NBR 10085 NB 1020 - Medicao de temperatura em condicionamento de ar

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Palavras-chave: Temperatura. Condicionamento de ar 14 páginas
Medição de temperatura em
condicionamento de ar
NBR 10085NOV 1987
Origem: ABNT - 04:008.04-003/1986 (NB-1020)
CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos
CE-04:008.04 - Comissão de Estudo de Ar-condicionado Comercial e Central
NBR 10085 - Air conditioning - Temperature measurement - Procedure
Descriptors: Air conditioning. Temperature
Procedimento
3 Condições gerais
3.1 O valor do fluxo de calor para onde um fluido em movi-
mento é determinado pelo produto da variação da entalpia e
o valor da vazão em massa do fluido. A medição dos valores
do fluxo de calor envolvem duas situações, as quais reque-
rem diferentes níveis de exatidão nas medições do fluxo de
calor:
a) para o caso de fluxo de ar, água ou refrigerante não -
volátil, relativamente pequenas variações de entalpia
são predominantemente devidas à variação de calor
sensível. Estes são associados comparativamente
a grandes fluxos em massa. A pequena magnitude
de variação de entalpia requer a determinação de
temperatura e, por vezes, diferenças de temperatura
com exatidão considerável;
b) para o caso de fluxo de refrigerante volátil, uma troca
de estado é envolvida e, relativamente, grandes va-
riações de entalpia são associadas comparativamen-
te a pequenos valores de fluxo. Menor exatidão na
medida de temperatura é exigida para obter o nível
adequado na medição do valor do fluxo de calor.
3.2 As recomendações desta Norma são apropriadas para
medições de temperatura, dentro da faixa de -40ºC até 205ºC.
Cuidados adicionais ou refinamentos requeridos para
medições, abaixo ou acima desta faixa de temperatura, estão
fora do objetivo desta Norma.
SUMÁRIO
1 Objetivo
2 Documento complementar
3 Condições gerais
4 Instrumentos
5 Técnicas de medição
6 Medição de temperatura na corrente de ar
7 Medição de temperatura em água, soluções e refrigeran-
tes não-voláteis
8 Medição de temperatura do refrigerante volátil
9 Recomendações para o uso adequado de termômetros
1 Objetivo
Esta Norma fixa as condições exigíveis para a medição de
temperatura em condicionamento de ar, a fim de auxiliar o
procedimento de ensaio para uso específico na utilização
de outras normas, relacionadas com:
a) o estabelecimento das condições de temperatura
ambiental desejada para ensaios de aquecimento,
refrigeração ou de equipamento de ar-condicionado;
b) a determinação dos valores de fluxo de calor para,
ou dos fluidos movendo-se através ou dentro de tal
equipamento.
2 Documento complementar
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
American standard for temperature measurement
thermal couples AINS 1-C96.1 - 1964 (R 1969)
2 NBR 10085/1987
3.3 Procedimentos de medições de temperatura são reco-
mendados para facilitar o ensaio de equipamentos dentro
dos limites de temperatura, tolerância de operação, exatidão
e precisão do instrumento, conforme mostrado na Tabela 1.
4 Instrumentos
4.1 Medições de temperatura devem ser feitas com instru-
mento ou conjunto de instrumentos, de acordo com a pre-
cisão e exatidão requeridas na Tabela 1. Os seguintes instru-
mentos são de uso comum para este propósito:
a) termômetro de mercúrio;
b) termopar;
c) termômetro elétrico de resistência, incluindo termis-
tores.
4.2 Em nenhum caso a menor divisão da escala do instru-
mentos deve exceder duas vezes a precisão especificada.
Por exemplo, se a precisão especificada é ± 0,1ºC, a menor
divisão da escala não deve exceder 0,2ºC.
4.3 Onde uma exatidão melhor que ± 0,3ºC é especificada,
o instrumento deve ser calibrado e/ou aferido por compa-
ração com padrão do INMETRO. As correções indicadas
devem ser aplicadas para se obter a exatidão requerida.
Nesta faixa de exatidão, termômetro de mercúrio, termôme-
tros de resistência de platina, termopares calibrados indivi-
dualmente ou termistores são recomendados.
4.4 Onde possível, instrumentos de medição de temperatura
usados para medir a variação de temperatura de um líquido
ou gás devem ser preparados de modo que eles possam
prontamente ser intercambiáveis entre as posições de saída
e entrada depois de cada leitura, para assim aumentar a
exatidão.
4.5 Onde possível, medições de temperatura a jusante de
uma fonte potencial de calor poderiam ser comparadas com
medições a montante, sob condições de temperatura cons-
tante com fluxo de fluido, mas com nenhum fluxo de calor.
Tabela 1 - Instrumentos e tolerâncias de ensaio para medição de temperatura
Tolerância
Tolerância recomendada na
Exatidão do Precisão do recomendada na condição de ensaio. Faixa usual de
Medição instrumento instrumento operação do ensaio. Variação da média medição
Toda faixa de especificada na
observação (Nota a) condição de ensaio
(Nota b)
Temperatura de
bulbo seco do ± 0,1ºC ± 0,05ºC 0,5ºC 0,3ºC -30ºC a 60ºC
ar(A)
Temperatura de
bulbo úmido do ± 0,1ºC ± 0,05ºC 0,3ºC 0,15ºC -20ºC a 35ºC
ar(A)
Temperatura da
água ou
refrigerantes
não-voláteis(A)
Diferença de
temperatura da
água ou
refrigerantes
não-voláteis (B)
Refrigerantes
voláteis(C)
Outras
temperaturas
para outros
propósitos(D)
(A) Medições usadas para determinar a mudança de temperatura no fluido e, em conjunto com a vazão, a capacidade de resfriamento ou
aquecimento.
(B) Aplicável quando a diferença de temperatura é medida com um único instrumento.
(C) São aceitáveis medições de temperatura de tubo de refrigerante, no lugar da imersão do sensor do instrumento no fluxo do refrigerante.
(D) Outras temperaturas não pedidas pelas normas brasileiras, mas freqüentemente tomadas para outros propósitos, por exemplo: temperatura
dos componentes do sistema de refrigeração, temperaturas do estator do motor elétrico ou de componentes elétricos.
