Termopares. Princípios - I. Óptica. Tomografia Medir Temperatura Eléctrica. Laser Termopares

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1 Termopares - Princípios e Aplicações - Princípios - I Óptica Tomografia Medir Temperatura Eléctrica Laser Termopares

2 Pi Princípios i - II O que é um termopar Efeito de Seebeck (Princípio i Físico) T1 i Metal B Metal A i T2 T2 T1 Pi Princípios i - III Como se mede a temperatura Princípio de Funcionamento V Metal A V2 V2 = V3 V1 V1-V3 = f( T) V3 Metal B E= (Tj-Tr) E - Força Electromotriz (mv) - Coeficiente i de Seebeck (mv/k)

3 Princípios - IV Como se classificam os termopares Tipo de Material Tipo de Revestimento Tipo de Junção Princípios - V Tipo de material Termopares CC Características Genéricas Cromel/Alumel NiCr/NiAl Tipo K -200 a 1270 Ferro/Constantan Fe/CuNi Tipo J 0 a 750 Atmosferas oxidantes e inertes. Limitações em vácuo e em atmosferas redutoras. Atmosferas redutoras, inertes e em vácuo. Limitações em atmosferas oxidantes a elevadas temperaturas. Atmosferas oxidantes ou inertes. Limitações em atmosferas redutoras. Cromel/Constantan NiCr/CuNi Tipo E a 900 Cobre/Constantan Atmosferas humidas. Cu/CuNi Tipo T a 350 Limitações em atmosferas oxidantes. Platina 10% Ródio/Platina Atmosferas oxidantes ou inertes Pt10%Rh/Pt Tipo S 0 a 1450 Sensível a contaminações Platina 13% Ródio/Platina Atmosferas oxidantes ou inertes Pt13%Rh/Pt Tipo R 0 a 1450 Sensível a contaminações Platina 30% Ródio/Platina 6% Ródio Tipo B 0 a 1820 Atmosferas oxidantes ou inertes Sensível a contaminações Muito utilizado na industria Vidro.

4 Princípios - VI Revestimento Ferrosos Metálicos Não Ferrosos Cerâmicos Aplicações

5 Aplicações Princípios - VII Tipo de Junção Exposta Ligada à Terra Isolada

6 Aplicações Aplicações -50 ºC

7 Princípios - VIII Critérios de Selecção Gama de Temperatura Características do Meio Tempo de Resposta Resolução Temporal das Medidas de Temperatura

8 Limitações-I Quais as fontes de erro nas medições Perturbações induzidas pela sonda Efeitos catalíticos Efeitos de transferência de calor Pirómetros de sucção Limitações-I Quais as fontes de erro nas medições Perturbações induzidas pela sonda Natureza Química Natureza Térmica Natureza Aerodinâmica Reacções na superfície Sonda como poço de calor Geometria inadequada

9 Limitações-I Quais as fontes de erro nas medições Efeitos catalíticos Apesar da elevada resistência à oxidação, quando expostos a atmosferas redutoras, podem actuam como agentes catalíticos, recombinando radicais dando origem a erros. Solução Minimizar o aquecimento catalítico revestindo os fios com um adequado material não-catalítico Limitações-I Quais as fontes de erro nas medições Efeitos de transferência de calor Condução A magnitude Quando do erro, de onde vem Sempre que Tamanho do glóbulo Radiação existe um Qual a magnitude gradiente de da junção destes erros temperatura Exemplo: um termopar com Comprimento do fio 300 mm de diâmetro pode Donde vem ter um erro de 250ºC quando a temperatura do Combustão: gás é de 1400ºC temperatura de chama

10 Limitações-I Quais as fontes de erro nas medições Geometria da sonda Posição do termopar dentro do pirómetro Geometria do invólucro Magnitude da velocidade de sucção Quando se usa Pirómetros de sucção O que pode influenciar i as medidas + IMPORTANTE Usam-se para proteger o termopar do meio ambiente De que é feito um pirómetro de sucção Limitações-II Compensação da inércia térmica do termopar Desprezando: Perda por Condução; Perdas por Radiação; Actividade catalítica na superfície... A compensação é feita segundo a equação: T G T W dt dt W onde é a constante de tempo característica do termopar.

11 Limitações-III Determinação da constante de tempo do termopar A equação que traduz o valor da constante de tempo é: C pv Ah 2 C pd 4k Nu que depende de h e Nu locais e das características geométricas e térmicas do fio. Métodos de avaliar a a easuapecsão precisão: Método 1/e; Método Plateau. Limitações-IV Método 1/e A constante de tempo é tomada como o tempo que leva ao decaimento da temperatura a 1/e do seu valor inicial. Método Plateau A constante de tempo é obtida pela evolução da sua resolução temporal ao longo do decaimento.

12 Limitações-V Imprecisões na medição da constante de tempo Estimativa do nível do patamar no método Plateau; Degradação do termopar ao longo do tempo com contaminação de partículas; Erros associados à dependência de da velocidade e temperatura. Em que situações podem então ser aplicados termopares

13 Termopares - Aplicações Gerais e Industriais - Aplicações-I TUBAGENS Tipos J, K e E - 900ºF Tipo T - 700ºF

14 Aplicações-II Termopares usados em pequenas cavidades. Aplicações-III Termopares p/ Infravermelhos I

15 Aplicações-IV Termopares p/ Infravermelhos II Aplicações-V Termopares de superfície I

16 Aplicações- VI Termopares de superfície II Ângulo de 90º Uso eléctrico até 250ºC Aplicações-VII Termopares de superfície III Medem até 480ºC Medem até 250ºC Ex: paredes, moldes

17 Aplicações-VII Termopares de superfície IV Ex: superfícies vibratórias, chapas de aço A medição é feita com tempos curtos. Aplicações- IX Termopares de superfície V Ex: superfícies móveis, pneus A medição é feita com movimento.

18 Aplicações- X Termopares de superfície VI Fácil utilização e mobilidade Aplicações- XI

19 Aplicações-XII Aplicações- XIII

20 Aplicações- XVI Aplicações- XVII Aplicações Gerais Uso Veterinário Mini Hipodérmicos Eletrônica Aplicações Industriais

21 Aplicações- XVIII A seleção dos termopares em diferentes países implica um diferente código de cores. Efeito Termoelétrico Aplicações- XX