AS PROPRIEDADES TERMOMÉTRICAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

EME- 313

RELATÓRIO 02: PROPRIEDADES TERMOMÉTRICAS

CARLOS MATHEUS GOMES - 2017013278

ITAJUBÁ

08 DE ABRIL DE 2017

1. INTRODUÇÃO

Para medir a variação da temperatura contamos com vários métodos. Entre eles destacamos os termistores, termopares, termômetros bimetálicos, termômetros líquido em vidro e de resistência (Mello, 1999).

• TERMISTORES:

São resistores termicamente sensíveis, semicondutores, onde medem a menor mudança de temperatura com a variação da resistência. Essa variação pode gerar em um coeficiente negativo da resistência, onde a resistência diminui com um aumento na temperatura (termistor NTC) ou a resistência aumenta com um aumento na temperatura, o resultado é um coeficiente positivo da temperatura (termistor PTC). A maioria dos metais têm um coeficiente positivo de temperatura (Martinez, 2000).

Vantagens:

Alta sensibilidade : pode detectar pequenas variações de temperatura;

Coeficiente negativo da resistência: aliada a sua alta sensibilidade permite ampla aplicação em circuitos para compensação eletrônica dos efeitos térmicos.

Desvantagens:

Saída Não-Linear: sua não-linearidade depende do processo de fabricação. Os fabricantes não padronizaram curvas características destes medidores, como os termopares e RTDs;

São limitados a temperaturas inferiores a +360ºC.

Os termistores são amplamente utilizados como sondas de temperatura em aplicações industriais, aparelhagem médica, instrumentação para investigação científica, no setor automobilístico, em telecomunicações ou em aplicações militares.

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Figura 1 - Termistores PTC E NTC.

Fonte:

• TERMOPARES:

Os termopares convergem energia termoelétrica, porém são mais utilizados como sensores de temperatura, eles se baseiam na força eletromotriz existente através da junção de dois metais diferentes, que varia com a temperatura da junção. É muito utilizado devido suas vantagens, simplicidade e confiabilidade na medida. Os modelos que disponíveis no mercado, vêm com diferentes padrões que permitem uma vasta gama de aplicações na indústria, como: Centrais de Energia, Metalúrgica, Química, Petroquímica, Indústrias em geral.

Há vários tipos de termopares que são classificados entre termopares básicos, nobres e especiais. Entre os básicos, temos: tipo J(até 760ºC), K(até 1250ºC), E(até 870ºC), T(até 370ºC) e N(até 1260ºC); Dos nobres: S e R(até 1450ºC), B(até 1700ºC).

Vantagens:

A robustez que ele apresenta a diversidade de tipos e modelos que atendem a diversificadas aplicações do mercado, são autogeradores, são baratos em relação aos outros transdutores e apresentam uma simplicidade de utilização.

Desvantagens:

Não possuem uma resposta de tensão em relação à temperatura não linear, Têm uma tensão termoelétrica baixa, requerem uma referência de temperatura, possuem pouca sensibilidade e apresentam maiores incertezas de medição se comparados com outros transdutores.

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Figura 2 - Termopar tipo J.

Fonte:

• TERMÔMETROS BIMETÁLICOS:

Baseia-se no fenômeno da dilatação linear de dois metais com a temperatura fixando uma a outra. A lâmina bimetálica é enrolada em forma de espiral ou hélice, o que aumenta mais ainda a sensibilidade do sistema. O termômetro mais usado é o de lâmina bimetálica helicoidal.

Podem ser usados em temperaturas de -30ºC a +500ºC.

Possui uma ampla faixa de aplicações na fabricação de máquinas, tanques, tubulações, equipamentos e aquecimento doméstico e industrial.

Vantagens:

É simples de usar, tem baixo custo, não necessita de energia auxiliar, sua leitura é fácil, minimizando os erros e é mecanicamente robusto, adequado para instalações industriais;

Desvantagens:

Tempo de resposta grande, são pouco precisos;

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Figura 3 - Termômetro bimetálico.

Fonte:

• TERMÔMETROS LÍQUIDO EM VIDRO:

Os termômetros cheios de líquido utilizam a expansão associada a um líquido em decorrência de um aumento na temperatura. O tipo mais comum é o termômetro de líquido em vidro que depende de a expansão do líquido confinado ser maior do que aquela do vidro para qualquer aumento de temperatura considerado.

Ele consiste de um tubo capilar com bulbo cheio de líquido, selado de forma que o tubo contenha somente o líquido e seu vapor. Ao ser aquecido, o líquido se expande em relação ao recipiente de vidro e uma coluna é empurrada ao longo do diâmetro interno do tubo, exibindo a expansão como um deslocamento linear. Uma escala marcada ao longo do tubo, calibrada em unidades de temperatura, fornece uma leitura direta da temperatura.

Baseia-se no coeficiente de dilatação térmica. Com o aumento da temperatura, o líquido que está dentro de um bulbo começa a se expandir e é obrigado a passar por um capilar no interior de um tubo de vidro graduado.

O termômetro de vidro industrial é comumente utilizado na indicação de temperatura de pequena flutuação no processo em que a leitura no próprio local não se constitui problema, bem como para os casos em que precisão abaixo de ± 1% e resposta rápida não se fizerem necessárias.

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Figura 4 - Termômetro líquido em vidro.

Fonte:

• TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA:

Os termômetros de resistência utilizam metais, como níquel, cobre e tungstênio, que são bons condutores elétricos e têm uma resistência que aumenta à medida que a temperatura sobe. Por causa de sua confiabilidade, a platina é o metal mais largamente utilizado, sendo especificada na Escala Internacional de Temperaturas para interpolação entre o ponto de vaporização do oxigênio (-182,97°C) e o ponto de fusão do Antimônio (630,5°C).