Ao comparar propostas de sensores de temperatura, é comum encontrar duas ofertas de Pt100 com preços bem diferentes e descrições quase iguais. Muitas vezes, a diferença está em uma sigla: a classe do Pt100. Classe A, classe B, AA, 1/3 DIN. Sem entender o que elas significam, o comprador tende a escolher pelo preço, e o projetista, a escolher a melhor classe por precaução, pagando por uma exatidão que o restante do sistema nem consegue aproveitar.
Este artigo explica de onde vêm as classes, como a tolerância é calculada, o que cada uma representa em graus Celsius e em ohms, quais são as limitações de faixa e por que a classe do elemento sensor, sozinha, não diz tudo sobre a exatidão da sua medição.
O que é a classe de tolerância
A IEC 60751 define a curva nominal do Pt100 e, junto dela, classes de tolerância que estabelecem o quanto um sensor real pode se afastar dessa curva. Em outras palavras, a classe não descreve o erro que o sensor tem, e sim o erro máximo que ele pode ter para ser considerado conforme aquela classe, em condições especificadas.
Isso é importante por um motivo: um sensor de classe B pode, na prática, estar muito próximo da curva nominal, mas o fabricante só garante que ele está dentro da tolerância B. Já o sensor de classe A passou por uma seleção mais exigente ou foi fabricado com controle mais rigoroso, e o compromisso é mais estreito.
A tolerância é expressa em graus Celsius e tem duas parcelas: uma fixa, que vale para qualquer temperatura, e outra proporcional ao módulo da temperatura. Quanto mais longe de 0 °C, maior é a tolerância admitida.
As fórmulas de tolerância da IEC 60751
As classes usuais da norma e suas tolerâncias, com t representando a temperatura em graus Celsius (em módulo), são:
| Classe | Tolerância (°C) | Tolerância a 0 °C (°C) | Tolerância a 0 °C (Ω) |
|---|---|---|---|
| AA | ±(0,10 + 0,0017 × |t|) | ±0,10 | ±0,04 |
| A | ±(0,15 + 0,002 × |t|) | ±0,15 | ±0,06 |
| B | ±(0,30 + 0,005 × |t|) | ±0,30 | ±0,12 |
| C | ±(0,60 + 0,010 × |t|) | ±0,60 | ±0,23 |
A conversão para ohms é feita com a sensibilidade de cerca de 0,385 Ω por grau Celsius perto de 0 °C. Por exemplo, ±0,30 °C equivalem a cerca de ±0,12 Ω.
E o 1/3 DIN?
A designação “1/3 DIN” ou “1/3 DIN B” é muito usada no mercado para um sensor com tolerância de um terço da classe B. A 0 °C, isso dá ±0,10 °C, praticamente o mesmo valor da classe AA a essa temperatura. O nome vem da antiga norma alemã DIN, que deu origem à curva, e a tolerância costuma ser expressa como ±1/3 × (0,30 + 0,005 × |t|). Como o conceito é comercial e a forma exata pode variar entre fabricantes, confirme a fórmula e a faixa na folha de dados antes de comprar.
Exemplos numéricos por temperatura
Como a parcela proporcional cresce com a temperatura, vale ver o efeito em alguns pontos. Usando as fórmulas acima:
| Temperatura | Classe AA | Classe A | Classe B |
|---|---|---|---|
| 0 °C | ±0,10 °C | ±0,15 °C | ±0,30 °C |
| 100 °C | ±0,27 °C | ±0,35 °C | ±0,80 °C |
| 200 °C | ±0,44 °C | ±0,55 °C | ±1,30 °C |
Observe que, a 200 °C, a tolerância de um sensor de classe B é mais de duas vezes maior que a de um de classe A. Em aplicações em que o processo opera em temperaturas mais altas, essa diferença pode ser decisiva. Em uma câmara fria próxima de 0 °C, por outro lado, a classe B já entrega tolerância modesta em valor absoluto, e a escolha entre as classes depende do que o processo exige.
