INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL. Prof. Eduardo Calsan. Polímeros/Engenharias

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1 INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL Prof. Eduardo Calsan Polímeros/Engenharias

2 Por que se mede temperatura? II Medição Temperatura parte II Cromatógrafo de Gás 2

3 Termômetros de haste de vidro: II Medição Temperatura parte II - 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; 3

4 - podem ser fornecidos para: II Medição Temperatura parte II 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. 4

5 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. 5

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7 Termômetros de sistema termal: - conjunto selado composto de: II Medição Temperatura parte II 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. 7

8 - podem ser: II Medição Temperatura parte II 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. 8

9 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 9

10 - tipos de termopares: II Medição Temperatura parte II TIPO POSITIVO NEGATIVO Tmín (ºC) T cobre cobre-níquel (constantan) J ferro cobre-níquel (constantan) E K níquel-cromo (cromel) níquel-cromo (cromel) cobre-níquel (constantan) níquel-alumínio (alumel) Tmáx (ºC) S/R platina-ródio platina B Platina ródio N níquel-cromosilício níquel-silício

11 junta de medição junta de referência 11

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13 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; 13

14 - 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. 14

15 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). 15

16 Referências: 1- COSTA, Augusto Diniz da. Instrumentação. Vol. 1. São Bernardo do Campo: Editora da ETE Lauro Gomes, Cursos Piping. Instrumentação Elétrica e Pneumática. Santo André, THOMAZINE, Daniel & ALBUQUERQUE, Pedro Urbano Braga de. Sensores industriais. Fundamentos e aplicações. 7. ed.. São Paulo: Editora Érica, acessado em 06/03/ acessado em 06/03/ acessado em 06/03/ acessado em 06/03/ acessado em 06/03/ Fotos: Técnico Felipe Manhas. 16