Medidas de Temperatura

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Grandeza física relacionada com
o grau de vibração dos átomos
e/ou moléculas que constituem o
corpo.
CONCEITOS BÁSICOS
Temperatura
corpo.
Energia térmica em trânsito de um
corpo de maior temperatura para
um corpo de menor temperatura.
Calor
As primeiras medições de
temperatura registradas que se tem
conhecimento, foram realizadas por GALILEU,
a partir de um termoscópio, termômetro cujo
AS PRIMEIRAS MEDIÇÕES DE TEMPERATURA
a partir de um termoscópio, termômetro cujo
princípio físico era a expansão do ar; na
ocasião, sua “escala” estava dividida em
“graus de calor”, segundo seus registros.
PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO 
DE UM TERMÔMETRODE UM TERMÔMETRO
1o PASSO: Escolher uma propriedade
termométrica (sistema sensor)
compatível ao sistema a ser
PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE UM 
TERMÔMETRO
compatível ao sistema a ser
medido.
2o PASSO: Definir uma “Escala de
Temperatura”
O erro estático é a diferença entre a
leitura do sistema em uso em comparação
com um padrão (ou seja, valor verdadeiro).
ERRO ESTÁTICO/ERRO 
DINÂMICO/CONSTANTE DE TEMPO
com um padrão (ou seja, valor verdadeiro).
Esse erro depende do tipo de sensor,
cabos, sistema de leitura (analógico, digital,
osciloscópio, registrador).
Quando a temperatura
está variando rapidamente
num processo industrial, por
T
E
M
P
E
Temperatura
correta
ERRO ESTÁTICO/ERRO 
DINÂMICO/CONSTANTE DE TEMPO
num processo industrial, por
exemplo, o sistema de
medição poderá não
conseguir acompanhar esta
variação (principalmente pela
inércia térmica do sensor).
E
R
A
T
U
R
A
Tempo
Temperatura 
lida pelo 
sistema
Mesmo quando se realiza
uma medida estática de
temperatura deve-se ter cuidado
com a resposta do sensor, uma vez
que ele leva um certo tempo para
T
e
m
p
e
Tmax.
ERRO ESTÁTICO/ERRO 
DINÂMICO/CONSTANTE DE TEMPO
que ele leva um certo tempo para
chegar a esse valor máximo. O
tempo necessário para o sensor
chegar a aproximadamente 63 % do
valor máximo é chamado de
constante de tempo, e a partir
desse valor (geralmente fornecido
pelo fabricante), é possível saber
quanto se deve esperar para
chegar ao valor máximo.
e
r
a
t
u
r
a
63% de Tmax.
ττττ (constante de tempo)
τ
T e m p o
TIPOS DE TERMÔMETROSTIPOS DE TERMÔMETROS
Este tipo de
termômetro está baseado
na dilatação de metais;
como diferentes metais
possuem diferentes
TERMÔMETRO BIMETÁLICO
possuem diferentes
coeficientes de dilatação,
se esses metais estiverem
dispostos em lâminas
conjuntas, a dilatação
diferenciada irá curvar
esse conjunto de lâminas.
αA
αB
Fig. 1 - Dilatação de dois metais com
diferentes coeficientes de dilatação (ααααA e
ααααB); o resultado é uma flexão lateral do
conjunto de lâminas, que tem um
ponteiro acoplado. A leitura é feita
diretamente numa escala acoplada.
O raio de curvatura é dado por:
TERMÔMETRO BIMETÁLICO
( )( )
ρ
α α
=
− −
2
3 2 1
t
T T
A B
onde:
αA
αB
A combinação desta equação com relações apropriadas
da resistência dos materiais permite o cálculo de deflexões de
vários tipos de elementos em uso prático.
onde:
t = espessura total da placa
ααααA e ααααB = coeficientes de dilatação
T2 -T1 = variação de temperatura
TERMÔMETRO BIMETÁLICO
• Medidas de temperatura.
