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INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃOINDUSTRIALINDUSTRIAL
TEMPERATURATEMPERATURAProf. ArnaldoProf. ArnaldoI. T. ConsultantI. T. ConsultantI. A. I. ConsultantI. A. I. Consultant
TemperaturaTemperaturacomocomo
Variável deVariável deProcessoProcesso
MedirMedir, , ControlarControlar, , SupervisionarSupervisionar & & GerenciarGerenciar as asVariáveis Físico-QuímicasVariáveis Físico-Químicas em em Eventos Op.Eventos Op. de deProcessos IndustriaisProcessos Industriais é é ObterObter todas todas GarantiasGarantias
TécnicasTécnicas necessárias de necessárias de ProdutosProdutos com com AltosAltos Níveis de QualidadeNíveis de Qualidade, com , com Melhores CondiçõesMelhores Condiçõesde Rendimentode Rendimento possíveis, a possíveis, a Custos CompatíveisCustos Compatíveis
com as com as RealidadesRealidades da da Planta ProdutoraPlanta Produtora SemSemDeixar de AtenderDeixar de Atender as as Exigências ComerciaisExigências Comerciais dos dos
próprios próprios Nichos do Mercado ConsumidorNichos do Mercado Consumidor ; ;
Nos Nos Mais DiversosMais Diversos TiposTipos de de Processos ProdutivosProcessos Produtivoso o MonitoramentoMonitoramento & & MediçãoMedição da da TemperaturaTemperatura são são
FundamentaisFundamentais para a para a ObtençãoObtenção dos dos ParâmetrosParâmetros & &Valores ReferenciaisValores Referenciais para as para as Linhas de ProdutosLinhas de Produtos,,De AcordoDe Acordo com as com as Mais RecentesMais Recentes & & RespeitadasRespeitadas
Normas Técnicas de Qualificação IndustrialNormas Técnicas de Qualificação Industrial ; ;
TermometriaTermometria (“(“Medir TemperaturasMedir Temperaturas”) é ”) é MuitoMuito
ConfundidaConfundida, eventualmente, com , eventualmente, com PirometriaPirometria que, que,
às vezes, é às vezes, é CitadaCitada como um como um Significado ParecidoSignificado Parecido,,
mas que, na verdade, mas que, na verdade, Deve Ser InterpretadaDeve Ser Interpretada como como ::
• PirometriaPirometria - - MediçãoMedição de de Altas TemperaturasAltas Temperaturas,,
na na FaixaFaixa aonde aonde Efeitos da Radiação TérmicaEfeitos da Radiação Térmica
se se ManifestamManifestam dentro de certos dentro de certos Processos Op.Processos Op. ; ;
• CriometriaCriometria - - MediçãoMedição das das Baixas TemperaturasBaixas Temperaturas
Muito PróximasMuito Próximas ao ao Zero AbsolutoZero Absoluto ; ;
• TermometriaTermometria – – Ciência Bem Mais AbrangenteCiência Bem Mais Abrangente,,
IncluiInclui a a PirometriaPirometria & a & a CriometriaCriometria para para TODOSTODOS
os os Casos Op.Casos Op. de de Medição de TemperaturaMedição de Temperatura ; ;
TemperaturaTemperatura éé DiferenteDiferente dede CalorCalor ! ! ! ! ! !
# # CalorCalor é uma é uma Forma de EnergiaForma de Energia & & TemperaturaTemperatura é uma é uma Grandeza Física FundamentalGrandeza Física Fundamental ;;
# # CalorCalor AdicionadoAdicionado ou ou RetiradoRetirado de um de um CorpoCorpo Altera FundamentalmenteAltera Fundamentalmente sua sua TemperaturaTemperatura ;;
## CalorCalor TransformaTransforma SólidosSólidos em em LíquidosLíquidos & estes & estes em em PlasmaPlasma, , VaporesVapores ou ou GasesGases ;;
## A A Expansão FísicaExpansão Física dos dos CorposCorpos é tb. é tb. Resultado Resultado DiretoDireto Processos de AquecimentoProcessos de Aquecimento ;;
## A A EnergiaEnergia do do CalorCalor pode até ser pode até ser TransformadaTransformada emem Energia MecânicaEnergia Mecânica na na Produção de Produção de
TrabalhoTrabalho porém, o porém, o Mais ComumMais Comum é a é a Energia MecânicaEnergia Mecânica,, ElétricaElétrica ou ou QuímicaQuímica de um de um TrabalhoTrabalho ProduzirProduzir também também CalorCalor, por , por CausaCausa dos dos AtritosAtritos & &
PerdasPerdas ;;
Por intermédio doPor intermédio do Frio IntensoFrio Intenso pode-se tb. pode-se tb. ObterObterMudanças de EstadoMudanças de Estado para os para os Elementos FísicosElementos Físicos& & QuímicosQuímicos,, por por ProcessosProcessos de de LiofilizaçãoLiofilização ( tb.( tb.conhecidos por conhecidos por CriodessecaçãoCriodessecação, , CongelamentoCongelamentoà Vácuoà Vácuo ou “ ou “Freeze DryingFreeze Drying”” ) que são ) que são MétodosMétodos
de de DesidrataçãoDesidratação usados na usados na Preservação TécnicaPreservação Técnicapara para Alimentos PerecíveisAlimentos Perecíveis, , Matérias PrimasMatérias Primas,,
Princípios AtivosPrincípios Ativos, , VitaminasVitaminas, , BactériasBactérias, , VírusVírus,,etc., onde etc., onde Após CongelamentoApós Congelamento, , ÁguaÁgua & outros & outros
SolventesSolventes são são RetiradosRetirados, através de , através de SublimaçãoSublimação,,SEM QUESEM QUE tais tais ElementosElementos citados citados PassemPassem pelo pelo
Estado LíquidoEstado Líquido, , Preservando-sePreservando-se,, assim,assim, TODASTODASPropriedades DesejadasPropriedades Desejadas para estes para estes ProdutosProdutos ; ;
Resíduo InsolúvelResíduo Insolúvel( Fibras )( Fibras )LiofilizaçãoLiofilização
TEMPERATURATEMPERATURA && CALORCALOR
CorposCorpos, , SubstânciasSubstâncias & & GasesGases são são ConstituídosConstituídos
pelas pelas MoléculasMoléculas, , ÁtomosÁtomos & suas & suas Sub-PartículasSub-Partículas
que que FicamFicam em em Contínua VibraçãoContínua Vibração & & Quanto MaisQuanto Mais
RápidaRápida for esta for esta Agitação TérmicaAgitação Térmica, , Mais QuentesMais Quentes
tais tais ElementosElementos FicarãoFicarão, , IndependentementeIndependentemente de de
seus seus Estados Físico-QuímicosEstados Físico-Químicos & neste & neste ContextoContexto,,
TemperaturaTemperatura pode serpode ser RepresentadaRepresentada através de através de
Escalas NuméricasEscalas Numéricas, sendo que , sendo que Quanto MaioresQuanto Maiores
forem seus forem seus ValoresValores, , MaiorMaior será a será a QuantidadeQuantidade de de
Energia CinéticaEnergia Cinética queque a a Estrutura da MatériaEstrutura da Matéria
será será Capaz de ProduzirCapaz de Produzir emem um um Processo Op.Processo Op. ; ;
Modelagem Sub-Modelagem Sub-AtômicaAtômica
Gell-MannGell-Mann / / ZweigZweig
Modelo Atômico AtualModelo Atômico Atual ReúneReúne osos FundamentosFundamentos dada Teoria Teoria
QuânticaQuântica, , IncluindoIncluindo Conceitos Conceitos TécnicosTécnicos dasdas Interações Interações
Fortes das ForçasFortes das Forças ((Cromodinâmica QuânticaCromodinâmica Quântica) )
comcom aa Teoria Física UnificadaTeoria Física Unificada que estáque está
relacionada àsrelacionada às Interações Interações FracasFracas
& às& às Forças EletromagnéticasForças Eletromagnéticas
Modelo AtômicoModelo AtômicoPadrão AtualPadrão Atual 1964 / 1968
Modelagem Sub-AtômicaModelagem Sub-Atômica Gell - MannGell - Mann // ZweigZweig(( Modelo AtômicoModelo Atômico dos dos QuarksQuarks ouou Sub-PartículasSub-Partículas ))
ACFACF
Mapa ConceitualMapa Conceitual Modelo Atômico Modelo Atômico AtualAtual
FérmionsFérmions
BósonsBósonsACFACF
