INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE
Aula 19
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
COM TERMOPAR
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA
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•
Compensação da Temperatura Ambiente
– Vimos que a temperatura utilizada como padrão para o desenvolvimento das curvas dos termopares é de 0ºC. – Portanto, dispositivos alternativos foram desenvolvidos
para simular automaticamente uma temperatura de 0ºC, para simular automaticamente uma temperatura de 0ºC, chamada de compensação automática da junção de
referência ou da temperatura ambiente.
– Nestes instrumentos encontra-se um sensor de
temperatura que mede continuamente a temperatura ambiente e suas variações, adicionando ao sinal que
chega do sensor uma tensão correspondente à diferença da temperatura ambiente para a temperatura de 0ºC.
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• Como no instrumento medidor, está incorporado um sistema de compensação da temperatura ambiente, este gera um
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• O sinal total que será convertido em temperatura pelo instrumento será o somatório do sinal do termopar e da compensação, resultando na indicação correta da
temperatura na qual o termopar está submetido
(independendo da variação da temperatura ambiente).
• A indicação no instrumento será de 100ºC, que é a temperatura do processo (junção de medição do termopar).
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- Termopares básicos
– São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior.
- Termopares Nobres
– Aqueles cujos pares são constituídos de platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, custo elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios dos termopares. - Termopares Novos
– Ao longo dos anos, novos tipos de termopares foram desenvolvidos para atender as condições de processo onde os termopares vistos até aqui não atendiam a contento (satisfatoriamente).
A maioria destes termopares ainda não estão normalizados, nem são fabricados no Brasil
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•
Termopares básicos
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•
Termopares nobres
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•
Termopares tipo J (básico):
–
Ferro (+) x Constantan (-)
• Estes termopares são apropriados para medição em vácuo e atmosferas oxidantes, redutoras e inertes, em vácuo e atmosferas oxidantes, redutoras e inertes, em temperaturas que chegam até 760°C. A taxa de
oxidação do ferro é alta a partir de 540°C, em que são recomendados elementos de bitola maior.
• Não é recomendado o uso deste termopar com elementos nus em atmosferas sulfurosas acima de 540°C.
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•
Termopares tipo K (básico):
–
Chromel (+) x Alumel (-)
• Termopares tipo K são recomendados para uso
contínuo em atmosferas inertes ou oxidantes, em contínuo em atmosferas inertes ou oxidantes, em
temperaturas de até 1260°C. Sua resistência à oxidação faz com que esses termopares sejam preferidos,
principalmente nas temperaturas superiores a 540°C. • Podem também ser utilizados para medições de –250°C
até 0°C, porém seus limites de erro foram estabelecidos somente para temperaturas superiores a 0°C.
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•
Termopares tipo T (básico):
–
Cobre (+) x Constantan (-)
• Estes termopares são resistentes à corrosão em
atmosferas úmidas e indicados também para a medição atmosferas úmidas e indicados também para a medição de temperaturas abaixo de zero.
• Seu limite superior de temperatura é de 370°C, pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, redutoras ou inertes.
• Este é o único termopar cujos limites de erro estão estabelecidos para temperaturas abaixo de zero.
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•
Termopares tipo E (básico):
–
Chromel (+) x Constantan (-)
• Termopares tipo E são recomendados para uso em faixas de temperatura entre 0 – 870°C, em atmosferas oxidantes ou inertes. Em atmosferas redutoras, alternadamente oxidantes e redutoras e no vácuo, estes termopares estão sujeitos às e redutoras e no vácuo, estes termopares estão sujeitos às mesmas limitações dos termopares tipo K.
• São utilizados também para medições em temperaturas abaixo de 0°C, pois não estão sujeitos à corrosão em
atmosferas úmidas. Porém, seus limites de erro para temperaturas abaixo de zero não estão normalizados. • Apresentam como vantagem as maiores potências
termoelétricas em relação a outros tipos de termopares, motivo pelo qual muitas vezes são preferidos.
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•
Termopares tipo R e S (nobres):
–
“S”: Platina – 10% Ródio (+) x Platina (-)
–
“R”: Platina – 13% Ródio (+) x Platina (-)
• Os termopares tipos S e R são recomendados para uso contínuo em atmosferas oxidantes ou inertes, a
contínuo em atmosferas oxidantes ou inertes, a temperaturas que chegam até 1480°C.
• Não devem ser utilizados em atmosferas redutoras, ou atmosferas que contenham vapores, a menos que
devidamente protegidos com tubos NÃO metálicos.
• Termopares tipos S e R podem ser usados no vácuo por curtos períodos de tempo, e uma maior estabilidade será obtida com o uso de termopares tipo B.
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•
Termopares tipo R e S (nobres):
–
“S”: Platina – 10% Ródio (+) x Platina (-)
–
“R”: Platina – 13% Ródio (+) x Platina (-)
• O uso contínuo dos termopares tipos S e R a altas • O uso contínuo dos termopares tipos S e R a altas
temperaturas causa um desgaste excessivo que pode romper o termopar. Essas condições tornam a platina
suscetível à contaminação, o que provoca a descalibração do termopar.
• Mudanças na calibração ocorrem também pela difusão de ródio do elemento negativo para o positivo, ou também pela volatilização do ródio do elemento positivo.
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•
Termopares tipo B (nobres):
– 30% Ródio (+) x 6% Ródio (-)
• Os termopares tipo B são recomendados para uso contínuo em atmosferas inertes ou oxidantes, à temperatura limite de
1.700°C. São também indicados para operar no vácuo até sua temperatura limite.
• Não é aconselhado o uso destes termopares em ambientes • Não é aconselhado o uso destes termopares em ambientes
redutores ou que contenham vapores, a menos que devidamente protegidos com tubos de proteção NÃO metálicos.
• Sob condições adequadas de temperatura e ambiente, os termopares tipo B demonstram menos desgaste a menores desvios de calibração.
• Os termopares tipo B apresentam vantagens sobre os termopares tipos S e R, em relação à não necessidade de utilização de cabos de compensação específicos.
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•
A escolha de um termopar deve assegurar que
o equipamento de medida não limite a faixa
de temperaturas que consegue ser medida.
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8 AWG = DIÂMETRO = 3.264 (MM) = SEÇÃO RETA = 8.367 mm² 14 AWG = DIÂMETRO = 1.628 (MM) = SEÇÃO RETA = 2.081 mm² 20 AWG = DIÂMETRO = 0.812 (MM) = SEÇÃO RETA = 0.518 mm² 24 AWG = DIÂMETRO = 0.511 (MM) = SEÇÃO RETA = 0.205 mm²