Outra forma de enxergar a tolerância é em ohms. A 100 °C, o valor nominal é de 138,51 Ω. Um sensor de classe B pode, conforme a fórmula, apresentar uma leitura que corresponda a ±0,80 °C em relação a essa temperatura, o que equivale a uma diferença de cerca de 0,3 Ω em torno do valor nominal, já que a sensibilidade nessa região fica próxima de 0,38 Ω por grau. Esse raciocínio é útil ao testar um sensor com multímetro: um desvio de décimos de ohm pode estar perfeitamente dentro da classe, e não indica defeito por si só.
Faixa de validade de cada classe
Um detalhe que passa despercebido é que a classe só vale dentro de uma faixa de temperatura, e essa faixa depende da construção do elemento. A IEC 60751 distingue, de modo geral, os elementos de fio enrolado e os de filme fino, com limites diferentes para cada classe.
Em termos gerais, as classes mais rigorosas têm faixas de validade mais estreitas, e as classes menos exigentes cobrem faixas maiores. A classe B cobre a maior extensão, enquanto AA e A cobrem faixas mais curtas. Elementos de filme fino costumam ter faixa de validade menor que os de fio enrolado nas classes de maior exatidão. Como os limites exatos variam conforme a construção e a edição da norma, consulte sempre o fabricante para a faixa de cada classe no sensor que você pretende comprar.
Na prática, isso leva a uma regra simples: não basta a classe estar no cadastro do sensor, é preciso que a temperatura de uso esteja dentro da faixa de validade daquela classe. Fora dela, o fabricante não assume o compromisso de tolerância.
A classe é do elemento, não do sistema
Este é o ponto mais importante do artigo. A classe A ou B descreve o elemento de platina. A exatidão da sua medição final depende de uma cadeia inteira, e a classe é apenas um elo dela. Entre os fatores que somam erro estão:
- Ligação elétrica: com 2 fios, a resistência do cabo soma erro; com 3 e 4 fios, o efeito diminui ou desaparece;
- Instrumento leitor: indicadores, controladores e transmissores têm exatidão própria, com erros que podem ser maiores que os do sensor;
- Autoaquecimento: a corrente de medição aquece o elemento, principalmente em ar parado;
- Instalação: imersão insuficiente, condução de calor pela haste e poço inadequado geram erros grandes em relação à tolerância do sensor;
- Tempo de resposta: em processos que variam, a leitura atrasa em relação à temperatura real;
- Deriva: com o uso, o sensor pode se afastar da curva original.
Em muitos casos reais, o erro de instalação de um sensor é maior que a diferença entre a classe A e a classe B. Comprar um sensor de classe superior e instalá-lo mal é gastar dinheiro sem ganho. Se precisar de mais exatidão do que a classe permite, a solução mais eficaz costuma ser calibrar o sensor, como veremos a seguir.
Calibração: passando da tolerância para a incerteza
A tolerância de classe é um limite genérico. Ao calibrar o sensor contra um padrão rastreável, você obtém um certificado com os desvios reais do elemento em pontos de temperatura e com a incerteza associada. A partir disso, é possível aplicar a correção no instrumento, ou usar os desvios do certificado para reduzir o erro da medição a um valor muito menor que a tolerância da classe.
Um exemplo de raciocínio: um sensor de classe B pode, por norma, desviar até 0,30 °C a 0 °C. Se a calibração mostrar que ele desvia 0,08 °C, e o instrumento aplicar essa correção, a medição fica muito mais precisa, sem trocar o sensor por outro de classe superior. O que passa a limitar o resultado é a incerteza da própria calibração e dos demais componentes da medição.
Esse caminho costuma ser mais econômico do que migrar de classe em todos os pontos da planta, principalmente quando só alguns pontos são realmente críticos. Consulte o serviço de calibração de instrumentos da Chapecali e a página sobre rastreabilidade para entender como o certificado se conecta aos padrões nacionais.
