Blog

Trabalho de: Instrumentaçao Nome: Thamires Mendonça NO: 26 Turma 21S6 TERMÔMETRO DE DILATAÇÃO DE LíQUIDO Os termômetros de dilatação de líquido baseiam-se na lei de expansão volumétrica de um líquido com a temperatura dentro de um recipiente fechado. A equação que rege esta relação é: Vt Vo [1 + Pl (ô t) + 92 (A + 93 ] Onde: t = temperatura do II to = temperatura de OOC) Vo volume do líqui Vt = volume do “quid 0 p oc (normalmente erêncla Pl, 32, e 93 = coeficiente de expansão do liquido = t -to Teoricamente, devido aos termos de segunda e terceira ordem, esta relação nao é linear.

Porém, estes termos são desprez[veis e na prática consideramos esta relação como linear e utilizamos a equação a seguir: Vo (1 + p t) Termômetro de vidro Este termômetro consta de um bulbo de vidro ligado a um tubo capilar, também de Vidro, de seção uniforme e fechada na parte superior. O bulbo e parte do capilar são preenchidos por um líquido sendo que na parte superior do capilar existe uma câmara de expansão para proteger o termômetro no caso da temperatura exceder o seu limite máximo.

Sua escala é linear e normalmente fixada no tubo capilar no invólucro metálico. Nos ermômetros industriais, o bulbo de vidro é protegido por um de liquidos utilizados: Diversos líquidos tais como o mercúrio, tolueno, álcool etílico, pentano, etc. , são utilizados na fabricação de termômetro de vidro. Normalmente emprega-se o mercúrio ou álcool etílico como líquido termométrico, sendo que o mercúrio é o mais utilizado.

A tabela abaixo apresenta a faixa de utilização dos principais líquidos termométricos. Para o caso do mercúrio, cuja faixa normal é de – 38 a 3500C pode-se elevar este Imite até 5500C mediante emprego de vidro adequado e injeção de um gás inerte sob pressão, pois isto faz om que se evite a vaporização do mercúrio. Termômetro de Líquido com Capilar Metálico Este termômetro consta de um bulbo de metal ligado a um capilar metálico e um elemento sensor.

Neste caso, o líquido preenche todo o instrumento e com uma variação da temperatura se dilata deformando elasticamente o elemento sensor. A este elemento sensor é acoplado um ponteiro que pode girar livremente sobre uma escala graduada. TERMÔMETRO À DILATAÇÃO DE SÓLIDO (TERMÔMETRO BIMETÁLICO) O termômetro bimetálico baseia-se no fenômeno da dilatação linear dos metais com a temperatura.

A equação básica que rege sta relação é: Lo (1 + a A t) Onde: t = temperatura do metal em oc to = temperatura de referência do metal em oc (normalmente 000 Lo = comprimento do metal à temperatura de referência Lt = comprimento do metal à temperatura t em oc a = coeficiente de dilatação linear t- to Baseado no fato de que dois metais diferentes modificam a 20F 10 coeficiente de dilatação linear Baseado no fato de que dois metais diferentes modificam as suas dimensões de modo desigual ao variar a temperatura, o termômetro bimetálico consiste em duas lâminas de metal justapostas, formando uma só peça e geralmente na forma helicoidal. Uma extremidade da hélice é fixa e a outra é ligada a um ponteiro que pode girar livremente sobre uma escala circular graduada. Tipos de Metais Utilizados: para a construção de um termômetro bimetálico normalmente usa-se o Invar. 64%Fe-36%Ni) como metal de baixo coeficiente de dilatação e o latão como metal de alto coeficiente de dilatação, porém, para temperaturas mais elevadas, utiliza-se também o níquel como metal de alto coeficiente de dilatação térmica. TERMÔMETRO À PRESSÃO DE GÁS Os termômetros à pressão de gás baseiam-se na lei de Charles e Gay-Lussac que diz: “A pressão de um gás é proporcional ? emperatura, se mantivesse constante o volume do gás” A equação que expressa matematicamente esta lei é: ; pn = pressão absoluta do gás TI; T2;… ; Tn = temperatura absoluta do gás Sua construção é praticamente idêntica à dos termômetros de liquido com capilares metálicos, porém o bulbo é geralmente grande, a fim de obter maior força.

Tipos de metais utilizados na construção de termômetro de gás: Bulbo e capilar: aço, aço inoxidável, cobre latão e monel. Elemento de medição: cobre berílio, bronze fosforoso, aço e aço inoxidável. TERMÔMETRO À PRESSÃO DE VAPOR Os ter 30F 10 obre berílio, bronze fosforoso, aço e aço Inoxidável. Os termômetros à pressão de vapor baseiam-se na lei de Dalton que diz: “A pressão de um vapor saturado depende única e exclusivamente de sua temperatura e não da sua mudança de volume”. por isso, para qualquer variação de temperatura haverá uma variação na tensão do vapor do gás liquefeito colocado no bulbo do termômetro e, em consequência disto, uma variação na pressão dentro do capilar.

