Termopar para aquecedor a gás: construção e princípio de funcionamento + verificação e substituição por conta própria

As configurações dos modernos aquecedores a gás e caldeiras são equipadas com vários sensores diferentes. Isso é evidente, considerando o modo de operação totalmente automático desse tipo de equipamento. Através dos sensores, vários parâmetros de funcionamento do sistema são analisados, e o resultado final é o ajuste correto do equipamento a gás para o modo de operação adequado.

Um dos sensores tecnológicos importantes é o termopar para aquecedor a gás, que controla as variações da temperatura de trabalho. Neste artigo, falaremos sobre a estrutura e o princípio de funcionamento do termopar, bem como as formas de verificar seu funcionamento. Também veremos como substituir este componente por conta própria.

Estrutura e função do termopar

Os elementos sensores que constituem estruturalmente o termopar encontraram ampla aplicação não apenas em equipamentos domésticos, mas também em equipamentos industriais. Em essência, o termopar deve ser considerado um conversor termoelétrico.

Geralmente, esse conversor é usado para medições de temperatura ambiente. Especificamente, ao investigar como o termopar funciona na estrutura de uma caldeira a gás, pode-se notar que, graças a esse sensor, é realizado o controle (medição) da temperatura da chama do queimador a gás.

Aqui está, aproximadamente, a aparência externa de um termopar, mas não para todos os modelos de aquecedores a gás. Alguns modelos de equipamento podem ser equipados com sensores de configuração diferente.

Características construtivas do termopar

A construção do termopar não é particularmente complexa, mas do ponto de vista tecnológico, a fabricação deste componente requer alta precisão e conformidade com as características dos materiais utilizados.

Na verdade, os principais componentes do sensor são dois elementos metálicos com propriedades físicas diferentes.

Esses elementos (fios) são soldados nas extremidades de um lado, enquanto as extremidades do outro lado permanecem livres — são usadas para conexão ao conversor de força termoeletromotriz e transmissão da diferença de potencial.

Esquemática do termopar clássico: 1 – ponto de junção (na verdade, elemento de controle); 2 – metal com um valor de FEM; 3 – metal com outro valor de FEM; 4 – voltímetro, com o qual é possível obter leituras em milivolts quando o sensor é aquecido

Princípio de funcionamento e função do sensor

O efeito termoelétrico (em outras palavras, o efeito Seebeck) determina o princípio de funcionamento do dispositivo em questão. Os condutores conectados em um único ponto, feitos de metais diferentes, formam uma diferença de potencial, considerando o fato de que diferentes metais têm diferentes coeficientes de termo-FEM.

No que diz respeito ao aquecedor de água a gás, o funcionamento do termopar garante o controle da combustão e proteção contra possível acumulação de gás. Quando o queimador da caldeira a gás ou do aquecedor de água opera em modo ativo (emite chama), o termopar instalado na zona da chama, sob aquecimento, gera uma corrente elétrica. A magnitude da corrente é suficiente para controlar a abertura e a retenção da válvula de gás.

Esquema de tipo clássico para aquecedores de água a gás, mostrando claramente o funcionamento do equipamento: 1 – sensor de controle de chama/termopar; 2 – relé que fornece proteção térmica; 3 – mecanismo da válvula eletromagnética

Se a temperatura de aquecimento cair drasticamente (chama do queimador apagada), a magnitude da corrente gerada também diminui, resultando no fechamento da válvula de gás. Consequentemente, o fornecimento de gás ao sistema é bloqueado, garantindo a operação segura do equipamento.

Se a válvula de gás do seu aquecedor de água a gás não estiver funcionando, recomendamos que consulte métodos de verificação e reparo.

Verificação do termopar do aquecedor a gás doméstico

A operação prolongada de um aquecedor de água a gás doméstico certamente permite o momento em que o termopar falha. Nesse caso, é necessária a verificação do funcionamento do sistema e, consequentemente, a verificação direta do sensor de controle.

Claro que nem todos os proprietários de equipamentos a gás são capazes de realizar esse trabalho. E, do ponto de vista da segurança, a melhor solução é entrar em contato com uma empresa de gás para resolver essa tarefa.

No entanto, as situações podem ser diferentes, incluindo a impossibilidade de entrar em contato com especialistas por algum motivo. Então, resta apenas uma saída – tentar fazer o trabalho com as próprias mãos.

Na imagem é mostrada uma das variantes do termopar instalado que precisa ser verificado: 1 – a área quente do sensor, que geralmente está sujeita a danos; 2 – a porca de fixação que precisa ser desparafusada para desmontagem; A mesma porca pode ser usada na outra extremidade do termopar

Nesse cenário de desenvolvimento, o usuário inexperiente em questões de gás está interessado em saber como verificar o termopar de uma caldeira a gás usando um testador – um instrumento comum para diagnóstico de componentes elétricos e eletrônicos. Vamos tentar esclarecer esse detalhe técnico para facilitar sua tarefa.

