Temperatura

Automação Industrial II prof. Marcos Galli

Universidade Santa Cecília

TERMISTORES

Principais Características: § Alta sensibilidade (100Ω/ºC) § Precisão (± 0,1 a ± 0,2 ºC) § Não linearidade § Faixa de Resistência: 500 a 100KΩ § Faixa de temperatura (típica): -50 a 150 (250 máx.)

Encapsulamentos:



CIRCUITO DE MEDIÇÃO:

EXEMPLO DE APLICAÇÕES:

§ Automação de estufas

§ Controle de temperatura em ar condicionado

§ Compensação de temperatura ambiente (instrumentos)

§ Proteção e monitoração de motores



SEMICONDUTORES

Principal Característica: Linearidade

CIRCUITO INTEGRADO DIODOS



Exemplo: LM335 (National)

§ Faixa de operação: - 40 a 100 ºC

§ Não linearidade típica: 0,3 ºC

§ Sensibilidade típica: 50 mV/ºC

§ Exatidão: ± 0,3 ºC

Encapsulamentos:

Ligações Típicas:

Constante de Tempo:



TERMORESISTÊNCIA

É considerado sensor é padrão internacional para a medição de temperatura na faixa de -270°C a 660°C.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO Variação da resistência em função da temperatura

MATERIAIS MAIS UTILIZADOS: Platina, Cobre e Níquel

CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS:

• Alta resistividade • Alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura.

• Rigidez Mecânica

Características da construção:

Deve garantir a resposta do metal à variações de temperatura mesmo

sob influencias ambientais como corrosão, vibração, pressão e umidade.



Principais Fontes de Instabilidade e Contaminação: Choques mecânicos, expansão térmica e utilização sob temperaturas

elevadas.

Montagem em Isolação Mineral

• Permite excelente troca térmica

• Protegendo o sensor de choques mecânicos. • Apresenta alta velocidade de resposta.

• Permite a redução do diâmetro. • Podem ser utilizados com ou sem poço.

CARACTERÍSTICAS DAS TERMORESISTÊNCIAS DE PLATINA

• Grande estabilidade

• Larga faixa de utilização • Alta Precisão

• Boa Repetibilidade • Boa Velocidade de Resposta



CIRCUITOS DE MEDIÇÃO

a) Ligação a Dois Fios

Condição de Equilíbrio:

b) Ligação a Três Fios

Condição de equilíbrio:

2

1

3

L2 1L100-PT

R

R

R

R R R =

++

2

1

1L3

L2100-PT

RR

R R

R R =

++



Limites de Erro da Pt-100

Temperatura

Classe -200 ºC 0 ºC 100 ºC 650 ºC

A ± 0,5 ºC ± 0,15 ºC ± 0,35 ºC ± 1,45 ºC

B ± 1,3 ºC ± 0,3 ºC ± 0,8 ºC ± 3,55 ºC

Sensibilidade e Linearidade Pt100 x Termistor



TERMOPARES Um termopar ou par termométrico consiste de dois condutores metálicos

de natureza distinta, na forma de metais puros ou ligas homogêneas.

Os fios são soldados em um extremo ao qual se dá o nome de junção de

medição; a outra extremidade, junção de referência é levada ao

instrumento medidor por onde flui a corrente gerada.

São sensores de maior uso industrial para medição de temperatura.

Cobrem uma faixa bastante extensa de temperatura que vai de -200 a

2300ºC aproximadamente, com uma boa p recisão e repetibilidade

aceitável, tudo isto a um custo que se comparado com outros tipos de

sensores de temperatura são mais econômicos.

Princípio de Funcionamento: O aquecimento de dois metais diferentes com temperaturas diferentes em

suas extremidades, gera o aparecimento de uma F.E.M. (da ordem de

mV). Este princípio conhecido com efeito Seebeck propiciou a utilização

de termopares para medição de temperatura.

Convencionou-se dizer que o metal A é positivo e B é negativo, pois a

tensão e corrente geradas são na forma contínua (cc).



