Alguns Exercícios de Instrumentação

                        

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA Campus I - Centro de Tecnologia Disciplina: Instrumentação Período: 2015.2

1º Exercício de Instrumentação

Aluno: Paulo Roberto O. de Carvalho Junior – 11011241 – E-mail: [e-mail]

Professor:

Francisco Antônio Belo

João Pessoa

Março / 2016

1º Exercício

1. Explique os dois métodos experimentais de evitar erro ao medir a temperatura (Parede e Imersão).

R.         Medir a temperatura corretamente é muito importante em todos os ramos da ciência, seja a física, a química, a biologia, etc. Muitas propriedades físicas dos materiais dependem da sua temperatura.

        A temperatura é a propriedade que governa o processo de transferência de calor (energia térmica) de um sistema. Dois sistemas estão em equilíbrio térmico quando suas temperaturas são iguais, isto é, calor não flui entre eles. Havendo uma diferença de temperatura, o calor fluirá do sistema mais quente para o mais frio, até que se restabeleça o equilíbrio térmico, por meio de processos de condução e/ou convecção e/ou radiação.

         Assim, a temperatura está relacionada com a quantidade de energia térmica de um sistema. Quando mais se adiciona calor a um sistema, mais sobe sua temperatura; de forma similar, uma diminuição da temperatura de um sistema implica em que ele está perdendo energia térmica.

        Os dois erros que podemos encontrar ao medir a temperatura são quando tentamos aferir uma medida em imersão em um fluido ou uma parede. Ao imergir o termômetro, podemos ocasionar o erro de condução, pois caso este termômetro não esteja imerso o suficiente, a temperatura visualizada no mesmo estará variando, indicando que este ainda não é o local adequado para a medição, devido à transferência de calor por meio da condução entre o fluido e o meio exterior.

        Ao aferirmos uma temperatura na parede ou tubulação, e essa tem uma diferença de temperatura com o meio, devemos colocar o termopar de forma paralela à parede, visto que se colocarmos de forma perpendicular, irá ocorrer transferência de calor, gerando erros em nossa medição.

1. Explique porque o resistor da ponte adjacente ao PT é bem maior do que a resistência do PT.

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R.        Existem normalmente dois instrumentos principais para determinar a resistência ôhmica das termoresistências, que são pontes de medição (Ponte de Wheatstone) e os eletrônicos. O circuito em ponte é bastante utilizado em laboratórios, devido a sua alta precisão e em alguns sistemas industriais.

         A ponte de Wheatstone, quando apresenta uma relação de resistência R1.R3 = R2.R4, esta se encontra balanceada ou em equilíbrio e desta forma não circula corrente pelo galvanômetro, pois os potenciais nos pontos A e B são idênticos.
Portanto conhecendo-se os valores de R1 e R2, e ajustando a resistência R3 até que a ponte fique em equilíbrio, tem-se através de R3 o valor de R4 e, portanto o valor ôhmico da termoresistência.

R1. R3 = R2. R4 (se R1 = R2)

R3 = R4

        Conhecendo-se R3, tem-se o valor de R4 e com o valor de R4 na tabela tem-se Temperatura.

        Neste caso, R4 é a termoresistência e R3 a resistência variável para balanceamento do circuito. As resistências RL1 e RL2, as quais podem ser desprezadas se a distância for pequena, são as resistências de fiação e ambas estão em série com a termoresistência R4. Esta resistência de fiação tende a aumentar quanto maior for a distância entre o sensor e o instrumento, menor for a bitola dos fios ou maior a temperatura ambiente. Quando a ponte estiver balanceada (não circular corrente pelo galvanômetro) temos:

R1. R3 = R2. (R1 + RL2 + R4)
R3 = R4
Se R1 = R2 tem-se: R3 = RL1 + RL2 + R4

        Temos que mesmo com a ponte balanceada, o valor da resistência R3 é igual a R4 mais as resistências de fiação RL1 e RL2; que dependendo de seus valores podem induzir erros graves na medição de temperatura com termoresistência. Temos abaixo uma tabela que mostra a relação bitola dos condutores x distância máxima, entre termoresistência a dois fios e instrumento receptor.

        As funções de um resistor são de dificultar a passagem da corrente elétrica e transformar energia elétrica em energia térmica por efeito joule. O resistor da ponte adjacente ao PT, será bem maior devido ao efeito joule. Quando colocamos sob tensão elétrica, o resistor varia com a temperatura, portanto precisamos colocar uma corrente muito menor (Queda na Corrente) para não ocorrer efeito joule e assim não ter problemas na temperatura. O que irá nos dar o valor desta resistência é a deformação.