A A Energia TérmicaEnergia Térmica dos dos CorposCorpos & & MeiosMeios é a é a SomatóriaSomatóriadas das Energias CinéticasEnergias Cinéticas de suas de suas Estruturas InternasEstruturas Internas & &além de além de DependerDepender dos dos Níveis de TemperaturaNíveis de Temperatura, , LevaLeva Em ConsideraçãoEm Consideração também as suas também as suas MassasMassas, bem como, bem como
Quais SerãoQuais Serão os os Tipos de ElementosTipos de Elementos sobsob AnáliseAnálise ; ;
CalorCalor é é 1 Forma de Energia em Trânsito1 Forma de Energia em Trânsito TransferidaTransferidaDiretamenteDiretamente por por Meios Op.Meios Op. de de Condução TérmicaCondução Térmica
sendo sendo Função Op.Função Op. das das Diferenças de TemperaturaDiferenças de Temperatura ::
• Condução TérmicaCondução Térmica : : ProcessoProcesso de de Transferência deTransferência deEnergiaEnergia AtravésAtravés dos dos Elementos ComponentesElementos Componentes dos dosMeios SólidoMeios Sólido, , LíquidoLíquido ou ou GasosoGasoso, , SEMSEM TRANSPORTETRANSPORTEde de MatériaMatéria, com a , com a Energia TérmicaEnergia Térmica se se PropagandoPropagando por por Contato DiretoContato Direto SEMPRESEMPRE das das Regiões da MatériaRegiões da Matéria sob sob TemperaturasTemperaturas Mais AltasMais Altas Em DireçãoEm Direção às às ÁreasÁreas do do MaterialMaterial sob sob TemperaturasTemperaturas Mais BaixasMais Baixas ;;
• Radiação TérmicaRadiação Térmica : : ProcessoProcesso de de Transferência Transferência dede
EnergiaEnergia por por Intermediação DiretaIntermediação Direta dos dos ElementosElementosComponentes InternosComponentes Internos de certos de certos Meios SólidosMeios Sólidos,,LíquidosLíquidos ou ou GasososGasosos, aonde o , aonde o CalorCalor Fluirá SempreFluirá Semprede um de um MaterialMaterial Mais AquecidoMais Aquecido para outro para outro MaterialMaterial Menos QuenteMenos Quente, estando estes , estando estes Bem SeparadosBem Separados &/ou&/ouMinimamente AfastadosMinimamente Afastados, , Mesmo QuandoMesmo Quando
estiveremestiveremsobsob Situação de VácuoSituação de Vácuo ; ;
• Convecção TérmicaConvecção Térmica : : ProcessoProcesso de de TransferênciaTransferênciade Energiade Energia Diretamente AtravésDiretamente Através de de Meios Meios
SólidosSólidos, , LíquidosLíquidos ou ou GasososGasosos,, aonde aonde OcorrerãoOcorrerão as as AçõesAçõesCombinadasCombinadas da da Condução Funcional de CalorCondução Funcional de Calor,,Armazenamento de EnergiaArmazenamento de Energia & & MovimentaçãoMovimentaçãoFísica InternaFísica Interna dos dos MateriaisMateriais ;;
TemperaturaTemperatura é uma é uma PropriedadePropriedade da da Energia TérmicaEnergia Térmica & & Deve Ser MedidaDeve Ser Medida através dos através dos Efeitos CaloríficosEfeitos Caloríficos emem
um um MaterialMaterial, sendo que estes , sendo que estes EfeitosEfeitos serão serão DiferentesDiferentes quando quando AnalisadosAnalisados para para Materiais DiferentesMateriais Diferentes ;;
ExemploExemplo:: Expansão TermalExpansão Termal dos dos MateriaisMateriais dependerá do dependerá do TipoTipo de de MaterialMaterial analisado, sendo analisado, sendo Possível Se ObterPossível Se Obter uma uma
MesmaMesma TemperaturaTemperatura para para Materiais DiferentesMateriais Diferentes, caso, caso estes estes Possam SerPossam Ser Corretamente CalibradosCorretamente Calibrados ;;
Calibrações Op.Calibrações Op. são são Processos ComparativosProcessos Comparativos de de EfeitosEfeitosProvocadosProvocados por um por um Determinado Tipo de EnergiaDeterminado Tipo de Energia em, em,pelo menos, pelo menos, 2 Tipos Diferentes2 Tipos Diferentes de de MateriaisMateriais, sendo um, sendo umdeles deles ConsideradoConsiderado como uma como uma Referência TécnicaReferência Técnica por porApresentarApresentar possuir possuir DeterminadasDeterminadas((ss) ) PropriedadePropriedade((ss) ) F. Q. EspecíficaF. Q. Específica((ss) para certas ) para certas Situações FuncionaisSituações Funcionais,,
como seria basicamente no caso das como seria basicamente no caso das C. N. T. P.C. N. T. P. ;;
No caso da No caso da TemperaturaTemperatura, propõem-se , propõem-se AquecerAquecer MateriaisMateriaisaté até Determinados ValoresDeterminados Valores que possam ser que possam ser RepetidosRepetidos & &então, então, Propõem-sePropõem-se Marcações PadronizadasMarcações Padronizadas em um dos em um dos
MateriaisMateriais, , DenominadoDenominado ReferencialReferencial, em função deste, em função desteNão Ter Se ExpandidoNão Ter Se Expandido ou ou Contraído Tanto Contraído Tanto
FisicamenteFisicamente ;;
Assim sendo, para Assim sendo, para MelhorMelhor sese SensoriarSensoriar,, QuantificarQuantificar,,MensurarMensurar,, MonitorarMonitorar &/ou&/ou ExpressarExpressar osos ParâmetrosParâmetros &&ValoresValores relacionados àsrelacionados às Leis da TermodinâmicaLeis da Termodinâmica foramforamDesenvolvidasDesenvolvidas Escalas Práticas Internacionais deEscalas Práticas Internacionais de
TemperaturaTemperatura BaseadasBaseadas nosnos FenômenosFenômenos dasdas MudançasMudançasdede Estados FísicosEstados Físicos dasdas Substâncias PurasSubstâncias Puras && queque
Ocorrem SempreOcorrem Sempre emem Condições Técnicas Op. ÚnicasCondições Técnicas Op. Únicasdede TemperaturaTemperatura && PressãoPressão,, capazes decapazes de OriginaremOriginarem ososPontos Fixos de Temperatura PadrãoPontos Fixos de Temperatura Padrão denominadosdenominados
tecnicamente detecnicamente de IPTS-48IPTS-48 ; ; IPTS-68IPTS-68 ; ; ITS-90ITS-90 ; ... ; ...
Ponto TriploPonto TriploOnde as Fases SólidaFases Sólida, LíquidaLíquida & GasosaGasosa se
EncontramEncontram em Perfeito EquilíbrioPerfeito Equilíbrio emcertos Materiais PurosMateriais Puros
IPTSIPTS6868
TemperaturaTemperatura & suas Escalas MétricasEscalas MétricasHistoricamente, com a Historicamente, com a CriaçãoCriação de de Várias Escalas Métricas Várias Escalas Métricas
TérmicasTérmicas,, houvehouve NecessidadeNecessidade da da DefiniçãoDefinição das das CurvasCurvas & & Pontos Pontos
de Calibraçãode Calibração de devários vários TiposTipos de de SensoresSensores & isto só & isto só foi possível através de foi possível através de ReuniõesReuniões & & Congressos TécnicosCongressos Técnicos desde desde 18891889 até hoje, onde se chegou à até hoje, onde se chegou à ITS-90 ITS-90
Ref.Ref. ( ( International Temperature International Temperature ScaleScale ), sendo que as ), sendo que as Escalas Escalas
Mais UtilizadasMais Utilizadas IndustrialmenteIndustrialmente para para Controle de ProcessosControle de Processos são são
CelsiusCelsius & & FahrenheitFahrenheit, com , com KelvinKelvin & & RankineRankine sendo bem sendo bem Mais Mais
EmpregadasEmpregadas para para PesquisaPesquisa & & DesenvolvimentoDesenvolvimento através das através dasNormas Técnicas ABNTNormas Técnicas ABNT,, ANSIANSI (EUA), (EUA), DINDIN (Alemanha), (Alemanha), JISJIS
(Japão), (Japão), BSBS (Inglaterra), (Inglaterra), UNIUNI (Itália), (Itália), UTEUTE (França), (França),
ISAISA (Internacional),(Internacional), ......
