relatório de leq v (termopares)

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA QUÍMICA

Componente Curricular: Laboratório de Engenharia Química VDocente: Michel Fossy

CALIBRAÇÃO DE TERMOPARES

Equipe: Diogo Silva Marques Ferreira 107110282

Verilânia Neyonara Faustino Lisboa 109110743

Leonardo Jefferson Melo Lima 108110340

Nara Roberta

Curso: Engenharia Química

CAMPINA GRANDE

2013

0

Calibração de Termopares

1 INTRODUÇÃO

O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos

industriais é obter produtos de alta qualidade, com melhores condições de rendimento e

segurança, a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor.

Nos diversos segmentos de mercado, seja químico, petroquímico, siderúrgico,

cerâmico, farmacêutico, vidreiro, alimentício, papel e celulose, hidrelétrico, nuclear entre

outros, a monitoração da variável temperatura é fundamental para a obtenção do produto final

específico.

Pois, a temperatura é uma das grandezas de maior necessidade de ser medida para

controle de processos que assegurem a qualidade final do produtonas áreas industriais. Assim,

a disseminação de instrumentos capazes de realizar medições de temperatura

comrastreabilidade e internacionalmente harmonizadas é vital

emqualquereconomiadesenvolvida.

Os termopares são os sensores de temperatura preferidos nas aplicações industriais,

seja pela sua robustez, seja pela simplicidade de operação. Entretanto, para que as medições

de temperatura com termopar sejam significativas e confiáveis, é fundamental conhecer não

somente os princípios básicos de operação, como também as condições que o usuário deve

proporcionar para que esses princípios sejam válidos.

Os sensores de temperatura podem ser calibrados pelo método de comparação com um

sensor padrão de referência ou pelo método de pontos fixos (pontos de fusão, solidificação ou

pontos triplos de substâncias quimicamente puras) definidos na Escala Internacional de

Temperatura de 1990. Além desses dois métodos de calibração de sensores de temperatura,

temos um terceiro denominado calibração pelo método da ponte ou fio. Este método, que é

uma variação do método por pontos fixos, aplica-se à calibração de termopares de metais

nobres (tipos S, R ou B) e é uma alternativa para a calibração desses sensores a altas

temperaturas (até aproximadamente 1600 °C).

Este trabalho apresenta os resultados e análise das calibrações de dois termopares tipo

K e J.

3


2 OBJETIVOS

Verificar a dependência da condutividade térmica de determinados metais com a

temperatura.

Utilizar essa dependência para determinar a temperatura de um fluido através da

construção da curva de calibração do equipamento (termopar).

Comparar a curva de calibração encontrada com dados da literatura.

Uma vez calibrado o equipamento, analisar a resposta do sistema (tanque com volume

constante) a um distúrbio tipo degrau no set point da temperatura.

4


3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Um termopar consiste em dois condutores metálicos, de natureza distinta,na forma de

metais puros ou de ligas homogêneas, conforme mostra a Figura (1). Os fios são soldados em

um extremo, ao qual se dá o nome de junta quente ou junta de medição. A outra extremidade

dos fios é levada ao instrumento de medição de FEM (força eletromotriz), fechando um

circuito elétrico por onde flui a corrente. O ponto onde os fios que formam o termopar se

conectam ao instrumento de medição é chamado de junta fria ou de referência.

Figura 1. Termopar

O aquecimento da junção de dois metais gera o aparecimento de uma FEM. Este

princípio, conhecido por efeito Seebeck, propiciou a utilização de termopares para a medição

de temperatura. Nas aplicações práticas o termopar apresenta-se normalmente conforme a

Figura (1).

5


3.1 EFEITOS TERMOELÉTRICOS

3.1.1 Efeito termoelétrico de Seebeck

O fenômeno da termoeletricidade foi descoberto em 1821 por T. J. Seebeck,quando

ele notou que em um circuito fechado, formado por dois condutores diferentes A e B, ocorre

uma circulação de corrente enquanto existir uma diferença de temperatura ΔT entre as suas

junções. Denominamos a junta de medição de Tm, e a outra, junta de referência de Tr.

