vezes dominado por tudo o que envolve a compra: as horas de paralisação, a mão de obra, a perda de produção enquanto um porto está fora de serviço. Essa assimetria explica por que gastar um pouco mais numa nota que dura o dobro é geralmente a decisão mais barata.

Quatro fatores movem o preço unitário. A qualidade do material é a maior, com zircônia e nitreto de silício bem acima da alumina e mulita. O tamanho vem em seguida, já que tubos longos necessitam de fornos maiores e de um manuseio mais cuidadoso. A precisão dimensional aumenta o custo quando são necessárias tolerâncias estreitas de furo ou retilinidade. A quantidade tem o efeito mais visível, porque a montagem de uma corrida de queima é um custo fixo que se distribui pelas peças produzidas.

O lead time segue a mesma lógica. Os tamanhos padrão em classes comuns estão frequentemente disponíveis em estoque ou em ciclos curtos, enquanto comprimentos especiais, roscas incomuns e classes sem óxido são feitos sob encomenda. Os compradores que mantêm uma reserva modesta dos dois ou três tamanhos usados ​​com mais frequência no local evitam o pedido de frete aéreo de emergência, que é onde o custo real de um tubo rachado aparece.

• Solicite quantidades experimentais antes de se comprometer com um volume anual em uma nova categoria.
• Padronize o menor número de tamanhos que a planta puder tolerar e mantenha um pequeno estoque de segurança de cada um.
• Peça o preço em dois ou três intervalos de quantidade, em vez de um único valor.
• Confirme o método de embalagem, pois as cerâmicas enviadas soltas chegam quebradas.

Compare o custo total de um ano de serviço, não o preço da fatura de um único tubo.

Comprando de um fabricante, fornecedor ou atacadista

Três modelos comerciais aparecem na maioria das buscas por esse produto: o fabricante que queima e usina a cerâmica, o fornecedor que distribui uma linha de instrumentação e o atacadista que mantém estoque para revenda. Cada um tem uma função legítima e a escolha certa depende se o problema é padrão ou específico.

Um fabricante é o melhor caminho quando o tubo precisa interagir com uma atmosfera específica, quando as tolerâncias são importantes ou quando uma fábrica deseja informações técnicas sobre o motivo da falha do último lote. Um fabricante que também produz fios de liga para termopares, elementos de resistência e materiais de instrumentos pode tratar o tubo como parte de um sistema de medição, o que tende a produzir uma resposta mais coerente do que uma consulta no catálogo. O preço por volume também costuma ser mais forte.

Um fornecedor ou atacadista faz sentido quando o requisito é um tamanho padrão em um grau comum e a prioridade é a disponibilidade. A desvantagem é que a profundidade técnica por detrás da cotação pode ser limitada e as questões sobre a atmosfera ou o choque térmico podem ficar sem resposta. Para substituições únicas em portas não críticas, esse é um compromisso razoável.

Seja quem for escolhido, vale a pena fazer três verificações. Solicite a nota por escrito com a descrição do material. Solicite as tolerâncias que serão mantidas no furo e no comprimento. E pergunte quem é o responsável se o tubo falhar dentro de um período definido nas condições especificadas. É provável que seja mais fácil trabalhar com um fornecedor que responda a todas as três perguntas claramente quando algo der errado.

Combine o modelo do fornecedor com o problema: informações técnicas de um fabricante para portos difíceis e distribuição para substituições simples.

Perguntas frequentes sobre tubos de proteção de termopares cerâmicos

Do que é feito um tubo de proteção de termopar de cerâmica?

A maioria é feita de cerâmica densa de óxido ou não óxido: 99% de alumina, mulita ou corindo-mulita, carboneto de silício, nitreto de silício, zircônia ou sílica fundida. A escolha é determinada pela temperatura de serviço, química da atmosfera, ciclo térmico e se o tubo entra em contato com um metal fundido ou com um gás fluindo. Dois tubos de dimensões idênticas podem comportar-se de forma completamente diferente se a classe for diferente.

Como escolho entre alumina e carboneto de silício?

A alumina é geralmente a melhor opção para serviços limpos, oxidantes e de alta temperatura, onde o isolamento elétrico e o custo são importantes. O carboneto de silício é adequado para ciclagem rápida, erosão e muitos metais não ferrosos fundidos, mas precisa de cuidados em condições fortemente oxidantes e contra certas escórias. Se os tubos de alumina existentes falharem por rachaduras e não por ataque químico, vale a pena testar o carboneto de silício. Se falharem devido ao envidraçamento e afinamento da superfície, o problema é a química e a escolha da classe deve seguir-se a isso.

