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PROJETOS EM INSTRUMENTAO E AUTOMAO

INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

PROJETOS EM INSTRUMENTAO E AUTOMAO

INSTRUMENTAO - TEMPERATURAMTODO DE MEDIO

Podemos dividir os medidores de temperatura em dois grandes grupos, conforme a tabela abaixo: 1 grupo (contato direto) Termmetro dilatao de lquidos de slido Termmetro presso de lquido de gs de vapor Termmetro a par termoeltrico Termmetro resistncia eltrica 2 grupo (contato indireto) Pirmetro ptico Pirmetro fotoeltrico Pirmetro de radiao

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

PROJETOS EM INSTRUMENTAO E AUTOMAO

INSTRUMENTAO - TEMPERATURADIRETO1)

INDIRETO

Condio necessria para medir com preciso Caracterstica

2)

Estar em contato com o objeto a ser 1) A radiao do objeto medido tem medido. que chegar at o detector. Praticamente no mudar a temperatura do objeto devido ao contato do detector. difcil medir a temperatura de um objeto pequeno, porque este tem tendncia de mudana de temperatura quando em contato com um objeto cuja temperatura diferente. difcil medir o objeto que est em movimento1)

1)

No muda a temperatura do objeto porque o detector no est em contato direto com o mesmo. Pode medir o objeto que est em movimento. Geralmente mede a temperatura da superfcie. Depende da emissividade

2)

2)

3)

4)

Faixa de Temperatura Preciso

indicado para medir menores que 1600C. Geralmente, 1% da faixa

temperaturas adequado para medir temperaturas elevadas ( > -50 C). Geralmente 3 a 10 C Geralmente pequeno (0,3 ~ 3 s)

Tempo de Resposta Geralmente grande (> 5min)

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

TERMMETROS DE DILATAO VOLUMTRICA So baseados no fenmeno de dilatao aparente de um lquido dentro de um recipiente fechado. V = Vo ( 1 + a*t ) Onde: V = volume aparente temperatura t. Vo = volume aparente temperatura 0. a = coeficiente de dilatao aparente do lquido. t = temperatura do lquido.

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

TERMMETROS DE DILATAO VOLUMTRICA

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

TERMMETROS DE DILATAO VOLUMTRICA

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

TERMMETRO BIMETLICO A operao deste tipo de termmetro se baseia no fenmeno da dilatao linear dos metais com a temperatura.Na prtica a lmina bimetlica enrolada em forma de espiral ou hlice, o que aumenta mais ainda a sensibilidade do sistema conforme a figura. O termmetro mais usado o de lmina bimetlica helicoidal. E consiste de um tubo bom condutor de calor, do interior do qual fixada um eixo que por sua vez recebe um ponteiro que se desloca sobre uma escala. Normalmente o eixo gira de um ngulo de 270 para uma variao de temperatura que cubra toda a faixa do termmetro.

APOIO

HASTE DE TRANSMISSO

METAL HELICOIDAL

APOIO

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

Recomendaes na instalao Utilizar sempre poo protetor metlico para evitar corroso, dar proteo mecnica e permitir manuteno com o processo em operao. Em baixa temperatura a caixa do termmetro bimetlico deve ser hermeticamente selada para evitar que a penetrao da umidade venha a formar gelo, prejudicando os componentes internos do instrumento. Para evitar erros devido temperatura ambiente, o bimetlico deve estar completamente imerso no fluido. A velocidade do fluido deve ser bastante alta a fim de assegurar uma rpida transferncia de calor.

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

Termmetro de Resistncia O princpio de medio de temperatura por meio de termmetros de resistncia, repousa essencialmente sobre a medio de variao da resistncia eltrica de um fio metlico em funo da temperatura. A relao matemtica entre a resistncia de um condutor e sua temperatura dada pela frmula aproximada: Onde: R = resistncia tC. Ro = resistncia 0C. = coeficiente de variao de resistncia do metal com a temperatura. t = temperatura. R = Ro (1 + t)

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURATermmetro de Resistncia Caractersticas Desejveis:

O tipo de metal utilizado na confeco de bulbos sensores de temperatura, deve possui caractersticas apropriadas, como: -Maior coeficiente de variao de resistncia com a temperatura (1, 2, ... n), quanto maior o coeficiente, maior ser a variao da resistncia para uma mesma variao de temperatura, tornando mais fcil e precisa a sua medio. - Maior resistividade, isto , para pequenas dimenses de fio uma alta resistncia inicial. -Estabilidade do metal para as variaes de temperatura e condies do meio (resistncia corroso, baixa histerese, etc.). -Linearidade entre a variao de resistncia e a temperatura, produzindo escalas de leitura de maior preciso e com maior comodidade de leitura.