• Elemento sensor de controle de temperatura,
principalmente do tipo liga-desliga.
Aplicação
principalmente do tipo liga-desliga.
• Sistema de chaveamento para desligar o sistema em
casos de sobrecarga em aparelhos elétricos
Ao fluir a corrente elétrica pelo bimetal há seu
aquecimento e expansão, provocando a abertura da
chave quando há uma corrente excessiva).
TERMÔMETRO BIMETÁLICO
•Intervalo de temperatura de trabalho
O intervalo de temperatura de trabalho é de -100oC a
1000oF.
Aplicação
1000 F.
•Grau de precisão de medida
Imprecisões da ordem de 0,5 a 1% do intervalo de escala
devem ser esperados em termômetros bimetálicos de alta
qualidade.
TERMÔMETROS DE LÍQUIDO EM VIDRO
•É adaptável a uma grande variedade de
aplicações, variando-se o material de
construção e/ou sua configuração, ou seja:
Aspectos Gerais
construção e/ou sua configuração, ou seja:
TERMÔMETROS DE LÍQUIDO EM VIDRO
•Os termômetros são de dois tipos:
•Imersão Total - São calibrados para leitura
Aspectos Gerais
•Imersão Total - São calibrados para leitura
correta quando a coluna de líquido está imersa
completamente no fluído medido.
•Imersão Parcial - São calibrados para leitura
correta quando imersos numa quantidade
definida com a porção exposta numa
temperatura definida.
TERMÔMETROS DE PRESSÃO
Estes termômetros utilizam o
princípio de expansão dos líquidos em
ASPECTOS GERAIS
princípio de expansão dos líquidos em
espaço confinado para produzir pressão a
ser utilizada para operar um tubo de
Bourdon, fole ou diafragma mostrando a
temperatura de atuação.
TERMÔMETROS DE PRESSÃO
Classificação
Termômetros de pressão podem ser
classificados em 4 grupos:
•Classe 1 - Sistemas cheios com líquidos (excluindo mercúrio)
•Classe 2 - Sistemas com vapor
•Classe 3 - Sistemas cheios de gás
•Classe 4 - Sistemas cheios com mercúrio
TERMÔMETROS DE PRESSÃO
Classificação
Em todos os sistemas são possíveis fontes
de erros:
•Submersão incorreta
•Mudanças na pressão barométrica
•Mudanças na temperatura ambiental
O termômetro a gás volume constante,
obtém-se a temperatura em função da
pressão Pg no ponto do gelo e da pressão Pv
TERMÔMETRO A GÁS A VOLUME CONSTANTE
pressão Pg no ponto do gelo e da pressão Pv
no ponto de vapor, resultando uma equação
LINEAR semelhante á equação dos
termômetros líquidos, só que em termos da
pressão versus temperatura.
TERMOELETRICIDADETERMOELETRICIDADE
Em 1821, o físico alemão Thomas Johann
Seebeck observou que, unindo as extremidades de
dois metais diferentes “x” e “y” e submetendo as
junções “a” e “b” a temperaturas diferentes T1 e T2,
surge uma f.e.m. (força eletromotriz, normalmente
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES
x
y
i
T2=T. ambienteT1
“a” “b”
surge uma f.e.m. (força eletromotriz, normalmente
da ordem de mV) entre os pontos a e b, denominada
“tensão termoelétrica”.
Figura 2 - Experimento de Seebeck
x
y
T2=T. ambienteT1
“a” “b”
x
T2=T. ambienteT1
“a” “b”
x
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES
Figura 2 - Dois metais
diferentes, “x” e “y” com as
extremidades unidas e
mantidas a temperaturas
diferentes
Figura 3 - Abrindo o
circuito em qualquer ponto e
inserindo um instrumento
adequado, tem-se o valor da
f.e.m.
y
i y
i
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES
Este fenômeno é conhecido por "Efeito Seebeck".
