INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Prof. Eduardo Calsan

Polímeros/Engenharias

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II – Medição Temperatura – parte II

Por que se mede temperatura?

Cromatógrafo de Gás

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II – Medição Temperatura – parte II

Termômetros de haste de vidro:

- muito utilizado tanto na indústria quanto em

laboratórios;

- faixa de temperatura entre -200ºC e 510ºC,

dependendo do material expansível;

- composto por um bulbo, em geral de vidro,

ligado a um tubo capilar, preenchido por um

líquido expansível (mercúrio ou álcool etílico

com corante);

- pela ação do calor, o líquido interno ao capilar

se expande, indicando numa escala o valor da

temperatura do bulbo;

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II – Medição Temperatura – parte II

- podem ser fornecidos para:

• imersão total – instrumentos de maior precisão;

• imersão parcial – a temperatura ambiente pode influenciar a

medida, dependendo da calibração;

• tipo capela – possui proteção mecânica e escala que evita o

erro de paralaxe.

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II – Medição Temperatura – parte II

Termômetros bimetálicos:

- medem temperaturas entre -40ºC e 500ºC;

- utilizam o princípio da dilatação. Dois metais de coeficientes de

dilatação diferentes são soldados um no outro e presos a um apoio

fixo em uma das extremidades.

- o aumento da temperatura faz com que o metal com maior

coeficiente de dilatação se dilate mais que o outro. A deflexão

resultante pode ser utilizada para a medição de temperatura;

- metal de coeficiente baixo: invar (liga de ferro e níquel);

- metal de coeficiente alto: latão.

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II – Medição Temperatura – parte II

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II – Medição Temperatura – parte II

Termômetros de sistema termal:

- conjunto selado composto de:

a) Um bulbo metálico, exposto ao meio cuja temperatura se deseja

determinar;

b) Um tubo capilar, servindo como elemento de ligação;

c) Uma espiral ou hélice, chamado de tubo de Bourdon, que

converte variações de pressão ou volume em movimentos

mecânicos.

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II – Medição Temperatura – parte II

- podem ser:

• sistema termal de líquido: tubo capilar preenchido com líquido,

geralmente mercúrio, cujas variações de temperatura causam uma

variação volumétrica no líquido, provocando o movimento mecânico

no Bourdon;

• sistema termal de gás: tubo capilar é preenchido com gás,

mantendo o volume constante. Variações de temperatura

provocam variações de pressão no gás, sentidas pelo Bourdon;

• sistema termal de vapor: tubo capilar é preenchido

parcialmente com líquido de tal maneira que a superfície livre

do mesmo se encontre no bulbo. O volume restante é

preenchido com vapor deste mesmo líquido. No equilíbrio, a

pressão do vapor é relacionada com a temperatura da

interface. O Bourdon sente a pressão, fornecendo a

temperatura final do sistema.

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II – Medição Temperatura – parte II

Termopares:

- faixa de trabalho variando entre -200ºC e 1.700ºC;

- medição de temperatura se baseia no efeito Seebeck,

consequência dos efeitos Peltier e Thomson.

- efeito Seebeck: toma-se dois condutores

metálicos, de diferente materiais; faz-se

uma junta entre eles; aquece-se uma das

juntas, mantendo a outra em temperatura

ambiente; a diferença de temperatura é

proporcional a d.d.p. gerada no “circuito

fechado”.

ΔT = kmV

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II – Medição Temperatura – parte II

- tipos de termopares:

TIPO POSITIVO NEGATIVO Tmín

(ºC)

Tmáx

(ºC)

T cobre cobre-níquel

(constantan)

-200 350

J ferro cobre-níquel

(constantan)

-40 750

E níquel-cromo

(cromel)

cobre-níquel

(constantan)

-200 900

K níquel-cromo

(cromel)

níquel-alumínio

(alumel)

-200 900

S/R platina-ródio platina 0 1.600

B Platina ródio 0 1.700

N níquel-cromo-

silício

níquel-silício -200 1.200

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II – Medição Temperatura – parte II

junta de

referência

junta de

medição

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II – Medição Temperatura – parte II

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II – Medição Temperatura – parte II

Termoresistências:

- faixa de trabalho variando entre -273ºC e 850ºC;

- elemento primário que converte temperatura em resistência

elétrica;

- pode assumir duas formas:

• bulbo de resistência – elemento sensível é um resistor metálico,

cuja resistência elétrica aumenta com a temperatura;

• termistor – constituído de material semicondutor cuja

resistência elétrica diminui com o aumento de temperatura.

As termoresistências com bulbo de resistência apresentam as

seguintes características:

- relativamente alto coeficiente de variação de resistividade com a

temperatura, ajudando na facilidade da medição;

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II – Medição Temperatura – parte II

- alta resistividade, para uma determinada dimensão de fio, a

resistência será maior quanto maior a resistividade;

- estabilidade, o metal deve manter suas características por um

longo tempo, mesmo que sujeito a grandes variações de

temperatura;

- linearidade da relação resistência e temperatura;

- resistência à corrosão.

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II – Medição Temperatura – parte II

As termoresistências conhecidas como termistores (thermally

sensitive resistor) apresentam as seguintes características:

- coeficiente positivo de temperatura (PTC), isto é, a resistência

aumenta com a temperatura;

- coeficiente negativo de temperatura (NTC), isto é, a resistência

diminui com o aumento da temperatura.

Utilização: química (calorimetria,

medição de condutividade), física

(radiometria), regulação (congelador,

máquina de lavar, forno), veículos

(medição de temperatura de água,

óleo e monitoração de gases de

exaustão), projetos elétricos

(operação de atraso em relés).

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Referências:

1- COSTA, Augusto Diniz da. Instrumentação. Vol. 1. São Bernardo do Campo:

Editora da ETE Lauro Gomes, 1.995.

2- Cursos Piping. Instrumentação Elétrica e Pneumática. Santo André, 1.996.

3- THOMAZINE, Daniel & ALBUQUERQUE, Pedro Urbano Braga de. Sensores

industriais. Fundamentos e aplicações. 7. ed.. São Paulo: Editora Érica, 2.010.

4- www.solostock.com.br, acessado em 06/03/11.

5- www.alibaba.com, acessado em 06/03/11.

6- www.feiradeciencias.com.br, acessado em 06/03/11.

7- www.cvvapor.com.br, acessado em 06/03/11.

8- http://www.amperesautomation.hpg.ig.com.br/Image603.gif, acessado em

06/03/11.

9- Fotos: Técnico Felipe Manhas.

II – Medição Temperatura – parte II