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ÍNDICE

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Mediçao de Temperatura por Infravermelho e Suas Aplicaçoes

A temperatura é, certamente, umas das grandezas físicas mais medidas e controladas em aplicações industriais. Os sensores mais utilizados são os Termopares e RTDs (Pt100) que utilizam o princípio de medição por contato. Entretanto, existem inúmeras aplicações nas quais não podemos utilizar sensores convencionais em função de dificuldades e especificidades de aplicações e segmentos industriais.

A OMEGA Engineering Brasil oferece produtos e soluções para medição e controle de processos e elaborou esse e-book especialmente para auxiliar os profissionais das mais diversas áreas a superar os desafios técnicos e realizar a medições de temperatura utilizando a tecnologia de infravermelho.

Medição de Temperatura por Infravermelho e suas Aplicações

1 - Introdução à Tecnologia de Infravermelho

1.1. Princípio de Funcionamento

2 - Locais com Difícil Acesso ou Perigosos

3 - Máquinas e Equipamentos com Partes Móveis

4 - Grandes Intervalos de Temperatura e Temperaturas Elevadas

5 - Interferências de Campos Magnéticos

6 - Corpos com Baixa Condução de Calor e Superfícies Delicadas

7 - Sensores de Temperatura Infravermelho

7.1. Tipos de Sensores Infravermelhos

8 - Materiais Técnicos

9 - A OMEGA Engineering

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Lente (1)

Transdutor(2)

CircuitoEletrônico

(3)

Display(4)

Controlador(5)

Mecanismo Simplificado da Técnica de Espectrofotometria

Introdução à Tecnologia de Infravermelho1

Os sensores de temperatura podem ser divididos em duas categorias: medição por contato e sem contato. Termopares, RTDs e termistores são os sensores de temperatura por contato mais comumente utilizados em aplicações industriais de medição de temperatura. Eles devem entrar em contato com o objeto ou substância que desejamos conhecer a temperatura e, por esse motivo, o tempo de resposta é mais lento, uma vez que devemos esperar o equilíbrio térmico para executarmos uma medição correta.

Os sensores de temperatura sem contato medem a radiação infravermelha emitida por um objeto ou substância. Como não há contato entre instrumento e o sistema que será medido, o tempo de exposição é muito menor e a medição é muito mais rápida.

É muito comum utilizarmos os sensores de temperatura infravermelhos quando nos deparamos com um grande desafio técnico que impede a aplicação de sensores mais triviais, como o termopar ou o RTD (Pt100). A seguir, vamos apresentar alguns desafios técnicos cuja solução mais adequada é aplicar a tecnologia de infravermelho para medir a temperatura.

Todo corpo com temperatura acima do zero absoluto (0 Kelvin = -273°C) emite radiação eletromagnética a partir da sua superfície. Essa radiação está diretamente relacionada com a temperatura do corpo.

Existem diferentes tipos de sensores de temperatura infravermelho, mas a estrutura básica deles é composta de: (1) conjunto óptico para capturar e concentrar os feixes de radiação em um (2) transdutor que converterá a radiação em um sinal elétrico que será amplificado, linearizado, estabilizado e condicionado por um (3) circuito eletrônico dedicado, por fim o valor medido será apresentado em um (4) display ou transmitido para um (5) controlador.

1.1 Princípio de funcionamento

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Envase de Produtos Químicos

Linha de Transmissão

Mecanismo Simplificado da Técnica de Espectrofotometria

Distribuição de Energia

Utilizamos sensores infravermelhos em ambientes agressivos. O sensor de temperatura por contato estaria exposto à corrosão, por exemplo, em indústrias químicas, na mineração e na produção de fertilizantes.

No segmento de energia, nas aplicações de transmissão e distribuição, é comum fazermos inspeções para saber se existe alguma sobrecarga que pode ser detectada através do aquecimento excessivo de cabos, terminais e emendas. Os sensores infravermelhos são mais indicados, pois com um mesmo sensor é possível monitorar diversos pontos, já que a medição não é contínua. Outro ponto importante é que a medição pode ser feita pelo usuário de uma distância segura, já que a medição acontece sem contato.

