Sistemas Supervisrios

MEDIO DE temperaturaProf. Leandro Baranhttp://www.ge-ip.com/ Temperatura: Grandeza fsica que mede o estado de agitao das partculas de um corpo, caracterizando o seu estado trmico. Energia Trmica: a somatria das energias cinticas dos seus tomos, e alm de depender da temperatura, depende tambm da massa e do tipo de substncia. Calor: a energia que transferida entre um sistema e seu ambiente, devido a uma diferena de temperatura que existem entre eles.Termometria: Medio de Temperatura, o termo mais abrangente que inclui tanto a pirometria como a criometria.Pirometria: Medio de altas temperaturas, na faixa que os efeitos de radiao trmica passam a se manifestar.Criometria: Medio de baixas temperaturas, ou seja, aquelas prximas ao zero absoluto de temperatura.Medio de temperaturaintroduoConduo (slidos): Transferncia de calor por contato fsico, ocorrendo de partcula para partcula. (Exemplo: metais, roupas de l, etc.)Conveco (lquidos e gases): a propagao de calor com transporte de matria. Ocorre somente nos lquidos e gases. (Exemplo: condicionador de ar, geladeira).Radiao (sem contato fsico): Emisso contnua de energia de uma corpo para outro, atravs do vcuo ou do ar. (exemplo: estufas)Medio de temperaturaTransferncia de calorA escala Celsius, que divide a medio de temperatura em 100 partes iguais, denominadas graus Celsius de uso universal, e a Fahrenheit, que dividida em 180 partes iguais denominados graus Fahrenheit, usada em muitos pases de lngua inglesa. Tanto Celsius como Fahrenheit, so escalas relativas.O fsico irlands William Thomson (Lorde Kelvin) chegou concluso de que, se a temperatura mede a agitao das molculas, ento a menor temperatura possvel aconteceria quando as molculas estivessem em repouso absoluto. A esse estado de repouso trmico chamamos zero absoluto. Baseado no conceito de temperatura, ele criou a Escala Absoluta, conhecida como Escala Kelvin.

Medio de temperaturaEscalas de temperatura

Medio de temperaturaEscalas de temperatura 1 Classe: Elemento sensvel est em contato com o corpo cuja temperatura se quer medir.-Termmetros dilatao de lquido.Termmetros dilatao de gs;Termmetros dilatao de slido;Termmetros par termo eltrico;Termmetros resistncia eltrica;

2 Classe: Elemento sensvel no est em contato com o corpo cuja temperatura se quer medir.Pirmetros radiao total;Pirmetros radiao parcial.Medio de temperaturamedidores

Dilatao volumtrica de um lquido dentro de um recipiente fechado, com o aumento da temperatura.Medio de temperaturaTermmetro a dilatao de lquidoTermmetro de Vidro de Mercrio amplamente usado em laboratrios, oficinas e quando protegidos na rea industrial.Termmetro Metlico de Mercrio muito usado em reas industriais como indicador local.

Medio de temperaturaTermmetro a dilatao de lquido

Esse termmetro consta de um bulbo de metal ligado a um capilar metlico e um elemento sensor. Neste caso, o lquido preenche todo o instrumento e com uma variao da temperatura se dilata deformando elasticamente o elemento sensor.

Lquidos de enchimento:Mercrio, Xileno, Tolueno;

Obs.: A faixa de utilizao ultrapassa o ponto de ebulio devido ao recipiente estar preenchido sob presso elevada.Medio de temperaturaTermmetro de lquido com capilar

A alterao da temperatura varia a presso do gs conforme a Lei dos gases perfeitos (Gay-Lussac), sendo o volume constante.

O elemento de medio pode ser do tipo Bourdon, Espiral ou Helicoidal.Medio de temperaturaTermmetro de expanso de gs

Baseia-se no fenmeno da dilatao linear dos metais com a temperatura.

O termmetro bimetlico consiste em duas laminas de metais com coeficientes de dilatao diferentes sobrepostas, formando uma s pea. Variando-se a temperatura do conjunto, observa-se um encurvamento que proporcional a temperatura. Medio de temperaturaTermmetro bimetlico

Medio de temperaturaTermmetro bimetlico

Normalmente usa-se o Invar (ao c/ 36% de nquel) com baixo coeficiente de dilatao e o lato de alto coeficiente de dilatao.Medio de temperaturaTermmetro bimetlicoOs mtodos de utilizao de resistores para medio de temperatura iniciaram-se em torno de 1835, com Faraday, porm s houve condies de se elaborar os mesmos, para utilizao em processos industriais a partir de 1925.Esses transdutores adquiriram espao nos processos industriais por suas condies de alta estabilidade mecnica e trmica, resistncia contaminao, baixo ndice de desvio pelo envelhecimento e tempo de uso. Medio de temperaturatermoresistnciaOs termoresistores so transdutores de temperatura que apresentam uma variao em sua resistncia eltrica quando sofrem alguma variao de temperatura. De um modo geral, os metais aumentam a resistncia com a temperatura, ao passo que os semicondutores (termistores NTC) diminuem a resistncia com o aumento da temperatura.