A temperatura é determinada na superfície livre, entre o líquido e o vapor. Como a condição única necessária é a existente da interface entre a fase líquida a fase gasosa dentro do bulbo, quando em funcionamento, é importante dosar o volume certo do gás liquefeito. Como o aumento da tensão do vapor para determinar variação de temperatura não é igual ao longo de toda a faixa, a escala de temperatura não é linear. Sua construção é fisicamente idêntica a dos termômetros ? pressão de gás, porém, o bulbo é relativamente pequeno. Tipos de metais utilizados na construção do termômetro de vapor: Bulbo e capilar: aço inoxidável, aço, cobre e latão.

Elemento de medição: cobre-bernico, bronze fosforoso e aço Tipos de elementos sensor: Este sistema utiliza os mesmos tipos e sensores que o termômetro de líquido com capilar metálico, ou seja, tipo bourdon, espiral ou helicoidal. Classificação dos termômetros à pressão de vapor: Os termômetros à pressão de vapor podem ser divididos em quatro classes: 10 pressão de vapor: Os termômetros à pressão de vapor podem ser divididos em quatro classes: A – Classe II-D (duplo enchimento) Este sistema é o indicado para medição de temperatura onde esta pode assumir qualquer valor (acima, abaixo ou na temperatura ambiente). Caracteriza-se por possuir um líquido não volátil no capilar e elemento de medição.

Este líquido funciona somente como elemento de transmissão hidráulica, nao sendo miscível ao líquido volátil. Utiliza-se normalmente glicerina ou óleo como liquido não volátil. B – Classe II-A: Este sistema é construído para medição de temperatura sempre acima da temperatura ambiente. Neste sistema, o liquido volátil é inserido no capilar, no elemento sensor e em parte do bubo, sendo a outra parte do bubo, preenchida pelo vapor. C – Classe II-B: Este sistema é construído para medição de temperatura abaixo da temperatura ambiente. Neste sistema, o liquido volátil é inserido apenas em parte do bulbo, e o vapor reenche o restante do sistema.

D- Classe II-C: Este sistema é construído para medição de temperatura acima ou abaixo da temperatura ambiente, mas nunca em torno desta. A figura 15 (a) e (b) mostra as duas condições de medição. Quando TI (temperatura de medição) for menor que T2 (temperatura ambiente), teremos líquido em parte do bulbo e vapor no bulho, no capilar e no sensor. Se ocorrer uma variação brusca na temperatura de tal extensão que a temperatura ambiente seja cruzada, haverá mudança de estado do fluido no capilar e no sen 0 a temperatura ambiente seja cruzada, haverá mudança de stado do fluido no capilar e no sensor, e então teremos líquido no bulbo, no capilar e no sensor, e vapor somente no bulbo. ? importante frisar que nesta ocasião haverá certa instabilidade no sistema, acarretando resposta muito lenta, tendo em vista o tempo gasto na liquefação do vapor (ou vaporização do líquido) no capilar e no sensor. Termo resistência: Uma termorresistência (RTD do inglês Resistance Temperature Detector) é um instrumento que permite conhecer a temperatura do meio ambiente, recorrendo à relação entre a resistência elétrica de um material e a sua temperatura. As maiores partes das termorresistências são feitas de platina, mas são também utilizados outros materiais, como por exemplo, o níquel. Por norma, quando se fala de uma termorresistência ela é identificada pelo material que a constitui e pela resistência que apresenta a O oc.

Por exemplo, uma PT-IOO será uma termorresistência de platina que a zero oc apresenta uma resistência de 100 Q, ao passo que uma Ni-500 será uma termorresistência de níquel que a 0 oc apresenta uma resistência de 500 n. Princípio de Funcionamento: As termoresistências, os bulbos de resistência, os termômetros de resistência ou RTD são sensores ue se baseiam no principio de variação da resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam a resistência com o aumento da temperatura. Seu elemento sensor consiste de uma resistência em forma de fio de platina de alta pureza, de níquel ou 6 0 elemento sensor consiste de uma resistência em forma de fio de platina de alta pureza, de níquel ou de cobre (menos usado), encapsulado num bulbo de cerâmica ou vidro.

Termístor: são semicondutores sensíveis à temperatura. Termístor do tipo NTC Existem basicamente dois tipos de termístores: * NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) – ermistores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo: a resistência diminui com o aumento da temperatura. * PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) – termístores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é positivo: a resistência aumenta com o aumento da temperatura. Conforme a curva característica do termístor, o seu valor de resistência pode diminuir ou aumentar em maior ou menor grau em uma determinada faixa de temperatura.

