Apostila Nível Básico Digital Termometria Termopares e Termoresistência Pt100

Manual Nível Básico indicada para estudantes de nível técnico e usuários de manutenção elétrica ou instrumentação que gostaria de iniciar os estudos em sensores de temperatura Termopares e Termoresistência Pt100. Esse manual possui definições e conceitos de termometria importantes para o estudo dos sensores de temperatura; possui um total de 133 páginas.

O seu baixo custo foi pensando no sentido de viabilizar a sua aquisição aos que estão iniciando na carreira e precisam de um apoio teórico quando o assunto é medição de temperatura industrial.

Além da apostila temos o site www.temperatura.com.br em conjunto aos sites www.termopares.com.br e www.pt100.com.br para consulta e poder tirar dúvidas diretamente com o autor.

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Segue em detalhes o sumário deste trabalho:
 

1. INTRODUÇÃO              7

1.1 termometria, significado      7

1.2 noção de temperatura   equilíbrio térmico   7

1.3 definição de temperatura    8

1.3.1 importância temperatura na indústria        8

1.4 definição de calor    9

1.5 estrutura molecular dos corpos        9

1.5.1 estrutura molecular do sólido        9

1.5.2 estrutura molecular do líquido       9

1.5.3 estrutura molecular do gás              10

1.6 modos de transmissão de calor         10

1.6.1 condução 10

1.6.2 radiação    11

1.6.3 convecção               11

1.7 dilatação térmica dos corpos              12

1.7.1 dilatação linear      12

1.7.2 dilatação superficial            13

1.7.3 dilatação volumétrica         13

1.7.3.1 dilatação da água              13

1.7.3.2 dilatação de corpos “ocos”           14

1.8 escalas de temperatura        14

1.8.1 unidades de medida           15

1.8.2 escala internacional prática de temperatura           15

1.8.3 normas e padrões internacionais  17

2. SENSORES DE TEMPERATURA              17

2.1 definição      17

2.2 tipos de sensores de temperatura  17

3. TERMOPARES              19

3.1. Teoria termoelétrica             19

3.2. Definição de termopar         21

3.3. Efeitos term0elétricos          22

3.3.1. Efeito termoelétrico de seebeck 23

3.3.2. Efeito termoelétrico de peltier     25

3.3.3. Efeito termoelétrico de thomson               26

3.4. Leis fundamentais  27

3.4.1. Lei do circuito homogêneo             27

3.4.2. Lei dos metais intermediários       28

3.4.3. Lei das temperaturas intermediárias         29

3.5. Correlação da f.e.m. em função da temperatura.   30

3.5.1. Interpolação matemática da curva do termopar  31

3.5.2. Potência termoelétrica    32

3.6. Associação em termopares               32

3.6.1. Associação série  32

3.6.2. Associação em paralelo    33

3.6.3. Medida de temperatures diferenciais      34

3.7. Tipos e características dos termopares         34

3.7.1 termopar básico tipo cuco “t” cobre/ constantan  35

3.7.2 termopar básico tipo feco “j” ferro/ constantan    37

3.7.3 termopar básico tipo crco “e” cromel/ constantan               39

3.7.4 termopar básico tipo cral “k” cromel/ alumel          41

3.7.5 termopar básico tipo nicnis “n” nicrosil/ nisil           43

3.7.6 termopar nobre tipo ptptrh10% “s” platina 100%/ platina 90% ródio 10%  46

3.7.7 termopar nobre tipo ptptrh13% “s” platina 100%/ platina 87% ródio 13%  48

3.7.8 termopar nobre tipo ptrh6%ptrh30% “b” platina 94% rodio 6%/ platina 70% ródio 30%      51

