Medidores de Temporários

MEDIDORES TÉRMICOS

Aldo Henrique Aguiar Mendes– matrícula 28047

        

Resumo. Este trabalho apresenta vários medidores de temperatura, revelando suas vantagens e desvantagens em relação a outros medidores, além de mostrar como esses medidores funcionam e indicar suas faixas de operação analisando também seu emprego nas indústrias e em diversas outras áreas. O trabalho apresenta também um questionário, onde perguntas referentes ao funcionamento dos vários medidores são dados com o intuito de reforçar o conteúdo aprendido em sala de aula 

1. INTRODUÇÃO

A temperatura é uma grandeza física que é utilizada para medir o grau de agitação das moléculas de um corpo, assim quanto mais agitadas essas moléculas parecerem, maior será a temperatura registrada deste. O grau de agitação das moléculas não pode ser medido diretamente levando em consideração um padrão estabelecido, assim a temperatura é medida em relação a variação de outra propriedade física do material, de modo que a variação dessa propriedade física acompanhe a variação de temperatura. Dessa forma medidores térmicos são de extrema importância, uma vez que eles medem a temperatura do corpo de variadas maneiras, ajudando no controle de processos industrias, cada medidor tem uma forma de funcionamento diferente do outro, e uma situação especifica onde ele será utilizado, além de apresentar faixas de operações e preços característicos

1. MÉTODOS PARA MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
   

Os mais variados medidores funcionam de forma específica, podendo organizar estes em grupos principais, levando em consideração a sua forma de funcionamento. Medidores que levam em consideração alteração de volume do componente são chamados de medidores térmicos por efeito mecânico. Os que levam em consideração a resistência elétrica são chamados de termoresistencias, ao mesmo tempo que existem aqueles que trabalham com o efeito termo elétrico, como os termopares por exemplo. Existem medidores que não podem ser colocados em contato direto com o material a ser estudado, pois este apresenta elevadas temperaturas podendo prejudicar o seu funcionamento, sendo assim eles medem temperatura sem estar em contato, através da radiação emitida pelo corpo em altas temperaturas, um exemplo de sensor desse grupo é o pirômetro óptico, e por fim existem os sensores que medem temperaturas através da mudança de cores como os pigmentos.

1. Termômetro líquido

É um medidor de temperatura que opera por efeito mecânico, ou seja baseia na variação de propriedades dimensionais do material sensível como a variação de volume do material que sofre dilatação. Consiste em um tubo de vidro com medidas de temperatura desenhadas, dentro desse tubo de vidro há outro tubo que recebe o nome de tubo capilar, no começo do tubo capilar tem se o bulbo, o bulbo é a região que contém o liquido sensível, que na maioria das vezes é mercúrio, mas é encontrado outras substancias como pentano e álcool etílico. O bulbo é colocado em contato com o corpo durante um tempo, o material sensível vai ganhar energia, sofrendo a dilatação, crescendo ao longo do tubo capilar, onde será registrada a temperatura do corpo.
geralmente o termômetro é limitado de 35°C até 42°C, a vantagem do termômetro liquido é de que ele é portátil e de que o mesmo fornece uma leitura direta. Para fins científicos estes termômetros acaba não sendo recomendáveis.

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Figura 1 – Termometro líquido

1. Termômetro de gás

Também sendo um medidor de temperatura por efeito mecânico, sendo bastante exato, apresentando margem de aplicação de -27°C até 1477°C. O termômetro de gás funciona da seguinte forma, o bulbo vai conter liquido misturado com vapor, vai ser colocado em contato com o sistema que se quer medir a temperatura. O liquido vai ganhando energia e evaporando, passando pra forma gasosa, que vai começar a exercer pressão. Esse aumento de pressão vai ser medido pelo manômetro obtendo o valor da temperatura atingida. Os materiais do termômetro não podem sofrer dilatações no intervalo de temperaturas que irão medir, caso isso acontecer haverá erros na medição. Quando o sistema for colocado em contato com o medidor vai acontecer variação da temperatura como foi dito, causando variações na pressão obedecendo a 2ª lei de Charles e Gay-Lussac:

P1T2 = P2T1

Sendo possível inferir que a pressão de vapor vai depender apenas da temperatura e não do volume. Podem ser usados nitrogênio, gás hélio e hidrogênio, além de glicerina, tolueno álcool e mercúrio.

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Figura 2 – Termomêtro de gás

1. Termômetro bimetálico

Este medidor é constituído por duas laminas de metais diferentes, ao serem aquecidas uma lamina vai dilatar menos que a outra, pois seus coeficientes de dilatação térmica não são iguais, fazendo com que haja um arqueamento no material. Os dois metais constituintes geralmente são latão, cobre e ferro são enrolados entre si como uma espiral, com duas extremidades, uma fixa e a outra livre, a extremidade livre vai se mover devido a dilatação dos materiais, fazendo registro da temperatura. Funcionam em uma faixa de -5 oC a 300oC. Uma das vantagens do termômetro bimetálico é que ele responde bem as mudanças de temperatura, pois é quase linear, além de que o medidor apresenta uma boa precisão.
Esses medidores são empregados geralmente em fornos, ferros elétricos e saunas, além de existirem outros tipos de bimetálicos como os petroquímicos, industriais e digitais.
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Figura 3 – termomêtro bimetálico

1. Termoresistencias

Também chamados de RTD’s são dispositivos que obtém a temperatura baseando na variação da resistência do material, níquel pode ser usado (Ni120), mas a maioria é feita de platina (Pt100). O Pt100 é feito com um fio fino de platina ligado a duas extremidades, com uma base de material cerâmico servindo como base. Assim como todos metais a resistência da platina é proporcional ao aumento de temperatura, apresentando ótima condutibilidade. O Pt100 é empregado na indústria pelo fato de suportar temperaturas muito elevadas, podendo suportar até temperatura de 600 oC. O material vai apresentar uma dada resistência ôhmica relacionada a temperatura que ele se encontra, é dotado de uma inigualável precisão ao mesmo tempo que é estável, apresentando uma relação resistência – temperatura praticamente linear, mas apresenta algumas desvantagens como fragilidade, demora e o preço, que é bastante elevado.
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Figura 4 – Termoresistencia