Qual comprimento de imersão eu preciso?

Uma guia comumente usada é uma imersão de oito a dez vezes o diâmetro do tubo, que coloca o ponto de detecção suficientemente longe no meio para evitar a influência da parede e da saliência de montagem. Esse número é um ponto de partida e não uma regra, porque a profundidade da porta disponível, a velocidade do fluxo e o suporte mecânico também restringem a resposta. A profundidade de imersão e o comprimento total devem sempre ser especificados como dois números separados.

Um tubo de proteção de termopar de cerâmica pode ser rosqueado?

A cerâmica pode ser rosqueada, mas a rosca geralmente é formada em uma inserção metálica ou de cermet ou colada em uma conexão, porque a cerâmica queimada não tolera a mesma usinagem que o metal. Flanges e acessórios de compressão são alternativas comuns. Se a porta já existir, meça o formato e o passo da rosca antes de fazer o pedido, pois as roscas NPT, BSP e métricas não são intercambiáveis.

Como faço para evitar que um tubo de cerâmica quebre na inicialização?

Aumente a temperatura gradualmente, mantenha a condensação e as correntes de ar frias longe da cerâmica quente e evite borrifar água em um tubo que ainda esteja em temperatura. Escolha uma classe com melhor resistência ao choque térmico e considere uma parede mais fina e com suporte para vãos longos. Onde o processo não pode ser controlado suavemente, a sílica fundida ou uma cerâmica sem óxido costuma ser mais realista do que um tubo com alto teor de alumina.

Os tubos de proteção cerâmicos funcionam com RTDs e também com termopares?

Sim. O mesmo tubo protege um elemento de resistência, e a lógica de seleção é semelhante, com uma consideração extra: em temperaturas muito altas a resistividade elétrica da cerâmica de óxido cai, o que pode afetar o circuito de medição. Muitas fábricas utilizam tubos cerâmicos em conjuntos RTD para estabilidade, particularmente onde a corrosão ou a abrasão são o risco dominante, em vez da velocidade de resposta.

Que prazo de entrega devo esperar?

Os tamanhos padrão em classes comuns geralmente estão disponíveis rapidamente, às vezes em estoque. Comprimentos especiais, formas de conexão incomuns e cerâmicas sem óxido são normalmente feitos sob encomenda e demoram mais. A resposta prática é solicitar uma data firme na fase de cotação e manter uma pequena margem dos tamanhos utilizados com mais frequência, em vez de depender de uma ordem de emergência durante uma paralisação.

Posso comprar uma pequena quantidade experimental antes de me comprometer com o volume?

A maioria dos fabricantes fornecerá quantidades experimentais, e vale a pena fazer isso sempre que uma fábrica estiver mudando de classe ou mudando para um projeto de duas peças. Executar dois materiais candidatos lado a lado no pior porto durante algumas semanas produz informações mais úteis do que qualquer tabela de comparação. Inclua os resultados do teste na próxima consulta para que o fornecedor possa ajustar as especificações.

Qual classe é melhor para alumínio fundido?

O nitreto de silício e certos tipos de carboneto de silício são os candidatos usuais, porque as cerâmicas de óxido tendem a ser umedecidas e atacadas por fundidos de alumínio. A decisão também depende da liga a ser fundida, do fluxo utilizado e de quanto tempo o tubo permanece imerso. Sempre que possível, confirme a recomendação em relação à química de fusão específica, em vez de uma categoria geral de material.

Como os tubos devem ser armazenados antes da instalação?

Mantenha-os secos, em pé e longe de impactos. A cerâmica absorve pouca umidade em classes densas, mas o material poroso e as juntas coladas podem captar água que se transforma em vapor no primeiro aquecimento. Inspecione cada tubo em busca de rachaduras antes da instalação, porque um tubo danificado que falha no início do serviço geralmente é atribuído ao fornecedor quando foi danificado na loja.

Os tubos cerâmicos de proteção de termopares parecem um consumível simples e é exatamente por isso que são mal especificados. A nota decide como o tubo se comporta em uma atmosfera real; a geometria decide se o elemento pode ser alterado sem luta; o fornecedor decide se alguém pode explicar por que o último lote falhou.

Acerte esses três e o ciclo de medição se estabilizará. As leituras permanecem consistentes entre os portos, as substituições acontecem de acordo com um cronograma planejado e não no meio de um turno, e o gasto anual com tubos cai mesmo quando o preço unitário sobe. Comece com o histórico de falhas, retroceda até o material e compre de um fabricante que possa discutir tanto a cerâmica quanto o que está dentro dela.