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

Termmetro de Resistncia: A exatido dos termmetros de resistncia, quando corretamente instalados, grande, pode atingir a 0,01C. Normalmente as sondas utilizadas industrialmente apresentam uma preciso de 0,5C. No Brasil usa-se normalmente a norma DIN-IEC 751/85 que estabelece para termmetros de resistncia de platina o valor de 100,00 a 0C, e de 138,50 a 100C. Este sensor chama-se PT100. Os metais utilizados com maior frequncia na confeco de termo resistncia so: PLATINA - faixa - 200 600C (excepcionalmente 1200C) - Ponto de Fuso 1774C. NQUEL - faixa - 200 300C - Ponto de Fuso 1455C. COBRE - faixa - 200 120C - Ponto de Fuso 1023C. Para pequenas faixas de temperatura um coeficiente mdio , variao de resistncia, pode ser utilizado. Porm, para faixas mais amplas, necessita-se a introduo dos coeficientes de ordem superior, para uma maior aproximao curva real de radiao R versus T.

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURATermmetro de Resistncia Classe de ExatidoTolerncia

Temperatura C -200 -100 0 100 200 300 400 500 600 650 700 800 850 (C) 0,55 0,35 0,15 0,35 0,55 0,75 0,95 1,15 1,35 1,45 -

Classe A () 0,24 0,14 0,06 0,13 0,20 0,27 0,33 0,38 0,43 0,46 (C) 1,3 0,8 0,3 0,8 1,3 1,8 2,3 2,8 3,3 3,55 3,8 4,3 4,55

Classe B () 0,56 0,32 0,12 0,30 0,48 0,64 0,79 0,93 1,06 1,13 1,17 1,28 1,34

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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Termmetro de Resistncia Tempo de Resposta

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

Termmetro de Resistncia - Bainha de Proteo A escolha do material da bainha fundamental para a vida til do termopar com isolao mineral, pois se a bainha resistir s condies do ambiente agressivo, o termoelemento tambm resistirMaterial da Bainha Inx 304 Temperatura Mx. Recomendada C 900 Consideraes Gerais

Boa resistncia a corroso, podendo ser usada em atmosfera oxidante, redutora, neutra e no vcuo. No recomendvel o uso na presena de enxofre ou chamas redutoras. Boas propriedades de resistncia a oxidao em altas temperaturas, utilizvel em atmosfera oxidante, redutora, neutra ou no vcuo. Bom para uso em atmosfera sulfurosa. Maior resistncia a corroso do que o Inx 304, boa resistncia a cidos e lcalis. Excelente resistncia a oxidao em altas temperaturas. Seu uso em atmosferas com enxofre deve ser evitado. Excelente resistncia corroso e oxidao em alta temperatura. Boa resistncia em atmosferas sulfurosas.

Inx 310

1100

Inx 316

900

Alloy 600

1150

Ao cromo 446

1100

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

TERMOPAR A experincia de SEEBECK demonstrou que num circuito fechado, formado por dois fios de metais diferentes, se colocarmos os dois pontos de juno temperaturas diferentes, se cria uma corrente eltrica cuja intensidade determinada pela natureza dos dois metais, utilizados e da diferena de temperatura entre as duas junes.

A V1 T1 B S N V2 T2

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

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INSTRUMENTAO - TEMPERATURA

a) Desenvolver uma F.E.M. a maior possvel, funo contnua da temperatura de maneira a ser possvel utilizar instrumentos de indicao de temperatura de construo simples e robusta. A faixa de F.E.M. normalmente fornecida nas temperaturas de trabalho normal vai de 10 a 50mV. b) Preciso de calibrao (intercambialidade). Um termopar deve ser capaz de ser calibrado com um padro de F.E.M. versus temperatura e deve manter esta calibrao mantendo-a por um longo perodo de tempo sem desvios. Os termopares so construdos para trabalhar em conjunto com instrumentos tendo cartas e escalas pr calibradas. A intercambialidade entre dois termopares do mesmo material a principal razo do seu uso em grande escala na indstria. c) Resistncia corroso e oxidao (durabilidade). Um termopar deve ser fsica e quimicamente resistente de maneira a possuir uma longa vida, e mais ainda exibindo a propriedade para uma dada temperatura gerar uma F.E.M. constante. d) Relao linear F.E.M. versus temperatura (linearidade). interessante possuir uma relao F.E.M. versus temperatura mais linear possvel devido aos seguintes motivos:ISOLADOR CERMICO C