A existência de uma FEM térmica AB no circuito é conhecida como efeito Seebeck.

Quando a temperatura da junta de referência é mantida constante, verifica-se que a FEM

térmica é uma função da temperatura Tm da junção de teste.

Este fato permite utilizar um par termoelétrico como um termômetro, conforme se

observa na Figura (2).

Figura 2. Efeito Termoelétrico de Seebeck

O efeito Seebeck se produz pelo fato de os elétrons livres de um metal diferirem de um

condutor para outro, dependendo da temperatura. Quando dois condutores diferentes são

conectados para formar duas junções e estas se mantêm a diferentes temperaturas, a difusão

dos elétrons nas junções se produz a ritmos diferentes.

6


3.1.2 Efeito termoelétrico de Peltier

Em 1834, Peltier descobriu que, dado um par termoelétrico com ambas as junções à

mesma temperatura, se, mediante uma bateria exterior, produz-se uma corrente no termopar,

as temperaturas das junções variam em uma quantidade não inteiramente devida ao efeito

Joule. Esta variação adicional de temperatura é o efeito Peltier, que se produz tanto pela

corrente proporcionada por uma bateria exterior como pelo próprio par termoelétrico, como

está demonstrado na Figura (3). O coeficiente Peltier depende da temperatura e dos metais

que formam uma junção, sendo independente da temperatura da outra junção. O calor Peltier

é reversível. Quando se inverte o sentido da corrente, permanecendo constante o seu valor, o

calor Peltier é o mesmo, porém em sentido oposto.

Figura 3. Efeito Termoelétrico de Peltier

3.2 LEIS TERMOELÉTRICAS

Fundamentados nos efeitos descritos anteriormente e nas leis termoelétricas,podemos

compreender todos os fenômenos que ocorrem na medida de temperatura com estes sensores.

7


3.2.1 Lei do Circuito Homogêneo

A FEM termal, desenvolvida em um circuito termoelétrico de dois metais diferentes,

com suas junções às temperaturas T1 e T2, é independente do gradiente de temperatura e de

sua distribuição ao longo dos fios. Em outras palavras, a FEM medida depende única e

exclusivamente da composição química dos dois metais e das temperaturas existentes nas

junções. Observe a Figura (4).

Figura 4.Lei do Circuito Homogêneo

Um exemplo de aplicação prática desta lei é que podemos ter uma grande variação de

temperatura em um ponto qualquer, ao longo dos fios dos termopares, que esta não influirá na

FEM produzida pela diferença de temperatura entre as juntas. Portanto, pode-se fazer medidas

de temperaturas em pontos bem definidos com os termopares, pois o importante é a diferença

de temperatura entre as juntas.

3.2.2 Lei dos Metais Intermediários

A soma algébrica das FEM termais em um circuito composto de um númeroqualquer

de metais diferentes é zero, se todo o circuito tiver a mesma temperatura. Deduz-se daí que

num circuito termoelétrico, composto de dois metais diferentes, a FEM produzida não será

alterada ao inserirmos, em qualquer ponto do circuito, um metal genérico, desde que as novas

junções sejam mantidas a temperaturas iguais. Veja a Figura (5).

8


Figura 5.Lei dos Metais Intermediários

Onde conclui-se que:

T3 = T4 E1 = E2 (1)

Um exemplo de aplicação prática desta lei é a utilização de contatos de latão ou cobre,

para interligação do termopar ao cabo de extensão no cabeçote.

3.2.3 Lei das Temperaturas Intermediárias

A FEM produzida em um circuito termoelétrico de dois metais homogêneos e

diferentes entre si, com as suas junções às temperaturas T1 e T3 respectivamente, é a soma

algébrica da FEM deste circuito, com as junções às temperaturas T1 e T2 e a FEM deste

mesmo circuito com as junções às temperaturas T2 e T3, conforme Figura (6). Um exemplo

prático da aplicação desta lei é a compensação ou correção da temperatura ambiente pelo

instrumento receptor de milivoltagem.