TemperaturaTemperatura & suas Escalas MétricasEscalas Métricas
PRINCIPAIS CONVERSÕES MÉTRICASPRINCIPAIS CONVERSÕES MÉTRICAS
• CELSIUSCELSIUS FAHRENHEITFAHRENHEIT
°C°C / 5 = ( / 5 = ( °F°F – 32 ) / 9 – 32 ) / 9
• CELSIUSCELSIUS KELVINKELVIN
KK = 273,15 + = 273,15 + °C°C
• F A H R E N H E I TF A H R E N H E I T R A N K I N R A N K I N EE
RR = 459,67 + = 459,67 + °F°F
• K E L V I NK E L V I N R A N K I N ER A N K I N E
KK = ( = ( °°RR x 5 ) / 9 x 5 ) / 9
Ponto de EbuliçãoPonto de Ebulição do do OxigênioOxigênio é é -182,86°C-182,86°C
Obter esta Obter esta TemperaturaTemperatura para as para as EscalasEscalas
TérmicasTérmicas KelvinKelvin, , FahrenheitFahrenheit & & RankineRankine ::
a)a) °C°C KK :: K = 273,15 + (-182,86) = K = 273,15 + (-182,86) = 90,29 K90,29 K
b)b) °C°C °F°F :: - - 182,86182,86 = = °F - 32°F - 32 = = - 297,15° F- 297,15° F
5 95 9
c)c) °C°C °°RR ou ou °C°C KK °R°R ::
90,29 = 90,29 = R x 5R x 5 = = 162,52 162,52 °°RR
99
• Efetuar as Conversões TérmicasEfetuar as Conversões Térmicas : :
a ) 200°C = ??? Raa ) 200°C = ??? Ra
b ) 0°F = ??? °Cb ) 0°F = ??? °C
c ) 310 R = ??? Kc ) 310 R = ??? K
d ) 34°F = ??? Kd ) 34°F = ??? K
e ) 98°C = ??? Ke ) 98°C = ??? K
f ) 587 K = ??? °Ff ) 587 K = ??? °F
g ) 471 K = ??? °Cg ) 471 K = ??? °C
h ) 874 °F = ??? Kh ) 874 °F = ??? K
i ) -41 °C = ??? °Fi ) -41 °C = ??? °F
1)1) A que A que TemperaturaTemperatura a Leitura fornecida pela a Leitura fornecida pela EscalaEscalaFahrenheitFahrenheit é exatamente o é exatamente o DobroDobro daquela fornecida daquela fornecidapela pela Escala CelsiusEscala Celsius ? Quanto isso seria em ? Quanto isso seria em RankineRankine ? ?
2)2) Imaginando Imaginando Nova Escala de TemperaturaNova Escala de Temperatura que que atribuaatribua
valor de valor de -20°-20° ao Ponto de Solidificação da Água & ao Ponto de Solidificação da Água & +230°+230°ao Ponto de Ebulição. Quais Leituras seriam obtidas seao Ponto de Ebulição. Quais Leituras seriam obtidas sefossem Medidos fossem Medidos 20°C20°C & & 600°C600°C ? ?
3)3) Dois Dois TermômetrosTermômetros, um Graduado em , um Graduado em CelsiusCelsius & outro & outroem em FahrenheitFahrenheit, demonstraram a mesma Leitura para a, demonstraram a mesma Leitura para aTemperaturaTemperatura de um Gás. Determine esse Valor. de um Gás. Determine esse Valor.
4)4) A A Temperatura MédiaTemperatura Média do Corpo Humano é do Corpo Humano é +36,5°C+36,5°C..Determine o Valor dessa Determine o Valor dessa TemperaturaTemperatura em em RankineRankine..
5)5) Em um Deserto registrou-se a Em um Deserto registrou-se a TemperaturaTemperatura de de X °CX °C..Com a Com a Escala FahrenheitEscala Fahrenheit, a Leitura foi de 12 Unidades, a Leitura foi de 12 Unidadesmais Alta. Determine o Valor desta mais Alta. Determine o Valor desta TemperaturaTemperatura..
Celsius Celsius Fahrenheit Fahrenheit °F = ( °C x 1,8 ) + 32 °F = ( °C x 1,8 ) + 32
Celsius Celsius Kelvin Kelvin K = K = °C + 273,15°C + 273,15
Celsius Celsius Rankine RankineRa =Ra = [( °C x 1,8 ) + 32] + °C x 1,8 ) + 32] +
459,67459,67
Kelvin Kelvin Celsius Celsius °C °C = K = K - 273,15- 273,15
Kelvin Kelvin Fahrenheit Fahrenheit °°F = ( K x 1,8 ) – F = ( K x 1,8 ) – 459,67459,67
Kelvin Kelvin Rankine Rankine Ra = K x 1,8Ra = K x 1,8
Fahrenheit Fahrenheit Celsius Celsius °°C = ( C = ( °°F – 32 ) / 1,8F – 32 ) / 1,8
FahrenheitFahrenheit Kelvin Kelvin K = ( K = ( °°F + 459,67 ) / F + 459,67 ) / 1,81,8
Fahrenheit Fahrenheit RankineRankine Ra = Ra = °°F + 459,67F + 459,67
Rankine Rankine Celsius Celsius °C = [( Ra – 32 ) – °C = [( Ra – 32 ) – 459,67] / 1,8459,67] / 1,8
Rankine Rankine FahrenheitFahrenheit °F = Ra – 459,67°F = Ra – 459,67
Rankine Rankine Kelvin Kelvin K = Ra / 1,8K = Ra / 1,8
TermometriaTermometriaEquipamentosEquipamentosDispositivosDispositivos&& SensoresSensores
Princípios Básicos OperacionaisPrincípios Básicos Operacionais dasdas
Tecnologias de Termometria IndustrialTecnologias de Termometria Industrial
• ExpansãoExpansão do do Elemento Físico-QuímicoElemento Físico-Químico,,
provocando provocando AlteraçõesAlterações de de ComprimentoComprimento,,
VolumeVolume ou ou PressãoPressão ;;
• AlteraçãoAlteração da da Resistência ElétricaResistência Elétrica ;;
• InteraçãoInteração dos dos Potenciais ElétricosPotenciais Elétricos entre entre
Elementos Físico-QuímicosElementos Físico-Químicos DiferentesDiferentes ;;
• AlteraçãoAlteração dos dos NíveisNíveis de de Potência Potência RadianteRadiante ;;
Metodologias Operacionais de Metodologias Operacionais de MediçãoMedição parapara Termometria Termometria
IndustrialIndustrial
• 1º Grupo Op.1º Grupo Op. (( Por Contato DiretoPor Contato Direto ))
− − Termômetros à DilataçãoTermômetros à Dilatação :: LíquidosLíquidos & & SólidosSólidos
− − Termômetros à PressãoTermômetros à Pressão :: LíquidosLíquidos, , GasesGases & & VaporesVapores
− − Termômetros a Par TermoelétricoTermômetros a Par Termoelétrico
− − Termômetros à Resistência ElétricaTermômetros à Resistência Elétrica
• 2º Grupo Op.2º Grupo Op. (( Por Contato IndiretoPor Contato Indireto ))
− − Pirômetros ÓpticosPirômetros Ópticos
− − Pirômetros FotoelétricosPirômetros Fotoelétricos
− − Pirômetros de RadiaçãoPirômetros de Radiação
CaracterísticaCaracterísticass
Contato DiretoContato Direto Contato Contato IndiretoIndireto
Condição Condição NecessáriaNecessária
para Obtenção depara Obtenção de
Medições PrecisasMedições Precisas
## Contato com o Contato com o ElementoElemento
## Praticamente Não Praticamente Não AlteraAltera
Temperatura do Temperatura do Elemento Elemento
em Contato com o Sensorem Contato com o Sensor
Radiação do ElementoRadiação do Elemento
Medido Deve ChegarMedido Deve Chegar
Sem Maiores ProblemasSem Maiores Problemas
até o Dispositivo até o Dispositivo SensorSensor
ContextosContextos
FuncionaisFuncionais
PráticosPráticos
PossíveisPossíveis
## Difícil Medir Difícil Medir TemperaturaTemperatura
de Objetos Pequenos de Objetos Pequenos pelaspelas
Variações causadas peloVariações causadas pelo
Contato com Elementos Contato com Elementos emem
Temperaturas DiferentesTemperaturas Diferentes
## Difícil Medir Elementos Difícil Medir Elementos
em Movimentoem Movimento
## Não muda Não muda Temperatura do Temperatura do
Elemento quando Elemento quando Sensor Não Está em Sensor Não Está em
ContatoContato
## Medição de Elementos Medição de Elementos em Movimentaçãoem Movimentação
## Medição da Medição da Temperatura Temperatura
de Superfíciesde Superfícies
## Dependente dos Dependente dos Níveis deNíveis de
Emissividade TérmicaEmissividade Térmica
Faixas Op.Faixas Op. Temperaturas < 1600 ºCTemperaturas < 1600 ºCTemperaturas ElevadasTemperaturas Elevadas
& Temp. < - 50 ºC& Temp. < - 50 ºC
Precisão Op.Precisão Op.Geralmente ± 1% Geralmente ± 1%
da Faixa Op.da Faixa Op.