Notas: a) Esta é a tolerância recomendada a ser especificada em leituras individuais, de uma série de leituras, para obter o valor médio
durante o ensaio. Maiores tolerâncias podem ser especificadas em normas específicas para circunstâncias, como congelamento
e descongelamento.
b) Recomenda-se que as condições do ensaio em média estejam dentro da tolerância especificada. Exceções podem ser especifica-
das para situações especiais como congelamento e descongelamento (ver Nota a).
± 0,2ºC ± 0,05ºC 0,3ºC 0,1ºC -1ºC a 45ºC
± 0,1ºC ± 0,05ºC 0,15ºC - 3ºC a 15ºC
3ºC a 45ºC
± 0,3ºC ± 0,3ºC - - -34ºC a 120º
- - - - -20ºC a 150ºC
NBR 10085/1987 3
4.6 Onde possível, medições de pequenas diferenças de
temperatura devem ser feitas com instrumentos de alta pre-
cisão, as quais indicam diretamente a diferença de tempe-
ratura, como termopares calibrados.
5 Técnicas de medição
5.1 As medições de fluxo de calor usualmente envolvem a
medição do fluxo de um fluido e a determinação de sua en-
talpia de entrada e saída. A entalpia depende da pressão e
da temperatura. Para o ar, a pressão barométrica e as tempe-
raturas de bulbo seco e úmido estão envolvidas. Para refri-
gerantes, são exigidas a pressão e temperaturas absolutas.
5.2 É recomendável que o fluxo de calor seja medido por
dois métodos independentes. Isto permite estabelecer a
aceitação dos ensaios, obtendo-se um balanço de calor.
5.3 É recomendável que normas de ensaios de equipamen-
tos especifiquem que dois métodos independentes de ensaio,
cujos resultados concordem dentro de uma faixa percentual,
se constituem em um ensaio válido. As normas de ensaio
de equipamentos devem especificar se a quantidade de
calor aceita é para ser tomada como a média dos resultados
depois de ensaios independentes, ou é para ser tomado
como o resultado do ensaio primário.
5.4 A aceitação de um balanço de calor que não seja tão
perfeito, mas que esteja dentro de umatolerância prees-
tabelecida, pode ser feita sempre que se tenha em conta os
diferentes fatores que afetam os resultados do ensaio. Estes
fatores incluem:
a) perdas e ganhos de calor da carcaça, tubos ou fios
que podem ser considerados desprezíveis ou per-
mitidos para um procedimento de calibração ou de
cálculo;
b) simplificações introduzidas em procedimentos de
cálculos formulados, como utilização de coeficientes
constantes em equações, uso de valores médios ou
típicos de propriedades físicas dos fluidos, etc.;
c) flutuações inevitáveis com respeito ao tempo ou es-
paço, temperatura ou pressão do fluido a ser medido;
d) os efeitos da ação e da interação das variações de
desempenho dos instrumentos, especialmente de
autobalanceamento ou do tipo de leitura remota. A
variação do desempenho do aparelho que produz
as condições ambientais de ensaio. Variações do
desempenho do equipamento sendo ensaiado.
Pequenos desvios na exatidão, precisão e sensibi-
lidade do instrumento de ensaio.
5.5 A partir do precedente, verifica-se que algumas dificul-
dades em obter-se balanços de calor aceitáveis não podem
ser superados simplesmente pelo alto grau de exatidão do
instrumento especificado.
5.6 Os termos exatidão, precisão e sensibilidade são usados
no seguinte sentido:
a) exatidão: a propriedade de um instrumento em indicar
ou registrar o verdadeiro valor da quantidade medida.
A indicação do erro, que é a diferença entre o valor
indicado e o verdadeiro valor da quantidade medida,
expressa a exatidão de um instrumento;
b) precisão: proximidade de acordo entre repetidas me-
dições de uma mesma quantidade física pelo mesmo
método sob as mesmas condições. Um instrumento
pode ser preciso mas inexato;
c) sensibilidade: é a relação entre uma troca observada
na posição da pena, ponteiro ou indicador de um
instrumento, e a magnitude de troca na quantidade
medida exigida para produzir aquele movimento do
indicador. Isto pode ser expresso como uma relação
numérica, se as unidades de medidas de duas quan-
tidades forem fixadas. Um aumento na sensibilidade
significa um aumento correspondente na propriedade
de um instrumento reagir a variações extremamente
pequenas na quantidades medida.
5.7 É importante medir o nível da temperatura para estabe-
lecer dentro de certos limites a temperatura ambiental espe-
cificada para a condução do ensaio. Torna-se então neces-
sário medir as variações de temperatura. São as variações
de temperatura que afetam a exatidão da determinação do
fluxo de calor. Diferenças de temperatura podem ser obtidas
com maior exatidão pela calibração apropriada de vários
instrumentos que podem ser comparados entre si em um
ambiente comum a todos, embora este procedimento não
garanta exatidão absoluta. Este procedimento é especial-
mente útil para instrumentos de leitura remota, onde muitos
fatores afetam a exatidão, tendo o mesmo efeito numérico a
dois níveis próximos de temperatura e, assim, erros devidos
a estes efeitos eliminam-se quando da determinação da di-
ferença de temperatura. As seções seguintes incluem suges-
tões para melhorar a exatidão das medições de ensaio.
6 Medição de temperatura na corrente do ar
6.1 Determinação de temperatura média
A determinação de temperatura média de uma corrente de
ar requer convenientes precauções para evitar os efeitos
de:
a) não-uniformidade de temperatura, através da corrente
de ar;
b) não-uniformidade da velocidade do ar;
c) radiação térmica para um dos elementos sensores
do instrumento, se expostos a superfícies circun-
dantes com temperaturas diferentes de corrente de
ar medida;
d) condução de calor, através do suporte ou nos fios
de ligação para ou dos elementos sensores do instru-
mento, se expostos a temperaturas diferentes da
corrente de ar medida;
e) não-uniformidade da relação de umidade do ar, quan-
do estiver ocorrendo a umidificação ou desumidifica-
ção;
f) requisitos especiais para a obtenção de medições
de temperatura de bulbo úmido.