9


Figura 6. Lei das Temperaturas Intermediárias

3.3 CORRELAÇÃO DA FEM EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA

Visto que a FEM gerada em um termopar depende da composição química dos

condutores e da diferença de temperatura entre as juntas, isto é, a cada grau de variação de

temperatura podemos observar uma variação da FEM gerada pelo termopar, podemos,

portanto, construir um gráfico, de correlação entre a temperatura e a FEM, Figura (7). Por

uma questão prática, padronizou- se o levantamento destas curvas com a junta de referência à

temperatura de 0ºC.

Esses gráficos foram padronizados por diversas normas internacionais e levantados de

acordo com a Escala Prática Internacional de Temperatura de 1968 (IPTS-68), recentemente

atualizada pela ITS-90, para os termopares mais utilizados.

A partir deles podemos construir outros gráficos, relacionando a milivoltagem gerada

em função da temperatura, para os termopares, segundo a norma ANSI, com a junta de

referência a 0°C.

10


Figura 7. Correlação entre Temperatura e FEM

3.4 TIPOS E CARACTERÍSTICAS DOS TERMOPARES

Existem várias combinações de dois metais condutores operando como termopares. As

combinações de fios devem possuir uma relação razoavelmente linear entre temperatura e

FEM, assim como desenvolver uma FEM por grau de mudança de temperatura que seja

detectável pelos equipamentos normais de medição. Foram desenvolvidas diversas

combinações de pares de ligas metálicas, desde os mais corriqueiros, de uso industrial, até os

mais sofisticados, para uso especial ou restritos a laboratórios. Podemos dividir os termopares

em grupos básicos e nobres.

3.4.1 Termopares básicos

São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em que os fiossão de custo

relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior.

11


Quadro 1. Termopar tipo TTIPO T

Nomenclaturas

T Adotado pela Norma ANSI

CC Adotado pela Norma JIS

Cu-Co Cobre-Constantan

Liga

(+) Cobre 99,9%

(–) Constantan

São as ligas de Cu-Ni compreendidas no intervalo entre Cu 50% e Cu 65% Ni 35%.

A composição mais utilizada para este tipo de termopar é de Cu 58% e Ni 42%.

Características

Faixa de utilização –200°C a 370°C

FEM produzida –5,603mV a 19,027mV

Aplicações

Criometria (baixas temperaturas)

Indústrias de refrigeração

Pesquisas agronômicas e ambientais

Química

Petroquímica

Quadro 2. Termopar tipo JTIPO J

Nomenclaturas

J Adotada pela Norma ANSI

IC Adotada pela Norma JIS

Fe-Co Ferro-Constantan

Liga

(+) Ferro 99,5%

(–) Constantan – Cu 58% e Ni 42%

Normalmente se produz o ferro a partir de sua característica, casando-se o constantan

adequado.

Características


12



Aplicações

Centrais de energia

Metalúrgica

Química

Petroquímica

Indústrias em geral

Quadro 3. Termopar tipo ETIPO E

Nomenclaturas

E Adotada pela Norma ANSI

CE Adotada pela Norma JIS

NiCr-Co

Liga

(+) Chromel – Ni 90% e Cr 10%

(–) Constantan – Cu 58% e Ni 42%

Características



Aplicações

Química

Petroquímica

Quadro 4. Termopar tipo KTIPO K

Nomenclaturas

K Adotada pela Norma ANSI

CA Adotada pela Norma JIS

Liga

(+) Chromel – Ni 90% e Cr 10%

(–) Alumel – Ni 95,4%, Mn 1,8%, Si

1,6%, Al 1,2%

Características

13


Faixa de utilização –200°C a 1.260°C


Aplicações

Metalúrgicas

Siderúrgicas

Fundição

Usina de cimento e cal

Vidros

Cerâmica

Indústrias em geral

3.4.2 Termopares nobres

Aqueles cujos pares são constituídos de platina. Embora possuam 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.

