Análise de Termopar Fundamentos de Sistema de Controle

Introdução

Cada vez mais o controle de processos na engenharia é de grande importância, visto que é comprovada a eficácia da automatização e da mecanização para este esta função.

Termômetros e instrumentos medidores de temperatura são muitas vezes essenciais neste processo de automatização e controle de processos, portanto é muito importante que se tenha conhecimento total do equipamento que se está utilizando. E uma das principais características desses instrumentos de medição é a chamada constante de tempo, que nada mais é do que o valor de tempo para o qual o instrumento apresenta o valor correspondente a 63,2% da Temperatura de Estabilização em Regime Permanente para uma função de entrada na forma degrau.

Esta Constante de Tempo é variável para cada forma construtiva de instrumentos de medição, por este motivo é fundamental ter o conhecimento desta propriedade para que o dimensionamento dos sistemas possa ser bem realizado.

Objetivo

Este trabalho tem por objetivo a determinação experimental em laboratório da constante de tempo de um Termopar de Ferro-Constantã submetido a um banho com temperatura controlada segundo uma entrada degrau.

Experimento

Materiais Utilizados

• Banho temostático;
• Cronômetro;
• Termopar Ferro-Constantã;
• Multímetro Digital;
• Bainha com água;
• Caneta;
• Papel.

Condições do Ensaio

O experimento ao qual este trabalho se refere foi realizado nas seguintes condições.

• Temperatura Ambiente da primeira medição: 12,5°C;
• Temperatura Ambiente da segunda medição: 12,7°C;
• Temperatura Ambiente da terceira medição: 12,9°C;
• Temperatura do banho: 45°C.

Procedimento de Medição

Para que se tenha uma confiabilidade maior nos valores da medição, afim de que possa se minimizar interferências externas nas conclusões e nos valores obtidos o procedimento padrão de medição foi realizado três vezes consecutivas, seguindo exatamente sempre as mesmas orientações.

1° passo: Observar a temperatura ambiente, utilizando um termômetro de bulbo;

2° passo: Observar a temperatura no banho termostático;

3° passo: Preencher a bainha com água à temperatura ambiente;

4° passo: Inserir a extremidade do Termopar na bainha;

5° passo: Mergulhar a bainha, com o Termopar fixado, no banho termostático e disparar o cronômetro simultaneamente;

6° passo: Registrar o valor exibido no display do multímetro (?) digital a cada 10 segundos até ocorrer a estabilização deste valor (dez valores sucessivamente iguais);

7° passo: Retirar a bainha do banho e resfriar o Termopar até que retorne a Temperatura Ambiente, ou seja, apresente o valor 0 mV no display do multímetro;

8° passo: Repetir os passos acima por mais duas vezes.

Resultados da Medição

A tabela abaixo (Tabela 1) foi construída através dos dados obtidos na realização das três medições, todas com um intervalo de 10 segundos entre as sucessivas leituras de tensão no multímetro digital.