4 NBR 10085/1987
6.2 Medições com relação à determinação de fluxo de
calor
Quando medições de temperatura são exigidas em relação
à determinação da taxa do fluxo de calor, precauções con-
sideráveis precisam ser tomadas entre os pontos de medi-
ção de entrada e saída do ar para minimizar aceitavelmente
o efeito de:
a) ganhos ou perdas de calor pela rede de duto do apa-
relho do ensaio, em regime permanente e transitório;
b) ganhos ou perdas de calor devido a fugas do ar para
ou do aparelho de ensaio;
c) a criação ou supressão de recirculação ou outros
fluxos anormais de ar, causados pela presença de
dispositivos de ensaios que modificam a condição
ambiental;
d) oscilação de temperatura com o tempo;
e) tempo de resposta inadequado para o instrumento,
resultando em leituras falsas, especialmente se as
oscilações de temperatura do ar não tiverem sido
adequadamente amortecidas.
6.3 Não-uniformidade de temperatura, umidade e
velocidade
A não-uniformidade de temperatura, umidade e velocidade
pode ser reduzida através de conveniente dispositivo de
mistura e amostragem. Dispositivos típicos de mistura e
amostragem são ilustrados nas Figuras 1 e 2. Em geral, os
misturadores circulares ou retangulares, constituídos por
dois jogos de grelhas que produzem um efeito combinado
de cortes de ar e deslocamentos relativos nas áreas adja-
centes do fluxo de ar, são mais satisfatórios.
6.4 Ventilador
Algumas vezes a mistura pode ser obtida através de um
orifício ou de um ventilador, instalado no duto, movido pela
corrente de ar. Este ventilador não deve ter acionamento
próprio, a menos que ajustes convenientes sejam feitos pa-
ra o fornecimento de potência ao ventilador. Estes mistu-
radores não são tão satisfatórios quanto a ação típica de
corte e deslocamentos, como os misturadores mostrados
nas Figuras 3 e 4.
6.5 Dispositivos de mistura
6.5.1 O uso de dispositivos de mistura é desejável, em prin-
cípio, e pode ser necessário para atingir os limites de não-
uniformidade para as condições especificadas de ensaio.
6.5.2 Quando as leituras de temperatura ou velocidade trans-
versal indicam uma não-uniformidade, esta pode ser causada
por uma falha em obter o balanceamento térmico, e conse-
qüentemente deve-se usar misturador. Bons misturadores
são de alta densidade e devem ser dimensionados para a
vazão de ar requerida. Com baixas velocidades do ar, a
sua alta densidade de massa introduz erros devido ao ganho
ou perda de calor através de suas células e, além disso,
pode atrasar a obtenção das condições de estado unifor-
mes, devido ao efeito de armazenagem de calor dos seus
materiais de construção. Com altas velocidades, os efeitos
acima são relativamente pequenos, mas a potência de acio-
namento do ventilador pode tornar-se excessiva.
6.6 Dispositivos de amostragem
Os dispositivos de amostragem não são alternativas conve-
nientes como misturadores nos casos onde existam campos
de velocidade não-uniformes. Onde as velocidades são ra-
zoavelmente uniformes, dispositivos de amostragem podem
ser usados para medir a temperatura média, necessitando
de menor espaço e potência do ventilador que os mistura-
dores na corrente principal do ar. Um pequeno ventilador
pode ser usado para dirigir o fluxo de ar através dos instru-
mentos de medição de temperatura. Este ventilador deve
estar a jusante dos instrumentos de medição, para evitar
qualquer diferença de leitura de temperatura devido ao ganho
de calor. Quando uma amostra de ar é tomada em um ponto
intermediário entre o equipamento testado e o instrumento
de medição, é necessário retornar o ar de amostra para a
corrente principal de ar para evitar que certa parcela de ar
seja desviada do instrumento de medição de vazão.
6.7 Centros de setores
Quando o fluxo de ar tem uma temperatura e velocidade ra-
zoavelmente uniformes, as temperaturas podem ser
tomadas, no interior do duto, no centro de setores de iguais
áreas transversais ao fluxo de ar. Quatro destes setores
devem ser empregados e é de boa prática em dutos retan-
gulares usar nove segmentos obtidospela divisão da área
transversal em três partes horizontais e três partes verticais.
Este procedimento é possível quando são necessárias so-
mente as temperaturas de bulbo seco, obtidas por termo-
pares conectados em paralelo ou em série.
6.8 Centros de setores, velocidade não-uniforme
Deve ser considerado que a média das temperaturas me-
didas nos centros de setores de igual área transversal se-
rá a leitura correta da média da temperatura do ar, somente
quando a velocidade é a mesma para cada área. A não-
uniformidade na velocidade introduz erros. Tanto a veloci-
dade como a temperatura devem ser tomadas na seção
transversal do duto de ar, para estabelecer quando a média
aritmética das leituras de temperatura é aceitável ou não.
6.9 Balanço térmico
É usual verificar as medidas do fluxo de calor, fazendo o
balanço térmico onde as taxas de fluxos de calor são obtidas
por dois ou mais conjuntos de instrumentos independentes.
Isto serve como uma verificação de diferença de medições
de temperatura, mas não garante que as leituras sejam
corretas. É sempre desejável controlar as temperaturas do
ar em um ou mais pontos por instrumentos independentes,
como, por exemplo, termopares e termômetros.
6.10 Erros de radiação
6.10.1 As medições de temperatura no fluxo de ar estão su-
jeitas a erro, devido à radiação térmica, quando os elementos
sensores estão expostos a superfícies circundantes com
diferenças apreciáveis de temperatura do fluxo de ar. Nestes
casos, os elementos sensores devem ser blindados con-
venientemente da exposição direta.
NBR 10085/1987 5
Figura 1 - Dispositivo de mistura
Figura 2 - Dispositivo de amostragem
6 NBR 10085/1987
Figura 3 - Dispositivo de mistura
Figura 4 - Dispositivo de mistura
NBR 10085/1987 7
6.10.2 É recomendável uma blindagem feita com uma peça
polida tubular de folha de alumínio. Dois tubos concêntricos
de blindagem são mais eficientes do que um só. O compri-
mento da blindagem deve ser no mínimo igual ao compri-
mento do elemento sensor, mais duas vezes o diâmetro do
tubo. Para medidas de temperatura dentro da aplicação
desta Norma, os efeitos de radiação são desprezíveis. Eles
podem ser importantes, por exemplo, quando os elementos
sensores são expostos a grandes superfícies de um con-
densador de refrigerante aquecido. É uma boa prática veri-
ficar as temperaturas com sensores blindados e não blin-
dados, em caso de dúvida da necessidade ou não da blinda-
gem. Erros da radiação podem ser minimizados, utilizando-
se o menor elemento sensor possível.
