Instrumentação e Controle de Temperatura 25/11/20122

Transcrição

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2 Instrumentação e Controle de Temperatura 25/11/

3 Conceitos de Temperatura Medição e Controle de Temperatura Calor, temperatura, equilíbrio térmico, sensação de frio e quente são termos conhecidos e utilizados por todos nós com um sentido restrito ao uso cotidiano. O conceito de temperatura está associado ao seguinte fato experimental, conhecido como lei zero da Termodinâmica: Dois sistemas em equilíbrio térmico com um terceiro, estão em equilíbrio térmico ente si. TEMPERATURA: Consiste no grau de agitação das moléculas.é uma medida do nível da intensidade calorífica de pressão térmica de um corpo. CALOR: É a energia que é transferida entre um sistema e seu ambiente, devido a uma diferença de temperatura que existem entre eles. 25/11/2012 3

4 A Lei Zero da Termodinâmica Dois sistemas em equilíbrio térmico com um terceiro, estão em equilíbrio térmico ente si. Assim, dois sistemas em equilíbrio térmico entre si estão à mesma temperatura. Para saber se dois sistemas têm a mesma temperatura não é necessário colocá-los em contato térmico entre si, bastando verificar se ambos estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, chamado termômetro. 25/11/2012 4

5 A Primeira Lei da Termodinâmica A energia interna (U) do sistema é a soma de todas as energias (cinética, potencial, etc.) de todas as partículas que o constituem e, como tal, é uma propriedade do sistema, ou seja, DU só depende dos estados inicial e final da transformação considerada. No caso em que a energia interna do sistema pode variar por troca de energia com a vizinhança na forma de trabalho (W) e calor (Q) temos: DU = Q W Onde W representa o trabalho do sistema sobre a vizinhança e Q, a quantidade de energia na forma de calor que flui da vizinhança para o sistema. 25/11/2012 5

6 A Segunda Lei da Termodinâmica Na natureza observa-se que é possível a passagem espontânea de energia na forma de calor apenas de um corpo de temperatura maior a outro de temperatura menor. A segunda lei da Termodinâmica dá conta desta falta de correspondência. A segunda lei da Termodinâmica pode ser enunciada da seguinte maneira (enunciado de Kelvin): É impossível realizar um processo cujo único efeito seja a produção de trabalho às custas da energia na forma de calor retirada de uma única fonte térmica. A segunda lei da Termodinâmica pode, também, ser enunciada da seguinte maneira (enunciado de Celsius): É impossível realizar um processo cujo único efeito seja a transferência de energia na forma de calor de uma fonte para outra a temperatura maior. 25/11/2012 6

7 Teoria Cinética dos Gases Ideais As leis de Boyle e de Gay-Lussac valem para gases ideais. Ou seja, valem para um gás real na medida em que ele se comporta como ideal. Pela teoria cinética vimos que a pressão aumenta à medida que o volume diminui (lei de Boyle) porque as moléculas colidem com maior freqüência com as paredes do recipiente, e que a pressão aumenta com o aumento da temperatura (lei de Gay-Lussac) porque a elevação da temperatura aumenta a velocidade média das moléculas e, com isso, a freqüência das colisões com as paredes e a transferência de momentum. O sucesso da teoria cinética mostra que a massa e o movimento são as únicas propriedades moleculares responsáveis pelas leis de Boyle e de Gay-Lussac. 25/11/2012 7

8 Escalas de Temperatura Escalas mais utilizadas : A Celsius, que divide a medição de temperatura em 100partes iguais, denominadas graus centígrados, e a Fahrenheit, que é dividida em 180 partes iguais denominados graus Fahrenheit. A escala graus Fahrenheit é usada em muitos países de língua inglesa. A escala Kelvin é a escala absoluta de temperatura. 25/11/2012 8

