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TERMOMETRIA

TERMOMETRIA. Realizado por: Gonçalo Valentim. Indice Métodos de Transferência de Calor Escalas de Temperatura Termómetros Termopar Termoresistência Termistor Termómetro de Semi-condutores Termómetro de Quartzo Medição de Temperatura por Radiação Calibração Equipamentos de referência

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TERMOMETRIA

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Presentation Transcript

  1. TERMOMETRIA Realizado por: Gonçalo Valentim

  2. Indice Métodos de Transferência de Calor Escalas de Temperatura Termómetros Termopar Termoresistência Termistor Termómetro de Semi-condutores Termómetro de Quartzo Medição de Temperatura por Radiação Calibração Equipamentos de referência Comparação de tecnologias Bibliografia

  3. Métodos de Transferência de Calor Condução - Processo pelo qual o calor flui de uma região de alta temperatura para outra de temperatura mais baixa, dentro de um meio sólido, líquido ou gasoso ou entre meio diferentes em contacto físico directo. Convecção – Processo de transporte de energia pela acção combinada da condução de calor, armazenamento de energia e movimento da mistura. Radiação – Processo pelo qual o calor flui de um corpo de alta temperatura para um de baixa, quando os mesmos estão separados no espaço, ainda que exista vácuo entre eles.

  4. Escalas de Temperatura Kelvin – TK = TºC + 273.15 Celsius - ºC Fahrenheit – TºF = TºC.9/5+32 Rankine – TºR = TºC.9/5+491.67 Reamur – TReamur = 8/10 TºC

  5. Termómetros Líquido – Baseados na lei de expansão de volumétrica de um líquido Vt=Vo.[1+1(T)+2(T)2+3(T)3]

  6. Termómetros Expansão em tubo de vidro

  7. Termómetros Expansão em recipiente metálico Tubo de Bourdon Não recomendável para controlo Grande tempo de resposta

  8. Termómetros Pressão de Gás Lei dos Gases Perfeitos Observa-se que a variação de pressão é linearmente dependente da temperatura, com volume constante

  9. Termómetros Pressão de Gás Gás mais comum N2 Outros He, H2, CO2 Pressão 20 / 50 atm Intervalo de medição -100 ºC / 600 ºC

  10. Termómetros Sólidos – (Bi-metálicos) Fenómeno da dilatação dos metais com a temperatura Lt = Lo (1 + .t) Ligas utilizadas 64% Fe + 36% Ni - Baixo coef. Dilatação Latão – Alto coef. Dilatação

  11. Termómetros Sólidos – (Bi-metálicos) Escala Linear Muito utilizados para protecções Intervalo de Utilização -50 / 800 ºC Precisão -/+ 1%

  12. Termopar

  13. Termopar Efeitos Eléctricos Efeito de Seebeck Efeito de Peltier Efeito Thomson Efeito de Volta

  14. Termopar Tipos de Termopares Tipo T Cu - Co + Cobre (99%), - Constantan (Cu 58%-Ni42%) Intervalo de temperaturas –200 / 370ºC Aplicações – criometria, industria de refrigeração, química, petroquímica

  15. Termopar Tipo J Fe - Co + Ferro (99,5%) - Constantan (Cu 58%-Ni42%) Intervalo de temperaturas –40 / 760ºC Aplicações – Centrais de energia, metalúrgica, química, industria em geral

  16. Termopar Tipo E NiCr - Co + Cromio-Niquel (Cr 10%, Ni 90%) - Constantan (Cu 58%-Ni42%) Intervalo de temperaturas –200 / 870ºC Aplicações – Química, petroquímica

  17. Termopar Tipo K NiCr - NiAl + Cromio-Niquel (Cr 10%, Ni 90%) - Alumel (Ni 95,4% - Mn 1,8% - Si 1,6% - Al 1,2%) Intervalo de temperaturas –200 / 1260ºC Aplicações – Metalúrgicas, Siderúrgicas, Fundição, Fabrico de Cimento ….

  18. Termopar Tipo S PtRh 10% - Pt + Platina-Rodio (Pt 90%, Rh 10%) - Platina (Pt 100%) Intervalo de temperaturas 0 / 1600ºC Aplicações – Metalúrgicas, Siderúrgicas, Fundição, Fabrico de Cimento ….