Quadro 5. Termopar tipo STIPO S

Nomenclaturas

S Adotada pela Norma ANSI

Pt Rh 10% Pt

Liga

(+) Platina 90%, Rhodio 10%

(–) Platina 100%

Características

Faixa de utilização 0°C a 1.600°C

FEM produzida 0mV a 16,771mV

Aplicações

Siderúrgica

Fundição

Metalúrgica

Usina de cimento

14


Vidros

Cerâmica

Pesquisa científica

Quadro 6. Termopar tipo RTIPO R

Nomenclaturas

R Adotada pela Norma ANSI

PtRh 13% Pt

Liga


(–) Platina 100%

Características

Faixa de utilização 0°C a 1.600°C

FEM produzida 0mV a 18,842mV

Aplicações

Siderúrgica

Fundição

Metalúrgica

Usina de cimento

Vidros

Cerâmica

Pesquisa científica

Quadro 7. Termopar tipo BTIPO B

Nomenclaturas

B Adotada pela Norma ANSI

PtRh 30% PtRh 6%

Liga


(–) Platina 94%, Rhodio 6%

Características

Faixa de utilização 600 a 1.700°C

15


FEM produzida 1,791mV a 12,426mV

Aplicações

Vidro

Siderúrgica

Alta temperatura em geral

Quadro 8. Identificação de Termopares

3.5 CORREÇÃO DA JUNTA DE REFERÊNCIA

Os gráficos existentes da FEM gerada em função da temperatura para ostermopares

têm fixado a junta de referência a 0°C (ponto de solidificação da água). Porém, nas aplicações

práticas dos termopares a junta de referência é considerada nos terminais do instrumento

receptor, encontrando-se temperatura ambiente, que é normalmente diferente de 0°C e

variável com o tempo. Isso torna necessário que se faça uma correção da junta de referência,

podendo ela ser automática ou manual. Os instrumentos utilizados para medição de

temperatura com termopares costumam fazer a correção da junta de referência

automaticamente, sendo um dos métodos adotados a medição da temperatura nos terminais do

instrumento, através de circuito eletrônico. Este circuito adiciona a milivoltagem que chega

aos terminais, uma milivoltagem correspondente à diferença de temperatura de 0°C à

temperatura ambiente, conforme apresentado na Figura (8).

Figura 8. Correção da Junta de Referência

16


É importante não esquecer que o termopar mede realmente a diferença entre as

temperaturas das junções. Então para medirmos a temperatura do ponto desejado, precisamos

manter a temperatura da junção de referência invariável.

17


4 METODOLOGIA EXPERIMENTAL

Este trabalho foi realizado com dois tipos de termopares K e J. Para realizar a

calibração do termopar, a junção de referência do mesmo foi mantida imersa em água a 0ºC

enquanto que a junção de medição foi posta em um banho termostático com aquecimento que

continha um controlador de temperatura, conforme a Figura (9).

Figura 9.9a. Junção de referência mantida imersa em água a 0ºC. 9b. Junção de medição posta em um banho termostático com aquecimento.

Neste ponto foi feita a primeira medida da diferença de potencial encontrada entre as

junções utilizando um voltímetro acoplado ao par termoelétrico. A partir de então a

temperatura do banho sofreu mudanças e observou-se a mudança na voltagem entre os

terminais do termopar. Foi necessário esperar certo tempo após cada variação da temperatura

para que o a temperatura do termopar estabilizasse e a leitura fosse feita com o mínimo de

erros. Os resultados dessas medições encontram-se nas Tabelas 1-4. E o gráfico gerado com

esses dados estão nas Figuras 10-12.

Uma vez calibrados os termopares procedeu-se a segunda fase do experimento, que

consistia em observar o comportamento da temperatura do tanque após um distúrbio do tipo

degrau na temperatura do set point. Mais uma vez os dados do experimento e o gráfico

encontram-se nas Tabelas 3-6 e nas Figuras 11-14 respectivamente.

Uma equação com a dinâmica desse processo pode ser escrita considerando que:

18

a b


O volume de líquido no interior do tanque é constante, ou seja, desprezando a perda de

massa devido à vaporização.

As propriedades físicas dos materiais envolvidos são todas constantes.