Em outras palavras, ao se conectar dois metais
diferentes (ou ligas metálicas) do modo mostrado na
Figura 1, tem-se um circuito tal que, se as junções “a” e
“b” forem mantidas em temperaturas diferentes T1 e T2,
surgirá uma f.e.m. termoelétrica e uma corrente elétricasurgirá uma f.e.m. termoelétrica e uma corrente elétrica
“i” circulará pelo chamado "par termoelétrico” ou
"termopar". Qualquer ponto deste circuito poderá ser
aberto e nele inserido o instrumento para medir a f.e.m.
(Figura 3).
Em 1826, o físico francês Antonie Becquerel
sugeriu pela primeira vez a utilização do efeito Seebeck
para medição de temperatura.
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – LEIS TERMOELÉTRICAS
1a Lei Termoelétrica
“A força eletromotriz "εεεε" de um termopar“A força eletromotriz "εεεε" de um termopar
depende somente da natureza dos
condutores e da diferença de temperatura
entre as junções de contato”.
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – LEIS TERMOELÉTRICAS
Algumas conseqüênciasimportantes da 1a Lei
a) Se as junções estiverem a mesma
temperatura, a f.e.m. gerada pelo termopar é
nula.nula.
b) A f.e.m. gerada pelo termopar independe do
ponto escolhido para medir o sinal. Por isso,
ao confeccionar o termopar, numa das
junções não é realizada a solda,
introduzindo-se alí o instrumento.
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – LEIS TERMOELÉTRICAS
Algumas conseqüências importantes da 1a Lei
c) A f.e.m. do termopar não será afetada
se em qualquer ponto do circuito forse em qualquer ponto do circuito for
inserido um terceiro metal, desde que
suas junções sejam mantidas a mesma
temperatura. Esta propriedade é
chamada, por alguns autores, de "Lei
dos Metais Intermediários”.
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – LEIS TERMOELÉTRICAS
2a Lei Termoelétrica
(Lei das Temperaturas Intermediárias)
“Se dois metais homogêneos diferentes“Se dois metais homogêneos diferentes
produzem uma f.e.m. E1 quando as
junções estão às temperaturas T1 e T2, e
uma f.e.m. E2, quando as junções estão a
T2 e T3, a f.e.m. gerada quando as junções
estão a T1 e T3 será E1 + E2”.
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – CIRCUITOS DE TERMOPARES E 
MEDIÇÕES DE F.E.M.
A Figura mostra um termopar usado para medir a
temperatura T1; o instrumento indicara uma voltagem proporcional
a diferença (T1 - T2 ) .T2 pode ser medida com um termômetro
convencional.
x
y
a
b
T1
T2
Cu
Cu
RTεεεε Rv
Figura 4 - Circuito equivalente, Rv é a resistência interna do
voltímetro. RT é a resistência dos fios do termopar acrescido dos
fios que levam o sinal ao instrumento.
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – CIRCUITOS DE TERMOPARES E 
MEDIÇÕES DE F.E.M.
x
a
b
T1
T2
Cu
Cu
Rrεεεε Rv
Analisando o circuito elétrico, pode-se
notar que o voltímetro somente irá informar a
f.e.m. (εεεε) se Rv >> RT. Desta forma, a escolha do
instrumento adequado, requer um grande
cuidado!
y
T1
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – POTENCIA TERMOELÉTRICA
Ao se medir a f.e.m. termoelétrica de um par termoelétrico em função
da temperatura, obtém-se, em geral, uma relação do tipo mostrado no gráfico
da figura 5. A curva mostrada no gráfico é denominada de curva de calibração
do par termoelétrico.
A relação da f.e.m. termoelétrica com a temperatura, normalmente,
não é linear, mas para algumas faixas de temperatura, pode ser considerada
como se o fosse (veja a reta 1 da Figura 5).