Como escolher a classe certa
Uma abordagem racional para escolher a classe considera o requisito da aplicação e não o desejo de ter “o melhor sensor”. Siga este roteiro:
- Defina a tolerância admitida do processo. Quanto erro de temperatura o produto, o controle ou a norma aceitam?
- Estime o orçamento de erro. Some, em termos gerais, as contribuições do sensor, do instrumento, da ligação e da instalação. O sensor não deve consumir sozinho todo o limite.
- Verifique a faixa de temperatura. Veja se a classe desejada é válida em toda a faixa de uso.
- Considere a calibração. Se você já calibra o sensor, e usa a correção, a classe mais exigente pode ser dispensável.
- Avalie o custo e a disponibilidade. Classes mais rigorosas tendem a custar mais e ter menor oferta em certas construções.
Como orientação geral, a classe B é suficiente para muitas aplicações industriais em que o requisito é moderado. A classe A é indicada quando o processo exige tolerâncias mais estreitas, e AA ou 1/3 DIN são reservadas a aplicações de maior exigência, sempre dentro da faixa de validade e com instalação e instrumento à altura.
Como ler a especificação de um sensor
Ao receber uma folha de dados ou uma proposta, procure estas informações:
- a norma de referência, que deve ser a IEC 60751, com o coeficiente de 0,00385;
- a classe de tolerância e a faixa de temperatura em que ela é válida;
- o tipo de elemento: fio enrolado ou filme fino;
- o número de fios, que define como o cabo influencia o resultado;
- o diâmetro, o comprimento e o material da bainha, que influenciam resposta e instalação;
- o tipo de conexão elétrica e ao processo.
Desconfie de especificações que dizem apenas “Pt100 de precisão” ou “alta exatidão”, sem classe, faixa ou norma. Essas expressões não têm valor técnico por si só. Os sensores de temperatura da Chapecali podem ser discutidos com a equipe técnica para que a especificação contemple a classe e a construção adequadas à aplicação.
Perguntas frequentes
A classe A sempre é melhor que a classe B?
Em termos de tolerância do elemento, sim: a classe A admite desvios menores. Mas “melhor” depende do que a aplicação exige. Se o processo aceita uma tolerância mais folgada, ou se o restante da cadeia de medição introduz erros maiores, a classe B atende bem, com custo menor.
O que significa 1/3 DIN?
É uma designação comercial para um sensor com tolerância de um terço da classe B. A 0 °C, corresponde a cerca de ±0,10 °C. Como se trata de uma denominação de mercado, confirme no documento do fabricante a fórmula aplicada e a faixa de temperatura de validade.
Preciso calibrar um sensor que já tem classe A?
A classe indica o desvio máximo aceitável, não o desvio real nem a incerteza. Se a medição é crítica, exige rastreabilidade ou precisa de exatidão melhor que a tolerância, a calibração é necessária. Além disso, a deriva ao longo do uso pode alterar o comportamento do sensor, o que justifica verificação periódica.
A classe do sensor garante a exatidão da minha leitura?
Não. Ela garante apenas que o elemento está dentro da tolerância, em condições definidas. A leitura final depende do cabo, da ligação, do instrumento, da instalação e do estado do sensor. Por isso, é importante avaliar o sistema de medição inteiro, e não somente a classe.
Conclusão
A classe do Pt100 é uma informação valiosa, desde que lida com critério. Ela traduz, em graus Celsius, o desvio máximo aceito do elemento em relação à curva da IEC 60751, varia com a temperatura e só vale dentro de uma faixa específica. Mas ela não substitui a análise da ligação, do instrumento, da instalação e da calibração.
Se você precisa especificar o sensor, definir a classe adequada ou calibrar os sensores que já utiliza, a Chapecali fabrica sensores Pt100 e realiza calibração com certificado e rastreabilidade à RBC/Inmetro. Solicite um orçamento ou fale com a equipe pela página de contato, pelo WhatsApp +55 49 9176-8120 ou pelo e-mail comercial@chapecali.com.br, de segunda a sexta, das 08:00 às 18:00.