Todo o calor recebido pelo tanque vem do aquecimento provocado pela resistência

elétrica, ou seja, desprezam-se as fontes como radiação solar, agitação etc.

São considerados desprezíveis os calores: perdido pelo tanque por convecção para o

ar, o que sai por condução para a bancada e o latente da vaporização da água.

Dessa forma a equação dinâmica no domínio do tempo em termos das variáveis

desvio resulta:

(2)

Onde Q’ é o calor fornecido pela resistência elétrica que é diretamente

proporcional ao erro entre o SP e a variável.

Levando essa expressão para o domínio de Laplace podemos escrever a equação

de transferência que rege essa dinâmica:

(3)

O que caracteriza um sistema puramente integrador, ou seja, um distúrbio do tipo

degrau em Q resulta em uma reta no gráfico T vs. t. O sistema de aquecimento possui

um controlador on-off que assegura que no momento em que o erro for zero, o que

torna T igual ao T do set point, o calor gerado pelo sistema de aquecimento também se

torne zero.

Para o primeiro experimento, o qual foi realizado com um termopar do tipo K, foi

dado um distúrbio degrau de 30ºC para 65ºC na temperatura do set point, enquanto

que no segundo experimento, utilizando o par termoelétrico do tipo J, a temperatura do

SP teve uma variação entre 30 e 65ºC.

De posse das dimensões do tanque e considerando a densidade da água 1000

kg/m³ e seu calor específico 4186 J/Kg*K, pode-se calcular o calor total transferido

para o tanque por parte da resistência conhecendo-se o nível de líquido, aqui mais uma

vez foram assumidas como válidas as considerações citadas.

19


5 RESULTADOS

Abaixo a tabela com os resultados da calibração do termopar tipo K.

Tabela 1. Medições para calibração do termopar tipo K (1º parte).Tempo (s) Temperatura (ºC) d.d.p. (mV) - Leitura

0 30 1,1410 32,2 1,1620 33,2 1,2130 33,9 1,2340 34,3 1,2250 35,0 1,2760 35,6 1,2970 36,3 1,3380 37,0 1,3790 37,6 1,39100 38,5 1,42110 39,0 1,45120 39,7 1,47130 40,1 1,50140 40,7 1,52150 41,6 1,54160 42,2 1,57170 42,9 1,60180 43,6 1,63190 44,2 1,64200 44,5 1,66210 44,7 1,68220 45,2 1,70230 45,9 1,73240 46,3 1,75250 46,6 1,77260 47,1 1,78270 47,7 1,80280 48,4 1,82290 49,1 1,86300 49,3 1,88310 49,4 1,89320 49,5 1,90330 49,6 1,89340 49,7 1,91350 49,8 1,92360 49,8 1,93

20


370 49,8 1,93380 49,9 1,92390 49,9 1,92400 49,9 1,93410 50 1,93

De posse desses dados construiu-se o gráfico da diferença de potencial (d.d.p) em função da temperatura do termopar tipo K.

Figura 10.Gráfico da diferença de potencial (d.d.p) em função da temperatura do termopar tipo K.

25 30 35 40 45 50 551

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2

f(x) = 0.0422420066197941 x − 0.200423320143792R² = 0.995267365671306

Series2Linear (Series2)

Temperatura (°C)

d.d.

p. (m

V)

Tabela 2. Valores tabelados do termopar tipo K (ECIL Temperatura Industrial).T (°C) d.d.p (mV) - literatura

33 1,326

35 1,407

37 1,489

39 1,571

41 1,653

43 1,735

21


45 1,817

47 1,899

49 1,982

51 2,064

53 2,147

55 2,23

57 2,312

59 2,395

61 2,478

Comparando com os valores encontrados na tabela da ECIL Temperatura Industrial

notamos que o coeficiente angular apresenta um erro relativo menor que 0,5%, mostrando que

o experimento foi realizado com êxito. Abaixo o gráfico contendo as duas séries, onde se

observa que houve uma subestimação dos valores com relação aos dados tabelados.

