Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias.
Transcript of Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias.
Termopares- Princípios e Aplicações -
Realizado por:
Ana Mendes
Miguel Panão
Rui Dias
Princípios - I
Medir Temperatura
Óptica
Tomografia
Laser
Eléctrica
Termopares
Princípios - II
O que é um termopar?
Metal A
Metal B
T1 T2T2 <> T1
Efeito de Seebeck (Princípio Físico)
i
i
Princípios - III
V2 = V3|V1-V3| = f(T)
V
Metal A
Metal B
V1V2
V3
Como se mede então a temperatura?
Princípio de Funcionamento
E - Força Electromotriz (mV)
E=(Tj-Tr)
- Coeficiente de Seebeck (mV/K)
Princípios - IV
Como se classificam os termopares?
Tipo de MaterialTipo de Revestimento
Tipo de Junção
Termopares C Características Genéricas
Cromel/AlumelNiCr/NiAl
Tipo K-200 a 1270
Atmosferas oxidantes e inertes.Limitações em vácuo e ematmosferas redutoras.
Ferro/ConstantanFe/CuNiTipo J
0 a 750Atmosferas redutoras, inertes e emvácuo.Limitações em atmosferas oxidantesa elevadas temperaturas.
Cromel/ConstantanNiCr/CuNi
Tipo E- 200 a 900
Atmosferas oxidantes ou inertes.Limitações em atmosferas redutoras.
Cobre/ConstantanCu/CuNiTipo T
- 200 a 350Atmosferas humidas.Limitações em atmosferas oxidantes.
Platina 10%Ródio/PlatinaPt10%Rh/Pt
Tipo S
0 a 1450Atmosferas oxidantes ou inertesSensível a contaminações
Platina 13%Ródio/PlatinaPt13%Rh/Pt
Tipo R
0 a 1450Atmosferas oxidantes ou inertesSensível a contaminações
Platina 30%Ródio/Platina 6%
RódioTipo B
0 a 1820Atmosferas oxidantes ou inertesSensível a contaminaçõesMuito utilizado na industria Vidro.
Princípios - VTipo de material
Princípios - VI
Metálicos
Revestimento
Ferrosos
Não Ferrosos
Cerâmico
Princípios - VII
Tipo de Junção
Exposta
Ligada à Terra
Isolada
Princípios - VIII
Critérios de Selecção
Gama de Temperatura
Características do Meio
Tempo de Resposta
Resolução Temporal das Medidas de Temperatura
O Erro do Termopar e não só ...
Limitações - I
Quais as fontes de erro nas medições?
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e não só ...
• Perturbações induzidas pela sonda
• Efeitos catalíticos
• Efeitos de transferência de calor
• Pirómetros de sucção
Limitações - I
Quais as fontes de erro nas medições?
• Perturbações induzidas pela sonda?
?
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Natureza AerodinâmicaNatureza
TérmicaNatureza Química
Geometria inadequadaSonda
como poço de calor
Reacções na
superfície
Limitações - I
Quais as fontes de erro nas medições?
• Efeitos catalíticos
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Apesar da elevada resistência à oxidação,quando expostos a atmosferas redutoras,podem actuam como agentes catalíticos,recombinando radicais dando origem a erros.
Solução?
Minimizar o aquecimento catalítico revestindo os fios com um adequado
material não-catalítico
Limitações - I
Quais as fontes de erro nas medições?
• Efeitos de transferência de calor
?
?
?
?
Radiação
Quando?
Sempre que existe um
gradiente de temperatura
A magnitude do erro, de onde vem?
Tamanho do glóbulo da junção?
Comprimento do fio?
SIM
NÃOQual a magnitude destes erros?
Exemplo: um termopar com 300 m de diâmetro pode ter um erro de 250ºC quando a temperatura do
gás é de 1400ºC
Condução
Donde vem?
Combustão: temperatura de
chama
Limitações - I
Quais as fontes de erro nas medições?
• Pirómetros de sucção
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?
Quando se usa?
Usam-se para proteger o
termopar do meio ambiente
O que pode influenciar as medidas?
Geometria da sonda
Posição do termopar dentro do pirómetro
Geometria do invólucro
Magnitude da velocidade de sucção
De que é feito um pirómetro de sucção?
SIM
SIM
SIM
SIM
+ IMPORTANTE
Limitações - II
Compensação da inércia térmica do termopar
Desprezando:• Perda por Condução;• Perdas por Radiação;• Actividade catalítica na superfície...
A compensação é feita segundo a equação:
dt
dTTT W
WG
onde é a constante de tempo característica do termopar.
Limitações - III
Determinação da constante de tempo do termopar
Métodos de avaliar e a sua precisão:• Método 1/e;• Método Plateau.
A equação que traduz o valor da constante de tempo é:
Nuk4
dC
Ah
VC 2pp
que depende de h e Nu locais e das características geométricas e térmicas do fio.
Limitações - IV
Método 1/e
A constante de tempoconstante de tempo é tomada como o tempo que leva ao decaimento da temperatura a 1/e do seu valor inicial.
Método “Plateau”
A constante de tempo é obtida pela evolução da sua resolução temporal ao longo do decaimento.
Limitações - V
Inprecisões na medição da constante de tempo
• Estimativa do nível do patamar no método Plateau;• Degradação do termopar ao longo do tempo com contaminação de partículas;• Erros associados à dependência de da velocidade e temperatura.
Em que situações podem então ser aplicados termopares?
Termopares - Aplicações Gerais e
Industriais -
Aplicações - I
Tipos J, K e E - 900ºFTipo T - 700ºF
TUBAGENS
Aplicações - II
Termopares usados em pequenas penetrações.
Termopares p/ Infravermelhos I
Aplicações - III
Aplicações - IV
Termopares p/ Infravermelhos II
Aplicações - V
Termopares de superfície I
Aplicações - VI
Termopares de superfície II
Ângulo de 90º
Uso eléctrico até 250ºC
Aplicações - VII Termopares de superfície III
Medem até 480ºC
Medem até 250ºC
Ex: paredes, moldes
Aplicações - VIII
Termopares de superfície IV
Ex: superfícies vibratórias, chapas de açoA medição é feita com tempos curtos.
Aplicações - IX
Termopares de superfície V
Ex: superfícies móveis, pneusA medição é feita com
movimento.
Fácil utilização e mobilidade
Aplicações - X
Termopares de superfície VI
Aplicações - XI
Aplicações - XII
Aplicações - XIII
Aplicações - XIV
Aplicações - XV
Aplicações - XVI
Aplicações Industriais
Aplicações Gerais
Uso Veterinário
Mini Hipodérmicos
Electrónica
Aplicações - XVII
Aplicações - XVIII
A selecção dos termopares em diferentes países implica um diferente código de cores.
-50 ºC
Aplicações - XIX
Efeito TermoeléctricoAplicaçõ
es - XX