Etapa #1 — preparação para verificação com multímetro

Para começar, lembramos que o testador é um instrumento de medição – analógico ou digital – com o qual é possível medir:

• resistência;
• o valor da tensão (alternada e contínua);
• a intensidade da corrente (alternada e contínua).

Esses valores medidos são os principais. Além disso, os testadores modernos podem verificar ainda vários outros parâmetros, como indutância ou capacitância.

Mas, considerando o princípio de funcionamento do termopar de uma caldeira a gás doméstica, é suficiente o modo de medição de tensão na faixa de milivolts.

Procedimento de teste do termopar usando um instrumento de medição e um simples elemento de aquecimento – uma vela de parafina. Como se vê pelas leituras do testador (25 mV), o sensor de controle de chama do queimador a gás está funcionando corretamente.

Além do instrumento de medição (testador), o técnico precisará de mais uma ferramenta bastante simples – uma fonte de calor. De preferência, essa fonte deve ser capaz de emitir chama aberta. Portanto, a melhor opção aqui é usar uma vela de parafina comum.

Etapa #2 — inspeção visual para detecção de defeitos

O procedimento de teste do sensor de controle de chama é simples. No entanto, antes de realizar o teste a quente, recomenda-se examinar cuidadosamente o termopar visualmente pelo exterior.

Ao inspecionar a área da junção de solda e a haste descendente, não devem ser observados defeitos físicos na superfície do metal, incluindo áreas de queima.

Etapa #3 — teste de funcionamento do sensor

Após concluir a inspeção visual, pode-se prosseguir diretamente para o teste a quente. Para isso, a área da junção de solda e a parte descendente da haste do termopar do aquecedor de água a gás são colocadas sobre o pavio da vela.

Em seguida, o instrumento de medição (testador) é conectado aos terminais do termopar, e então a vela é acesa. O potencial gerado é observado na escala de trabalho do instrumento de medição.

Na prática, para verificar o funcionamento do sensor, é permitido usar qualquer fonte de calor adequada, por exemplo, um isqueiro comum. No entanto, dependendo da potência da fonte de aquecimento, as leituras no testador podem ficar abaixo ou acima do normal.

A ausência de quaisquer indicações de potencial elétrico claramente indica uma falha no sensor. Em defeitos parciais, o instrumento de medição pode apresentar leituras caóticas (instáveis) de unidades de milivolts. Se o sensor do aquecedor de água a gás estiver funcionando, o instrumento geralmente registra um valor estável, igual a dezenas de milivolts (20-30 mV).

Além disso, à medida que o corpo do termopar é aquecido pela chama de uma vela, as leituras na escala do instrumento mudam ligeiramente para cima. Se a chama da vela for apagada, as leituras do testador tenderão a zero à medida que o corpo da haste e a área de junção esfriam. E é basicamente isso. Com esse cenário, o termopar, considerado perfeitamente funcional, pode ser instalado com segurança no local.

Como substituir o sensor de temperatura?

A maioria das opções de reparo (substituição) do termopar de um aquecedor de água a gás doméstico exige a desmontagem desse elemento da estrutura do equipamento. Portanto, o potencial técnico precisa saber como remover e instalar o sensor. Vejamos como a substituição do termopar é realizada em uma caldeira a gás e o que é necessário para isso.

O conjunto de ferramentas é bastante simples. Geralmente, são necessárias uma ou duas chaves de boca para porcas de 14 (ou 15) mm.

Vale ressaltar que, dependendo do modelo específico da caldeira, o tamanho das porcas de fixação pode variar, assim como a própria construção do termopar. Em alguns modelos, o termopar é fixado com parafusos.

Desmontagem do sensor de controle no aquecedor de água a gás para testes subsequentes de funcionalidade. Dependendo do modelo da caldeira, as opções de fixação do sensor podem variar.

Assim, o técnico precisa soltar o sensor dos parafusos de fixação, após o que a estrutura é removida e pode ser reparada ou substituída por uma nova. A montagem do novo elemento é feita na ordem inversa.

Você está com problemas com o termopar do aquecedor de água a gás? Nesse caso, recomendamos consultar o guia de reparo e substituição.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo demonstra o processo de teste do termopar instalado em um dos modelos de caldeiras a gás.

O vídeo explica detalhadamente como remover, verificar e substituir o componente essencial do aquecedor de água a gás, sem o qual o equipamento permanece operacional apenas no modo sem controle, o que é extremamente perigoso para o usuário final:

A substituição do sensor por conta própria é possível. No entanto, para isso, o técnico doméstico deve ter habilidades de serralheria e saber usar instrumentos de medição:

Graças ao termopar, o processo de ignição e aquecimento é automatizado, aumentando o grau de segurança na operação do aquecedor de água a gás e da caldeira. O material apresentado permite não apenas avaliar plenamente a importância tecnológica do dispositivo termopar na estrutura do equipamento que utiliza gás e compreender os detalhes construtivos das caldeiras domésticas, mas também, se necessário, realizar o reparo do equipamento por conta própria. Ao mesmo tempo, é importante lembrar as regras de segurança e, se houver dúvidas sobre a própria capacidade, é melhor consultar especialistas.

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