Termômetro a Dilatação Volumétrica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Instituto de Engenharia Mecânica

Ensaio nº 1: Medidores de Temperatura

Disciplina: EME 503.2

Curso: Engenharia Mecânica

Aluno: Saulo Barbosa Coelho

Matrícula: 29823

Professor: Fagner

Turma: 4

Data e Hora do Ensaio: sete de maio, 3h45min

Itajubá, 1º semestre 2016

Introdução

Durante o primeiro laboratório de termodinâmica foram apresentados instrumentos para a medição de temperatura e suas diversas aplicações, ressaltando o porquê de se utilizar um em vez de outro para cada caso.

Neste trabalho serão exemplificados alguns medidores de temperatura, apresentadas características sobre eles e quais são seus pontos fortes e fracos.

Os medidores podem ser divididos em duas categorias: de contato direto e de contato indireto.

Sendo os termômetros de contato direto: termômetros a dilatação; termômetros a pressão de liquido; termômetro a par termoelétrico e termômetro a resistência elétrica. E os de contato indireto: pirômetro óptico; pirômetro fotoelétrico; pirômetro de radiação e termovisores.

Desenvolvimento

Termômetro a dilatação volumétrica

Esses termômetros se baseiam no fenômeno da dilatação, em um recipiente apropriado, para medir a temperatura desejada.

A medicao da temperatura é possível por causa da dilatação volumétrica do liquido dentro do termômetro, a formula utilizada é:

V = Vo ( 1 + ρa*t ) Onde:

V = volume aparente à temperatura t

Vo = volume aparente à temperatura 0º

ρa = coeficiente de dilatação aparente do líquido

t = temperatura do líquido

O liquido contido no bulbo do termômetro se expande em função da temperatura a qual é submetido. Dentre os líquidos utilizados o mais comum é o mercúrio, por causa da sua faixa de temperatura no estado liquido, de -38ºC a 540ºC, não passa da temperatura de 540ºC porque acarretaria o derretimento do recipiente, comumente vidro.

O termômetro é o instrumento de maior utilização entre os medidores de temperatura, são de facil manuseio e a de grande acessibilidade. Os termômetros podem ser encontrados em recipientes de de vidro ou de metal, sendo que o de metal tem uma melhor resultado na medição.

Ele é constituído de um reservatório para o liquido, soldado a um tubo capilar fechado na parte superior. Tambem tem o liquido que preenche o bulbo e o capilar, além da faixa de medição e uma Camata de expansão para o caso de a temperatura exceder a máxima.

A faixa de medição em um termômetro de vidro, por exemplo, é:

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O limite do mercúrio pode ser elevado, se utilizar um vidro adequado.

Esse termômetro é principalmente utilizado ocasiões que não se precisa de agilidade, que se pode chegar perto do local de medição e em que a precisao de 1% não faz diferença para quem esta medindo a temperatura.

Assim como o vidro, também é utilizado o metal para a contrução dos termometros. O de metal também tem bulbo e capilar, a diferenciação esta em um sensor térmico que este possui.

Diferentemente do de vidro, o termômetro de metal costuma ser utilizado em industrias, por apresentar uma precisao melhor que a do de vidro, cerca de 0,5%.

Sua faixa de medição é a seguinte:

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As vantagens de se utilizar um termômetro a dilatação térmica são: o custo do termômetro de vidro e a precisao do termômetro de metal. As devantagens são: alto tempo de resposta; não são recomendados para o controle e apresentam uma fragilidade acentuada.

Termometro Bimetalico

O termômetro bimetalico utiliza das diferenças de dilatação de dois metais para funcionar. Dois metais são agrupados, por exemplo alumínio e aço, por possuirem coeficientes de dilatação diferentes, irão assumir tamanhos diferentes quando dilatados. Como os metais estão grudados, com um se expandido mais que o outro, acaba por fazer com que o conjunto se mova em uma direção.

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Este termômetro é composto por um sensor de temperatura; por elos que juntam os metais; uma escala e um sistema de transmissão.

As vantagens da utilização desse tipo de termômetro são: simplicidade do equipamento, que o deixa barato e com facil instalação e utilização e grande faixa de medição. Em contraponto, este aparelho: se desgasta por causa das peças moveis; perde calibração facil e não tem uma indicação linear.

Este termômetro é o mais utilizado na indústria, mesmo tendo a mesma qualidade de indicação do termômetro de dilatação volumétrica, o bimetalico é mais resistente. Sendo assim utilizados em processos químicos, petroquímicos, alimentícios e em industrias no geral. Também pode ser utilizado em assosiacao com ar condicionado em casas.

Termopar

O termopar mede a temperatura atrás da união de dois metais diferentes, que produzem uma tensão a uma dada temperatura, que é lida por um medidor apropriado, um voltímetro graduado em temperatura.

Os termopares podem ser encontrados de diversos modelos, cada um deles contendo espessuras de fio diferentes. Os mais comuns são os ‘J’ (os metais usados são de ferro-constantan), os tipo ‘K’ (os metais usados são Chromel-Alumel, Cromoniquel-alumel), os tipo ‘T’ (os metais usados são cobre-constantan) e os tipo ‘E’ (os metais usados são Chromel-Constantan). Deve-se escolher o termopar de acordo com o seu uso, considerando: faixas de temperatura; resistência química; resistência mecânica; tamanho e faixa de erro.

As faixas de temperatura dos termopares são:

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Os termopares são também são qualificados pelas suas qualidades, anteriormente citadas:

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Um bom exemplo de termopar é o de inversão IOPE, estes têm boa precisao, resposta rápida e baixo custo. São confeccionados a partir do temoapar K com 1,63m de diâmetro e são aterrado a uma capa metálica de aço cromo 446, o que lhe confere um incrível resistência a corrosão.        [pic 7]

        Este termopar é utilizado para medição de temperatura em metais, o tamanho beneficia o operador que pode utiliza-lo a distancia, sem o perigo de ficar exposto a grande temperatura.