9 Escala KELVIN (Temperatura Termodinâmica), ou Escala Absoluta. O físico irlandês William Thomson (lorde Kelvin) chegou à conclusão de que, se a temperatura mede a agitação das moléculas, então a menor temperatura possível aconteceria quando as moléculas estivessem em repouso absoluto. A esse estado de repouso térmico chamamos zero absoluto. Baseado no conceito de temperatura, ele criou a Escala Absoluta, conhecida como Escala Kelvin. Ele descobriu em laboratório que, para cada grau Celsius abaixado, a pressão de um gás diminuía 1/273, portanto a pressão seria zero quando ele abaixasse 273 graus. Em um gás a pressão também depende do movimento das moléculas, por isso a pressão zero só poderia acontecer quando as moléculas estivessem em repouso absoluto. E, assim, foi estabelecido o zero absoluto. Seguindo o raciocínio, isto é, subindo de grau em grau, Kelvin definiu o ponto de fusão do gelo de água em 273K e o ponto de ebulição da água em 373K. 25/11/2012 9

10 Medição Direta 25/11/

11 Termômetros de Ponteiro Instrumento de indicação, alarme, monitoração e controle de temperatura para qualquer tipo de aplicação industrial, com precisão, robustez, e confiança Características Robusto e resistente à vibração Alta precisão (Classe 1) Resposta rápida Não requer alimentação elétrica A ponta sensora é preenchida com um gás (geralmente Nitrogênio ou Argônio). Mudanças de temperatura causa mudança de pressão no gás que se expande, provocando um curvamento num bourdon que movimenta o ponteiro. 25/11/

12 Termômetro de Expansão Medição e Controle de Temperatura Termômetro que contém um bulbo de vidro, e no seu interior um material termo-sensível. Na medida que a temperatura aumenta, este liquido tem seu volume aumentado, fazendo com que seu nível marque a escala graduada adjunta ao bulbo 25/11/

13 Termômetro Capela Medição e Controle de Temperatura Termômetro de expansão, que tem instalado uma proteção de alumínio anodizado e haste de latão de 25 a 1000 mm, rosca opcional, capilar redondo branco ou amarelo, conforme norma DIN. 25/11/

14 Termômetro de expansão de Gás com capilar Com funcionamento idêntico aos de expansão comum. São utilizados em processos industriais onde o fluido do processo não é agressivo ao Aço inoxidável AISI 316 Aplicação: Para processos químicos e petroquímicos, alimentícios, papel e celulose Medição e Controle de Temperatura 25/11/

15 Termômetro Bi-metálico Medição e Controle de Temperatura Baseia-se no fenômeno da dilatação linear dos metais com a temperatura. O termômetro bimetálico consiste em duas laminas de metais com coeficientes de dilatação diferentes sobrepostas, formando uma só peça. Variando-se a temperatura do conjunto, observa-se um encurvamento que é proporcional a temperatura. Na prática a lamina bimetálica é enrolada em forma de espiral ou hélice, o que aumenta bastante a sensibilidade. O termômetro mais usado é o de lamina helicoidal, e consiste em um tubo bom condutor de calor, no interior do qual é fixado um eixo que por sua vez recebe um ponteiro que se desloca sobre uma escala. 25/11/

16 Termômetro Bi-metálico Medição e Controle de Temperatura 25/11/

17 NBR Termômetros bimetálicos Recomendações de fabricação e uso Terminologia, segurança e calibração Objetivos: Fixa as condições exigíveis do termômetro bimetálico para uso industrial, no que concerne aos aspectos de terminologia, recomendações gerais dimensionais e construtivas, especificações de segurança e de utilização e procedimentos de ensaio. Promover a intercambialidade, estabelecendo uma série de hastes dom dimensões padronizadas preferenciais, tais como comprimento e diâmetros. 25/11/

18 NBR Termômetros bimetálicos Recomendações de fabricação e uso Terminologia, segurança e calibração Faixas de indicação (Recomendadas): Para industriais comerciais: - 30 C a 70 C 0 C a 60 C 0 C a 100 C 0 C a 160 C 0 C a 250 C 0 C a 400 C aplicações e Para laboratório, termômetros frigoríficos e de bolso: - 50 C a 50 C 0 C a 60 C 0 C a 100 C 0 C a 160 C 0 C a 250 C 0 C a 400 C 25/11/