Medio de temperaturatermoresistnciaA anlise do princpio dos termoresistores passa pelo chamado efeito termomecnico, efeito que consiste em uma alterao da dimenso de um determinado material, no necessariamente um condutor eltrico, causado por uma variao de temperatura. Em outras palavras, em condies normais de temperatura e presso, um aumento de temperatura causa um aumento nas dimenses fsicas do material.Medio de temperaturatermoresistnciaOs termoresistores Pt 100 so os mais utilizados industrialmente, devido a sua grande estabilidade, larga faixa de utilizao e baixas incertezas. Devido alta estabilidade dos termoresistores de platina, os mesmos so utilizados como padro de temperatura na faixa de (-270 a 660)C.

Medio de temperaturaTermoresistncia (Pt100)Existem normalmente dois instrumentos principais para determinar a resistncia hmica das termoresistncias, que so pontes de medio (Ponte de Wheatstone) e os eletrnicos.O circuito em ponte muito utilizado em laboratrios, devido a sua alta preciso e em alguns sistemas industriais.Medio de temperaturaTermoresistncia (Pt100)

Medio de temperaturaTermoresistncia (Pt100)

Medio de temperaturaTermoresistncia (Pt100)

Medio de temperaturaTermoresistncia (Pt100)Teoria TermoeltricaO fenmeno da termoeletricidade foi descoberto em 1821 por Thomas Johann Seebeck o qual observou que unindo as extremidades de dois metais diferentes "x" e "y" e submetendo as junes "a" e "b" a temperaturas diferentes T1 e T2, surge uma tenso (normalmente da ordem de mV) entre os pontos a e b, denominada "tenso termoeltrica".

Medio de temperaturatermoparesEste fenmeno conhecido por "Efeito Seebeck". Uma consequncia imediata do efeito Seebeck o fato de que, conhecida a temperatura de uma das junes pode-se, atravs da tenso produzida, saber a temperatura da outra juno. Quando este circuito interrompido, a tenso do circuito aberto (Tenso de Seebeck ) torna-se uma funo das temperaturas das junes e da composio dos dois metais.Denominamos a juno na qual est submetida temperatura a ser medida de Juno de Medio (ou junta quente) e a outra extremidade que vais se ligar no instrumento medidor de juno de referncia (ou junta fria).

Medio de temperaturatermopares

Medio de temperaturatermoparesLei do Circuito HomogneoA tenso, desenvolvida em um circuito termoeltrico de dois metais diferentes, com suas junes s temperaturas T1 e T2, independente do gradiente de temperatura e de sua distribuio ao longo dos fios;Algumas consequncias importantes desta Lei:Se as junes estiverem mesma temperatura, a tenso gerada pelo termopar nula;A tenso gerada pelo termopar independe do ponto escolhido para medir o sinal. Por isso, ao confeccionar o termopar, numa das junes no realizada a solda, para ser introduzido ali o instrumento de medio;Medio de temperaturatermoparesLei dos Metais Intermedirios"A soma algbrica das tenses em um circuito termoeltrico composto de um nmero qualquer de metais diferentes zero, se todo o circuito estiver mesma temperatura". A tenso do termopar no ser afetada se em qualquer ponto do circuito for inserido um terceiro metal, desde que suas junes sejam mantidas mesma temperatura.Medio de temperaturatermoparesTermopares BsicosDe maior uso industrial, apresentando fios de custo relativamente baixo e sua aplicao admite incertezas maiores:TIPO T Formado por cobre e constantan. Constantan uma liga de cobre e nquel compreendida no intervalo entre Cu (50 % a 65 %) e Ni (35 %). A composio mais utilizada para este tipo de termopar de Cu (58 %) e Ni (42 %);TIPO J Formado por ferro e constantan;TIPO E Formado por uma liga chamada Cromel (Ni e Cr) e constantan;TIPO K Formado por cromel e outra liga chamada de alumel (Ni, Mn, Si e Al);Medio de temperaturatermoparesTermopares NobresSo aqueles que os pares so constitudos de platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido baixa potncia termoeltrica, apresentam pequenas incertezas, dada a homogeneidade e pureza dos fios dos termopares.TIPO S - Formados por uma liga de platina (90%) e rhdio (10%) com platina. utilizado em transdutores descartveis na faixa de (1200 a 1768)C, para medio de metais lquidos em siderrgicas e fundies.TIPO R - Formados por uma liga de platina (87%) e rhdio (13%) com platina.TIPO B - Formados por uma liga de platina (70%) e rhdio (30%) e outra de platina (94%) e rhdio (6%).Medio de temperaturatermoparesTermopares EspeciaisTIPO C - Tungstnio Rhnio - Esses termopares podem ser usados continuamente at 2300 C e por curto perodo at 2750 C.Irdio 40% - Rhdio / Irdio - Esses termopares podem ser utilizados por perodos limitados at 2000 C.Platina - 40% Rhdio / Platina - 20% Rhdio - Podem ser usados continuamente at 1600 C e por curto perodo at 1850 C.Ouro-Ferro / Chromel - Esses termopares so desenvolvidos para trabalhar em temperaturas criognicas.TIPO N - Nicrosil (Ni, Cr e Si) / Nisil (Ni, Si e Mn) - Basicamente, este novo par termoeltrico um substituto para o par tipo K, pois apresenta maior estabilidade em altas temperaturas, porm, apresenta uma tenso um pouco menor em relao a ele.Medio de temperaturatermoparesFios de Compensao e ExtensoChama-se de fios ou cabos de extenso aqueles fabricados com as mesmas ligas dos termopares a que se destinam.Exemplos: Tipo TX, JX, EX e KX.