Tipos de Termopares

v Termopares Básicos (base metálica Níquel)

T, J, E, K e N

v Termopares Nobres (base de Platina)

S, R e B

v Termopares Novos

Não normalizados

Curvas Típicas

N

S

B

R



Limites de Erro dos Termopares (exatidão)

Faixa -40 a 750 °C

Standard ± 2,2 ºC ou 0,75 %

J

(Ferro-Constantan) Especial ±± 1,1 ºC ou 0,4 %

Faixa -200 a 1200 °C

- 200 à 0ºC: ± 2,2 ºC ou ±2 % Standard

0 à 1200ºC: ± 2,2 ºC ou ±0,75 %

K

(Cromel-Alumel)

Especial 0 à 1200ºC: ±± 1,1 ºC ou ±0,4 %

Faixa -200 à 1200 °C

- 200 à 0ºC: ± 2,2 ºC ou ±2 % Standard

0 à 1200ºC: ± 2,2 ºC ou ±0,75 %

N

(Nicrosil-Nisil)

Especial 0 à 1200ºC: ±± 1,1 ºC ou ±0,4 %

Faixa -200 a 900 °C

-200 à 0ºC: ± 1,7 ºC ou 1 % Standard

0 à 900ºC: ± 1,7 ºC ou 0,5 %

E

(Cromel-Constantan)

Especial 0 à 900ºC: ±± 1 ºC ou 0,4 %

Faixa 0 a 1480 °C

Standard ± 1,5 ºC ou ±0,25 % S

(Platina90%/Pt-Rd) R

(Platina87%/Pt-Rd) Especial ±± 0,6 ºC ou 0,1 %

Faixa - 200 a 350 °C

-200 à 0ºC: ± 1 ºC ou 1,5 % Standard

0 à 350ºC: ± 1 ºC ou 0,75 %

T (Cobre-Constantan)

Especial 0 à 350ºC: ±± 0,5 ºC ou 0,4 %

Faixa 800 à 1700 °C B (Pt74%-Rh/Pt94%-Rd Standard ±± 0,5 ºC



TERMOPAR DE ISOLAÇÃO MINERAL

Características do Óxido de Magnésio: • Excelente condutor térmico

• Excelente isolante elétrico

Bainha Metálica

Óxido de Magnésio

Termoelemento

Bainha Metálica



Vantagens dos Termopares de Isolação Mineral

• Estabilidade da Força Eletromotriz

• Resistência Mecânica

• Dimensão Reduzida

• Impermeabilidade a água , óleo e gás

• Facilidade de instalação

• Adaptabilidade

• Resposta rápida

• Resistência a corrosão

• Resistência de isolação elevada

• Blindagem eletrostática



TRANSMISSOR DE TEMPERATURA INTELIGENTE

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS:

§ Entrada Universal: mV, OHM, Termopares e RTDs. § 0.02% de precisão. § Totalmente configurável.

§ Transmissor Inteligente ou Transmissor-Controlador

§ Imunidade a Interferência Eletromagnética de acordo com a Norma IEC-801/4.

§ À Prova de Explosão e Intrínsicamente Seguro.

§ 4 a 20 mA + Protocolo HART no mesmo par de fios.

§ Compensação de junta fria através de Pt-100 na borneira.

§ Entradas e saídas isoladas (opto-acopladas).



Menu de Informação

INFO

Tipo de Sensor

Faixa do Sensor

Mensagemm

Indicador Local

TAG

Data de Modificação

Serviço



Menu de Configuração

BURNOUT

Valor de Saída Programável no Caso de Falha do Sensor

UPSCALE 21 mA DOWNSCALE 3.9 mA

Burnout

Superior

Damping

Função

Inferiorr

Unidade

Display

Sensor PID

CONF



TERMÔMETROS INFRAVERMELHO

É atualmente a principal opção para medição de altas e baixas

temperatura sem contato

Princípio: Baseia-se na idéia de que todo corpo com temperatura acima do zero

absoluto (-273,15ºC) emite radiação eletromagnética do tipo infravermelho.

A relação entre a radiação emitida e a Temperatura é dada

pela lei de Lei de Stefan-Boltzmann:

Onde: W = energia radiante ( Watts/m2) T = Temperatura absoluta ε = Emissividade δ = Constante de Stefan-Boltzmann ( 5,7 .10 -8 . W.K4) m2

W= ε . δ.T4



APLICAÇÕES:

§ Em atmosferas prejudiciais aos pares termoelétricos, causando medidas falsas e pequena durabilidade ao par .

§ Medições temporárias em objetos em movimento

e de difícil acesso.

§ Em locais onde os termopares ou termoresistências não podem ser instalados, por causa de vibrações, choques mecânicos ou

impossibilidade de montagem.

§ Onde não é possível o contato do sensor com o material. (Ex.:contaminação em indústria farmacêutica).

Considerações para melhor precisão de leitura:

§ A temperatura medida é independente da distância do alvo, desde

que o campo de visão do sistema óptico esteja preenchido totalmente pelo mesmo.

§ Material da fonte de calor e sua emitância deve ser conhecida.

§ Ângulos de visão (deve-se restringir o ângulo para uma visão de 45°,

ou menos, da perpendicular ).

§ Influência das condições do ambiente, temperatura e poeira.

§ Velocidade do alvo.



Modelos de Termômetros

Temperatura

Documents

Transcript of Temperatura