6.10.3 Somando-se aos erros de radiação, podem existir
erros de condução térmica do ou para o elemento sensor.
6.10.4 Tanto os erros devidos à radiação quanto os devidos
à condução térmica tendem a se tornar mais significantes
quando a velocidade do ar diminui (ver 8.2).
6.11 Combinação entre o bulbo seco e o bulbo úmido
6.11.1 Quando a umidade do ar deve ser estabelecida atra-
vés das medições de temperaturas de bulbo seco e bulbo
úmido, é importante a compatibilidade dos instrumentos,
isto é, eles devem indicar a mesma temperatura quando
ambos são usados secos e no mesmo ambiente, ou então
uma correção deve ser usada. Isto assegura determina-
ções mais precisas da depressão do bulbo úmido. Os dois
elementos sensores devem ser colocados o mais próximo
possível da corrente de ar para que meçam a mesma amos-
tra de ar, mas o sensor do bulbo seco deve estar sempre a
montante ou ao lado do sensor do bulbo úmido, de tal ma-
neira que as medidas de bulbo seco não sejam influencia-
das pela evaporação da umidade do bulbo úmido.
6.11.2 Acúmulos indesejáveis de umidade de quaisquer fon-
tes sobre o elemento sensor da temperatura de bulbo seco
causam erros. Isto ocorre com grande probabilidade duran-
te os testes com umidade alta, tanto abaixo como acima da
temperatura de congelamento, especialmente quando exis-
tem condições de névoa.
6.12 Velocidade do ar para determinação da temperatura
de bulbo úmido
6.12.1 As medidas de temperatura de bulbo úmido devem
ser feitas sob condições que possibilitem velocidades do ar
próprias sobre o bulbo úmido e somente após o tempo sufi-
ciente para atingir o equilíbrio evaporativo. A velocidade do
ar deve estar dentro da faixa de calibração do instrumento.
Para termômetros de vidro com mercúrio ou outros elemen-
tos sensores de diâmetros semelhantes, uma velocidade
do ar de 3,5 m/s a 10,0 m/s, preferencialmente próximo a
5,0 m/s, é necessária para garantir resultados precisos.
6.12.2 Instrumentos de menor diâmetro, com psicrômetros
de termistores ou termopares, necessitam proporcional-
mente de velocidades do ar mais baixas e calibração conve-
niente. As medidas de bulbo úmido requerem técnicas e
cuidados adicionais, como as indicadas abaixo.
6.13 Mecha do termômetro de bulbo úmido
6.13.1 Um bom material para a mecha é um tubo de algodão
macio de fina malha entrelaçada. Antes de ser usada, a me-
cha deve ser completamente limpa, lavando ou fervendo
em água destilada. É necessário um bom ajuste da mecha
sobre o elemento sensor.
6.13.2 Para evitar excessiva condução de calor pelo corpo
do termômetro de vidro, a mecha deve cobrir pelo menos
25 mm além do bulbo propriamente dito (ver Figura 6).
6.13.3 Com o uso contínuo, a mecha fica incrustada com
impurezas que interferem no seu desempenho, tornando-
se fundamental a sua limpeza ou troca freqüente. Deve-se
usar somente água destilada. Quando esta é fornecida
continuamente por um reservatório, é importante ter uma
parte da mecha de aproximadamente 12 mm entre o sensor
e o reservatório, exposta ao fluxo de ar.
6.13.4 A distância é suficiente para permitir que a água desti-
lada obtenha a temperatura de bulbo úmido antes de atingir
o bulbo sensor, mas não tão longa, a ponto de secar a me-
cha antes de molhá-lo adequadamente.
6.13.5 O uso da técnica de mecha do bulbo molhada continua-
mente deve ser evitado, pois as relações físicas entre com-
primento de imersão do bulbo, comprimento, da mecha, nível
de água e velocidade da corrente de ar, etc. afetam a pre-
cisão desta leitura. Se esta técnica for usada, deve-se prever
que o reservatório possa ser removido ou esvaziado para
verificar a medição com uma mecha convencional, curta e
molhada manualmente.
6.13.6 Outra técnica que pode ser usada para evitar a remo-
ção do sensor de temperatura do psicrômetro, toda vez que
for necessário molhá-lo, é a da caixa especial do psicrômetro
(ver Figura 5), a qual permite molhá-lo manual ou continua-
mente. Utiliza-se um tubo plástico colocado na caixa, prolon-
gado até uma área conveniente para que o operador do en-
saio reponha ao psicrômetro.
6.14 Psicrômetros ou termopares
6.14.1 A temperatura do reservatório de água é mais impor-
tante para um termômetro de vidro com uma mecha maior
do que para um termopar que usa menor diâmetro de mecha.
6.14.2 Maior quantidade de água mais quente (comparada
com a temperatura da água na mecha) é levada ao bulbo de
mercúrio por unidade de tempo, do que a um termopar de
mecha de menor diâmetro. Está comprovado que, tendo
suficiente imersão na corrente de ar e boa blindagem contra
radiação, uma velocidade de 1,75 m/s é suficiente para os
psicrômetros com termopares. A Figura 6 mostra um
psicrômetro com termopar de boa performance.
6.15 Temperatura termodinâmica de bulbo úmido
Na prática, o termômetro de bulbo úmido nem sempre lê a
verdadeira temperatura termodinâmica de bulbo úmido e,
sob certas condições, pode apresentar desvios considerá-
veis desta. A interação do fluxo de difusão da umidade com
a difusão do calor do ar ao redor da superfície molhada ten-
de a tornar a temperatura do bulbo úmido menor do que a
temperatura termodinâmica de bulbo úmido. Por outro lado,
o calor recebido por condução e por radiação de objetos ao
redor, na temperatura de bulbo seco, tende a aumentar a
leitura da temperatura do bulbo úmido. Estes dois efeitos
tendem a se cancelar mutuamente, o que resulta que a tem-
peratura de bulbo úmido pode corresponder à temperatura
termodinâmica de bulbo úmido em certasvelocidades do
ar, e geralmente estes efeitos desviam menos dos valores
teóricos do que se cada um deles estivesse presente sem
o outro.