Locais com difícil acesso ou perigoso2

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Na indústria de óleo e gás, para evitar o uso de equipamentos para área classificada, intrinsicamente seguros e à prova de explosão, podemos utilizar sensores infravermelhos, quando for possível posicionar o sensor fora dessas áreas, mesmo que o corpo que se deseja medir esteja em um ambiente explosivo.

Refinaria de Petróleo

Que, quando utilizamos sensores infravermelhos em aplicações que apresentam longas distâncias entre sensores e controladores, podemos evitar altos custos com cabos especiais e também garantir uma medição precisa?

VocêSabia?

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Medir a temperatura em um processo produtivo que apresenta partes móveis é sempre desafiador para os sensores por contato. Essas são aplicações ideais para os sensores infravermelhos. A seguir, alguns exemplos:

MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS COM PARTES MÓVEIS3

Linha de Produção de Garrafas e Recipientes de Vidro Alimentos em Uma Esteira Transportadora

Geradores Eólicos Hidrogeradores

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Misturadores Verticais nas Indústrias Química, Sucroalcooleira, de Plásticos e Alimentícia

A radiação infravermelha foi descoberta em 1666 por Isaac Newton, quando ele separou a energia eletromagnética da luz solar, passando luz branca através de um prisma de vidro que quebrou o feixe em cores do arco-íris. Em 1800, Sir William Herschel deu o passo seguinte, medindo a energia relativa de cada cor. Ele também descobriu energia além do que é visível. No início dos anos 1900, Planck, Stefan, Boltzmann, Wien e Kirchhoff também fizeram importantes descobertas sobre a radiação Infravermelha.

VocêSabia?

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Grandes intervalos de temperatura e temperaturas elevadas4

Na siderurgia muitos processos atingem elevadas temperaturas, podendo alcançar 1.500°C, inviáveis para os sensores de temperatura por contato. Outro desafio são as grandes variações de temperaturas observadas no aquecimento e resfriamentos dos metais, onde os sensores infravermelhos apresentam alta precisão comparado a outros sensores. Por esses motivos, os sensores infravermelhos são amplamente utilizados na siderurgia e metalurgia.

Fundição de Aço na Indústria Siderúrgica

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Interferências de campos magnéticos5

Uma das maneiras mais fáceis de medir a temperatura é com um termopar. Os termopares têm desempenho confiável na maioria dos ambientes, no entanto, eles são suscetíveis aos efeitos dos campos eletromagnéticos. A tensão induzida pelo campo eletromagnético irá influenciar na medição ou poderá também resultar no aquecimento por indução do termopar, dos conectores e dos cabos. Nas proximidades de antenas de transmissão de sinais de telefonia, rádio e TV, bem como nas indústrias que produzem esses equipamentos, a incidência de campos eletromagnéticos é elevada. Nessas aplicações, recomenda-se utilizar sensores infravermelhos.

A incidência de campos eletromagnéticos reforça o uso de sensores infravermelhos nas aplicações de transmissão e distribuição de energia.

Termografia no Setor de Energia Elétrica

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Alguns materiais, como polímeros e madeiras, apresentam baixa condutividade térmica, ou seja, o calor encontra dificuldade em se propagar nestes materiais, criando um desafio para conhecer a sua temperatura, dependo dos pontos de medição. Nestes casos, os sensores infravermelhos são indicados, uma vez que o tempo de resposta é muito mais rápido, evitando a dissipação do calor.

Existem também o desafio de medir a temperatura de uma superfície sensível e delicada, em que um sensor por contato pode danificar o produto, como na indústria de couro.

Corpos com baixa condução de calor e superfícies delicadas6

Linha de Produção de Couro

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Tenha sempre em mente que, para podermos utilizar os sensores de temperatura infravermelho, devemos nos atentar aos seguintes pontos:

• O conjunto óptico, que é responsável por captar as ondas infravermelhas, deve estar sempre protegido contra o depósito e acúmulo de poeira, líquidos e incidência de vapores.