Geralmente Geralmente DiferenciaisDiferenciais
de 3 a 10 ºCde 3 a 10 ºC
Tempo Tempo RespostaResposta
Geralmente GrandeGeralmente Grande
( > 5 min. )( > 5 min. )Geralmente PequenoGeralmente Pequeno
( ≈ 0,3 até 3 seg. )( ≈ 0,3 até 3 seg. )
TermômetrosTermômetrospor por DilataçãoDilatação
ououporpor ExpansãoExpansãoVolumétricaVolumétrica
Termômetros à Dilatação de LíquidosTermômetros à Dilatação de Líquidos
Baseiam-se na Baseiam-se na Lei da Expansão VolumétricaLei da Expansão Volumétrica de de LíquidosLíquidosa partir de a partir de ValoresValores de de TemperaturaTemperatura que vão se sucedendo que vão se sucedendoDentroDentro de um de um Recipiente Hermeticamente FechadoRecipiente Hermeticamente Fechado ::
Vt = Vo.[ 1 +b1.(Dt) + b2.(Dt)2 + b3.(Dt)3 ]Vt = Vo.[ 1 +b1.(Dt) + b2.(Dt)2 + b3.(Dt)3 ]
• tt = Temperatura do Líquido em = Temperatura do Líquido em °C°C• VoVo = Volume do Líquido à Temp. de Referência = Volume do Líquido à Temp. de Referência toto• Vt Vt = Volume do Líquido à Temperatura = Volume do Líquido à Temperatura tt• b1b1, , b2b2, , b3b3 = Coeficientes de Expansão do Líquido = Coeficientes de Expansão do Líquido °C¯¹°C¯¹• DtDt = = t t – – toto
Na Prática,Na Prática, LinearizandoLinearizando a Expressão acimaa Expressão acima : :
Vt = Vo.( 1 + b . Dt )Vt = Vo.( 1 + b . Dt )
Termômetros de Dilatação de LíquidosTermômetros de Dilatação de Líquidos
emem Recipientes de Vidro TransparenteRecipientes de Vidro Transparente
Constituídos de um Constituídos de um ReservatórioReservatório, com , com DimensõesDimensões
que que DependemDependem da da Sensibilidade Térmica Sensibilidade Térmica
DesejadaDesejada para tal Tipo de para tal Tipo de SensorSensor, , SoldadoSoldado a um a um Tubo Tubo CapilarCapilar FechadoFechado na na Parte Parte
SuperiorSuperior cuja cuja SeçãoSeção deverá ser deverá ser àquela àquela Mais Uniforme Mais Uniforme
PossívelPossível ;;
ReservatórioReservatório & & ParteParte do do CapilarCapilar
são são PreenchidosPreenchidos por por 1 Líquido1 Líquido & em & em 1 Extremidade1 Extremidade desse desse
CapilarCapilar existe existe 1 Alargamento1 Alargamento que que ProtegeProtege
o o TermômetroTermômetro no caso dos no caso dos Níveis TérmicosNíveis Térmicos
UltrapassaremUltrapassarem os seus os seus Limites MáximosLimites Máximos previstos previstos ;;
Princípio FuncionalPrincípio Funcional
A A Expansão VolumétricaExpansão Volumétrica do doLíquidoLíquido utilizado é utilizado é MaiorMaior que a que ado do Bulbo de VidroBulbo de Vidro do próprio do próprio
TermômetroTermômetro, assim, , assim, AplicandoAplicando
CalorCalor no no BulboBulbo, o , o LíquidoLíquido se seExpandirá Mais RapidamenteExpandirá Mais Rapidamente
que a que a Estrutura do BulboEstrutura do Bulbo ;;
As As DiferençasDiferenças nos nos Níveis deNíveis deExpansãoExpansão AliadasAliadas ao próprio ao próprioPrincípio da CapilaridadePrincípio da Capilaridade,,PermitiráPermitirá ao ao LíquidoLíquido SubirSubirpelo pelo Tubo Capilar de VidroTubo Capilar de Vidro( ( MeniscoMenisco ) preso ao ) preso ao BulboBulbo ;;
Os Os LíquidosLíquidos Mais UsadosMais Usados nestesnestes
TermômetrosTermômetros são são MercúrioMercúrio,,ToluenoTolueno, , ÁlcoolÁlcool & & AcetonaAcetona ;;
SUBSSUBS
TÂNTÂN
CIACIA
LÍQUIDALÍQUIDA
PONTO PONTO
SOLIDISOLIDI
FICAÇÃOFICAÇÃO
[[ ºC ºC ]]
PONTOPONTO
EBULIEBULI
ÇÃOÇÃO
[[ ºC ºC ]]
FAIXA FAIXA Op. Op.
USOUSO
[[ ºC ºC ]]
MercúrioMercúrio - 39- 39 + 357+ 357- 3838
atéaté
+ 550+ 550
Álcool Álcool EtílicoEtílico - 115- 115 + 78+ 78
- 100100
atéaté
+ 70+ 70
ToluenoTolueno - 92- 92 + 110+ 110- 8080
atéaté
+ 100+ 100
Termômetros de Termômetros de Dilatação LíquidaDilatação Líquida
emem Recipientes deRecipientes deVidro TransparenteVidro Transparente
Termômetros de Líquidos com Bulbo deTermômetros de Líquidos com Bulbo de
VidroVidro podem ser podem ser EmpregadosEmpregados em em ::
Compartimentos FechadosCompartimentos Fechados ou ou CobertosCobertos,,
para àquelas para àquelas Situações FuncionaisSituações Funcionais nas quais nas quais
LeiturasLeituras de de TemperaturaTemperatura vão vão OcorrerOcorrer no no
próprio próprio Local de InstalaçãoLocal de Instalação dos dos SensoresSensores ;;
Para àquelas Para àquelas Situações Op.Situações Op. em puderem ser em puderem ser
ToleradasToleradas ExatidõesExatidões de de Até 1%Até 1% das das EscalasEscalas
de Mediçãode Medição & onde os & onde os Tempos de RespostaTempos de Resposta
poderão ser poderão ser Consideravelmente LentosConsideravelmente Lentos, , SEMSEM
Prejuízos MaioresPrejuízos Maiores aos aos Resultados TécnicosResultados Técnicos ;;
Termômetros de Líquidos em Bulbo de Termômetros de Líquidos em Bulbo de VidroVidro
Construído em Construído em VidroVidro com com Capilar Capilar Prismático AmareloPrismático Amarelo p/a p/a MercúrioMercúrio & &
Capilar RedondoCapilar Redondo com com Líquido VermelhoLíquido Vermelho / / AzulAzul, opcionalmente com , opcionalmente com Protetor de Protetor de
LatãoLatão ou ou Aço InoxidávelAço Inoxidável, , CorpoCorpo de de 235235 x x 1818 ± ± 20mm20mm, , HasteHaste & & EscalasEscalas solicitadas solicitadas por Cliente, conf. por Cliente, conf. Características Físicas Características Físicas
Op.Op. ::
Protetor de Termômetros em Bulbo de Protetor de Termômetros em Bulbo de VidroVidro
ProtetoresProtetores para para TermômetrosTermômetros construídos em construídos em LatãoLatão ou ou Aço InoxidávelAço Inoxidável, ,
PermitindoPermitindo que a que a Parte AtivaParte Ativa dos dos SensoresSensores fique fique Protegida Protegida
MecanicamenteMecanicamente contra contra ImpactosImpactos sendo sendo RecomendadosRecomendados para para InserçãoInserção em em
ProcessosProcessos ProdutivosProdutivos & & Refrigeração Refrigeração IndustrialIndustrial ;;
Termômetros à Dilatação Termômetros à Dilatação VolumétricaVolumétrica
de Líquidos em Recipientes de Líquidos em Recipientes MetálicosMetálicos
Um Um Bulbo MetálicoBulbo Metálico ligadoligado a um a um Capilar Capilar MetálicoMetálico & até um & até um Elemento SensorElemento Sensor
Devidamente Devidamente ExtensívelExtensível ;;
O O LíquidoLíquido PreencheráPreencherá todo o todo o InstrumentoInstrumento & &
com a com a VariaçãoVariação da da TemperaturaTemperatura se se
DilataráDilatará Deformando Deformando ElasticamenteElasticamente o próprio o próprio
