Medição de Temperatura

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Medição de 
 Temperatura
 Aluno: Enzo Murakami
 Matrícula: 2017072685
 Mnemônicos ISA 5.1
 Elemento Primário TE
 Transmissor com indicação TIT
 Transmissor com registro TRT
 Controlador com indicação TIC
 Alarme baixo TAL
 Alarme alto TAH
 Chave de detecção de alto e baixo TSHL
 Elemento final de controle TV
 Conceitos Básicos
 Termologia
 Ramo da física que investiga os 
 fenômenos relacionados
 com a energia térmica.
 Calorimetria
 Ramificação da termologia. que estuda as 
 trocas de energia entre corpos quando 
 elas se dão na forma de calor. 
 Termometria
 Estudo dos processos de medição de 
 temperatura dos
 corpos.
 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 ao zero absoluto.
 Calor Energia em trânsito Pode ser transferido por
 Condução
 Convecção
 Radiação
 Temperatura
 Medida da energia cinética média das 
 moléculas ou átomos individuais
 ΔQ = mcΔT
 ΔQ: variação da quantidade de calor Unidade: J
 m: massa da substância Unidade: kg
 c: calor específico da substância Unidade: J/kg.K
 ΔT: variação da temperatura Unidade: K
 Equilíbrio térmico
 Condição em que a temperatura de dois 
 corpos é a mesma.
 Capacidade térmica
 Capacidade de um corpo de mudar sua
 temperatura ao receber ou liberar calor.
 C = Q/ΔT
 C: capacidade térmica Unidade: J/K
 Q: quantidade de calor Unidade: J
 ΔT: variação da temperatura Unidade: K
 Termômetro
 Instrumento usado para medir a energia 
 térmica, ou a temperatura, dos corpos.
 Principais UE
 ºC
 ºF
 K
 Técnicas de medição
 Por Contato
 Sem contato
 Baseado em mecanismos de transferência 
 de calor por condução e convecção
 Termômetros de Dilatação
 Bimetálicos
 Constituídos por duas tiras de metal com
 coeficientes de dilatação diferentes 
 fortemente fixadas. Quando aquecidas,
 uma tira se expandirá mais que a outra, 
 causando uma deformação no
 conjunto.
 L = L0 (1 + α ΔT)
 L: comprimento final à temperatura T Unidade: m
 L0: comprimento à temperatura T0 Unidade: m
 α: coeficiente de dilatação linear
 ΔT: variação da temperatura T - T0
 Unidade: 1/ºC
 Unidade: ºC
 Exemplo
 Pode ser empregado em diversas 
 indústrias para medir a temperatura em 
 fluidos.
 Líquidos
 Baseados no fenômeno de dilatação 
 aparente de um líquido dentro de um 
 recipiente fechado.
 Com bulbo de vidro.
 Com recipiente metálico.
 O reservatório em que o líquido está 
 contido se dilatará com ele e, como a sua
 capacidade aumenta, a dilatação
 observada para o líquido, será uma
 dilatação parente. O reservatório deve ter
 coeficiente de dilatação pequeno.
 O líquido preenche todo o instrumento e
 sob o efeito de um aumento de
 temperatura se dilata, deformando um
 elemento extensível, dito sensor
 volumétrico (tubo de Bourdon).
 Gás / Vapor
 Fisicamente idêntico ao termômetro de 
 dilatação de líquido, consta de um bulbo, 
 elemento sensor e capilar de ligação entre 
 estes dois elementos. Com a variação de 
 temperatura o gás ou vapor variam sua 
 pressão. 
 Exemplo
 Adequados para uso em máquinas
 mecânicas, processos de refrigeração
 industrial e similares.
 Exemplo Aplicação em laboratórios químicos.
 Exemplo
 Definição da temperatura a ser
 atribuída ao um ponto de transformação
 de fase de um metal ou outra substância.
 Termômetros de resistência
 Baseiam-se na variação da resistência 
 elétrica com a temperatura
 Tipos
 Coeficiente de temperatura positivo (PTC)
 A resistência aumenta com o
 aumento da temperatura.
