Relatorio Laboratorio Termodinamica - Medidores de temperatura

RESUMO

Este trabalho trata dos diferentes tipos de medidores de temperatura empregados na indústria moderna. São abordadas suas características e princípio de funcionamento, tanto quanto suas aplicações, limitações, vantagens perante outros medidores e custo.

 

SUMÁRIO

1 Introdução 4

2 Tipos de medidores 5

2.1 Termômetros de líquido 5

2.2 Termômetros bimetálicos 6

2.3 Termopar 7

2.4 Pirômetro ótico 10

2.5 Pirômetro infravermelho 11

2.6 Pirômetro de radiação ou radiômetro 11

2.7 F.L.I.R (Forward Looking Infrared) 12

2.8 Medição de temperatura por cores 14

3 Conclusão 14

4 Referências Bibliográficas 15

 

1 INTRODUÇÃO

Temperatura é o potencial que promove um fluxo de energia na forma de calor. Sua medição é determinada através da variação de uma propriedade física de algum material que varia com a temperatura, por meio de dispositivos chamados termômetros, os quais podem envolver efeitos mecânicos, elétricos, radioativos, ou ainda por meio de cores. Em muitos casos, o acesso a medição da temperatura é impossível ou possui valores muito elevados, prejudicando o contato do medidor com o corpo em consideração. Neste caso, os pirômetros de radiação, óticos e infravermelho são usados para esta finalidade.

Apesar dos primeiros aparelhos semelhantes aos termômetros atuais terem aparecido no século XVII, os primeiros registros históricos de medição de temperatura remetem ainda ao século II antes de Cristo. O primeiro termômetro moderno apareceu por invenção do astrônomo Galileu Galilei. Em 1715, o físico alemão Gabriel Fahrenheit construiu o primeiro termômetro de mercúrio utilizável na ciência e, em 1742, o astrônomo sueco Anders Celsius propôs a escala centesimal.

A partir daí a medição de temperatura não parou mais de evoluir, movida pela necessidade incessante de medir temperaturas cada vez mais baixas (ou mais altas) à medida que a sociedade se industrializava cada vez mais. Há diversas escalas de temperatura em uso atualmente mas, para fins científicos e industriais, as três mais importantes são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin, sendo o kelvin (K) a unidade básica de temperatura. A escala Celsius é a mais usada no dia-a-dia, enquanto a escala Fahrenheit é muito usada nos EUA.

No tempo presente, a termometria assume papel de relevância na indústria por várias razões, dentre elas: possibilitar a medição de níveis de energia térmica; conhecer a eficiência dos equipamentos térmicos, permitindo adequação das suas condições de funcionamento; conhecer a eficiência de ciclos termodinâmicos; etc.

Neste contexto, o presente relatório tem como objetivos: apresentar diversos medidores de temperatura disponíveis no laboratório; apresentar um trabalho de pesquisa sobre os diversos medidores de temperatura, apontando característica principal de funcionamento, faixa ou escala de uso, tipos de aplicação previstas, precisão, etc.

 

2 TIPOS DE MEDIDORES

2.1 Termômetros de líquido

O princípio de funcionamento de termômetros de líquido se baseia na variação do coeficiente de dilatação térmica com a temperatura. Neste caso, o líquido contido no recipiente de vidro, geralmente mercúrio, sofre uma expansão volumétrica de acordo com a variação de temperatura. O recipiente possui uma escala graduada que possibilita a leitura imediata da temperatura.

A aplicação de termômetros deste tipo envolve a submersão de seu reservatório de líquido no meio o qual se deseja ter a temperatura medida. Isto implica grande facilidade em aplicações laboratoriais, com imersão em bécheres por exemplo, porém limita sua utilização em escalas maiores principalmente devido à sua fragilidade estrutural, mas também devido a impossibilidade de leitura à distância e a característica não instantânea da dilatação do fluido no caso de uma rápida variação na temperatura (o que pode ocasionar superaquecimento no sistema antes mesmo que este possa ser detectado pela leitura do termômetro). Existem ainda modelos industriais que possuem um invólucro metálico para melhor resistência mecânica, mas nestas situações geralmente torna-se mais interessante a utilização de outros medidores como termopares, os quais possuem maior precisão e podem ter sua leitura feita longe do instrumento. Estes aparelhos são estudados em detalhe à seguir neste trabalho.

A escala de temperatura deste tipo de medidor varia de acordo com o líquido utilizado. De acordo com o Curso de Instrumentação Industrial, módulo Temperatura do CEFET [1], a Tabela 1 mostra as faixas correspondentes à cada fluido.

Tabela 1 - Faixa de uso de termômetros de líquido.

Líquido Ponto de solidificação(°C) Ponto de ebulição(°C) Faixa de uso(°C)

Mercúrio -39 357 -38 à 550

Álcool etílico -115 78 -100 à 70

Tolueno -92 110 -80 à 100

Outra vantagem deste termômetro é seu baixo custo, de R$ 20,00 à R$ 200,00 de acordo com a LojaTudo [2].

Figura 1 - Termômetros de líquido convencional (esquerda) e industrial (direita).

2.2 Termômetros bimetálicos

Estes termômetros de expansão de sólido são chamados bimetálicos pois seu bulbo (corpo sensorial do instrumento) é composto por dois metais com diferentes coeficientes de expansão térmica. Essas lâminas metálicas são sobrepostas helicoidalmente, e uma variação de temperatura induz o encurvamento dessas, o que é proporcional à temperatura e transmitido através de um relógio graduado com ponteiro.

Figura 2 - Termômetro bimetálico.