Figura 11. Comparação entre os valores tabelados e calculados para o termopar tipo K.

25 30 35 40 45 50 55 60 651

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

f(x) = 0.0411571428571429 x − 0.0340523809523807R² = 0.999993845538786

f(x) = 0.0422420066197941 x − 0.200423320143792R² = 0.995267365671306 Calculado

Linear (Calculado)TabeladoLinear (Tabelado)

Temperatura (°C)

d.d.

p. (m

V)

22


De posse dos dados da segunda parte do experimento foi construído o seguinte gráfico da temperatura em função do tempo.

Figura 11. Gráfico da resposta da temperatura ao distúrbio degrau no SP.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 45030

35

40

45

50

55

60

Series2

Tempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

Onde se observa que a temperatura varia linearmente com o tempo até certo ponto, muito próximo das imediações do Tset onde ocorre uma mudança na inclinação da reta. Mais uma vez esse comportamento é previsível dada à dinâmica do processo (distúrbio degrau em um sistema puramente integrador), porém a mesma não justifica a mudança na inclinação.

Procedimento semelhante foi realizado para o termopar tipo J, abaixo a tabela com os dados da calibração e o gráfico:

Tabela 4.Medições para calibração do termopar tipo J (1º parte).Tempo (s) Temperatura (ºC) d.d.p. (mV) - Leitura

0 30 1.4710 32.2 1.5520 32.8 1.5630 33.4 1.6040 33.8 1.6350 34.4 1.6360 35.0 1.6870 35.6 1.7080 36.1 1.7590 36.7 1.74100 37.3 1.79110 37.7 1.81

23


120 38.2 1.84130 38.8 1.87140 39.4 1.91150 40.0 1.96160 40.5 1.96170 41 1.99180 41.6 2.01190 42.2 2.05200 42.8 2.08210 43.1 2.08220 43.7 2.14230 44.3 2.17240 44.8 2.18250 45.5 2.23260 46.6 2.28270 47.0 2.29280 47.4 2.33290 47.8 2.35300 48.6 2.37310 49.2 2.40320 49.3 2.43330 49.4 2.45340 49.5 2.46350 49.6 2.47360 49.7 2.47370 49.8 2.49380 49.6 2.48390 49.8 2.49400 49.9 2.49410 49.9 2.5

De posse desses dados construiu-se o gráfico da diferença de potencial (d.d.p) em função da temperatura do termopar tipo J.

Figura 12.Gráfico diferença de potencial (d.d.p) em função da temperatura do termopar tipo J.

24


25 30 35 40 45 50 551.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

f(x) = 0.0530019825359316 x − 0.176798496288143R² = 0.996623116091135

Series2Linear (Series2)

Temperatura (°C)

d.d.

p.(m

V)

Tabela 5.Valores tabelados do termopar tipo J (ECIL Temperatura Industrial).T (°C) d.d.p (mV) - literatura

36 1,84940 2,05944 2,26948 2,48052 2,69156 2,90360 3,11664 3,32968 3,54370 3,65

Comparando mais uma vez com os dados da tabela ECIL vê-se que o coeficiente angular da reta distancia-se aproximadamente 7%, em valores relativos, dos dados tabelados. Donde se conclui que o experimento obteve êxito. Abaixo o gráfico comparativo entre os valores tabelados e calculados.

25


Figura 13. Comparação entre os valores tabelados e calculados para o termopar tipo J.

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 751.4

1.9

2.4

2.9

3.4

3.9

f(x) = 0.052981623521892 x − 0.0615113454777885R² = 0.999988592831239

f(x) = 0.0530019825359316 x − 0.176798496288143R² = 0.996623116091135

Series2Linear (Series2)Series4Linear (Series4)

Temperatura (°C)

d.d.

p.(m

V)

Mais uma vez observa-se que os valores calculados são inferiores aos tabelados.