3.7.3. Novos tipos de termopares           53

3.7.4 tipos de termopares a faixa de temperatura usual              54

3.8. Limites de erro        56

3.9. Limites máximos de aplicação           57

3.10. Tipos de junta de medida 57

3.10.1. Classificação quanto à união dos fios       57

3.10.2. Classificação quanto a posição em relação à proteção     58

A) junta isolada                58

B) junta aterrada             58

C) junta exposta              59

3.11. Acessórios dos termopares, características e aplicações    59

3.11.1. Isolador 59

3.11.2. Bloco de ligação 59

3.11.3. Cabeçote             60

3.11.4. Tubo de proteção            60

A)           metálicos            60

B)           cerâmicos           61

3.12. Cabos de isolação mineral                63

3.12.2. Vantagens dos termopares de isolação mineral 63

3.12.3. Aplicações típicas do termopar de isolação mineral          65

3.13. Correção da junta de referência   65

3.14.9. Erros produzidos pela inversão de fios e cabos de extensão e compensação      66

3.15. Recomendações para seleção dos termopares      67

3.16. Recomendações para instalação dos termopares 68

3.19. Calibração e teste de termopares 68

3.19.1. Termopar padrão             69

3.19.2 técnicas de calibração      69

A) método dos pontos fixos      70

B) método da comparação         70

C) método do fio intermediário               71

3.20. Medição da f.e.m. térmica              71

3.20.3. Instrumentos eletrônicos             71

4. SENSORES DE TEMPERATURA DO TIPO BULBO DE RESISTÊNCIA           72

4.1 Princípio de Funcionamento               73

4.2 Construção Física do Sensor               74

4.2.1 Bulbo Pt-100 Cerâmico      74

4.2.2 Bulbo Pt-100 Filme (Platinum thin-film technology)             75

4.2.3 Bulbo Pt-100 Vidro              75

4.3 Características Gerais da Termoresistência de Platina            76

4.3.1 Limites de Temperatura da Termoresistência de Platina   76

4.3.2 Tipos de Montagens           76

4.3.2 Limites de Erros    77

4.3.3 Resistência de Isolação a Temperatura Ambiente 78

4.3.4 Resistência de Isolação a Máxima Temperatura    78

4.3.5 Auto Aquecimento             79

4.5 Princípio de Medição a 2, 3 e 4 Fios  80

4.5.1 Princípio de Medição à 2 Fios          80

4.5.2 Princípio de Medição à 3 Fios          81

4.5.3 Princípio de Medição à 4 Fios          82

4.6 Outros tipos de Bulbos de Resistência           83

4.7 Aferição de Termoresistência            83

4.8 Recomendações para a Instalação de Termoresistências      83

4.9 Vantagens e Desvantagens da Termoresistência x Termopar             84

4.10 Quando devemos usar Termoresistência Pt100? (Pt100 ou Termopar? O que usar?)           85

5. CABOS TERMOPARES               86

5.1. FIOS E CABOS DE EXTENSÃO E COMPENSAÇÃO       86

5.1.1 Considerações gerais         86

5.1.2 Definições               86

5.1.3 Qual a diferença entre cabo de Compensação e Cabo de Extensão?           87

5.1.4 Faixa de utilização e limites de erro             87

5.1.5 Tabela de Cores – Principais Normas Aplicáveis     88

6. TUBO PROTEÇÃO CERÂMICO PARA TERMOPARES     89

7. CALIBRAÇÃO DE TERMOPARES            89

7.1 Calibração de Termopares Usando um milivoltímetro (Método Usual)          89

8. Apêndice       90

8.1 Glossário de Termos Técnicos            90

9. TABELA DE MILIVOLTAGEM DOS PRINCIPAIS TERMOPARES UTILIZADOS INDUSTRIA 101

9.1 tabela de milivoltagem do termopar tipo “t”              101

9.2 tabela de milivoltagem do termopar tipo “j”               103

9.3 tabela de milivoltagem do termopar tipo “e”             106

9.4 tabela de milivoltagem do termopar tipo “k”              110

9.5 tabela de milivoltagem do termopar tipo “s”              113

9.6 tabela de milivoltagem do termopar tipo “r”              118

9.7 tabelas de milivoltagem do termopar tipo “b”           122

9.8 tabelas de milivoltagem do termopar tipo “n”           126

9.9 tabelas de resistência do sensor pt-100        130

9.10 tabela de resistência do sensor ni-120         133