19 NBR Termômetros bimetálicos Recomendações de fabricação e uso Terminologia, segurança e calibração Calibração: Conceito de exatidão: grau de concordância verificada na comparação de indicadores de temperatura entre o valor observado no instrumento e um valor aceito como verdadeiro. Considera-se o erro máximo admissível aquele resultado desta comparação, expresso em porcentagem da faixa de indicação do instrumento. O erro de exatidão inclui histerese e repetibilidade, mas não o erro causado por atrito ou paralaxe. Procedimento: do começo ao fim da calibração, a temperatura do banho deverá ser medida usando-se um padrão de referência calibrado com uma exatidão quatro vezes melhor que o termômetro a ser calibrado. Imergir a haste do termômetro até a profundidade recomendada pelo fabricante. Antes de iniciar a calibração efetuar um pré-ciclo de imersão da haste em banhos quente e frio com temperaturas perto dos valores máximo e mínimo da faixa nominal. As leituras devem ser tomadas aproximadamente a da faixa de indicação: a) 50% da faixa de indicação; b)100% da faixa nominal de indicação; Medição e Controle de Temperatura O termômetro pode ser levemente batido antes de cada leitura, de modo a minimizar os erros de atrito. 25/11/

20 Medição Indireta 25/11/

21 Termopares (Thermocouples) Teoria Termoelétrica Medição e Controle de Temperatura O fenômeno da termoeletricidade foi descoberto em 1821 por T. J. Seebeck, quando ele notou que em um circuito fechado formado por dois condutores metálicos e distintos A e B, quando submetidos a um diferencial entre as suas junções, ocorre uma circulação de corrente elétrica ( i ). A existência de uma força eletro-motriz (F.E.M.)E AB, ou tensão, no circuito é conhecida como Efeito Seebeck, e este se produz pelo fato de que a densidade de elétrons livres num metal, difere de um condutor para outro e depende da temperatura. Quando este circuito é interrompido, a tensão do circuito aberto (Tensão de Seebeck ) torna-se uma função das temperaturas das junções e da composição dos dois metais. Denominamos a junção na qual está submetida à temperatura a ser medida de Junção de Medição (ou junta quente) e a outra extremidade que vais se ligar no instrumento medidor de junção de referência (ou junta fria). 25/11/

22 Termopares (Thermocouples) Medição e Controle de Temperatura O elemento termopar consiste em dois fios de diferentes ligas metálicas, emendados juntos num ponto onde será medida a temperatura. Esta junção gera uma pequena tensão quando aquecida. Esta tensão é em função da temperatura da junção. A relação entre a temperatura da junção e a tensão de saída varia para diferentes tipos de termopares. No instrumento de medição, a tensão do termopar na junta de referência depende do material do fio do termopar a da diferença de temperatura entre a junção sensora e a junção de referência. A temperatura da junção de referência deve ser mantida constante. Se isto não for possível, a conexão do termopar ao instrumento de medição deve ser feita usando um cabo de compensação. Por este método, o sinal de saída do termopar pode ser transmitido, para temperatura acima de 200 C, sem perda significantes de precisão. 25/11/

23 Compensação da Temperatura Ambiente (Tr) Para se usar o termopar como medidor de temperatura, é necessário conhecer a F.E.M. gerada e a temperatura da junção de referência Tr. O sinal total que será convertido em temperatura pelo instrumento será a somatória do sinal do termopar e da compensação, resultando na indicação correta da temperatura na qual o termopar está submetido (independendo da variação da temperatura ambiente). Termopar Tipo K sujeito a 100 C na junção de medição e 25 C na borneira do instrumento. 25/11/

24 NBR Tabela de referência de Termopares Objetivo: Esta norma estabelece as tabelas de referência usadas na conversão de força eletromotriz térmica gerada pelo termopar em função da temperatura. Tipos de Termopares: Medição e Controle de Temperatura Termopar tipo R (0 a 1600 C): Composto de platina pura(-) e uma liga de platina(+) contendo um teor de ródio o mais próximo possível de 13% em peso. Termopar tipo S (0 a 1600 C): : Compostos de platina pura(-) e uma liga de platina(+) contendo um teor de ródio o mais próximo possível de 10% em peso Termopar tipo B (600 a 1700 C): Feito de ligas cujas composições nominais em peso são platina - 30% ródio(+) e platina - 6% ródio(-). Termopar tipo J (-40 a 750 C): Compostos de ferro comercialmente puro(+) e uma liga de níquel(-) contendo 45% a 60% de cobre em peso, conhecida com Constantan. Termopar tipo T (-200 a 350 C): Compostos de cobre comercialmente puro(+) e uma liga de níquel(-) contendo 45% a 60% de cobre em peso. Termopar tipo E (-200 a 900 C): Compostos de ligas comerciais do tipo níquel-cromo(+) e níquelcobre(-). Termopar tipo K (-200 a 1200 C): Compostos de ligas comerciais do tipo níquel-cromo(+) e níquelmanganês-silício-alumínio(-). 25/11/ Termopar tipo N (-200 a 1200 C): Compostos de ligas níquel-cromo-silício(+) e níquel-silício(-).