  19. Termopar Tipo R PtRh 13%- Pt + Platina-Rodio (Pt 87%, Rh 13%) - Platina (Pt 100%) Intervalo de temperaturas 0 / 1600ºC Aplicações – Metalúrgicas, Siderúrgicas, Fundição, Fabrico de Cimento ….

  20. Termopar Tipo B PtRh 30%- PtRh 6% + Platina-Rodio (Pt 70%, Rh 30%) - Platina-Rodio (Pt 94%, Rh 6%) Intervalo de temperaturas 600 / 1700ºC Aplicações – Metalúrgicas, Siderúrgicas, Fundição, Fabrico de Cimento ….

  21. Termopar Termopares especiais Tungsténio – Rhénio Até 2300 ºC em continuo Até 2750 ºC em curtos períodos Irídio 40% Rhodio / Irídio Até 2000 ºC em curtos períodos Pt 40% Rh / Pt 20% Rh Substitutos do Tipo BEm continuo até 1600ºC Até 1800 / 1850 ºC em curtos períodos

  22. Termopar Termopares especiais Ouro – Ferro / Cromio Para temperaturas criogénicas Nicrosil / Nisil Substituto do Tipo K – Com f.e.m. menores Pt 40% Rh / Pt 20% Rh Substitutos do Tipo BEm continuo até 1600ºC Até 1800 / 1850 ºC em curtos períodos

  23. Termopar

  24. Termopar Correlações da f.e.m. em função da temperatura

  25. Termopar Erros tipicos de montagem de termopares

  26. Termopar

  27. Termopar

  28. Termopar Pontos Standart de Calibração

  29. Termoresistências Principio de Funcionamento Padrão internacional na faixa de –270 / 660 ºC Platina, cobre, níquel

  30. Termoresistências Vantagens -Maior precisão que qualquer outro sensor -Não tem limite de distância de operação -Permite utilizar em qualquer ambiente com a protecção adequada -Boas caracteristicas de reprodutibilidade -Substitui o termopar com grandes vantagens em alguns casos

  31. Termoresistências Desvantagens -São mais caras -Menos resistentes a erros de operação -Temperatura máxima de 630 ºC -É necessário que todo o corpo esteja com temperatura uniforme para medir correctamente -Tempo de resposta longo

  32. Termoresistências Ponte de Wheatstone

  33. Termoresistências

  34. Termistores -Resistências sensiveis à temperatura constituidas por materiais semicondutores -NTC – Negative Temperature Coefficient -PTC – Positive Temperature Coefficient Gama de temperaturas: -100 / 300ºC Extremamente sensíveis Erros -/+ 0.01ºC

  35. Termómetros de Semicondutores -Caracteristicas dos materiais semicondutores são dependentes da temperatura -Gama de temperaturas: -230 / 150ºC -Alta sensibilidade -Boa linearidade -Grande precisão

  36. Termómetro de Quartzo -Materiais piezoeléctricos -A frequência de oscilação é dependente da temperatura -Gama de funcionamento: -80 / 250 ºC -Sensibilidade 1000 Hz / ºC -Não linearidade -/+ 0.05 ºC -Erros -/+ 0.0001ºC

  37. Pirometro optico Principio de Funcionamento Gama de temperaturas: 700 / 4000 ºC

  38. Termometro de infra-vermelhos Principio de Funcionamento Gama de temperaturas: -20 / 1000 ºC

  39. Radiometros ou Pirometros de Radiação

  40. Calibração Calibrador de temperatura $100 Calibrador electronico multifunção $5000

  41. Calibração Calibrador de muito alta temperatura < 1100 ºC $10000 Calibrador para Pirometros < 400 ºC $650

  42. Calibração Calibrador Temperatura 0ºC $1200

  43. Equipamento de Referência 13.81 / 273.15 K – Termoresistência de Platina 0 / 630.74 ºC – Termoresistência de Platina 630.74 / 1064.43 ºC – Termopar Platina-10%Rodium / Platina 1064.43 ºC – Lei de Planck

  44. Comparação Tecnologias

  45. Bibliografia - Instrumentação Industrial, Gustavo Silva, Escola Superior de Tecnologia de Setúbal - Intelligent Instrumentation, Microprocessor applications in measurement and control, George C. Barney, Prentice Hall - Engineering Instrumentation and Control, J.A. Haslam, G.R. Summers, D. Williams - The Temperature Handbook, OMEGA www.omega.com www.amperesautomation.hpg.ig.com.br

  46. FIM

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