8 NBR 10085/1987
Figura 5 - Caixa do psicrômetro
Figura 6 - Componentes do bulbo úmido
NBR 10085/1987 9
6.16 Erros no diferencial da temperatura de bulbo úmido
A Figura 7 mostra o erro na leitura do diferencial da tempe-
ratura de bulbo úmido para várias velocidades do ar. Deve
ser notado que para temperaturas na faixa de ar-condicio-
nado, a velocidade do ar de aproximadamente 5 m/s é reco-
mendada para minimizar o erro. Para menores temperaturas,
o valor recomendável é consideravelmente menor. Esta
curva deve ser usada para corrigir as leituras de termôme-
tros de bulbo úmido, quando for impraticável manter a alta
velocidade desejada.
6.17 Diâmetros da haste
6.17.1 Deve-se notar que as curvas da Figura 7 se aplicam
para um termômetro de bulbo de tamanho convencional
(diâmetro ligeiramente inferior a 6,3 mm).
6.17.2 Para outros diâmetros, a escala da velocidade varia
diretamente proporcional ao diâmetro. As velocidades de-
vem ser reduzidas para instrumentos com termopares e
termistores, cujas dimensões reduzidas típicas dos elemen-
tos sensores de temperatura são comparativamente iguais.
Nestes casos, a velocidade correta deve ser estabelecida
para calibração dos equipamentos comparados simultanea-
mente aos valores obtidos com um termômetro de bulbo
úmido de vidro de mercúrio.
6.18 Erros de radiação
Se o termômetro de bulbo úmido está localizado próximo a
superfície de resfriamento ou de aquecimento, pode resul-
tar em erro, devido à radiação proveniente destas superfí-
cies. Para evitar este erro, deve ser construída uma blinda-
gem de metal polido entre o termômetro e as superfícies ra-
diantes.
6.19 Blindagem contra radiação
Se a temperatura da parede do duto está próxima a tempe-
ratura do bulbo seco, os termômetros de bulbo úmido locali-
zados em dutos de ar não precisam ser blindados. Se neces-
sário, a superfície externa do duto pode ser isolada para
evitar grandes diferenças entre a temperatura interna da
parede do duto e a temperatura de bulbo seco do ar.
6.20 Uso de termopares para leituras de psicrometria
Os termopares são satisfatórios para leitura de psicrometria,
desde que se utilizem os equipamentos adequados e se to-
mem as precauções relativas ao seu uso. Os termopares
de bulbo seco ou de bulbo úmido podem ser conectados
em série para dar leitura direta do diferencial de temperatura
entre dois pontos. Quando medidos em um instrumento de
boa precisão, este conjunto forma um dos melhores métodos
na obtenção de dados psicrométricos.
6.21 Leituras de temperatura de bulbo úmido próximo a
temperaturas de congelamento
As considerações anteriores aplicam-se a medições de
temperatura de bulbo úmido acima da temperatura de con-
gelamento. Para temperaturas iguais ou inferiores ao con-
gelamento, podem surgir erros na medição, pois a verda-
deira temperatura de bulbo úmido existe somente quando o
termômetro está coberto de gelo ou, existindo mecha, sua
superfície externa estiver coberta de gelo. A água cobrindo
o termômetro pode não estar congelada, mas sim super-
resfriada. A temperatura de equilíbrio entre o ar úmido e
a água super resfriada é diferente daquela entre o ar úmi-
do e o gelo. Para evitar de se estabelecer qual é o tipo de
equilíbrio existente, recomenda-se que a amostra de ar seja
aquecida acima do ponto de congelamento antes de medir o
seu conteúdo de umidade.
6.22 Leituras da temperatura de bulbo úmido próximas
à temperatura de congelamento em uma corrente de ar
Quando é necessário medir a temperatura de bulbo úmido
igual ou próxima a temperatura de congelamento em uma
corrente de ar, o problema do gelo pode ser evitado remo-
vendo-se continuamente a amostra de ar. Determina-se ini-
cialmente a temperatura de bulbo seco do ar. Então esta
amostra de ar é aquecida eletricamente até um valor con-
veniente acima do congelamento. Mede-se então a tempera-
tura de bulbo seco e bulbo úmido da amostra de ar aquecido.
Destes valores é determinada a umidade absoluta, isto é, o
peso, em gramas, de vapor de água por quilograma de ar
seco. Esta umidade absoluta com o menor valor da tempera-
tura de bulbo seco e as propriedades termodinâmicas do ar
úmido são usadas para determinar a temperatura de bulbo
úmido existente no menor valor da temperatura de bulbo
seco.
6.23 Leituras de temperatura de bulbo úmido abaixo da
temperatura de congelamento
Onde for possível e conveniente a medida da temperatura
de bulbo úmido em temperaturas abaixo do congelamento,
é preferível usar um termômetro com o bulbo coberto de
gelo sem a mecha. A mecha sobre o bulbo nessas condições
não realiza a sua função para o gelo, diferente da água, pois
não responde às forças de capilaridade. As leituras da ver-
dadeira temperatura de bulbo úmido são obtidas somente
quando a superfície da mecha está completamente coberta
com uma camada de gelo. O gelo contido na malha da me-
cha é inútil.
6.24 Equilíbrio em temperaturas abaixo do congelamento
Como resultado da reduzida pressão de vapor em baixas
temperaturas, um maior tempo é necessário para atingir o
equilíbrio do que em temperaturas maiores; porém esta
condição é contrabalanceada pela permanência do gelo
sobre o bulbo por um maior período de tempo. As leituras da
temperatura de bulbo úmido devem ser tomadas continua-
damente por um longo período, suficiente para garantir que
o equilíbrio tenha sido atingido.
6.25 Congelamento da água diretamente sobre o bulbo
Ensaios cuidadosos indicam que bons resultados são obti-
dos, retirando-se a mecha e congelando uma camada de
gelo diretamente sobre o bulbo do termômetro. Determinou-
se que uma camada de gelo com 0,5 mm de espessura,
tem uma vida em torno de 1 h, quando exposta a uma velo-
cidade do ar de 4,5 m/s, com uma diferença para atingir
saturação de 0,2 g/kg de ar seco. A camada de gelo pode
ser obtida mergulhando o termômetro gelado em água desti-
lada a 0ºC. O termômetro é então removido da água para
permitir o congelamento da camada. O processo pode ser
repetido quantas vezes for necessário até obter-se a es-
pessura desejada.
