Medidores de Temperatura

1. INTRODUÇÃO

 

O controle de temperatura dos processos industriais é uma das mais importantes etapas dos processos de produção. Se por algum motivo a temperatura não for precisa ou confiável, pode gerar danos sobre o processo, qualidade do produto, consumo de energia, afetar diretamente o desempenho financeiro da empresa e até mesmo ocasionar uma explosão, gerando riscos mortais.

Em suma, é de extrema importância a presença de medidores de temperatura tanto em instalações industriais quanto no geral, seja para controlar a temperatura ambiente de setores que exigem condições de estabilidade térmica ou para obter dados e controlar processos em máquinas térmicas, por exemplo.

Exemplos de operações importantes realizadas com medições de temperatura precisas e confiáveis incluem:

• Biorreatores farmacêuticos e fomentadores;

• Vários reatores químicos;

• Colunas de destilação;

• Amortecedores;

• Cristalizadores;

• Fabricação de componentes de estado sólido;

• Transferência de custódia.

2. OBJETIVO

O presente relatório tem como objetivo apresentar os diversos tipos de medidores de temperatura presentes no laboratório e suas respectivas funções, faixa de uso, repetibilidade/estabilidade, precisão, custo médio associado aos medidores, presença e aplicação em processos térmicos, etc.

3. MÉTODOS PARA MEDIÇÃO DE TEMPERATURA

Sabe-se que está ocorrendo um aumento da temperatura quando um material  muda de cor, como o metal, ou quando o mercúrio do termômetro por expansão de líquido se dilata tempos depois de ter contato com algo que tenha temperatura maior que o mesmo. Nesse contexto, podemos dizer que há materiais que indicam a variação da temperatura de acordo com a variação de suas propriedades ou características físicas.

Entre os dispositivos que detectam alguma alteração de característica física, podemos citar:

- Dispositivos de expansão de líquidos;

- Dispositivos termorresistores (RTDs e termistores);

- Termopares;

- Infravermelho (Radiação);

- Cores.

*****Medição de temperatura por efeito mecânico

*****Medição de Temperatura por Efeito Elétrico

…..

…….Termopares tem melhor tempo de resposta em relação aos RTDs, mas os RTDs tem uma melhor estabilidade a longo prazo e melhor precisão comparado aos Termopares.

****Medição de temperatura por efeito da radiação (método sem contato)

…..

…

*****Medição de temperatura pelo método da comparação por cores

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.

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Classificação:

- Efeitos Mecânicos: Expansão de líquidos em bulbos de vidro; Bimetálicos; Manométricos.

- Termorresistência.

- Termopares.

- Infravermelho (Radiação)

- Cores

Medição de Temperatura por Efeito Elétrico

4. TIPOS DE MEDIDORES DE TEMPERATURA

4.1. Termômetros

O estado térmico de um corpo é expresso pela sua temperatura. Quando aplicamos calor a um corpo sua temperatura aumenta. Se aproximarmos dois corpos com temperaturas diferentes, estarão em equilíbrio térmico quando as temperaturas ficarem iguais.

4.1.1. Escalas de temperatura

A escala termodinâmica, sugerida por Lord Kelvin é muito difícil na sua execução prática e por isso, utilizam-se escalas relacionadas com determinadas

propriedades físicas dos corpos.

Baseado no IPTS-68 (Escala Internacional Prática de Temperatura de 1968), alguns pontos fixos são:

Ponto triplo do hidrogênio............................................................. ........... -259,34 °C

Ponto de ebulição do oxigênio à pressão de 101325 N/m²…............... -182, 962 °C

Ponto de fusão do gelo ...................................................................................... 0 °C

Ponto triplo da água ...................................................................................... 0,01 °C

Ponto de ebulição da água, à pressão de 101325 N/m² ......................... 100,000 °C

Ponto de solidificação de zinco ................................................................. 419,58 °C

Ponto de solidificação do antimônio .......................................................... 630,74 °C

Ponto de solidificação de ouro ................................................................ 1064,43 °C

Ponto de solidificação da platina .................................................................. 1772 °C

Sendo:

A interpolação entre os pontos fixos é feita por processos bem definidos:

• Entre -259,34 °C e 630,74 °C, utiliza-se o termômetro de resistência de platina pura, livre de tensões mecânicas;

• Entre 630,74 °C e 1064,43 °C, o elemento primário a ser utilizado e o termopar de platina-ródio 10% / platina (tipo S);

• Acima dessa última temperatura, utilizam-se pirômetros de radiação.

4.2. Termopares

O termopar é o dispositivo de medição de temperatura com maior aplicação e mais usado nas indústrias. Sua faixa de temperatura que pode ser medida e estende desde - 200°C a +1700°C para os tipos usuais. Se baseia no “Efeito Seebeck" e é constituído de de dois metais distintos unidos em uma das extremidades. Se há uma diferença de temperatura entre a ponta do metal unido e a ponta do metal livre, verifica-se o surgimento de uma diferença de potencial que pode ser medida por um voltímetro.

Um termopar deve seguir as seguintes propriedades:

a) F.e.m. termal relativamente grande;

b) Precisão de calibração;

c) Resistência a corrosão e oxidação;

d) Relação f.e.m./temperatura aproximadamente linear.

4.2.1. Existem vários tipos de termopares:

[pic 1]                             (Tabela 1)

* Pouco utilizado

• Tipo T: Sua maior aplicação se encontra na medição de temperaturas abaixo de 0°C (encontradas em refrigeração e na fabricação e estocagem de gases industriais);

• Tipo J:  Embora as tabelas incluem valores para temperaturas abaixo de 0°C, recomenda-se não utilizá-lo nessas temperaturas baixas caso haja possibilidade de condensação de umidade, que poderia atacar o ferro;

• Tipo E: São pouco utilizados;

• Tipo K: Por ser mais caro que o tipo J, não é em geral utilizado na medição de temperaturas inferiores a cerca de 400°C;

• Tipo R, S: Uma aplicação importante reside na medição de temperatura de aço fundido. Devido ao seu custo elevado, são utilizados somente em temperaturas acima de 1000°C, até cerca de 1600°C;

• Tipo B: São pouco utilizados.

Os limites superiores dependem da bitola do fio, sendo o limite inferior de temperatura de – 200°C para os tipos T, E e K, de 0°C para os tipos J, R, S e de 800°C para o tipo B.

4.2.2. Envelhecimento de Termopares