Aula - Medição de Temperatura

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Aula – Medição de TemperaturaAula – Medição de Temperatura
INS23403 – Instrumentação
Professor: Sergio Luis Brockveld Junior
Curso Técnico em Mecatrônica
Módulo 3 – 2017/1
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Medição de Temperatura
Termometria significa medição de temperatura.
Termometria 
Pirometria: medição de altas 
temperaturas na faixa onde os 
efeitos de radiação térmica passam 
a se manifestar.
Criometria: medição de baixas 
temperaturas, ou seja, aquelas 
próximas do zero absoluto. 
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Temperatura: Grau de agitação térmica das moléculas. 
Quanto maior o seu valor, maior é a energia térmica 
apresentada no corpo.
Energia térmica: A energia térmica de um corpo é o 
somatório das energias cinéticas dos átomos e, além de 
depender da temperatura, depende também da massa e do 
tipo de substância. 
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Calor: É a energia em trânsito ou a forma de energia que é 
transferida através da fronteira de um sistema em virtude da 
diferença de temperatura.
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Meios de transmissão de calor: condução, radiação e 
convecção.
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Condução: É um processo pelo qual o calor flui de uma 
região de alta temperatura para outra de temperatura mais 
baixa, dentro de um meio sólido, liquido ou gasoso ou entre 
meios diferentes em contato físico direto.
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Radiação: É um processo pelo qual o calor flui de uma região 
de alta temperatura para outra de temperatura mais baixa, 
quando os mesmos estão separados no espaço, ainda que 
exista um vácuo entre eles.
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Convecção: é a forma de transmissão de calor com 
transporte de massa, que se dá pelo movimento ou mistura 
dos fluidos ou sólidos envolvidos.
Convecção forçada Convecção natural 
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
Escala de temperatura: pesquisadores e fabricantes de 
termômetros sentiam a dificuldade para atribuir valores de 
forma padronizada à temperatura por meio de escalas.
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Medição de Temperatura
Conceitos básicos:
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Medição de Temperatura
Classificação de medidores
1. Instrumentos de transferência de calor por condução
 1.1. Expansão
 1.1.1. Termômetro com dilatação de líquido
 1.1.2. Termômetro com dilatação de gás
 1.1.3. Termômetro com dilatação de sólido
 1.2. Elétricos
 1.2.1. Termômetro com par termoelétrico (termopar)
 1.2.2. Termômetro com resistência elétrica (termorresistência)
2. Instrumentos de transferência de calor por radiação
 2.1. Pirômetro óptico
 2.2. Pirômetro à radiação
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Medição de Temperatura
1.1.1. Termômetro com dilatação de líquido 
É constituído de um reservatório, cujo o tamanho depende da sensibilidade 
desejada. Na parte superior do capilar existe um alargamento que protege 
o termômetro no caso de a temperatura ultrapassar seu limite máximo.
 Líquidos utilizados:
Tolueno (-80 a 100ºC)
Mercúrio (-35 a 550ºC)
Álcool (-100 a 70ºC)
 Exatidão:
0,5 à 3% Termômetro comum
0,1 à 0,5 % Termômetro padão
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Medição de Temperatura
1.1.1. Termômetro com dilatação de líquido 
Neste termômetro, o liquido preenche todo o recipiente e, sob 
o efeito de aumento de temperatura, se dilata, deformando um 
elemento extensível (sensor volumétrico).
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Medição de Temperatura
1.1.2. Termômetro com dilatação de gás 
Fisicamente idêntico ao termômetro de dilatação de líquido. O 
volume do conjunto é constante e preenchido com um gás a alta 
pressão. Com a variação de temperatura, o gás varia sua pressão, 
observa-se que as variações de pressão são linearmente 
dependentes da temperatura. 
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Medição de Temperatura
1.1.3. Termômetro com dilatação de sólidos 
Baseia-se no fenômeno da dilatação linear dos metais com a 
temperatura.
Sendo:
Lt=Lo⋅(1+α⋅Δ t)
Lt=comprimentodometal à temperatura final (t )
Lt=comprimentodometal à temperatura inicial (t o)
Δ t=variaçãode temperatura(t− t o)
t=temperatura final
t o=temperatura inicial
α=coeficientededilatação linear
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Medição de Temperatura
1.1.3. Termômetro com dilatação de sólidos 
(Bimetálico) 
O termômetro bimetálico consiste em duas lâminas de metais com 
coeficientes de dilatação diferentes sobrepostas, formando uma só 
peça. Variando a temperatura do conjunto, observa-se um 
encurvamento que é proporcional a temperatura.
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Medição de Temperatura
1.1.3. Termômetro com dilatação de sólidos 
(Bimetálico Helicoidal) 
Na prática, uma lâmina bimetálica é enrolada em forma de espiral 
ou hélice, o que aumenta bastante a sensibilidade do termômetro.
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Medição de Temperatura
1.2.1. Medição de temperatura com termopar 
Um termopar consiste em dois condutores metálicos, de natureza 
distintas. O aquecimento da junção de dois metais gera o 
aparecimento de uma FEM (princípio de Seebeck). 
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
Os bulbos de resistência são sensores que se baseiam no princípio 
de variação da resistência em função da temperatura. 
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
Os materiais mais utilizados para a fabricação destes tipos de 
sensores são a platina, cobre e níquel, pois são metais com 
características de:
● Alta resistividade, permitindo assim uma melhor sensibilidade;
● Alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura;
● Rigidez e ductilidade para ser transformado em fios finos.
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
Rt=Ro⋅(1+α⋅Δ t)
Rt=Resistênciaà temperatura final (t )
Rt=Resistênciaà temperatura inicial (t o)
Δ t=variaçãode temperatura(t−t o)
t=temperatura final
t o=temperatura inicial
α=coeficientede temperatura dometal
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
5V
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
Circuito de condicionamento de sinal
Em medidas elétricas os termistores produzem não linearidades no 
sinal de leitura. Por isso, são medidos por meio de um circuito em 
ponte de Wheatstone, onde o sensor será um dos quatro elementos 
da ponte.
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
Ligação à 2 fios
É a maneira mais simples de se ligar uma termorresistência. Usado 
para distâncias até 3 metros devido a adição das resistências dos 
fios.
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Medição de Temperatura
1.2.2. Medição de temperatura com termorresistência
Ligação à 3 fios
Fornece uma ligação numa extremidade da termorresistência e 
duas na outra extremidade. Compensa a variação da temperatura 
ambiente sobre a linha.
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Medição de Temperatura
2.1. Pirômetro óptico
Para altas temperaturas utiliza-se o termômetro conhecido por 
pirômetro óptico que é utilizado para a medida de temperaturas de 
metais incandescentes, fornalhas ou estrelas, pois pode ser usado 
à distância e pode medir temperaturas acima do ponto de fusão dos 
materiais que o constituem. 
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Medição de Temperatura
2.1. Pirômetro óptico
Os circuitos internos do pirômetro basicamente trabalham como o 
olho humano, comparando a cor do objeto medido (na verdade o 
comprimento de onda da radiação captada) com a cor de um 
filamento interno ao equipamento, cuja temperatura é conhecida. A 
partir dessa comparação o aparelho fornece a temperatura.
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Medição de Temperatura
2.2. Pirômetro à radiação
Este pirômetro é baseado na determinação da temperatura de 
equilíbrio de um alvo sobre o qual a radiação térmica incide. 
Termopilhas ou termômetros de resistênciasão utilizados como 
sensores de temperatura.
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