termopares - princípios e aplicações - realizado por: ana mendes miguel panão rui dias

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Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

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Page 1: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Termopares- Princípios e Aplicações -

Realizado por:

Ana Mendes

Miguel Panão

Rui Dias

Page 2: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - I

Medir Temperatura

Óptica

Tomografia

Laser

Eléctrica

Termopares

Page 3: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - II

O que é um termopar?

Metal A

Metal B

T1 T2T2 <> T1

Efeito de Seebeck (Princípio Físico)

i

i

Page 4: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - III

V2 = V3|V1-V3| = f(T)

V

Metal A

Metal B

V1V2

V3

Como se mede então a temperatura?

Princípio de Funcionamento

E - Força Electromotriz (mV)

E=(Tj-Tr)

- Coeficiente de Seebeck (mV/K)

Page 5: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - IV

Como se classificam os termopares?

Tipo de MaterialTipo de Revestimento

Tipo de Junção

Page 6: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Termopares C Características Genéricas

Cromel/AlumelNiCr/NiAl

Tipo K-200 a 1270

Atmosferas oxidantes e inertes.Limitações em vácuo e ematmosferas redutoras.

Ferro/ConstantanFe/CuNiTipo J

0 a 750Atmosferas redutoras, inertes e emvácuo.Limitações em atmosferas oxidantesa elevadas temperaturas.

Cromel/ConstantanNiCr/CuNi

Tipo E- 200 a 900

Atmosferas oxidantes ou inertes.Limitações em atmosferas redutoras.

Cobre/ConstantanCu/CuNiTipo T

- 200 a 350Atmosferas humidas.Limitações em atmosferas oxidantes.

Platina 10%Ródio/PlatinaPt10%Rh/Pt

Tipo S

0 a 1450Atmosferas oxidantes ou inertesSensível a contaminações

Platina 13%Ródio/PlatinaPt13%Rh/Pt

Tipo R

0 a 1450Atmosferas oxidantes ou inertesSensível a contaminações

Platina 30%Ródio/Platina 6%

RódioTipo B

0 a 1820Atmosferas oxidantes ou inertesSensível a contaminaçõesMuito utilizado na industria Vidro.

Princípios - VTipo de material

Page 7: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - VI

Metálicos

Revestimento

Ferrosos

Não Ferrosos

Cerâmico

Page 8: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - VII

Tipo de Junção

Exposta

Ligada à Terra

Isolada

Page 9: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Princípios - VIII

Critérios de Selecção

Gama de Temperatura

Características do Meio

Tempo de Resposta

Page 10: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Resolução Temporal das Medidas de Temperatura

O Erro do Termopar e não só ...

Page 11: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - I

Quais as fontes de erro nas medições?

?

?

?

?

e não só ...

• Perturbações induzidas pela sonda

• Efeitos catalíticos

• Efeitos de transferência de calor

• Pirómetros de sucção

Page 12: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - I

Quais as fontes de erro nas medições?

• Perturbações induzidas pela sonda?

?

?

?

Natureza AerodinâmicaNatureza

TérmicaNatureza Química

Geometria inadequadaSonda

como poço de calor

Reacções na

superfície

Page 13: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - I

Quais as fontes de erro nas medições?

• Efeitos catalíticos

?

?

?

?

Apesar da elevada resistência à oxidação,quando expostos a atmosferas redutoras,podem actuam como agentes catalíticos,recombinando radicais dando origem a erros.

Solução?

Minimizar o aquecimento catalítico revestindo os fios com um adequado

material não-catalítico

Page 14: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - I

Quais as fontes de erro nas medições?

• Efeitos de transferência de calor

?

?

?

?

Radiação

Quando?

Sempre que existe um

gradiente de temperatura

A magnitude do erro, de onde vem?

Tamanho do glóbulo da junção?

Comprimento do fio?

SIM

NÃOQual a magnitude destes erros?

Exemplo: um termopar com 300 m de diâmetro pode ter um erro de 250ºC quando a temperatura do

gás é de 1400ºC

Condução

Donde vem?

Combustão: temperatura de

chama

Page 15: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - I

Quais as fontes de erro nas medições?

• Pirómetros de sucção

?

?

?

?

Quando se usa?

Usam-se para proteger o

termopar do meio ambiente

O que pode influenciar as medidas?

Geometria da sonda

Posição do termopar dentro do pirómetro

Geometria do invólucro

Magnitude da velocidade de sucção

De que é feito um pirómetro de sucção?

SIM

SIM

SIM

SIM

+ IMPORTANTE

Page 16: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - II

Compensação da inércia térmica do termopar

Desprezando:• Perda por Condução;• Perdas por Radiação;• Actividade catalítica na superfície...

A compensação é feita segundo a equação:

dt

dTTT W

WG

onde é a constante de tempo característica do termopar.

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Limitações - III

Determinação da constante de tempo do termopar

Métodos de avaliar e a sua precisão:• Método 1/e;• Método Plateau.

A equação que traduz o valor da constante de tempo é:

Nuk4

dC

Ah

VC 2pp

que depende de h e Nu locais e das características geométricas e térmicas do fio.

Page 18: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Limitações - IV

Método 1/e

A constante de tempoconstante de tempo é tomada como o tempo que leva ao decaimento da temperatura a 1/e do seu valor inicial.

Método “Plateau”

A constante de tempo é obtida pela evolução da sua resolução temporal ao longo do decaimento.

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Limitações - V

Inprecisões na medição da constante de tempo

• Estimativa do nível do patamar no método Plateau;• Degradação do termopar ao longo do tempo com contaminação de partículas;• Erros associados à dependência de da velocidade e temperatura.

Em que situações podem então ser aplicados termopares?

Page 20: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Termopares - Aplicações Gerais e

Industriais -

Page 21: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - I

Tipos J, K e E - 900ºFTipo T - 700ºF

TUBAGENS

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Aplicações - II

Termopares usados em pequenas penetrações.

Page 23: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Termopares p/ Infravermelhos I

Aplicações - III

Page 24: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - IV

Termopares p/ Infravermelhos II

Page 25: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - V

Termopares de superfície I

Page 26: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - VI

Termopares de superfície II

Ângulo de 90º

Uso eléctrico até 250ºC

Page 27: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - VII Termopares de superfície III

Medem até 480ºC

Medem até 250ºC

Ex: paredes, moldes

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Aplicações - VIII

Termopares de superfície IV

Ex: superfícies vibratórias, chapas de açoA medição é feita com tempos curtos.

Page 29: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - IX

Termopares de superfície V

Ex: superfícies móveis, pneusA medição é feita com

movimento.

Page 30: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Fácil utilização e mobilidade

Aplicações - X

Termopares de superfície VI

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Aplicações - XI

Page 32: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações - XII

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Aplicações - XIII

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Aplicações - XIV

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Aplicações - XV

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Aplicações - XVI

Page 37: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Aplicações Industriais

Aplicações Gerais

Uso Veterinário

Mini Hipodérmicos

Electrónica

Aplicações - XVII

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Aplicações - XVIII

A selecção dos termopares em diferentes países implica um diferente código de cores.

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-50 ºC

Aplicações - XIX

Page 40: Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

Efeito TermoeléctricoAplicaçõ

es - XX