PI2 Apresentação 08 InstrumentaçãoIndustrial 6 Temperatura

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INSTRUMENTAÇÃO 
INDUSTRIAL
Processos Industriais 2
 Relativo à medição de temperatura
A temperatura quantifica o calor, forma de 
energia associada à atividade molecular 
de uma substância
 Fatores Técnicos
 Faixa de temperatura
 Precisão e repetibilidade
 Proteção
 Tempo de Resposta
Termometria
 Casos particulares
Pirometria
 Medição de altas temperaturas
 Efeitos de radiação térmica
Criometria
 Medição de baixas temperaturas
 Próximos do zero absoluto
Termometria
 Unidades de medida usuais
Fahrenheit
 32ºF: Congelamento da mistura gelo + amônia
 212ºF: Ebulição da água
Celsius
 0ºC: Congelamento da água
 100ºC: Ebulição da água
Kelvin
 0K: Zero absoluto
 273,16K: Congelamento da água
Medição de Temperatura
 Escala de Temperaturas
Atribui pontos fixos de temperatura com 
base em fenômenos determinísticos 
(fusão, ebulição, solidificação, pontos 
triplos etc.) de certas substâncias puras
 ITS-90 (Escala Internacional de 
Temperaturas)
Medição de Temperatura
 Indicadores de Temperatura
 Termômetros à Expansão
 Termômetros Elétricos
 Pirômetros de Radiação
Medição de Temperatura
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 Indicadores de Temperatura
 Indicador Cromático
 Produtos químicos que sofrem alterações em sua 
coloração ao serem submetidos a determinada 
temperatura, aplicados como revestimento ou marcação 
do corpo cuja temperatura deve ser determinada
 Indicador Pirométrico
 Dispositivos termomecânicos descartáveis que indicam 
a temperatura por meio de sua deformação
Medição de Temperatura
 Termômetros à Expansão
 Termômetro à dilatação de sólido (termômetro 
bimetálico)
 Termômetro à dilatação de líquido
 Termômetro à pressão de gás/vapor
Medição de Temperatura
Dilatação de Líquido
 Líquido
Mercúrio
Álcool Etílico
 Tolueno
Querosene
 Lei de Gay-Lussac
As variações de pressão de gases são 
linearmente dependentes da temperatura, 
sendo o volume constante
 Lei de Dalton
A pressão de vapor saturado depende 
somente de sua temperatura e não de seu 
volume
Pressão de Gás/Vapor
Pressão de Gás/Vapor
 Vapor (liquidos)
 Cloreto de metila
 Butano
 Éter Etílico
 Tolueno
 Dióxido de enxofre
 Propano
 Gás
 Hélio
 Hidrogênio
 Nitrogênio
 Dióxido de carbono
Dilatação de Sólido (Bimetálico)
 Sólido
 Invar (Ferro + Niquel)
 Latão (Cobre + Zinco)
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 Termômetros Elétricos
 Termoelementos (Termopares)
 Termômetro de resistência elétrica 
(termoresistências)
Medição de Temperatura
 Efeito de Seebeck
 Quando dois condutores diferentes são conectados para 
formar duas junções e estas são mantidas a diferentes 
temperaturas, a difusão de elétrons nas junções se produz 
a ritmos diferentes
 Efeito de Peltier
 Se uma corrente elétrica flui na junção entre dois metais 
diferentes, o calor vai ser gerado ou absorvido dependendo 
do sentido da corrente. O efeito inverso ocorre quando a 
junção é esfriada ou aquecida.
Efeitos Termoelétricos
 Efeito de Thomson
 A condução de calor ao longo de fios metálicos de um par 
termoelétrico que não transporta corrente elétrica origina 
uma distribuição uniforme de temperatura em cada fio. 
Quando surge corrente, a distribuição de temperatura é 
variável.
 Efeito de Volta
 Quando dois metais em contato estão em equilíbrio térmico 
e elétrico, existe entre eles uma diferença de potencial 
elétrico que depende da temperatura
Efeitos Termoelétricos Termoelementos (Termopares)
Termoelementos (Termopares)
 Tipos básico (Usual)
 T (Cobre-Constantan)
 J (Ferro-Constantan)
 E (Cromel-Constantan)
 K (Cromel-Alumel)
 N (Nicrosil-Nisil)
 Tipos nobres (Platina)
 S e B (Platina-Rhodio)
 R (Platina- Platina - Rhodio)
 Tipos especiais (Extremo)
 Tungstênio-Rhênio
 Irídio-Rhodio/Irídio
 Platina-Rhodio/Platina-Rhodio
 Ouro-Ferro/Chromel
Termoelementos (Termopares)
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Termoelementos (Termopares)
 Vantagens
 Estabilidade da força eletromotriz
 Boa resistência mecânica
 Dimensão reduzida
 Impermeabilidade à água, óleo e gás
 Facilidade de instalação
 Adaptabilidade
 Rápida resposta
 Alta resistência à corrosão
 Alta resistência de isolação
 Blindagem eletrostática da isolação mineral
Termorresistências
Termorresistências
 Metais mais usados
 Platina
 Níquel
 Cobre
 Liga de Rhodio e Ferro
 Materiais do bulbo
 Bulbo cerâmico
 Bulbo de vidro
 Bulbo de filme fino
Termorresistências
 Vantagens
 Maior precisão
 Não existe limitação para distância de operação
 Não requer fiação especial
 Permite a utilização em qualquer ambiente
 Boa reprodutibilidade
 Usualmente pode substituir o termopar
 Desvantagens
 Mais caro
 Fácil deterioração
 Faixa de temperatura restrita
 Exige temperatura equilibrada
 Alto tempo de resposta
 Pirômetros de Radiação
 Pirômetros ópticos
 Temperaturas nas quais o material começa a emitir 
radiação no espectro visível (incandescência)
 Temperaturas típicas: 500ºC a 5000ºC
 Pirômetros infravermelhos
 Temperaturas nas quais o material começa a emitir 
radiação no espectro infravermelho.
 Eventualmente também abrange o espectro visível e o 
início do espectro ultravioleta
 Temperaturas típicas: 0ºC a 4000ºC
Medição de Temperatura Pirômetro à Radiação
 Lei de Stefan-Boltzman
 Estabelece a relação entre a energia térmica irradiada e 
temperatura de um corpo
 Emissividade
 Quociente entre a energia que um corpo irradia em relação 
à energia irradiada de um corpo negro em uma mesma 
temperatura
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Pirômetro à Radiação
 Pirômetros Ópticos / Infravermelho