• O corpo do qual queremos conhecer a temperatura deve estar visível. Poeira, fumaça e névoa poderão tornar a medição menos precisa.

• O sensor infravermelho mede a temperatura da superfície. É importante avaliar cuidadosamente aplicações onde o corpo apresentar diferenças significativas entre as temperaturas interna e externa.

• A relação entre a distância do sensor e do corpo, e o diâmetro do cone que capta a temperatura por infravermelho.

Sensores de temperatura Infravermelho7

Medição de Temperatura de Um Motor: Distância Incorreta (acima) e Distância Correta (abaixo)

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7.1 Tipos de Sensores Infravermelhos

Compacto

Portátil

Compactos, leves e fáceis de usar

Indicado para solução de problemas elétricos, reparos e manutenção automotiva e de ares-condicionados, manufatura de semicondutores, auditorias de energia e de HVAC.

OS-FS OS685U

OS561

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Com montagem fixa

Papel, plásticos espessos, borracha, alimentos e materiais orgânicos, assim como metais pintados e superfícies sujas, oxidadas ou oleosas, são medidos com precisão e segurança.

Para aplicações industriais ou em laboratório. Três intervalos de temperatura disponíveis: 0 a 100°C; -18 a 260°C e -18 a 538°C

É uma opção compacta para medição de temperatura em locais perigosos. Ele usa a segurança intrínseca como método de proteção, enquanto que pirômetros à prova de explosão normalmente têm invólucros volumosos.

Este minitransmissor é ideal para aplicações em ambientes de difícil acesso, confinados ou adversos.

OS137

OS136

OSMINIUSB

OSAT

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Para uso em processos e aplicações de controle de qualidade. Possui sinal de saída compatível com qualquer instrumentação de termopar padrão J, K, T ou E.

Robusto e completo. É ideal para aplicações de medição e controle que envolvem metais, vidro e semicondutores.

Termovisores

Conte com a ajuda da nossa equipe de engenheiros para assessorá-lo na seleção dos equipamentos de medição de temperatura mais adequados para a sua aplicação.

Monitoramento e diagnóstico de linhas de transmissão e distribuição de energia, inspeções de tubulações em petroquímicas, engenharia civil, ferrovias e pesquisas diversas.

IR2C

OSXL160

OS36-01

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MATERIAIS TÉCNICOS8Manuais de Referência Técnica

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Fundada em 1962 em Stamford nos EUA como um fabricante de termopares, a OMEGA cresceu para alcançar a liderança mundial estabelecida no mercado técnico como referência em medição e controle de processos. São mais de 100 mil produtos de alta qualidade para medição e controle de temperatura, pressão, deformação e força, vazão e nível, pH e condutividade.

A OMEGA™ também oferece aos clientes uma linha completa para aquisição de dados, aquecimento elétrico, produtos customizados e para automação.

Durante as últimas três décadas, os nossos manuais técnicos têm servido como ferramentas de referência valiosas para engenheiros em todo o mundo. E apesar de sermos pioneiros estabelecidos em marketing direto, nossos colaboradores, nossas instalações e nosso atendimento ao cliente de qualidade superior vão muito além das literaturas técnicas. É em nosso compromisso com uma instrumentação de qualidade e uma experiência de compra excepcional que se mantem a base do nosso sucesso. A prioridade da OMEGA é clara. Nossas instalações existem para facilitar soluções para as suas necessidades.

A OMEGA Engineering Brasil possui milhares de itens, muitos deles com aprovações CSA/UL/CE. Na Omega você vai encontrar: Assistência Técnica, Vendas, Atendimento ao Cliente, Manutenção, preços e faturamento local, para toda a gama de produtos para Medição e Controle de Temperatura, Aquisição de Dados, pH e Condutividade, Vazão e Nível, Pressão e Deformação e Aquecedores Elétricos. Comprove a qualidade e experiência em ser cliente Omega.

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