10 NBR 10085/1987
Figura 7 - Efeito da velocidade do ar no psicrômetro de bulbo úmido (para bulbo de tamanho convencional)
6.26 Eliminação das tensões de gelo
Existem evidências de que a expansão mecânica do gelo
no congelamento pode gerar deformações em alguns tipos
de termômetros, provocando erros. Um método para eliminar
esta condição é construir um tubo com o mesmo tamanho
do bulbo do termômetro. Congelando-se uma camada de
gelo sobre o mesmo, retire-a aquecendo o tubo interna-
mente e, coloque o copo de gelo resultante sobre o bulbo do
termômetro.
6.27 Controle da condução de calor
Para evitar excessiva condução de calor através da haste
do termômetro de vidro para o bulbo, é importante que a
camada de gelo cubra 2,5 mm da haste além do bulbo.
6.28 Utilização de água super-resfriada
A tendência da água de resistir ao congelamento em tempe-
raturas abaixo da temperatura de congelamento é bem
conhecida. Esta condição de super-resfriamento pode e
existe em uma mecha do termômetro de bulbo úmido e
pode gerar erros consideráveis. Embora seja possível pela
utilização de uma carga psicrométrica especial obter as
leituras corretas das propriedades psicrométricas com uma
mecha molhada com água super-resfriada, é mais acon-
selhável cobrir o bulbo com gelo.
7 Medição de temperatura em água, soluções e
refrigerantes não-voláteis
7.1 As medições de temperaturas em água, soluções e re-
frigerantes não-voláteis (nas condições de uso) necessitam
de um mínimo de precauções, considerando-se que as me-
didas podem ser feitas pela inserção conveniente do ele-
mento sensor na corrente do fluido, preferencialmente após
um joelho ou uma correção em “T” ou outro misturador (ver
Figura 8). O elemento sensor de temperatura deve ser
colocado diretamente no fluido ou em um poço da tubulação.
A profundidade de imersão não deve ser menorque 10
diâmetros do poço ou do bulbo. Os termômetros de vidro
não devem ser colocados diretamente no fluido sem uma
calibração para compensar os efeitos de pressão existentes.
Quando um elemento sensor é colocado em um poço, um
bom contato térmico deve ser obtido, enchendo o poço com
um óleo leve, a menos que outro processo seja possível
para assegurar um bom contato, como, por exemplo, fixando
o termopar com solda dentro do poço. Para garantir respos-
tas rápidas de temperatura, o poço não deve ser maior que
o necessário para receber o elemento sensor. Alguns termô-
metros são feitos especificamente para uma determinada
profundidade de imersão. Isto deve ser considerado para
se estabelecer a profundidade do poço. São necessárias
correções de escala quando forem utilizadas outras di-
mensões que não as recomendadas.
NBR 10085/1987 11
Figura 8 - Métodos sugeridos para assegurar a mistura da água
7.2 Sempre que possível, medições de pequenas diferenças
de temperatura devem ser feitas com instrumentos de alta
precisão que leiam esta diferença diretamente como termo-
pares calibrados.
8 Medição de temperatura do refrigerante volátil
8.1 A determinação da temperatura de vapores deve ser
executada inserindo-se elemento sensor diretamente no
refrigerante ou em um poço inserido na corrente. Quando o
elemento sensor está dentro do poço, deve ser obtido um
bom contato térmico, adicionando-se óleo leve, a menos
que seja possível assegurar melhor contato como, por
exemplo, pelo uso de um termopar soldado internamente ao
poço. O poço deve ter o menor diâmetro possível. É de boa
prática inserir o poço em curva de 90º na linha. A profun-
didade do poço deve levar em consideração a correta
imersão do elemento sensor.
8.2 A determinação da temperatura do vapor, medindo-se a
temperatura da superfície do conduto ao invés de inserir-se
internamente no conduto, em geral não é recomendada,
mas às vezes é desejada para medições não críticas onde
não é possível desmontar os componentes montados em
fábrica.
8.2.1 Precauções dadas sobre técnicas de medições devem
ser observadas conforme 9.2.11. A medição da temperatura
superficial com o propósito de restabelecer a condição de
temperatura a ser repetida em um ensaio subseqüente é
um exemplo de uso aceitável.
8.3 A determinação da temperatura de um líquido pode ser
feita como para vapores, exceto que a medição da tempera-
tura superficial do conduto pode ser aceita como a medição
da temperatura do líquido.
8.4 É de boa prática comparar as medições da temperatura
do refrigerante com a correspondente temperatura de satu-
ração para pressões de refrigerantes, medidas em posições
onde o refrigerante pode ser que esteja na condição de sa-
turação.
8.5 Devem-se ler simultaneamente a pressão e a temperatura
para estabelecer se o refrigerante está na condição saturada,
superaquecida ou sub-resfriada.
8.6 Para garantir o uso correto das propriedades termodinâ-
micas do refrigerante, é apropriado assumir que o refrigerante
não é todo vapor, a menos que uma quantidade mínima de
superaquecimento fixada, seja indicada pela medição da
temperatura e pressão. Igualmente, é apropriado assumir
que o refrigerante não é no todo líquido, a menos que uma
quantidade mínima de sub-resfriamento fixada seja indicada
pela medição da temperatura e pressão. Esta Norma não
especifica os valores mínimos de superaquecimento e sub-
resfriamento, mas a necessidade para ensaios deve ser
aceita.
12 NBR 10085/1987
8.7 Temperatura e outras medições devem ser obtidas a ju-
sante do medidor de vazão do refrigerante volátil para deter-
minar se existe adequado sub-resfriamento.
9 Recomendações para o uso adequado de
termômetros
9.1 Termômetro visor de mercúrio
9.1.1 O termômetro visor de mercúrio é de leitura direta e
pode ser obtido com calibração precisa (± 0,03ºC para imer-
são total e ± 0,3ºC para imersão parcial). Ele mantém a cali-
bração. Deve ser localizado de modo que a escala de tem-
peratura permita o acesso para leitura.