25 NBR Tabela de referência de Termopares Classes de tolerância para os termopares (junção de referência a 0 C 25/11/

26 Curvas Características de Termopares 25/11/

27 Fio e Extensão e Cabos de Compensação Fios e cabos de extensão e compensação (ou fios e cabos compensados), nada mais são que outros termopares, cuja função além de conduzir o sinal gerado pelo sensor, é a de compensar os gradientes de temperatura existentes entre a junção de referência (cabeçote) do sensor e os bornes do instrumento, gerando um sinal proporcional de milivoltagem a este gradiente. Fios e Cabos de Extensão são condutores fabricados com as mesmas ligas dos termopares a que se destinam; portanto apresentam a mesma curva F.E.M. x temperatura. Os fios e cabos de extensão são usados com os termopares de base metálica ou básicos tipo T, J, E e K. Apesar de possuírem as mesmas ligas dos termopares, apresentam um custo menor devido a limitação de temperatura que podem ser submetido, pois sua composição química não é tão homogênea quanto a do termopar. Fios e Cabos de Compensação são os condutores fabricados com ligas diferentes dos termopares a que se destinam, mas também apresentando a mesma curva F.E.M. x temperatura dos termopares. São usados principalmente com os termopares nobres (feitos a base de platina) tipos S e R, porém pode-se utilizá-lo em alguns termopares básicos e com os novos tipos que ainda não estão normalizados. 25/11/

28 Cores de Termopares Medição e Controle de Temperatura 25/11/

29 Cores de Termopares Medição e Controle de Temperatura 25/11/

30 Cores de Termopares Medição e Controle de Temperatura 25/11/

31 Cabeçotes A função do cabeçote é a de proteger os contatos do bloco de ligação, facilitar a conexão do tubo de proteção e do conduíte, além de manter uma temperatura estável nos contatos do bloco de ligação, para que os contatos feitos de materiais diferentes do termopar não interfiram no sinal gerado por ele. O Cabeçote a Prova de Tempo, é um cabeçote mais robusto, indicado ambientes onde é necessário a proteção contra os efeitos do meio ambiente como umidade, gases não inflamáveis, poeiras, vapores e vedação (gaxetas), que fazem a vedação contra o tempo, vapor, gases e pó. Seu corpo é feito de alumínio ou ferro fundido com sua tampa rosqueada para maior proteção. 25/11/

32 Transmissor de Temperatura (Termopar) Sensor de entrada programável: termopares tipos J,K,T,N,E,R,S e Pt100 RTD. Saída 4-20mA a 2 fios (alimentado pelo loop). Power supply: 12 to 30 Vdc. Saída de corrente linearizada e com compensação de junta-fria para termopares. Pt100 a 2 u 3 fios, com linearização. Precisão: +-0.2% do fundo de escala para Pt100 e 0.3% do fundo de escala para os termopares. Efeito da Temperatura: 0.003% SPAN/ºC. Temperatura de trabalho:-40 to +85ºC. Proteção para quebra de sensor programável para início ou fim da escala. 25/11/

33 Poços Termométricos Medição e Controle de Temperatura O poço termométrico tem a função de proteger os termoelementos contra a ação do processo (ambientes agressivos, esforços mecânicos entre outros). É fornecido com meio para ligação estanque do processo, ou seja, veda o processo contra vazamentos, perdas de pressão, contaminações e outros. Genericamente usa-se o poço onde as condições do processo requisitam alta segurança e são críticas tais como altas temperaturas e pressões, fluidos muito corrosivos, vibrações e alta velocidade de fluxo. 25/11/