Neste ponto, construiu-se o gráfico de T vs. t após o distúrbio degrau na temperatura do set point:

Figura 14. Resposta da temperatura ao distúrbio degrau no SP.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 45025

30

35

40

45

50

55

Series2

Tempo (s)

Tem

pera

tura

(°C)

No qual se observa comportamento semelhante ao do termopar tipo K, ou seja, a temperatura varia linearmente com o tempo até certo ponto, muito próximo das imediações do Tset onde ocorre uma mudança na inclinação da reta. Mais uma vez esse comportamento é

26


previsível dada a dinâmica do processo, porém a mesma não justifica a mudança na inclinação.

Abaixo temos uma figura com as vistas frontal e lateral do tanque bem como as dimensões do mesmo.

Figura 15. Vistas frontal e lateral do tanque e suas dimensões.

De onde se conclui que o volume do tanque é de 5,076*10-3m3. E dada à diferença de temperatura (30 ºC no primeiro experimento e 30º no segundo) podemos calcular o calor transferido para o tanque pela equação:

(4)

Q1= (6)

27


6 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Avaliando os resultados obtidos no experimento e o que foi pesquisado na literatura,

conclui-se que os termopares podem ter uma vasta aplicaçãoindustrial, dada a sua robustez e

simplicidade operacional. Porém, para que se obtenha uma medição precisa e confiável, e de

suma importância se conhecer cada tipo de termopar e a sua aplicação, considerando a faixa

de temperatura de medição, a atmosfera presente, se há ou não substâncias corrosivas. Todos

estes fatores podem ser fontes de erro na medição.

De uma maneira geral, a primeira parte de ambos os experimentos foi realizada com

sucesso, pois as curvas de calibração dos termopares seguem a tendência esperada, com

padrão linear. Conclui-se que as considerações feitas foram razoáveis e o procedimento

experimental adotado é capaz de realizar a calibração de termopares. As possíveis fontes de

erro nessa etapa foram:

Erros de leitura por parte dos experimentadores

Erro de leitura ou de aproximação numérica na temperatura do banho termostático.

A consideração de mistura perfeita e, portanto temperatura uniforme em todo o tanque

visto a leitura realizada pelo termopar poder ser diferente da leitura do banho.

Temperatura da junção de referência oscilando próximo a 0ºC, dentre outras.

A segunda parte do experimento requer maior atenção quanto ao tratamento dos

resultados. No experimento com o termopar tipo K não foi vista a formação do platô da

temperatura ao atingir um estado pseudoestacionário, isso ocorreu devido à interrupção do

experimento antes do fim. Como foi dito na metodologia, o distúrbio sobre o set point da

temperatura foi dado de 40 para 70ºC, porém o experimento foi interrompido quando a

temperatura do banho atingiu 65ºC. No experimento com o termopar tipo J se pode ver com

mais clareza que ao chegar próximo do SP a ação de aquecimento era anulada, fazendo a

temperatura do banho atingir a estabilidade.

A segunda parte do experimento requer maior atenção quanto ao tratamento dos resultados.

No experimento com os termopares tipo K e tipo J foi vista a formação do platô da

temperatura, pois ao chegar próximo do SP a ação de aquecimento era anulada, fazendo a

temperatura do banho atingir a estabilidade.

28


7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GONÇALVES, M. G. Monitoramento e Controle de Processos. Série Qualificação Básica de

Operadores. PETROBRAS, Petróleo Brasileiro S. A. Rio de Janeiro – RJ, 2003.

Tabela de Correlação para Termopares. Termopares Tipo K (Chromel/Alumel) ECIL. Disponível em: <http://www.ecil.com.br/temperatura-industrial/pirometria/termopares/termopar-tipo-k/>. Acesso: 21 de Agosto de 2013.

Tabela de Correlação para Termopares. Termopares Tipo J (Ferro/Constantan) ECIL. Disponível em: http://www.ecil.com.br/temperatura-industrial/pirometria/termopares/termopar-tipo-j/. Acesso: 21 de Agosto de 2013.

29

http://www.ecil.com.br/temperatura-industrial/pirometria/termopares/termopar-tipo-j/

http://www.ecil.com.br/temperatura-industrial/pirometria/termopares/termopar-tipo-k/


30

relatório de leq v (termopares)

Science