11 - termopares

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  • 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

    Termoeletricidade - Efeito de Seebeck

  • 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)

    Termoeletricidade - Efeito de Seebeck

  • ee

    Termoeletricidade - Efeito de Seebeck

    T1T0

    dTSTSV ldldE

  • ee

    Termoeletricidade - Efeito de Seebeck

    T1 T0

    Cu

    Cu Cu

    0

    1

    1

    0

    0

    T

    T

    uC

    T

    T

    uC dTSdTSV

  • ee

    Termoeletricidade - Efeito de Seebeck

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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

    Termoeletricidade - Termopar

    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?

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