34 Recomendações para Seleção, Instalação e Uso do Termopares A escolha de um termopar para uma determinada aplicação deve ser feita considerandose todas as características e normas exigidas pelo processo como: Faixa de Temperatura; Precisão; Estabilidade; Repetibilidade; Condições de Trabalho ; Velocidade de Resposta; Potência Termoelétrica; Custo. Para a perfeita instalação e uso, deve-se atentar com vários detalhes de montagem como por exemplo o comprimento de inserção: O comprimento da proteção e do sensor deve ser de tal forma que acomode a junção de medição bem no meio do ambiente em que se deseja medir a temperatura. Um comprimento de inserção mínimo recomendado por norma é de no mínimo 10 (dez) vezes o diâmetro externo da proteção (bainha, tubo ou poço), para minimizar os erros causados pela condução de calor ao longo da proteção. 25/11/

35 Recomendações para Seleção, Instalação e Uso do Termopares Recomenda-se também uma distância mínima de 100mm do cabeçote à parede do processo, para nunca exceder a temperatura máxima de utilização dos fios e cabos de extensão e compensação. Deve-se instalar os poços e tubos de proteção em locais onde o fluido a ser medido esteja constante movimento, pois zonas de estanque não indicam a temperatura real do processo além de dar um atraso na resposta. Em processos com temperaturas elevadas, deve-se em alguns casos montar o poço na posição vertical, em cotovelo ou em ângulo para se conseguir um comprimento de inserção mínimo e uma boa resistência mecânica. 25/11/

36 PT100 As termoresistências ou bulbos de resistência ou termômetros de resistência ou RTD, são sensores que se baseiam no princípio da variação da resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam a resistência com o aumento da temperatura. Seu elemento sensor consiste de uma resistência em forma de fio de platina de alta pureza, de níquel ou de cobre (menos usado) encapsulado num bulbo de cerâmica ou vidro. Entre esses materiais, o mais utilizado é a platina pois apresenta uma ampla escala de temperatura, uma alta resistividade permitindo assim uma maior sensibilidade, um alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura, uma boa linearidade resistência x temperatura e também ter rigidez e ductibilidade para ser transformada em fios finos, além de ser obtida em forma puríssima. 25/11/

37 PT100 - Termorresistência de Platina A termorresistência de platina é a mais usada industrialmente devido a sua grande estabilidade e precisão. Convencionou-se chamá-la de PT100, (fios de platina com 100 a 0ºC). Sua faixa de trabalho vai de -200 a 650ºC, porém a ITS-90 padronizou seu uso até 962ºC aproximadamente. Aplicações típicas: Processos industriais Plantas Aquecedores dágua (Boilers) Sistemas de aquecimento Sistemas de ar condicionado Sistemas de ventilação Fogões 25/11/

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39 Ponte de Wheatstone para Termoresistências de Platina Existem normalmente dois instrumentos principais para determinar a resistência ôhmica das termorresistências, que são pontes de medição (Ponte de Wheatstone) e os eletrônicos. O circuito em ponte é bastante utilizado em laboratórios, devido a sua alta precisão e em alguns sistemas industriais. A ponte de Wheatstone, quando apresenta uma relação de resistência R 1. R 3 = R 2. R 4, esta se encontra balanceada ou em equilíbrio e desta forma não circula corrente pelo galvanômetro pois os potenciais nos pontos A e B são idênticos. Portanto conhecendo-se os valores de R 1 e R 2, e ajustando a resistência R3 até que a ponte fique em equilíbrio, tem-se através de R 3 o valor de R 4 e portanto o valor ôhmico da termoresistência. R 1. R 3 = R 2. R 4 25/11/

40 PT100 Ligação a dois fios Ligação a três fios 25/11/

41 NBR Termorresistência Industrial De Platina - Requisitos e métodos de ensaio Objetivo: Especifica os requisitos e métodos de ensaio de termorresistência industrial de platina(tip), para medição de temperatura, cuja resistência elétrica é uma função definida de temperatura. Esta norma abrange a termorresistência industrial de platina, revestida ou não, adequada para a faixa de temperatura de 200 C a +850 C, com duas classes de tolerância. 25/11/