Chama-se de fios ou cabos de compensao aqueles fabricados com ligas diferentes das dos termopares a que se destinam, porm que forneam, na faixa de utilizao recomendada, uma curva da tenso em funo da temperatura equivalente desses termopares.Exemplos: Tipo SX e BX.Medio de temperaturatermoparesA funo do cabeote a de proteger os contatos do bloco de ligao, facilitar a conexo do tubo de proteo e do condute, alm de manter uma temperatura estvel nos contatos do bloco de ligao, para que os contatos feitos de materiais diferentes do termopar no interfiram no sinal gerado por ele .

- O Cabeote a Prova de Tempo, um cabeote mais robusto, indicado ambientes onde necessrio a proteo contra os efeitos do meio ambiente como umidade, gases no inflamveis, poeiras, vapores e vedao (gaxetas), que fazem a vedao contra o tempo, vapor, gases e p. Seu corpo feito de alumnio ou ferro fundido com sua tampa rosqueada para maior proteo.

Medio de temperaturaTermopares (cabeote)O poo termomtrico tem a funo de proteger os termoelementos contra a ao do processo (ambientes agressivos, esforos mecnicos entre outros). fornecido com meio para ligao estanque do processo, ou seja, veda o processo contra vazamentos, perdas de presso, contaminaes e outros.Genericamente usa-se o poo onde as condies do processo requisitam alta segurana e so crticas tais como altas temperaturas e presses, fluidos muito corrosivos, vibraes e alta velocidade de fluxo.

Medio de temperaturatermopares

Toda forma de matria com temperatura (T) acima do zero absoluto emite radiao infravermelha. Isto chamado de radiao caracterstica. A causa disto o movimento mecnico interno das molculas. A intensidade deste movimento depende da temperatura do objeto. Como o movimento das molculas representa deslocamento de cargas, uma radiao eletromagntica (ftons) emitida. Estes ftons movem-se com a velocidade da luz e comportam-se de acordo com os princpios ticos conhecidos. Medio de temperaturaMedio por infravermelhoEm suma, as principais vantagens da medio de temperatura por infravermelho so a velocidade, ausncia de interferncia e possibilidade de medio de altas temperaturas at 3000C. Lembrando que apenas temperaturas na superfcie dos materiais podem ser medidas.Os termmetros de infravermelhos podem ser comparados ao olho humano. A lente do olho representa a parte tica que faz com que a radiao(fluxo de ftons) vindos dos objetos pela atmosfera, alcancem a camada fotossensvel (retina). Isto convertido em um sinal que enviado ao crebro.A figura abaixo apresenta o processo de medio por infravermelho

Medio de temperaturaMedio por infravermelhoA tecnologia infravermelha no um fenmeno novo, ela tem sido utilizada com sucesso em setores industriais e de pesquisa durante dcadas, mas inovaes tem reduzidos custos, ampliado a confiabilidade, e resultou em sensores infravermelhos para medio de temperatura sem contato.Quais as vantagens da medio de temperatura sem contato ? rpida (na faixa de ms), permitindo mais medies e acumulao de dados Medies podem ser feitas em objetos perigosos ou fisicamente inacessveis (partes com alta tenso, medies a grande distncia) Facilidade de medio quando o alvo est em movimentoMedies de altas temperaturas(maiores que 1300C) no apresentam problemas. Em casos similares, termmetros comuns no podem ser utilizados ou tem a sua vida til reduzidaEm casos de maus condutores de calor como plstico e madeira, medies so extremamente precisas sem distores dos valores, se comparado com medies com termmetros de contatoNo h risco de contaminao e efeito mecnico na superfcie dos objetos Medio de temperaturaMedio por infravermelhoEles podem ser defletidos, focados por lentes, ou refletidos por superfcies reflexivas. O espectro desta radiao tem faixa de 0,7 a 1000 m de comprimento de onda. Por esta razo, a radiao no pode ser normalmente vista a olho nu. Esta rea encontra-se na rea de luz vermelha da luz visvel e desta forma tem sido chamada de infravermelha.

Medio de temperaturaMedio por infravermelho

Medio de temperaturaMedio por infravermelho

Desenvolvimento de um produto (controle do processo)Inspeo mecnicaDetecta sobreaquecimentos em ligaes entre os constituintes, por exemplo, de um motor. Permite detectar veios desalinhadosInspeo preventivaDetecta sobreaquecimentos nas ligaes entre os bornes de cabos de alta tenso

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