Elemento SensorElemento Sensor ;;
Relação LinearRelação Linear entre os entre os Valores de Valores de
TemperaturaTemperatura & & Deformação Deformação
VolumétricaVolumétrica ;;
Termômetros à Dilatação VolumétricaTermômetros à Dilatação Volumétricade Líquidos em Recipientes Metálicosde Líquidos em Recipientes Metálicos
# # BulboBulbo : : Dimensões Físicas VariáveisDimensões Físicas Variáveis conforme os conforme os TiposTipos de Líquidosde Líquidos & & PrincipalmentePrincipalmente com a com a Sensibilidade Op.Sensibilidade Op. desejada para o desejada para o TermômetroTermômetro & suas & suas AplicaçõesAplicações ;;
# # CapilarCapilar : : Dimensões VariáveisDimensões Variáveis, com , com Diâmetro InternoDiâmetro Interno sendo sendo Menor PossívelMenor Possível, a fim de , a fim de EvitarEvitar as as InfluênciasInfluências da da Temperatura AmbienteTemperatura Ambiente & & Não OferecerNão Oferecer ResistênciasResistências à à PassagemPassagem do do LíquidoLíquido em em Expansão VolumétricaExpansão Volumétrica ;;
# # Elemento SensorElemento Sensor : : Normalmente, um Normalmente, um Tubo de Tubo de BourdonBourdon,,
sendo que sendo que TermômetrosTermômetros deste Tipo podem ser deste Tipo podem ser AplicadosAplicados em em IndústriasIndústrias para para IndicaçãoIndicação & & RegistroRegistro dos dos ValoresValores TérmicosTérmicos em em EventosEventos de de Processos ProdutivosProcessos Produtivos ;;
LíquidoLíquido Faixa de Faixa de UtilizaçãoUtilização
MercúrioMercúrio - 35° a + - 35° a + 750°750°
XilenoXileno - 40° a + - 40° a + 400°400°
AcetonaAcetona - 80° a + - 80° a + 50°50°
ToluenoTolueno - 80° a - 80° a +100°+100°
ÁlcoolÁlcool - 80° a + - 80° a + 70°70°
Tipos de Elementos de Tipos de Elementos de MediçãoMedição : :
A.A. Tipo C Tipo C B.B. Helicoidal Helicoidal
C.C. Espiral EspiralTermômetros deTermômetros de
Dilatação Dilatação VolumétricaVolumétrica
## MateriaisMateriais usados para usados para ConfecçãoConfecção deste Tipo de deste Tipo de InstrumentoInstrumento de Medição Térmicade Medição Térmica : : Bronze FosforosoBronze Fosforoso, , CobreCobre - - BerílioBerílio, , Aço InoxAço Inox & & Aço CarbonoAço Carbono ;;
## Neste Neste Sistema de Medição TérmicaSistema de Medição Térmica, como as , como as DistânciasDistâncias entreentre
Elemento SensorElemento Sensor & & BulboBulbo são são ConsideráveisConsideráveis, quando , quando ExistiremExistiremVariaçõesVariações na na Temperatura AmbienteTemperatura Ambiente que que AfetemAfetem o o LíquidoLíquido no noBulboBulbo ou no próprio ou no próprio SistemaSistema, poderão , poderão HaverHaver Erros de LeituraErros de Leitura
quequedeverão ser deverão ser CompensadosCompensados através de através de 2 Metodologias Técnicas2 Metodologias Técnicas ::
• Classe 1BClasse 1B - - CompensaçãoCompensação SomenteSomente no no SensorSensor, através de, através de Lâmina BimetálicaLâmina Bimetálica, desde que o , desde que o Comprimento MáximoComprimento Máximo do do CapilarCapilar seja de seja de ≈≈ 6 m6 m ;;
• Classe 1AClasse 1A – Qdo. a – Qdo. a DistânciaDistância do do CapilarCapilar for for >> 6 m6 m, o , o MétodoMétodo dede CompensaçãoCompensação é é AplicadoAplicado no no SensorSensor & no & no CapilarCapilar, através, através de um de um 2º. Capilar2º. Capilar ConectadoConectado a a Outro Elemento SensorOutro Elemento Sensor com com Comprimento IdênticoComprimento Idêntico ao do ao do Sistema de Medição OriginalSistema de Medição Original,, mas que vai mas que vai LigadoLigado em em OposiçãoOposição, porém , porém Sem QueSem Que o o BulboBulbo seja seja InterconectadoInterconectado no mesmo no mesmo Sistema TérmicoSistema Térmico ; ;
Termômetros por Expansão LíquidaTermômetros por Expansão Líquida
## Tais Tais TermômetrosTermômetros são usados em são usados em IndústriasIndústrias nas nas
FunçõesFunções de de IndicaçãoIndicação & & RegistroRegistro, , PermitindoPermitindo,,
inclusive, inclusive, Leituras RemotasLeituras Remotas, sendo , sendo PrecisosPrecisos,,
mas mas Não RecomendadosNão Recomendados para para ReferenciaisReferenciais de de
ControleControle devido aos seus devido aos seus Elevados Tempos deElevados Tempos de
Resposta OperacionalResposta Operacional ;;
## O O Poço de ProteçãoPoço de Proteção PermitePermite a a ManutençãoManutenção do do
TermômetroTermômetro com com Processo em OperaçãoProcesso em Operação, mas, mas
Recomenda-seRecomenda-se NÃO DOBRARNÃO DOBRAR o o CapilarCapilar com com
Curvaturas AcentuadasCurvaturas Acentuadas, para , para Não PrejudicarNão Prejudicar o o
MovimentoMovimento do do LíquidoLíquido, o que poderia , o que poderia CausarCausar
Sérios ProblemasSérios Problemas de de Medição Térmica Op.Medição Térmica Op. ;;
Termômetros à Dilatação VolumétricaTermômetros à Dilatação Volumétrica
Ou Ou À Expansão Funcional de GasesÀ Expansão Funcional de Gases
• Fisicamente IdênticosFisicamente Idênticos aos Termômetros à Dilatação Termômetros à Dilatação de Líquidosde Líquidos, consta de BulboBulbo, Elemento SensorElemento Sensor & Capilar de ConexãoCapilar de Conexão, com o InteriorInterior do ConjuntoConjunto sendo Preenchido AdequadamentePreenchido Adequadamente com Gás à Alta PressãoGás à Alta Pressão ; ;
• Com AlteraçãoAlteração da TemperaturaTemperatura, o GásGás VariaVaria a PressãoPressão,,conforme a EquaçãoEquação a seguir, enquanto o Elemento deElemento de
MediçãoMedição irá OperarOperar como um ManômetroManômetro ::
• P1 / T1 = P2 / T2 = . . . = Pn / TnP1 / T1 = P2 / T2 = . . . = Pn / Tn
• Observa-se que VariaçõesVariações de de PressãoPressão são Linearmente Linearmente DependentesDependentes da TemperaturaTemperatura, com Volume Volume ConstanteConstante ;;
Lei Gay-LussacLei Gay-Lussac““Gases Perfeitos”Gases Perfeitos”
Termômetros à Expansão de GasesTermômetros à Expansão de Gases
N2N2 é o é o GásGás Mais UsadoMais Usado, à , à PressãoPressão de de 2020 a a 50 atm50 atm, ,
conforme a conforme a Temperatura MínimaTemperatura Mínima a se a se MedirMedir, com sua , com sua Faixa de Faixa de
MediçãoMedição sendo de sendo de -100-100 a a +600°C+600°C, , com o com o Limite Op. InferiorLimite Op. Inferior
VinculadoVinculado à própria à própria Temperatura Temperatura CríticaCrítica do do GásGás & o & o Limite Op. Limite Op.