9.1.2 Precauções são necessárias para garantir que o calor
do corpo do leitor de uma lâmpada elétrica ou de outras fon-
tes térmicas não afetem a leitura.
9.1.3 Os termômetros de vidro não devem ser inseridos di-
retamente dentro de um condutor de fluido, a menos que te-
nha calibração corrigida para compensar quaisquer efeitos
de pressão aplicados. Para tais medições o termômetro de-
ve preferivelmente ser colocado dentro de um poço.
9.1.4 Os termômetros de vidro necessitam de correção pa-
ra profundidade de imersão e para a temperatura do ambien-
te ao redor da haste. Isto serve para permitir correções da
haste exposta.
9.1.5 Os termômetros de vidro necessitam de correção para
posição. Por exemplo, em termômetro inserido virado para
baixo em um duto de ar pode ter erros de leituras até 0,06ºC.
9.1.6 Os termômetros de vidro são comparativamente fáceis
para trocar entre duas posições para leituras alternadas, de
modo a obter uma leitura média da diferença de temperatura,
sem afetar a calibração dos termômetros, onde a diferença
for pequena.
9.2 Termopares
9.2.1 Os termopares oferecem grande flexibilidade em aplica-
ções de leitura à distância e com instrumentos adequados
são facilmente adaptados para a medição de temperaturas
de diversos pontos em sucessão rápida.
9.2.2 Os termopares devem ser corretamente construídos
e conectados aos instrumentos de medição com ou sem o
uso de fiação para extensão (AINS 1-C96.1 - 1964 (R 1969)).
9.2.2.1 Um dispositivo para medição de tensão, digital ou
analógico, deve ser utilizado para medir a tensão gerada
pelo termopar, que inclui o ponto de referência às vezes de-
nominado junção fria. A exatidão na medição da tempe-
ratura é sujeita a erros em cada um dos componentes dos
circuitos de termopares, incluindo as junções dos termopa-
res, chaves e fios de extensão.
9.2.2.2 Os termopares comerciais e fios de extensão são
sujeitos a tolerâncias que, sob condições de uso, podem ou
não estar dentro de faixas de tolerâncias (ver Tabela 2). A
calibração individual de termopares pode ser necessária
para garantir a exatidão requerida. Deve ser evitado o uso
de metais diferentes em circuitos de chaves seletoras, a
menos que medidas sejam tomadas para eliminar efeitos
de termopares indesejáveis.
9.2.2.3 Junções de conexões à mesma temperatura podem
ser utilizadas para eliminar os efeitos de junções de termo-
pares na fiação das chaves seletoras. Medição de tempera-
tura é adicionalmente objeto de erros nas medições de poten-
cial elétrico por um aparelho de medição de tensão.
9.2.3 Em uma situação de teste individual utilizando um ou
mais termopares, é necessário estabelecer a exatidão da
medição, observando um ou mais termopares representa-
tivos, com referência a uma medição de temperatura inde-
pendentemente, medida e conhecida. Por exemplo, um ter-
mopar deve ser colocado em um banho de água em uma
garrafa térmica cuja temperatura é estabelecida a um nível
representativo e conferido com um termômetro tipo visor de
mercúrio que possua uma precisão e exatidão da Tabela 1.
Termopares devem ser calibrados individualmente para uso
onde 0,1ºC ou exatidão melhor for especificada. Em adição,
é recomendada uma verificação a 0ºC, utilizando um banho
composto de água destilada e gelo de água destilada. A
abundância do gelo deve ser mantida em mistura aproximada
para evitar a estratificação da água à temperatura acima de
0ºC no fundo do banho.
9.2.4 Para se obter uma exatidão de 0,08ºC ou 0,3ºC, fios
de termopares devem ser calibrados individualmente com
instrumentos de exatidão, como um termômetro de resis-
tência em um banho líquido, ou um segundo instrumento,
como um termômetro de vidro com lupa e uma escala com
divisão suficientemente pequena. No caso de cobre
Constantan, é suficiente calibrar o fio de Constantan em al-
guns pontos do carretel, mas os fios devem ser homogê-
neos em toda parte do comprimento utilizado. A homoge-
neidade pode ser determinada passando-se uma pequena
fonte de calor ao longo do comprimento a ser utilizado,um
de cada vez. A deflexão em um galvanômetro indica a não
homogeneidade da fiação e com isto deve ser rejeitada.
9.2.5 Termopares podem ser utilizados para medições de
temperatura do bulbo úmido do ar. Uma sugestão de arranjo
é mostrada na Figura 6.
9.2.6 Termopares individuais podem ter erros introduzidos
pelo trabalho do metal a frio para formar a junção, e para tra-
balhos precisos deve ser feita a calibração após formar a
junção.
9.2.7 Diferenças de temperatura ou outros problemas de
leitura podem ser medidos por meio de termopares arran-
jados em múltiplas ligações, como em série, paralelo ou
arranjo série-paralelo.
9.2.8 Na fabricação do termopar, os dois elementos devem
estar permanentemente juntos em uma das extremidades
para formar a junção de medição. Para a faixa de temperatura
a que se refere esta Norma, as junções devem ser soldadas.
Para pares tipo “T” (cobre Constantan), as junções podem
ser feitas com solda leve. Para tipo “K” (cromo-alumínio) ou
tipo “J” (ferro Constantan), as junções podem ser feitas
com solda prata. Quando a junção é para ser ligada a uma
superfície metálica, o mesmo material é empregado como
se fosse para formar a junção normal.
N
B
R
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Tabela 2 - Limites de erro de termopares, fios de extensão e alternativas para tamanho padrão de fios
Termopares Faixa de Limites de erro(A) Tipos de fios Faixa de Limites de erro Tipos de fios Faixa de Limites de
tipos de materiais típicos(B) temperatura de extensão temperatura de extensão temperatura erros
(ºC) Padrão Especial (ºC) Padrão Especial (ºC)
E - Níquel 10% cromo 0º a 315º ± 1,5º ±1,25 EX -15 a 200 ± 1,5 - - - -
Constantan
J - Ferro Constantan 0º a 275º ± 2º ± 1,00 JX -15 a 200 ± 1,0 ± 1,0 - - -
K - Níquel 10 % cromo
níquel 5% alumínio + 0º a 277º ± 2º ± 1,0 KX -15 a 200 - - WX 25 a 200 ± 3,3
silício
S - Platina 10% radioplatina 0º a 535º ± 1,4º - - - - - SX 25 a 200 ± 6,6
R - Platina 13% radioplatina 0º a 535º ± 1,4 - - - - - SX 25 a 200 ± 6,6
T - Cobre Constantan - 60º a 90º ± 0,8º 0,4º TX - 60 a 90 ± 0,8º ± 0,4 - - -
+ 90º a 370º ± 0,4º 0,4º TX - 60 a 90 ± 0,8 ± 0,4 - - -
(A) Os limites de erros de termopares estão baseados na temperatura da junção de referência de 0ºC.
