INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

2 Aula 19 2

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9 Compensação da Temperatura Ambiente Vimos que a temperatura utilizada como padrão para o desenvolvimento das curvas dos termopares é de 0ºC. Portanto, dispositivos alternativos foram desenvolvidos para simular automaticamente uma temperatura de 0ºC, chamada de compensação automática da junção de referência ou da temperatura ambiente. Nestes instrumentos encontra-se um sensor de temperatura que mede continuamente a temperatura ambiente e suas variações, adicionando ao sinal que chega do sensor uma tensão correspondente à diferença da temperatura ambiente para a temperatura de 0ºC.

10 Como no instrumento medidor, está incorporado um sistema de compensação da temperatura ambiente, este gera um sinal como se fosse um outro termopar que chamamos de E1.

11 O sinal total que será convertido em temperatura pelo instrumento será o somatório 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). A indicação no instrumento será de 100ºC, que é a temperatura do processo (junção de medição do termopar).

12 - Termopares básicos São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior. - Termopares Nobres Aqueles cujos pares são constituídos de platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios dos termopares. - Termopares Novos Ao longo dos anos, novos tipos de termopares foram desenvolvidos para atender as condições de processo onde os termopares vistos até aqui não atendiam a contento (satisfatoriamente). A maioria destes termopares ainda não estão normalizados, nem são fabricados no Brasil 12

13 Termopares básicos 13

14 Termopares nobres 14

15 Termopares tipo J (básico): Ferro (+) x Constantan (-) Estes termopares são apropriados para medição em vácuo e atmosferas oxidantes, redutoras e inertes, em temperaturas que chegam até 760 C. A taxa de oxidação do ferro é alta a partir de 540 C, em que são recomendados elementos de bitola maior. Não é recomendado o uso deste termopar com elementos nus em atmosferas sulfurosas acima de 540 C. 15

16 Termopares tipo K (básico): Chromel (+) x Alumel (-) Termopares tipo K são recomendados para uso contínuo em atmosferas inertes ou oxidantes, em temperaturas de até 1260 C. Sua resistência à oxidação faz com que esses termopares sejam preferidos, principalmente nas temperaturas superiores a 540 C. Podem também ser utilizados para medições de 250 C até 0 C, porém seus limites de erro foram estabelecidos somente para temperaturas superiores a 0 C. 16

17 Termopares tipo T (básico): Cobre (+) x Constantan (-) Estes termopares são resistentes à corrosão em atmosferas úmidas e indicados também para a medição de temperaturas abaixo de zero. Seu limite superior de temperatura é de 370 C, pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, redutoras ou inertes. Este é o único termopar cujos limites de erro estão estabelecidos para temperaturas abaixo de zero. 17

18 Termopares tipo E (básico): Chromel (+) x Constantan (-) Termopares tipo E são recomendados para uso em faixas de temperatura entre C, em atmosferas oxidantes ou inertes. Em atmosferas redutoras, alternadamente oxidantes e redutoras e no vácuo, estes termopares estão sujeitos às mesmas limitações dos termopares tipo K. São utilizados também para medições em temperaturas abaixo de 0 C, pois não estão sujeitos à corrosão em atmosferas úmidas. Porém, seus limites de erro para temperaturas abaixo de zero não estão normalizados. Apresentam como vantagem as maiores potências termoelétricas em relação a outros tipos de termopares, motivo pelo qual muitas vezes são preferidos. 18

19 Termopares tipo R e S (nobres): S : Platina 10% Ródio (+) x Platina (-) R : Platina 13% Ródio (+) x Platina (-) Os termopares tipos S e R são recomendados para uso contínuo em atmosferas oxidantes ou inertes, a temperaturas que chegam até 1480 C. Não devem ser utilizados em atmosferas redutoras, ou atmosferas que contenham vapores, a menos que devidamente protegidos com tubos NÃO metálicos. Termopares tipos S e R podem ser usados no vácuo por curtos períodos de tempo, e uma maior estabilidade será obtida com o uso de termopares tipo B. 19

20 Termopares tipo R e S (nobres): S : Platina 10% Ródio (+) x Platina (-) R : Platina 13% Ródio (+) x Platina (-) O uso contínuo dos termopares tipos S e R a altas temperaturas causa um desgaste excessivo que pode romper o termopar. Essas condições tornam a platina suscetível à contaminação, o que provoca a descalibração do termopar. Mudanças na calibração ocorrem também pela difusão de ródio do elemento negativo para o positivo, ou também pela volatilização do ródio do elemento positivo. 20

21 Termopares tipo B (nobres): 30% Ródio (+) x 6% Ródio (-) Os termopares tipo B são recomendados para uso contínuo em atmosferas inertes ou oxidantes, à temperatura limite de C. São também indicados para operar no vácuo até sua temperatura limite. Não é aconselhado o uso destes termopares em ambientes redutores ou que contenham vapores, a menos que devidamente protegidos com tubos de proteção NÃO metálicos. Sob condições adequadas de temperatura e ambiente, os termopares tipo B demonstram menos desgaste a menores desvios de calibração. Os termopares tipo B apresentam vantagens sobre os termopares tipos S e R, em relação à não necessidade de utilização de cabos de compensação específicos. 21

22 A escolha de um termopar deve assegurar que o equipamento de medida não limite a faixa de temperaturas que consegue ser medida. 22

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24 8 AWG = DIÂMETRO = (MM) = SEÇÃO RETA = mm² 14 AWG = DIÂMETRO = (MM) = SEÇÃO RETA = mm² 20 AWG = DIÂMETRO = (MM) = SEÇÃO RETA = mm² 24 AWG = DIÂMETRO = (MM) = SEÇÃO RETA = mm² 24