Figura 5 - Curva de calibração de um par termoelétrico
A partir do gráfico pode-se definir uma grandeza
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – POTENCIA TERMOELÉTRICA
A partir do gráfico pode-se definir uma grandeza
denominada de potência termoelétrica do termopar, dada por:
P = dεεεε/dT
ou para um intervalo de temperatura
P = ∆ε∆ε∆ε∆ε/∆∆∆∆T
A potência termoelétrica representa a sensibilidade de
resposta (∆∆∆∆e) do par termoelétrico com a variação de
temperatura (∆∆∆∆T).
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – FIOS DE COMPENSAÇÃO
Termopar
y
T1
T2 Fios de compensação
T3x
Na maioria dos casos, sobretudo em aplicações industriais, o
instrumento de medida e o termopar necessitam estar
relativamente afastados. Desta forma, os terminais do termopar
poderão ser conectados a uma espécie de cabeçote, e, a partir
deste cabeçote são adaptados fios de compensação
(praticamente com as mesmas características dos fios do
termopar, porém mais baratos) até o instrumento, conforme
mostra a Figuras 6.
Figura 6 - Termopar com fios de compensação 
TERMOELETRICIDADE
TERMOPARES – FIOS DE COMPENSAÇÃO
Termopar
y
T1
T2 Fios de compensação
T3x
Na montagem apresentada na Figura 6, o sinal lido no
instrumento é proporcional a (T1 - T3), já que os fios de
compensação possuem as mesmas características do
termopar (é como se existisse um único termopar).
Note que, se os fios fossem de cobre (fios comuns) o
sinal lido pelo instrumento seria proporcional a (T1 -
T2).
TERMOELETRICIDADE
ALGUNS TIPOS DE TERMOPARES
Figura 7 - Diversos termopares com Figura 8 - Terminais para termopares -Figura 7 - Diversos termopares com 
finalidades aplicativas diferentes.
Figura 8 - Terminais para termopares -
conexão com cabos de compensação.
Figura 9 - Termopares com proteção 
diversa (bainha de inox, tubo de inox).
Figura 10 - Termopar especial com 
base magnética para fixação em 
dispositivos metálicos.
TERMOELETRICIDADE
ALGUNS TIPOS DE TERMOPARES
Figura 11 - Termopar com indicador 
digital de temperatura.
Figura 12 - Termopar com dispositivo 
especial para fixação com parafuso.
Figura 13 - Termopar com sistema “auto-adesivo”, evitando 
necessidade de solda ou operação mecânica (furos,..).
TERMOELETRICIDADE
Em 1834, Jean Peltier, mostrou, através
de experimentos, que quando se passa uma
pequena corrente elétrica através da junção
de dois fios diferentes, em uma direção, a
O EFEITO PELTIER
de dois fios diferentes, em uma direção, a
junção se resfria, e assim absorve calor de
sua vizinhança. Quando a direção de
corrente é invertida, a junção se aquece. E
assim libera calor para a vizinhança.
Quando se introduz um gerador
em um circuito formado por um par
termoelétrico com ambas
extremidades unidas e à mesma
temperatura inicial, ao circular uma
O EFEITO PELTIER
TERMOELETRICIDADE
temperatura inicial, ao circular uma
corrente elétrica "I" pelo circuito,
observa-se que em uma das junções
ocorre um resfriamento T, enquanto
na outra junção ocorre um
aquecimento de mesmo valor. Ao se
inverter o sentido da corrente elétrica
inverte-se também o efeito de
aquecimento e resfriamento nas
junções.
O efeito Peltier pode ser descrito como uma espécie de
"bomba de calor", que "sulga" calor de um dos lados, e o
dissipa do lado oposto. Isto significa que temos um lado frio
e um lado quente.
TERMOELETRICIDADE
UMA APLICAÇÃO DO EFEITO PELTIER – COOLER DE 
MICROPROCESSADORES
e um lado quente.