SuperiorSuperior de acordo com a de acordo com a Permeabilidade MáximaPermeabilidade Máxima do do RecipienteRecipiente do do TermômetroTermômetro ; ;
Termômetros à Expansão de Termômetros à Expansão de VaporesVapores
Conforme a Conforme a Lei dos GasesLei dos Gases de de DaltonDalton,,
para q.q. para q.q. VariaçõesVariações de de TemperaturaTemperatura
ocorrerão ocorrerão VariaçõesVariações no no VaporVapor do do GásGás
LiquefeitoLiquefeito no no BulboBulbo do do TermômetroTermômetro
& desse modo, & desse modo, VariaçõesVariações na na PressãoPressão
no no CapilarCapilar, conf. a seguinte , conf. a seguinte RelaçãoRelação ::
log P1 / P 2 = He . ( 1 / T 1 – 1 / log P1 / P 2 = He . ( 1 / T 1 – 1 / T2 )T2 )
4,584,58
≈ ≈ 6
0 m
60 m
## Termômetros à Expansão de LíquidosTermômetros à Expansão de Líquidos : : Aplicação GeralAplicação Geral,, Muito BaratosMuito Baratos,, comcom PreferênciaPreferência para os para os
SistemasSistemas preenchidos com preenchidos com MercúrioMercúrio, , A Não Ser QueA Não Ser Que as asTemperaturas MedidasTemperaturas Medidas sejam sejam << - 38°C- 38°C, se o , se o SPANSPAN for for
Muito EstreitoMuito Estreito ( ( << 25°C25°C ) ou se existirem ) ou se existirem Níveis de PerigoNíveis de Perigopara para Casos de VazamentosCasos de Vazamentos de de MercúrioMercúrio ; ;
## Termômetros à Expansão de GasesTermômetros à Expansão de Gases : : AplicaçõesAplicações VoltadasVoltadas às às Temperaturas Mais BaixasTemperaturas Mais Baixas,,
com com SPAN MínimoSPAN Mínimo de de 50°C50°C, para , para ProcessosProcessos que possam que possamEnvolverEnvolver Dimensões Volumétricas MaioresDimensões Volumétricas Maiores ; ;
## Termômetros à Expansão de VaporesTermômetros à Expansão de Vapores : :Bom Custo-BenefícioBom Custo-Benefício, , Escalas Não LinearesEscalas Não Lineares, , PrecisosPrecisos & &com com Rápidos Tempos de RespostaRápidos Tempos de Resposta, , SESE o o RANGERANGE medidomedido
NÃO Estiver PróximoNÃO Estiver Próximo à à Temperatura AmbienteTemperatura Ambiente ; ;
TermômetrosTermômetros
porpor
ParesPares
BimetálicosBimetálicos
Baseia-se tecnicamente no Baseia-se tecnicamente no FenômenoFenômeno da da Dilatação LinearDilatação Linear dos dos MetaisMetais com a com a
TemperaturaTemperatura : :
Lt = Lo . ( 1 + a . Dt ) Lt = Lo . ( 1 + a . Dt ) parapara Dt = t - t Dt = t - t oo
• tt = Temperatura Metal em = Temperatura Metal em °°CC• LoLo = Comprimento Metal à Referência = Comprimento Metal à Referência toto• LtLt = Comprimento Metal à Temperatura = Comprimento Metal à Temperatura tt• aa = Coeficiente Dilatação Linear Material = Coeficiente Dilatação Linear Material
APLICAÇÕESAPLICAÇÕES--3030 a a
++800800°°CCcomcom ± ± 1%1%
Na PráticaNa Prática : :
64% 64% FeFe + 36% + 36% NiNi ((INVARINVAR))
Baixo Coefic. Baixo Coefic. DilataçãoDilatação
LatãoLatãoAlto Coefic. DilataçãoAlto Coefic. Dilatação
Termômetros BimetálicosTermômetros Bimetálicos consistemconsistem
de de 2 Lâminas Metálicas2 Lâminas Metálicas SobrepostasSobrepostas com com Coeficientes Coeficientes
de Dilatação Diferentesde Dilatação Diferentes, , formando formando Peça ÚnicaPeça Única ;;
Variando-seVariando-se a a TemperaturaTemperatura do do ConjuntoConjunto, existirá , existirá EncurvamentoEncurvamento
dadaLâmina ÚnicaLâmina Única
ProporcionalmenteProporcionalmente à à Diferença de TemperaturaDiferença de Temperatura ; ;
O O TermômetroTermômetro desse Tipo desse Tipo Mais Mais UsadoUsado é o de é o de Lâmina HelicoidalLâmina Helicoidal,,1 Tubo Condutor de Calor1 Tubo Condutor de Calor, aonde , aonde
existe existe 1 Eixo1 Eixo AcopladoAcoplado a a 1 1 PonteiroPonteiro que se que se DeslocaráDeslocará sobre sobre
uma uma Escala GraduadaEscala Graduada adequadamenteadequadamente ; ;
Termômetros por Pares BimetálicosTermômetros por Pares Bimetálicos
• Possuem Possuem Construção RobustaConstrução Robusta & & Baixo CustoBaixo Custo ;;
• São São SensíveisSensíveis às às Pequenas Variações Op.Pequenas Variações Op. dede TemperaturaTemperatura ;;
• São São Muito UtilizadosMuito Utilizados em em ControladoresControladores do Tipo do Tipo TermostatoTermostato ;;
• Também sãoTambém são UsadosUsados com com Outros InstrumentosOutros Instrumentos para para CompensaremCompensarem Efeitos da TemperaturaEfeitos da Temperatura ;;
• São São Muito BonsMuito Bons como como Indicadores DiretosIndicadores Diretos ;;
• PossuemPossuem Baixos Níveis de PrecisãoBaixos Níveis de Precisão ;;
• Apresentam Apresentam Problemas de HistereseProblemas de Histerese ;;
• Possuem Possuem Tempos de Resposta Muito LentosTempos de Resposta Muito Lentos ;;
TermômetrosTermômetros
ElétricosElétricos dede
ResistênciaResistência
de Contatode Contato
TermoresistênciasTermoresistênciasSensorasSensoras
Termômetros de ResistênciaTermômetros de Resistência, , TermoresistênciasTermoresistências, , TermistoresTermistores ou ou RTDsRTDs ( ( RResistanceesistance TTemperatureemperature DDetectoretector
)) são são Sensores TérmicosSensores Térmicos BaseadosBaseados no no Princípio FísicoPrincípio Físico da da
VariaçãoVariação da da Resistência ElétricaResistência Elétrica [ [RR((ΩΩ)] em função das)] em função dasAlterações TérmicasAlterações Térmicas quandoquando AnalisadasAnalisadas em relação aosem relação aos
Tempos Op.Tempos Op. envolvidos nos envolvidos nos Eventos TécnicosEventos Técnicos ;;
São São Bastante EmpregadosBastante Empregados em em Processos IndustriaisProcessos Industriais &/ou &/ouLaboratóriosLaboratórios pelos seus pelos seus Altos Níveis de Estabilidade Op.Altos Níveis de Estabilidade Op.
& & Retibilidade de ResultadosRetibilidade de Resultados, , Pouca ContaminaçãoPouca Contaminação,,Baixos DriftsBaixos Drifts, , Baixa Influência de RuídosBaixa Influência de Ruídos & também & também
devido aos devido aos Altos NíveisAltos Níveis de de Precisão de LeituraPrecisão de Leitura ;;
Pelas Pelas Características FuncionaisCaracterísticas Funcionais pode ser pode ser ConsideradoConsiderado1 Sensor Padrão Internacional1 Sensor Padrão Internacional para para RealizaçãoRealização das dasMedições de TemperaturaMedições de Temperatura que que Necessitem AtingirNecessitem Atingir
ValoresValores de de -259,3465ºC-259,3465ºC a a +661,78ºC+661,78ºC ou ou +1204ºC+1204ºC ((ITS-ITS-9090) ) ;;
A A Equação MatemáticaEquação Matemática que rege as que rege as VariaçõesVariações dada
Resistência ElétricaResistência Elétrica em função da em função da TemperaturaTemperatura
é chamada de “é chamada de “Função CallendarFunção Callendar - - Van DusenVan Dusen” ” ::
## Para Para Faixa Op.Faixa Op. de de - 200°C- 200°C a a 0°C0°C : :
Rt = RRt = R00 . [ 1+ A. T + B . T² + C . T³ . ( T – . [ 1+ A. T + B . T² + C . T³ . ( T – 100 ) ]100 ) ]
## Para Para Faixa Op.Faixa Op. de de 0°C0°C a a + 850°C+ 850°C : :
Rt = RRt = R00 . [ 1+ A. T + B . T² ] . [ 1+ A. T + B . T² ]• RtRt = Resistência na Temperatura T (W) = Resistência na Temperatura T (W)• R0R0= Resistência a 0 °C (W)= Resistência a 0 °C (W)• TT = Temperatura (°C ) = Temperatura (°C )• AA, , BB, , CC = Coeficientes Materiais empregados = Coeficientes Materiais empregados
Os Os MetaisMetais utilizados na utilizados na ConfecçãoConfecção de de TermoresistoresTermoresistoresDevem PossuirDevem Possuir como como Características Técnicas Op.Características Técnicas Op. : :
Linearidade Op.Linearidade Op. && Alta FidelidadeAlta Fidelidade às às VariaçõesVariações da daResistência ÔhmicaResistência Ôhmica em função das próprias em função das próprias
AlteraçõesAlteraçõesde Temperaturade Temperatura, para que as , para que as MediçõesMedições sejam sejam MaisMais
PrecisasPrecisas & ofereçam & ofereçam Maior Comodidade de LeituraMaior Comodidade de Leitura ; ;
Maior Resistividade ElétricaMaior Resistividade Elétrica para que em para que em PequenasPequenasDimensõesDimensões de de Fio SensorFio Sensor sejam obtidos sejam obtidos Altos ValoresAltos Valores
de de Resistência Ôhmica InicialResistência Ôhmica Inicial ; ;
Estabilidade Op.Estabilidade Op. & & Alta Rigidez MecânicaAlta Rigidez Mecânica para que para quesuportem os suportem os Regimes de VariaçãoRegimes de Variação das das TemperaturasTemperaturasem relação às em relação às Condições de TrabalhoCondições de Trabalho das das AplicaçõesAplicações ;;
Níveis Mais BaixosNíveis Mais Baixos de de HistereseHisterese & de & de Drift Op.Drift Op. ; ;
Os Os MetaisMetais utilizados com utilizados com Maior FreqüênciaMaior Freqüência para para ConfecçãoConfecção
IndustrialIndustrial de de Termoresistências SensorasTermoresistências Sensoras são são ::
• PLATINAPLATINA – – Faixa Op.Faixa Op. de de -200ºC-200ºC à à +600ºC+600ºC (Excepcionalmente (Excepcionalmente +1200ºC+1200ºC) & Ponto de Fusão ) & Ponto de Fusão +1774ºC+1774ºC ;;
• NÍQUELNÍQUEL – – Faixa Op.Faixa Op. de de -200ºC-200ºC à à +300ºC+300ºC Ponto de Fusão Ponto de Fusão +1455ºC+1455ºC ;;
• COBRECOBRE – – Faixa Op.Faixa Op. de de -200ºC-200ºC à à +120ºC+120ºC Ponto de Fusão Ponto de Fusão +1023ºC+1023ºC ; ;
A A Exatidão Op.Exatidão Op. de de Termômetros de ResistênciaTermômetros de Resistência quando quandoCorretamente InstaladosCorretamente Instalados é é Muito GrandeMuito Grande, , AtingindoAtingindo até até± ± 0,01ºC0,01ºC & normalmente, & normalmente, SondasSondas deste Tipo se deste Tipo se UtilizadasUtilizadas
IndustrialmenteIndustrialmente oferecem oferecem PrecisãoPrecisão de de ± ± 0,5ºC0,5ºC & no & no BrasilBrasil Aplica-se MuitoAplica-se Muito a a Normatização DIN-IEC 751Normatização DIN-IEC 751//8585, com os, com os
Termistores de PlatinaTermistores de Platina Tipo Tipo PT100PT100 sendo os sendo os Mais UsadosMais Usadospara formar para formar EscalasEscalas : : 0ºC0ºC a a 100,00 Ω100,00 Ω & & 100ºC100ºC a a 138,50 Ω138,50 Ω ;;
Curva RTD Platina 100 ΩCurva RTD Platina 100 Ω PT100PT100
RTD PT100RTD PT100 –– Variação RVariação R((ΩΩ)) [[ -200 -200 °°CC a a +70 +70 °°CC ]]
RTD PT100RTD PT100 –– Variação RVariação R((ΩΩ)) [[ +80 C+80 C a a +340 C+340 C ]]
RTD PT100RTD PT100 –– Variação RVariação R((ΩΩ)) [[ +350 C+350 C a a +620 C+620 C ]]
RTD PT100RTD PT100 –– Variação RVariação R((ΩΩ)) [[ +630 C+630 C a a +850 C+850 C ]]
Os Os Limites de ErrosLimites de Erros para os para os RTDs PT100RTDs PT100 são são ReferendadosReferendados
pela pela NormatizaçãoNormatização DIN-IEC 751DIN-IEC 751//8585 que se originou da que se originou da
Unificação TécnicaUnificação Técnica da da DIN-43760DIN-43760//8080 com a com a IEC-IEC-751751//8383
& que também & que também Atende FuncionalmenteAtende Funcionalmente a a BS-BS-19041904//8484 : :
CondutoresCondutores
Bainha ProtetoraBainha Protetora
Conexões E. E.Conexões E. E.