Assim alguns podem servir de proteção contra sobreaquecimento, limitando a corrente elétrica quando eterminada temperatura é ultrapassada. Outra aplicação corrente, no caso a nível industrial, é a medição de temperatura (em motores, por exemplo), pois podemos com o termístor obter uma variação de uma grandeza elétrica em função da temperatura a que este se encontra. Termopares básicos São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior. TIPO “T” Nomenclatura: T – Adotado pela Norma ANSI – Faixa de utilizaçao: -60 a 370ac – F. E. M. produzida: -5, Nomenclatura: T – Adotado pela Norma ANSI Faixa de utilização: -60 a 3700C – F. E. M. roduzida: -5,333 a 19,027mV TIPO “J” Nomenclatura: J – Adotada pela Norma ANSI – Faixa de utilização: O a 8000C – F. E. M. produzida: 0 a 42,922mV TIPO “E” Nomenclatura: E- Adotada pela Norma ANSI – Faixa de utilização: O a 8100C – F. E. M. produzida: 0 a 66,473mV TIPO “K” Nomenclatura: K- Adotada pela Norma ANSI – Faixa de utilização: 0a 12600C – F. E. M. Produzida: O a 50,990mV -Termopares nobres São aqueles que os pares são constituídos de platina. Embora possuam custo elevado exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência termoelétrica, apresenta ma alt[ssima precisão, dada a homogeneidade e pureza dos fios dos termopares. 18. 1. 5. 2. – TIPO S Nomenclaturas: S – Adotada pela Norma Ansipt Rh 10 % – PtLiga: (+) Platina Rhodi010 Platina 100 de utilização: O oc a 1600 Ocf. e. m. produzida: O mv a 16,771 mVAplicações: Siderúrgica, Fundição, Metalúrgica, Usina de Cimento, Cerâmica, Vidro e Pesquisa Científica. Observação: É utilizado em sensores descartáveis na faixa de 1200 a 1768 cc, para medição de metais líquidos em Siderúrgicas e Fundições. 18. 1. 5. 2. 2 – TIPO R Nomenclaturas: R – Adotada pela Norma ANSIPtRh13 % -PtLiga: +) Platina 87 % Rhodi013 Platina 100 de utilização: O oc a 1600 Ocf. e. m. produzida: O mv a 18,842 mVAplicações: As mesmas do tipo S 18. 1. 5. 2. 3 – TIPO g Nomenclaturas: B 80F 10 18,842 mVAplicações: As mesmas do tipo S 18. 1. 5. 2. – TIPO B Nomenclaturas: B – Adotada pela Norma ANSIPtRh30 % -PtRh 6 %Liga: (+) Platina 70 % (-) Platina 94 % Rhodio 6 %CaracterÍsticas: Faixa de utilização: 600 a 1700 Ocf. e. m. produzida: 1,791 mv a 12,426 mVAplicações: Vidro, Siderúrgica, alta temperatura em geral. 18. 1. 5. 3 Termopares especiais Ao longo dos anos, os tipos de termopares produzidos oferecem ada qual uma caracteristica especial, porém, apresentam restrições de aplicação, que devem ser consideradas. Novos tipos de termopares foram desenvolvidos para atender as condições de processo onde os termopares básicos não podem ser utilizados. 18. 1. 5. 3. 1 – Tungstênio – Rhênio Esses termopares podem ser usados continuamente até 2300 oc e por curto período até2750 oc. 18. 1. 5. 3. – Iridio 40 Rhodi0 / Iridio Esses termopares podem ser utilizados por períodos limitados até 2000 oc. 18. 1. 5. 3. 3 – Platina -4 Rhodi0 Platina -2 0 % Rhodi0 Esses termopares são utilizados em substituição ao tipo B onde emperatura um pouco mais elevada é requerida. Podem ser usados continuamente até 1600 oc e por curto período até 1800 cc ou 1850 oc. 18. 1. 5. 3. 4 – ouro-Ferro / Chromel Esses termopares são desenvolvidos para trabalhar em temperaturas criogênicas. 18. 1. 5. 3. 5 – Nicrosil / NiSil Basicamente, este novo par termoelétrico é um substituto para o par tipo K, apresentando uma força eletromotriz um pouco menor em relação ao tipo K. eletromotriz um pouco menor em relação ao tipo K.

Pirômetros ópticos São instrumentos adotados para estabelecer pontos acima de 1064,43 oc na I. P. T. S. Baseiam se na comparação da radiação isível emitida por um corpo (fonte externa), com a radiação do filamento de uma lâmpada padrão. Igualam se os brilhos variando se a corrente que alimenta o filamento elou inserindo se filtros calibrados no percurso da radiação da fonte externa. A comparação também pode ser eletrônica. Encontram se modelos sofisticados, nos quais o olho do operador é substitu[do por um detector e a lâmpada padrão é empregada na calibração automática. O sistema incorpora um ajuste de emissividade e é comandado por um micro processador.

O foco pode ser automático e a objetiva pode permitir a variação do ângulo de captação. Pirômetros infravermelhos Também chamados radiômetros, permitem a medição até de temperaturas um pouco abaixo de OOC, usando detectores a termopar ou semicondutores especiais cobrindo o espectro infravermelho. Podem apresentar todos os recursos descritos para os pirômetros ópticos, como foco automático, ângulo variável e comando micro processador. A existência de modelos compactos, portáteis e de custo acessível abriu uma vasta gama de aplicações na manutenção, onde são usados para detectar maus contatos em instalações elétricas e sobre aquecimento de equipamentos elétricos e mecânicos, como mancais. 0 DF 10