(B) O fio positivo é mostrado em letras maiúsculas.
Notas: a) Os limites de erros listados para tipos de fios de extensão alternativos são aplicáveis a uma temperatura de 20ºC somente no ponto onde o termopar e os fios de extensão são ligados.
b) Não estão incluídos erros de uso ou instalação.
14 NBR 10085/1987
9.2.9 Existem três métodos de soldagem de uso comum,
denominados:
a) solda a gás;
b) solda a arco elétrico;
c) solda por resistência.
Informação detalhada dos procedimentos de solda é dada
na norma citada no Capítulo 2.
9.2.10 Os termopares podem ser ligados a superfícies me-
tálicas pela solda. É importante estar seguro de que a junção
está realmente na superfície e não formada inadvertidamente
pela solda, conectando os fios no ponto não apropriado da
superfície. É necessário estar seguro de que os fios do ter-
mopar não estão em contato um com o outro, o que causaria
um curto-circuito, especialmente onde o isolamento de fio
foi removido durante a solda.
9.2.11 É necessário que adicionalmente se assegure que a
temperatura indicada não esteja alterada pelo calor trans-
ferido de ou para os fios do termopar, particularmente se os
fios estão expostos ao movimento de um fluxo de ar. São
possíveis erros da ordem de 10% ou mais, devido à diferen-
ça de temperatura entre a superfície e o ambiente. Para mi-
nimizar tais erros, os fios do termopar devem ser fixados
com fita na superfície do metal até 25 mm ou 50 mm após a
junção, aproximando-se à temperatura dos fios à tempera-
tura a ser medida. Existe sempre um mínimo de isolação
térmica entre os fios e a superfície, pois é necessário manter
a isolação elétrica dos fios. Se os termopares são eletrica-
mente aterrados no ponto de medida, devem ser tomadas
precauções para eliminar as diferenças de tensão entre o
ponto de medida e o instrumento de medição, se necessário.
Isolamento térmico com barreira de vapor pode ser então
colocado sobre a junção, se necessário, nos fios adjacentes,
onde as diferenças de temperatura são grandes e/ou veloci-
dades no ambiente são altas. Para estabelecer a necessida-
de para estas precauções extras, é prudente ligar dois pares,
um com o mínimo de atenção para este efeito e o outro ade-
quadamente isolado. A comparação de leituras das tempera-
turas indica se a elaboração de mais precauções é ne-
cessária.
9.2.12 Os termopares com as extremidades descobertas
com imersão apropriada em uma corrente de ar dão melhor
resultado em um duto, porque as extremidades condutoras
têm aproximadamente a temperatura do ar.
9.3 Termômetros de resistência
9.3.1 Um termômetro de resistência mede a temperatura
como uma função da resistência elétrica de um fio, quando
submetido a várias temperaturas. O termômetro de resis-
tência oferece as vantagens de:
a) alta exatidão;
b) alta velocidade de resposta;
c) resposta aproximadamente linear à mudança de tem-
peratura.
Virtualmente não existe limite para a distância entre o ponto
de medição e o ponto de registro. A exatidão da medida é
muito pouco afetada pelas mudanças de temperatura do
ambiente. Não se exigem fios condutores especiais como
nos termopares. O elemento resistivo é relativamente dis-
pendioso, quando comparado a um termopar. Os termôme-
tros de resistência exigem calibração antes de serem uti-
lizados.
9.3.2 Os termômetros de resistência de precisão são usados
como padrões de medição de temperatura na calibração de
outros instrumentos, para utilização na faixa de temperatura
desta Norma.
9.3.3 Os termistores são um tipo especial de termômetro de
resistência. Eles são fabricados como materiais semicon-
dutores que proporcionam alta exatidão, sensibilidade e
rápida resposta em conjunto com as pequenas dimensões.
Os termistores medem temperatura com função de uma
resistência elétrica, mas têm maior coeficiente de resistivi-
dade a altas temperaturas do que os termômetros de resis-
tência (feitos de fios ou metais). São, entretanto, particular-
mente usuais para medidas dentro de uma pequena faixa
de temperatura.
9.3.3.1 Cada termistor deve ser calibrado individualmente
em um banho líquido, se uma exatidão de 0,1ºC ou melhor
for exigida. Devido à resistência relativamente alta dos ter-
mistores, deve-se tomar cuidado em manter a isolação
elétrica nos terminais dos temistores para evitar a associa-
ção de resistência em paralelo com a resistência do elemento
sensor. Os termistores apresentam tendência para desvio,
caso não tenham sido corretamente calibrados pelo
fabricante. Quando tratados com cuidado, mantêm sua
precisão por longos períodos dentro de 0,03ºC ou melhor.
9.3.3.2 As constantes de tempo dos termistores são da ordem
de 1s a 2 s. Conseqüentemente é recomendado o amorteci-
mento da corrente de ar. Em geral, termômetros de resistên-
cia (incluindo os termistores) são usados onde a alta exatidão
é exigida. A instalação e a utilização do termômetro de re-
sistência são semelhantes às do termômetro de vidro com
bulbo mercúrio; entretanto, os termômetros de resistência
possuem a vantagem de leituras à distância, como a ins-
trumentação de termopares.
9.3.4 As técnicas sugeridas para os termômetros de vidro
com mercúrio e termopares são igualmente aplicadas ao
uso de termômetros de resistência, exceto quando obvia-
mente inapropriado devido à construção mecânica do instru-
mento. Sob condições controladas e com a devida calibra-
ção, termômetros de resistência podem ser usados para
proporcionar eletricamente a medição da média das tem-
peraturas dos diversos pontos de leitura.
	licenca: Cópia não autorizada