42 NBR Termorresistência Industrial de Platina Calibração: O ensaio de calibração tem por finalidade constatar se toda TIP atende os níveis de tolerância exigidos nesta norma. O ensaio deve contemplar um número de pontos suficientes, de acordo com a faixa de utilização pretendida para o sensor, em atendimento à ITS-90. Normalmente emprega-se para o ensaio de calibração uma corrente de 1 ma, para evitar o efeito do auto-aquecimento A TIP deve ser levada lentamente até o limite superior de sua faixa de temperatura e depois exposta ao ar em temperatura ambiente. Ela deve então ser levada lentamente até o limite inferior de sua faixa de temperatura e depois exposta ao ar em temperatura ambiente. Em cada limite a TIP deve ser imersa até pelo menos a sua profundidade de imersão de calibração declarada e deve ser mantida na temperatura por tempo suficiente para alcançar o equilíbrio. Este procedimento deve ser repetido 10 vezes. Como resultado deste ensaio, a resistência a 0 c não deve ser mudada em mais do que o equivalente a 0,15 C para TIP de classe A e 0,30 C para a TIP de classe B. 25/11/

43 Vantagens e Desvantagens de Termorresistência (PT100) x Termopar Vantagens: a) Possuem maior precisão dentro da faixa de utilização do que os outros tipos de sensores. b) Tem características de estabilidade e repetibilidade melhores do que os termopares. c) Com ligação adequada, não existe limitação para distância de operação. d) Dispensa o uso de fios e cabos de extensão e compensação para ligação, sendo necessário somente fios de cobre comuns. e) Se adequadamente protegido ( poços e tubos de proteção ), permite a utilização em qualquer ambiente. f) Curva de Resistência x Temperatura mais linear. g) Menos influenciada por ruídos elétricos. 25/11/

44 Vantagens e Desvantagens de Termorresistência (PT100) x Termopar Desvantagens: a) São mais caras do que os sensores utilizados nesta mesma faixa. b) Range de temperatura menor do que os termopares. c) Deterioram-se com mais facilidade, caso se ultrapasse a temperatura máxima de utilização. d) É necessário que todo o corpo do bulbo esteja com a temperatura estabilizada para a correta indicação. e) Possui um tempo de resposta mais alto que os termopares. f) Mais frágil mecanicamente g) Autoaquecimento, exigindo instrumentação sofisticada. 25/11/

45 Transmissor de Temperatura (Termopar) 25/11/

46 ITS-90 International Temperature Scale Quando queremos construir uma escala de temperatura, o primeiro passo é isolar um fenômeno térmico facilmente reprodutível e arbitrariamente, associar uma certa temperatura Kelvin ao seu ambiente térmico. Em outras palavras, selecionamos um ponto fixo padrão. O padrão mais usado é o PONTO TRIPLO DA ÁGUA. O ponto triplo da água corresponde ao ponto em que a água, o gelo e o vapor de água coexistem em equilíbrio). Uma "célula" de ponto triplo é mostrada ao lado. A célula é resfriada até que a água, gelo, e vapor de água estejam em equilíbrio. A temperatura é K por definição. Um termômetro pode ser calibrado inserindo-o no tubo central. 25/11/

47 ITS-90 International Temperature Scale CALIBRAÇÃO: O ponto triplo da água é o mais importante ponto fixo termoelétrico definido usado em calibração de termômetros na ITS-90 (International Temperature Scale of 1990). Ele é o ponto fixo comum para a escala termodinâmica de temperatura Kelvin e a ITS-90. O seu valor é de K (0.01 C). Outros pontos fixos adotados: 25/11/

48 CALIBRAÇÃO: Medição e Controle de Temperatura ITS-90 International Temperature Scale DEFINIÇÃO DA ESCALA INTERNACIONAL DE TEMPERATURA DE 1990 Entre 0,65 K e 5.0 K T 90 é definida em termos das relações de temperatura de pressão de vapor do 3 He e 4 He. Entre 3,0 K e o ponto triplo de Neon (24,5561 K) T 90 é definido por meio de um termômetro de gás de hélio calibrado em três temperaturas experimentalmente realizáveis que possuem valores numéricos atribuídos (pontos fixos de definição) e usando-se procedimentos de interpolação especificados. Entre o ponto triplo de equilíbrio do hidrogênio (13,8033 K) e o ponto de solidificação da prata (961,78 C) T 90 é definida por meio de termômetros de resistência de platina calibrados em conjuntos específicos de pontos fixos de definição e usando-se procedimentos de interpolação especificados. Acima do ponto de solidificação de prata (961,78 C) T 90 é definida em termos de um ponto fixo de definição e da lei de radiação de Planck. 25/11/