CompactadoCompactadoMontagem ConvencionalMontagem Convencional
Montagem IsoladaMontagem Isolada
• TermoresistoresTermoresistores são são CompostosCompostos por por 1 1 FilamentoFilamento de de
PtPt, , NiNi ou ou CuCu ApresentandoApresentando Diversos TiposDiversos Tipos de deRevestimentos ProtetoresRevestimentos Protetores, , De Acordo ComDe Acordo Com suas suas
Técnicas de UsoTécnicas de Uso &/ou &/ou Modos de AplicaçãoModos de Aplicação ;;
• RTDsRTDs de de NiNi & & CuCu PossuemPossuem Isolação TécnicaIsolação Técnica ememEsmalteEsmalte, , SedaSeda, , AlgodãoAlgodão ou ou Fibra de VidroFibra de Vidro & & NãoNão
NecessitamNecessitam de de Proteções Mais ResistentesProteções Mais Resistentes à àTemperaturaTemperatura, pois , pois AcimaAcima de de 300°C300°C, o , o NíquelNíquel
PerdePerdesuas suas PropriedadesPropriedades como como TermoresistorTermoresistor & o & o CobreCobre
SofreSofre OxidaçãoOxidação A PartirA Partir de de 310°C310°C ;;
• RTDsRTDs de de PlatinaPlatina, devido as suas , devido as suas CaracterísticasCaracterísticasTécnicas FuncionaisTécnicas Funcionais, , Permitem Permitem AplicaçõesAplicações com comTemperaturas Bem Mais ElevadasTemperaturas Bem Mais Elevadas, , PossuindoPossuindoEncapsulamento CerâmicoEncapsulamento Cerâmico ou mesmo de ou mesmo de VidroVidro ; ;
RTDsRTDs de de PlatinaPlatina EnvolvemEnvolvem Cuidados MaioresCuidados Maiores na sua na suaFabricaçãoFabricação, , APESARAPESAR destes destes SensoresSensores Não Não
PossuíremPossuíremNenhumaNenhuma Restrição SériaRestrição Séria em em Aplicações TérmicasAplicações Térmicas se se EmpregadosEmpregados para para Temperaturas Muito ElevadasTemperaturas Muito Elevadas,,Podendo ApresentarPodendo Apresentar RiscosRiscos de de Contaminação Op.Contaminação Op.em seus em seus Fios CondutoresFios Condutores, mas, , mas, Mesmo AssimMesmo Assim, são, são
EmpregadosEmpregados como como Sensores Térmicos PadrãoSensores Térmicos Padrão paraparaLaboratóriosLaboratórios & outras & outras Instalações Op. de PrecisãoInstalações Op. de Precisão,, aapartir de partir de Técnicas Diferenciadas de MontagemTécnicas Diferenciadas de Montagem queque
Permitem AplicarPermitem Aplicar tais tais RTDsRTDs SEMSEM seuseu Corpo ProtetorCorpo Protetor,,desde de que desde de que Venham Ser ApoiadosVenham Ser Apoiados em em EspaçadoresEspaçadoresde Micade Mica, com seus , com seus Fios CondutoresFios Condutores AcondicionadosAcondicionadosem em Peça de AluminaPeça de Alumina com com Altos Níveis de PurezaAltos Níveis de Pureza & &
com com Fixador VítreoFixador Vítreo, , Objetivando MelhorarObjetivando Melhorar os os NíveisNíveisde de ResistênciaResistência às às Vibrações MecânicasVibrações Mecânicas & também & também
aos aos EventosEventos de de Dilatação TérmicaDilatação Térmica ; ;
São São VáriosVários os os Métodos IndustriaisMétodos Industriais UtilizadosUtilizados para a para a
FabricaçãoFabricação de de Sensores RTDsSensores RTDs, , DependendoDependendo de suas de suas
próprias próprias Aplicações Técnicas OperacionaisAplicações Técnicas Operacionais ::
• Medições de TemperaturaMedições de Temperatura EfetuadasEfetuadas em em Fluidos Fluidos Não CorrosivosNão Corrosivos, o , o Elemento ResistivoElemento Resistivo pode ser pode ser Exposto DiretamenteExposto Diretamente ao ao FluidoFluido visando-se visando-se ObterObter Respostas Mais RápidasRespostas Mais Rápidas ( “ ( “Open Wire ElementOpen Wire Element”” ) ) ;;
• Medições de TemperaturaMedições de Temperatura em em Fluidos CorrosivosFluidos Corrosivos, , com com RTDRTD sendo sendo EncapsuladoEncapsulado em em Bulbo de Aço InoxBulbo de Aço Inox ( “ ( “Well-Type ElementWell-Type Element”” ) ) ;;
• Medições de Temperatura SuperficialMedições de Temperatura Superficial de de SólidosSólidos, , com com RTDsRTDs ProtegidosProtegidos por por Encapsulamentos PlanosEncapsulamentos Planos PresosPresos por por PresilhasPresilhas, , SoldadosSoldados ou ou ColadosColados àquelasàquelas SuperfíciesSuperfícies em que as em que as MediçõesMedições devem devem OcorrerOcorrer ;;
RTDsRTDsEstruturasEstruturasMontagemMontagemFuncionalFuncional
• RTDsRTDs são são Ótimas OpçõesÓtimas Opções de de TransdutoresTransdutores
Sensores TérmicosSensores Térmicos quando se quando se Precisa Precisa ObterObter
Bons NíveisBons Níveis de de SensibilidadeSensibilidade, , EstabilidadeEstabilidade,,
RepetibilidadeRepetibilidade, , PrecisãoPrecisão, , FacilidadesFacilidades para para
MontagemMontagem & & Bom CustoBom Custo – – BenefícioBenefício ;;
• No entanto, No entanto, RTDsRTDs possuem possuem CaracterísticasCaracterísticas
de Respostade Resposta consideradas consideradas LentasLentas, quando, quando
ComparadosComparados a a TermoparesTermopares em uma em uma MesmaMesma
Escala de TrabalhoEscala de Trabalho, por , por NecessitaremNecessitarem de de
Fonte de CorrenteFonte de Corrente para para OperaremOperarem & & tambémtambém
PossuíremPossuírem Níveis de Auto-AquecimentoNíveis de Auto-Aquecimento ; ;
CabeçotesCabeçotes
MMOONNTTAAGGEENNSS
BlocosBlocosLigaçõesLigações
ConexõesConexõesFlangesFlanges
Variantes AplicacionaisVariantes Aplicacionais
Variantes AplicacionaisVariantes Aplicacionais
Aplicações IndustriaisAplicações Industriais
Aplicações IndustriaisAplicações Industriais
RTDsRTDs - - VANTAGENS TÉCNICAS OPERACIONAISVANTAGENS TÉCNICAS OPERACIONAIS : :
Boa PrecisãoBoa Precisão em relação a outrosem relação a outros Sensores TérmicosSensores Térmicos parapara asas MesmasMesmas Faixas de Utilização Op.Faixas de Utilização Op. ; ; Sem LimitaçõesSem Limitações dede Distância Op.Distância Op.,, se asse as ConexõesConexões foremforem Executadas CorretamenteExecutadas Corretamente nono Local da AplicaçãoLocal da Aplicação ; ; Não UtilizaNão Utiliza Fiação EspecialFiação Especial para suaspara suas Conexões Op.Conexões Op. ; ; ParaPara Quaisquer Ambientes Op.Quaisquer Ambientes Op. quandoquando Bem ProtegidosBem Protegidos ; ; Bons NíveisBons Níveis dede Reprodutibilidade de ResultadosReprodutibilidade de Resultados ; ; Conforme asConforme as Situações Op.Situações Op.,, Podem SubstituirPodem Substituir