 Coeficiente de temperatura negativo (NTC)
 A resistência diminui com o
 aumento da temperatura.
 Termistores
 São resistores sensíveis a temperatura,
 constituídos de materiais 
 semicondutores, normalmente óxidos 
 metálicos, aglutinados à alta temperatura
 Metálicos (RTDs)
 São construídos com fios metálicos, 
 geralmente enrolados em forma de 
 bobina. Todo metal, por sua vez, é um PTC.
 RT = R0 · [1 + α0 · (T T0)]
 RT: resistência final à temperatura T Unidade: Ω
 R0: resistência à temperatura T0 Unidade: Ω
 T: temperatura medida Unidade: ºC
 T0: temperatura de referência Unidade: ºC
 α0: coeficiente de temperatura em T0 Unidade: 1/ºC
 Platina é o melhor metal para construção.
 Exemplo
 Termistores PTC
 Termistores NTC
 Exemplo
 Exemplo
 Indicar a temperatura interna de
 uma sala ou de um ambiente qualquer.
 Controle da temperatura na Partida
 de Motores (compressores para
 refrigeração e indústria)
 Aplicações precisas da monitoração,
 reatores.
 Termopares
 Há três efeitos envolvidos num circuito a
 termopar: Seebeck, Peltier, e Thomson.
 Medem a diferença de temperatura entre
 dois pontos, não a temperatura absoluta.
 Efeitos
 Termoelétrico ou Seebeck: A junção de
 dois metais gera uma tensão elétrica que é
 função da diferença de temperatura entre
 junções
 Peltier: Se passar uma corrente elétrica
 por um par termoelétrico uma das
 junções se aquece enquanto a outra se
 resfria
 Thomson: Um condutor, conduzindo uma
 corrente elétrica, submetido a
 Temperaturas diferentes em suas
 extremidades, pode emitir ou absorver
 calor, dependendo da diferença de
 temperatura e da intensidade e sentido da
 corrente elétrica.
 Termômetro de Radiação
 Termografia
 Qualquer corpo com temperatura acima
 de 0 K emite radiação eletromagnética
 devido a vibração de seus átomos. Esta
 radiação é denominada radiação térmica
 e pode ser caracterizada por sua
 intensidade ou por seu comprimento de
 onda.
 Exemplo
 TERMOPAR FLEXÍVEL: Ideal para a
 utilização na indústria de transformação
 de plástico.
 Consiste de um sistema óptico, que foca a
 energia emitida, e um detector, cuja saída
 é proporcional à energia irradiada pelo
 objeto menos a energia absorvida pelo
 detector.
 Termômetros (Pirômetros) óticos
 Termômetros (Pirômetros) Infravermelhos
 Exemplo
 Uso em ambientes perigosos como
 em Refinarias petroquímicas
 A princípio, a radiação de uma das fontes,
 como visto pelo observador, é ajustada até
 coincidir com a radiação da fonte
 alternativa
 Os pirômetros infravermelhos operam
 baseados na lei de Stefan-Boltzmann, que
 diz que a intensidade da energia radiante
 emitida pela superfície de um corpo negro
 aumenta em proporção à quarta potência
 da temperatura absoluta do corpo.
 Piroeletricidade
 Quando elementos piroelétricos absorvem
 energia térmica, estes se expandem ou
 contraem, induzindo sinais secundários
 piezoelétricos. A corrente de saída
 produzida é proporcional a taxa de
 variação da temperatura (ΔT).
 O princípio da termografia está baseado
 na medição da distribuição da
 temperaturasuperficial de um objeto
 através da detecção da radiação
 infravermelha emitida por ele.
 Exemplo
 Exemplo
 Câmara termográfica intrinsecamente 
 segura para monitoramento de sistemas 
 mecânicos como rolamentos e mancais 
 de motores
 Sensores de Presença PIR
 V = p · t · ΔT/ε
 ΔT: variação da temperatura Unidade: ºC
 V: tensão produzida no filme Unidade: V
 A: área do filme
 ε: permissividade elétrica
 Unidade: m²
 p: coeficiente piroelétrico
 t: espessura Unidade: m