11 - termopares

Instrumentao

para Medio

M. Teresa RestivoAula 11/12

ee

Algumas Questes

Alguns Clculos

MEDIO DE TEMPERATURA

ee

Sensores/Transdutores: Princpios Fsicos

Expanso Tmica termmetro de vidro(gs, lquido)

termmetro presso

elementos bimetlicos

Variao de Resistncia RTDs (e NTCs)Efeito Termoelctrico TermoparesEmisso de Radiao de Calor Pirmetros pticos

Variao de Frequncia Ressonncia - termetros de quartzo

Termometria acstica

Termometria por fibra ptica

Transdutores integrados

ee

Termoeletricidade - Efeito de Seebeck

T1T0

ee

T1 T0

Nos extremos do conductor aparece uma f.e.m. ():

O aparecimento de um campo eltrico (devido ao

gradiente de temperatura) origina uma redistribuio

de cargas


ee

T1 T0

Esta diferena de potencial depende da diferena de

temperatura entre os extremos e das caractersticas do

material efeito de Seebeck; Coef. Seebeck do material

-> S = S (T)


ee


T1T0

dTSTSV ldldE

ee


T1 T0

Cu

Cu Cu

0

1

1

0

0

T

T

uC

T

T

uC dTSdTSV

ee


010

1

1

0

TTSSdTSdTSV uCiN

T

T

iN

T

T

uC

T1 T0

Ni Ni

ee

Termoeletricidade - Termopar

H um pormenor importante na topologia deste

circuito que est na essncia de um termopar,

transdutor baseado no efeito de Seebeck e largamente

utilizado na medio de temperatura

http://www.youtube.com/watch?v=gtO0kQ-PT_0

CUIDADO

O CIRCUITO TEM QUE ESTAR INTERROMPIDO

ee


Quando dois condutores metlicos A e B (metais puros ou ligas)

formam um circuito aberto contendo duas junes AB (J1, J2), que

se encontram a temperaturas T1 e T2 distintas, aos seus terminais

aparecer uma fora electromotriz (f.e.m. = Va1,a2), de origem

trmica, que depender dos materiais A e B e das temperaturas

T1 e T2 das junes

ee


A diferena de potencial de origem trmica aos

extremos do circuito aberto (extremos do condutor)

depende da diferena de temperaturas entre eles e de

uma caracterstica do material designada por coeficiente

de Seebeck do material.

Este fenmeno conhecido por efeito de Seebeck

ee


Se uma das junes for mantida a temperatura

constante e conhecida T1, a temperatura da outra

juno poder ser calculada por medio do valor da

f.e.m. gerada pelo termopar

Muito

usualmente

ee


Regio juno quente a temperatura uniforme

Regio de gradiente constante de temperatura

Regio juno fria a temperatura uniforme

f.e.m. geradapelo termopar

f.e.m.gerada

por cada material

ee

Termoeletricidade - TermoparTermopares C f.e.m. ()

(mV)

Cobre/Constantan (tipo T) - 164 a 350

-5.602 a 17.816

Ferro/Constantan (tipo J) 0 a 749 0 a 42.283

Cromel/Constantan (tipo E) - 164 a 885

-8.824 a 68.783

Cromel/Alumel (tipo K) - 164 a 1250

-5.973 a 50.633

Platina 10% Rodio/platina (tipo S) 0 a 1450 0 a 14.973

Platina 13% Rodio/platina 6% (tipo B) 0 a 1700 0 a 12.428

Tungestnio 3% Renio/Tungestnio 25% Renio(tipo D)

0 a 2320 0 a 39.506

Tungestnio/Tungestnio 26% Renio (tipo G) 0 a 2320 0 a 38.564

Tungestnio 25% Renio/Tungestnio 26% Renio(tipo C)

0 a 2320 0 a 37.066

Tipos de Termopares

ee


Caraterstica

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-500 0 500 1000 1500 2000

Temperatura (C)

fem

(m

V)

tipo K

tipo T

tipo J

tipo N

tipo E

tipo R

tipo S

ee


Coeficiente de

Seebeck

OU

sensibilidade do

termopar 0

20

40

60

80

100

-500 0 500 1000 1500 2000

Temperatura (C)

Se

ns

ibil

ida

de

(m

V/

C)

tipo K

tipo T

tipo J

tipo N

tipo E

tipo R

tipo S

dTdVS

ee

Termoeletricidade - Termopar(0 C)mV/C

(400 C)mV/C

(800 C)mV/C

(1200 C)mV/C

Platina 10% Rodio/platina (S) 5 9,5 11 12

Ferro/Constantan (J) 50 55,5 59,5 -

Platina 13%Rdio/Platina (R) 5 10,5 12 14

Cromel/Constantan (E) 59 30 78,5 -

Cromel/Alumel (K) 39 42 41 38,5

Alguns valores

de Sensibilidade

ee


Alguns nmeros!

Um termopar tipo K tem a sua juno quentenum forno a 200C e a sua juno fria (ou dereferncia) em gelo fundente.

O circuito est interrompido para intercalarum voltmetro para leitura de temperatura.Qual a f.e.m. lida no voltmetro?

ee


Alguns nmeros!

Um termopar tipo K tem a sua juno quentenum forno e a sua juno fria est ligada aum voltmetro. A temperature ambiente de25 C. A f.e.m. lida no Voltmetro 19 mV.

Qual a temperature do forno?

ee


Alguns nmeros!

Um termopar tipo K tem a sua juno quentenuma estufa a 40C e a sua juno fria estligada a um voltmetro. A f.e.m. lida novoltmetro 0,8 mV.

Qual a temperature ambiente?

11 - termopares

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