Tempo (s)	1ª medição (mV)	2ª Medição (mV)	3ª Medição (mV)	Média (mV)
0	-0,03	-0,01	0,02	-0,01
10	0,03	0,04	0,05	0,04
20	0,05	0,06	0,06	0,06
30	0,07	0,08	0,08	0,08
40	0,08	0,09	0,10	0,09
50	0,12	0,13	0,13	0,13
60	0,15	0,15	0,14	0,15
70	0,18	0,19	0,19	0,19
80	0,21	0,21	0,21	0,21
90	0,25	0,25	0,25	0,25
100	0,28	0,29	0,29	0,29
110	0,32	0,32	0,31	0,32
120	0,35	0,35	0,35	0,35
130	0,39	0,39	0,39	0,39
140	0,42	0,42	0,42	0,42
150	0,45	0,46	0,46	0,46
160	0,49	0,50	0,50	0,50
170	0,52	0,52	0,52	0,52
180	0,57	0,57	0,56	0,57
190	0,60	0,59	0,58	0,59
200	0,63	0,63	0,62	0,63
210	0,66	0,65	0,64	0,65
220	0,69	0,68	0,67	0,68
230	0,72	0,72	0,71	0,72
240	0,74	0,74	0,73	0,74
250	0,77	0,77	0,76	0,77
260	0,79	0,79	0,79	0,79
270	0,83	0,82	0,80	0,82
280	0,84	0,84	0,83	0,84
290	0,87	0,87	0,86	0,87
300	0,90	0,89	0,88	0,89
310	0,91	0,91	0,90	0,91
320	0,94	0,93	0,91	0,93
330	0,96	0,95	0,94	0,95
340	0,99	0,98	0,96	0,98
350	1,00	0,99	0,98	0,99
360	1,02	1,01	0,99	1,01
370	1,04	1,03	1,02	1,03
380	1,07	1,05	1,02	1,05
390	1,08	1,07	1,05	1,07
400	1,10	1,09	1,07	1,09
410	1,11	1,10	1,09	1,10
420	1,12	1,11	1,10	1,11
430	1,14	1,13	1,11	1,13
440	1,16	1,15	1,13	1,15
450	1,17	1,17	1,16	1,17
460	1,19	1,17	1,15	1,17
470	1,20	1,19	1,18	1,19
480	1,21	1,20	1,19	1,20
490	1,23	1,22	1,20	1,22
500	1,24	1,23	1,21	1,23
510	1,26	1,24	1,22	1,24
520	1,27	1,25	1,23	1,25
530	1,28	1,26	1,24	1,26
540	1,29	1,28	1,26	1,28
550	1,30	1,29	1,27	1,29
560	1,30	1,29	1,28	1,29
570	1,32	1,31	1,29	1,31
580	1,33	1,32	1,30	1,32
590	1,33	1,32	1,31	1,32
600	1,35	1,33	1,32	1,33
610	1,36	1,34	1,32	1,34
620	1,37	1,35	1,33	1,35
630	1,37	1,36	1,34	1,36
640	1,39	1,37	1,35	1,37
650	1,39	1,37	1,35	1,37
660	1,40	1,39	1,37	1,39
670	1,40	1,40	1,37	1,39
680	1,41	1,40	1,38	1,40
690	1,42	1,41	1,39	1,41
700	1,42	1,40	1,38	1,40
710	1,43	1,41	1,40	1,41
720	1,43	1,42	1,40	1,42
730	1,44	1,42	1,40	1,42
740	1,44	1,42	1,40	1,42
750	1,45	1,44	1,42	1,44
760	1,46	1,44	1,42	1,44
770	1,46	1,45	1,43	1,45
780	1,47	1,46	1,44	1,46
790	1,48	1,46	1,44	1,46
800	1,47	1,45	1,43	1,45
810	1,48	1,47	1,46	1,47
820	1,48	1,48	1,45	1,47
830	1,50	1,48	1,46	1,48
840	1,49	1,48	1,46	1,48
850	1,49	1,48	1,46	1,48
860	1,50	1,48	1,46	1,48
870	1,49	1,49	1,47	1,48
880	1,50	1,50	1,47	1,49
890	1,51	1,50	1,48	1,50
900	1,51	1,50	1,48	1,50
910	1,51	1,50	1,49	1,50
920	1,52	1,51	1,48	1,50
930	1,53	1,51	1,49	1,51
940	1,52	1,51	1,49	1,51
950	1,53	1,51	1,49	1,51
960	1,52	1,52	1,50	1,51
970	1,53	1,53	1,50	1,52
980	1,54	1,52	1,51	1,52
990	1,53	1,53	1,51	1,52
1000	1,53	1,53	1,52	1,53
1010	1,54	1,54	1,52	1,53
1020	1,54	1,54	1,53	1,54
1030	1,54	1,55	1,53	1,54
1040	1,55	1,55	1,54	1,55
1050	1,55	1,55	1,54	1,55
1060	1,55	1,56	1,55	1,55
1070	1,56	1,56	1,55	1,56
1080	1,56	1,56	1,56	1,56
1090	1,56	1,57	1,56	1,56
1100	1,57	1,57	1,56	1,57
1110	1,57	1,57	1,57	1,57
1120	1,57	1,58	1,57	1,57
1130	1,58	1,58	1,57	1,58
1140	1,58	1,58	1,57	1,58
1150	1,58	1,58	1,58	1,58
1160	1,58	1,59	1,58	1,58
1170	1,59	1,59	1,58	1,59
1180	1,59	1,59	1,58	1,59
1190	1,59	1,59	1,58	1,59
1200	1,59	1,59	1,58	1,59
1210	1,59	1,60	1,59	1,59
1220	1,60	1,60	1,59	1,60
1230	1,60	1,60	1,59	1,60
1240	1,60	1,60	1,59	1,60
1250	1,60	1,60	1,59	1,60
1260	1,60	1,61	1,59	1,60
1270	1,61	1,61	1,60	1,61
1280	1,61	1,61	1,60	1,61
1290	1,61	1,61	1,60	1,61
1300	1,61	1,61	1,60	1,61
1310	1,61	1,61	1,60	1,61
1320	1,61	1,61	1,60	1,61
1330	1,62	1,62	1,60	1,61
1340	1,61	1,62	1,61	1,61
1350	1,61	1,62	1,61	1,61
1360	1,62	1,62	1,61	1,62
1370	1,62	1,62	1,61	1,62
1380	1,62	1,62	1,61	1,62
1390	1,62	1,62	1,61	1,62
1400	1,62	1,62	1,61	1,62
1410	1,62	1,63	1,61	1,62
1420	1,62	1,63	1,62	1,62
1430	1,62	1,63	1,62	1,62
1440	1,62	1,63	1,62	1,62
1450	1,63	1,63	1,62	1,63
1460	1,63	1,63	1,62	1,63
1470	1,63	1,63	1,62	1,63
1480	1,63	1,63	1,62	1,63
1490	1,63	1,63	1,62	1,63
1500	1,63	1,63	1,62	1,63
1510	1,63	1,63	1,62	1,63
1520	1,63	1,63	1,62	1,63
1530	1,63	1,63	1,63	1,63
1540	1,63	1,64	1,63	1,63
1550	1,64	1,64	1,63	1,64
1560	1,64	1,64	1,63	1,64
1570	1,64	1,64	1,63	1,64
1580	1,64	1,64	1,63	1,64
1590	1,64	1,64	1,63	1,64
1600	1,64	1,64	1,63	1,64
1610	1,64	1,64	1,63	1,64
1620	1,64	1,64	1,63	1,64
1630	1,64	1,64	1,63	1,64
1640	1,64	1,64	1,63	1,64
1650	1,64	1,64	1,63	1,64
1660	1,64	1,64	1,63	1,64
1670	1,64	1,64	1,63	1,64
1680	1,64	1,64	1,63	1,64
1690	1,64	1,64	1,63	1,64
1700	1,64	1,64	1,63	1,64
1710	1,64	1,64	1,63	1,64
1720	1,64	1,64	1,63	1,64

Figura 1