49 ITS-90 International Temperature Scale Os termômetros de resistência funcionam baseados no fato de que a resistência de uma grande gama de materiais varia com a temperatura; de um modo geral, os metais aumentam a resistência com a temperatura, ao passo que os semicondutores diminuem a resistência com a temperatura, como está mostrado na fig /11/

50 Termômetros Portáteis Medição e Controle de Temperatura Instrumento digital portátil, de dois canal, com LCD de 3 1/2 dígitos, resolução de 1 C ou 1 F, precisão básica de 0.3%+2 C, congelamento de leitura e função T1 - T2. Realiza medidas de temperatura na faixa de -50 C a 1300 C ou -58 F a 1999 F, com uso de termopar tipo K. Instrumento digital portátil, tipo vareta, a prova de água, LCD de 3 1/2 dígitos, resolução de 0,1 C ou 0,1 F, precisão básica de 3 C, registro de máximo e mínimo. Realiza medida de temperatura na faixa de -10 C a 200 C ou 14 F a 392 F. 25/11/

51 Medição por Infra-vermelho Medição e Controle de Temperatura A tecnologia infravermelha não é um fenômeno novo, ela tem sido utilizada com sucesso em setores industriais e de pesquisa durante décadas, mas inovações tem reduzidos custos, ampliado a confiabilidade, e resultou em sensores infravermelhos para medição de temperatura sem contato. Quais as vantagens da medição de temperatura sem contato? É rápida (na faixa de ms), permitindo mais medições e acumulação de dados Medições podem ser feitas em objetos perigosos ou fisicamente inacessíveis (partes com alta-voltagem, medições a grande distância) Facilidade de medição quando o alvo está em movimento Medições de altas temperaturas(maiores que 1300 C) não apresentam problemas. Em casos similares, termômetros comuns não podem ser utilizados ou tem a sua vida útil reduzida Em casos de maus condutores de calor como plástico e madeira, medições são extremamente precisas sem distorções dos valores, se comparado com medições com termômetros de contato. 25/11/

52 Em suma, as principais vantagens da medição de temperatura por infra-vermelho são a velocidade, ausência de interferência e possibilidade de medição de altas temperaturas até 3000 C. Lembrando que apenas temperaturas na superfície dos materiais podem ser medidas. Os termômetros de infra-vermelhos podem ser comparados ao olho humano. As lentes do olho representa a parte ótica que faz com que a radiação(fluxo de fótons) vindos dos objetos pela atmosfera, alcancem a camada fotossensível (retina). Isto é convertido em um sinal que é enviado ao cérebro. A figura abaixo apresenta o processo de medição por infravermelho 25/11/

53 Toda forma de matéria com temperatura(t) acima do zero absoluto emite radiação infravermelha de acordo com a temperatura. Isto é chamado de radiação característica. A causa disto é o movimento mecânico interno das moléculas. A intensidade deste movimento depende da temperatura do objeto. Como o movimento das moléculas representa deslocamento de cargas, radiação eletromagnética(fótons) é emitida. Estes fótons movem-se coma velocidade da luz e comportam-se de acordo com os princípios óticos conhecidos. Eles podem ser defletidos, focados por lentes, ou refletidos por superfícies reflexivas. O espectro desta radiação tem faixa de 0,7 a 1000 µm de comprimento de onda. Por esta razão, a radiação não pode ser normalmente vista a olho nu. Esta área encontra-se na área de luz vermelha da luz visível e desta forma tem sido chamada de infravermelha. 25/11/

54 Medição por Infra-vermelho Medição e Controle de Temperatura 25/11/

55 Medição por Infra-vermelho Medição e Controle de Temperatura 25/11/

56 Fim!!! 25/11/