O lado frio, é o que sulga o calor, que naturalmente é
o que ficará e contato com o processador, enquanto o lado
quente em geral é fixado a um cooler convencional, que
ajuda a dissipar o calor gerado, evitando que o peltier se
superaqueça. Como o peltier deve cobrir toda a área de
contato do processador, existem peltiers de vários
tamanhos.
Os peltiers são bem mais eficientes que os coolers convencionais, mas
naturalmente possuem suas desvantagens.
1.Consomem uma quantidade absurda de eletricidade. Os modelos mais
"econômicos" consomem por volta de 70 watts;
UMA APLICAÇÃO DO EFEITO PELTIER – COOLER DE 
MICROPROCESSADORES
TERMOELETRICIDADE
2.Peltiers geram uma grande quantidade de calor durante seu
funcionamento, que somado com o calor "sugado" é dissipado pela face
quente. Apesar do processador ficar mais frio, a quantidade de calor
irradiada para o restante do micro será maior.
3.Condensa umidade devido ao processador demorar um certo tempo para
esquentar e o Peltier começar a trabalhar imediatamente. Portanto, a sua
face fria fica realmente gelada até que o processador esquente, causando um
grande acumulo de umidade ou até mesmo “água em estado liquido”.
Os “termômetros de
resistência” funcionam
baseados no fato de que a
resistência de uma grande
gama de materiais varia com
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
TERMOELETRICIDADE
gama de materiais varia com
a temperatura; de um modo
geral, os metais aumentam a
resistência com a
temperatura, ao passo que
os semicondutores
diminuem a resistência com
a temperatura.
Fig. 2 - Variação da resistência com a
temperatura para vários materiais;
observe-se que para uma mesma
variação de temperatura, a variação de
resistência do metal (∆∆∆∆Rm) é
significativamente menor do que a no
NTC (∆∆∆∆Rs).
•Os termômetros de resistência são considerados
sensores de alta precisão e ótimarepetibilidade
de leitura;
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
•Quando metais são usados, o elemento sensor é
normalmente confeccionado de Platina com o
mais alto grau de pureza e encapsulados em
bulbos de cerâmica ou vidro.
• Atualmente, as termoresistências de Platina mais
usuais são:
• Pt-25,5ΩΩΩΩ
• PT-100ΩΩΩΩ
ΩΩΩΩ
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
• PT-120ΩΩΩΩ,
• PT-130ΩΩΩΩ/PT-500ΩΩΩΩ,
sendo que o mais conhecido e usado industrialmente é o
PT-100ΩΩΩΩ (a 0°°°°C). Sua faixa de uso vai de -200 a 650 °°°°C,
conforme a norma ASTM E1137; entretanto, a norma DIN
IEC 751 padronizou sua faixa de -200 a 850 °°°°C.
Normalmente, o bulbo de resistência é
montado em uma bainha de aço inox,
totalmente preenchida com óxido de
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
ASPECTOS CONSTRUTIVOS
totalmente preenchida com óxido de
magnésio, de tal maneira que haja uma ótima
condução térmica e proteção do bulbo com
relação a choques mecânicos. A isolação
elétrica entre o bulbo e a bainha obedece a
mesma norma ASTM E 1137.
Para pequenas variações de
temperatura a serem medidas é válida a
equação
R = R [1 + α(T-T )]
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
RT = Ro[1 + α(T-To)]
onde
•Ro é a resistência a 0 °C,
•RT é a resistência na temperatura T e
•α é o coeficiente de temperatura do metal.
• A leitura da resistência é feita diretamente num
ohmímetro, de preferência digital.
• Os principais metais usados nestes
TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA
• Os principais metais usados nestes
termoresistores são a Platina (Pt) e o níquel (Ni);
uma das famílias mais famosas é a do Pt100; este
número indica que o resistor tem 10 ΩΩΩΩ a 0 °°°°C.
Também os semicondutores podem ser usados
como sensores de temperatura: são os sensores
do tipo PTC e NTC.