TermoparesTermopares com com Várias Vantagens Técnicas FuncionaisVárias Vantagens Técnicas Funcionais ; ;
RTDsRTDs - - DESVANTAGENS TÉCNICAS OPERACIONAISDESVANTAGENS TÉCNICAS OPERACIONAIS : :
Mais CarosMais Caros que outrosque outros SensoresSensores parapara Mesma Faixa Op.Mesma Faixa Op. ; ; Deterioram-se com FacilidadeDeterioram-se com Facilidade,, sese Utilizados AcimaUtilizados Acima dede suassuas Temperaturas Máximas de AplicaçãoTemperaturas Máximas de Aplicação ; ; NecessárioNecessário que oque o CorpoCorpo do do SensorSensor esteja comesteja com
TemperaturaTemperatura EquilibradaEquilibrada parapara Medir CorretamenteMedir Corretamente Valores Valores
TérmicosTérmicos ; ; Tempos de RespostaTempos de Resposta Nem SempreNem Sempre sãosão Tão RápidosTão Rápidos ; ;
• Conexão a 2 FiosConexão a 2 Fios2 Fios2 Fios ( (RL1RL1 & & RL2RL2) de ) de RR((ΩΩ))BaixaBaixa, , ConectamConectam o o Sensor Sensor PT100PT100 à à Ponte W Op.Ponte W Op. do doI. M. E. E.I. M. E. E. (( VV ),), obtendo obtendo R4R4 : :
R4R4 = = RPT100 + RL1 + RL2RPT100 + RL1 + RL2R1. RV3 = R2. (R1 + RL2 + R4)R1. RV3 = R2. (R1 + RL2 + R4)RV3RV3 = = R4R4Então, se R1 = R2Então, se R1 = R2RV3 RV3 == RL1 RL1 ++ RL2 RL2 ++ R4 R4
Podem HaverPodem Haver Erros de LeituraErros de Leitura na na TemperaturaTemperatura, , Se Não Forem Se Não Forem EfetuadasEfetuadas Compensações Op.Compensações Op.para para EquilibrarEquilibrar as as DiferençasDiferençasnos nos ValoresValores de de ResistênciaResistência((ΩΩ),),PrincipalmentePrincipalmente se se ExistiremExistirem Variações BruscasVariações Bruscas na na TambTamb, , & isso & isso Poderá Ser RealizadoPoderá Ser Realizadoatravés doatravés do Potenciômetro Potenciômetro RV3RV3 ; ;
R4R4
RV3RV3
--
• Conexão a 3 FiosConexão a 3 FiosMétodo Op.Método Op. Muito UtilizadoMuito Utilizadonos nos Processos IndustriaisProcessos Industriaiscom a com a Fonte de AlimentaçãoFonte de Alimentação Mais Próxima PossívelMais Próxima Possível do doSensor PT100Sensor PT100, , FazendoFazendo RL1RL1SerSer o “ o “Outro Braço Op.Outro Braço Op.” da” daPonte WPonte W, para , para BalancearBalancearTecnicamenteTecnicamente (junto a (junto a RV3RV3))o o CircuitoCircuito de Mediçãode Medição : :
Nesta Nesta Situação FuncionalSituação Funcional, a , a Tensão VABTensão VAB, , Varia LinearmenteVaria Linearmente em emfunção da função da Temperatura PT100Temperatura PT100, , IndependentementeIndependentemente às às PossíveisPossíveisVariaçõesVariações da da Temperatura AmbienteTemperatura Ambiente ao longo das ao longo das Fiações deFiações deConexãoConexão com com Certa PrecisãoCerta Precisão, mesmo com , mesmo com Grandes DistânciasGrandes Distânciasentre o entre o Elemento SensorElemento Sensor & o próprio & o próprio Circuito de Medição Op.Circuito de Medição Op. ; ;
R1.R1.((RV3 + RL1RV3 + RL1)) = R2. = R2.((R4 + RL2R4 + RL2))Como:Como: R1 = R2 R1 = R2RV3 + RL1 = R4 + RL2RV3 + RL1 = R4 + RL2
RV3RV3
R4R4 == RPT100RPT100
• Normalmente, Normalmente, RTDsRTDs vêm com vêm com CombinaçõesCombinações de deFiosFios VermelhoVermelho / / PretoPreto ou ou VermelhoVermelho / / BrancoBranco, com, comos os FiosFios VermelhosVermelhos sendo para sendo para Alimentação E. E.Alimentação E. E.,,enquanto os enquanto os FiosFios PretoPreto ou ou BrancoBranco são são GNDGND ;;
• Se Se Não Há CertezaNão Há Certeza de de Quais FiosQuais Fios Deverão SerDeverão SerConectadosConectados a a Quais LadosQuais Lados do do Elemento Elemento
ResistivoResistivo,,Pode-se UsarPode-se Usar 1 Multímetro Digital1 Multímetro Digital ( (DMMDMM) para se) para seObterObter a a RR((ΩΩ) entre tais ) entre tais Conjuntos de FiosConjuntos de Fios, sendo, sendoque que Valores MedidosValores Medidos ≈≈ 0 0 ΩΩ IndicamIndicam que estes que estes CondutoresCondutores estão estão LigadosLigados no no Mesmo Nó Op.Mesmo Nó Op. & &em caso de se em caso de se ObterObter um um Valor PróximoValor Próximo a a 100 100 ΩΩ, , SignificaSignifica que os que os Fios CondutoresFios Condutores estarão no estarão no Lado OpostoLado Oposto do do Elemento ResistivoElemento Resistivo ;;
NINI©© CompactDAQ CompactDAQ ChassisChassis
NINI©© 92179217RTD RTD
ModulModul
RTDRTDConexãoConexãoa 4 Fiosa 4 Fios
RTDRTD
TERMORESISTORESTERMORESISTORES
Exemplo deExemplo de
Aplicação PráticaAplicação Prática
TROCADORTROCADOR
DE CALORDE CALOR
TROCADOR DE CALOR FEIXE TUBULARTROCADOR DE CALOR FEIXE TUBULAR
TrocaTroca de de CalorCalor entre entre 2 Fluidos2 Fluidos ( ( Circuitos DiferentesCircuitos Diferentes ))
Água AquecidaÁgua Aquecida por por VaporVapor da da Caldeira a QueroseneCaldeira a Querosene
Fluido AquecidoFluido Aquecido CirculaCircula em em Circuito FechadoCircuito Fechado para paraFornecerFornecer CalorCalor Por IntermédioPor Intermédio das das PlacasPlacas do do Trocador Trocador de Calorde Calor para o para o Fluido FrioFluido Frio ( ( ÁguaÁgua ou outro ou outro LíquidoLíquido ) )
Temperaturas EntradaTemperaturas Entrada & & SaídaSaída do do Fluxo AquecedorFluxo Aquecedor do do Trocador de CalorTrocador de Calor MedidasMedidas por por TermoresistoresTermoresistores
TemperaturasTemperaturas do do Fluido FrioFluido Frio MedidasMedidas AntesAntes & & DepoisDepois
do do Trocador de CalorTrocador de Calor por por TermoresistoresTermoresistores
EquaçõesEquações das das CurvasCurvas TT x x RR((ΩΩ) dos ) dos RTDsRTDs InseridasInseridas em em Software SupervisórioSoftware Supervisório para para ObtençãoObtenção das das Curvas Op. Curvas Op.
dedeRespostaResposta do do Controlador PID AdaptadoControlador PID Adaptado às às Variações Variações
dedeTemperaturaTemperatura dos dos Fluidos FrioFluidos Frio, , AquecidoAquecido & também do & também doAmbienteAmbiente da da Aplicação FuncionalAplicação Funcional ; ;
Medição TemperaturaMedição TemperaturaFluido da TubulaçãoFluido da Tubulação
Medição TemperaturaMedição TemperaturaFluido do RecipienteFluido do Recipiente
