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Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias.

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1 Termopares - Princípios e Aplicações - Realizado por: Ana Mendes Miguel Panão Rui Dias

2 Princípios - I Medir Temperatura Óptica Tomografia Laser Eléctrica Termopares

3 Princípios - II O que é um termopar? Metal A Metal B T1 T2 T2 <> T1 Efeito de Seebeck (Princípio Físico) i i

4 Princípios - III V2 = V3 |V1-V3| = f( T) V Metal A Metal B V1 V2 V3 Como se mede então a temperatura? Princípio de Funcionamento E - Força Electromotriz (mV) E= (Tj-Tr) - Coeficiente de Seebeck (mV/K)

5 Princípios - IV Como se classificam os termopares? Tipo de Material Tipo de Revestimento Tipo de Junção

6 Princípios - V Tipo de material

7 Princípios - VI Metálicos Revestimento Ferrosos Não Ferrosos Cerâmico

8 Princípios - VII Tipo de Junção Exposta Ligada à Terra Isolada

9 Princípios - VIII Critérios de Selecção Gama de Temperatura Características do Meio Tempo de Resposta

10 Resolução Temporal das Medidas de Temperatura O Erro do Termopar e não só...

11 Limitações - I Quais as fontes de erro nas medições? ? ? ? ? e não só... Perturbações induzidas pela sonda Efeitos catalíticos Efeitos de transferência de calor Pirómetros de sucção

12 Limitações - I Quais as fontes de erro nas medições? Perturbações induzidas pela sonda ? ? ? ? Natureza Aerodinâmica Natureza Térmica Natureza Química Geometria inadequada Sonda como poço de calor Reacções na superfície

13 Limitações - I Quais as fontes de erro nas medições? Efeitos catalíticos ? ? ? ? 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

14 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 NÃO Qual 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

15 Limitações - I Quais as fontes de erro nas medições? Pirómetros de sucção ? ? ? ? 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 + IMPORTANTE

16 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: onde é a constante de tempo característica do termopar.

17 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: que depende de h e Nu locais e das características geométricas e térmicas do fio.

18 Limitações - IV Método 1/e constante de tempo A constante 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.

19 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?

20 Termopares - Aplicações Gerais e Industriais -

21 Aplicações - I Tipos J, K e E - 900ºF Tipo T - 700ºF TUBAGENS

22 Aplicações - II Termopares usados em pequenas penetrações.

23 Termopares p/ Infravermelhos I Aplicações - III

24 Aplicações - IV Termopares p/ Infravermelhos II

25 Aplicações - V Termopares de superfície I

26 Aplicações - VI Termopares de superfície II Ângulo de 90º Uso eléctrico até 250ºC

27 Aplicações - VII Termopares de superfície III Medem até 480ºC Medem até 250ºC Ex: paredes, moldes

28 Aplicações - VIII Termopares de superfície IV Ex: superfícies vibratórias, chapas de aço A medição é feita com tempos curtos.

29 Aplicações - IX Termopares de superfície V Ex: superfícies móveis, pneus A medição é feita com movimento.

30 Fácil utilização e mobilidade Aplicações - X Termopares de superfície VI

31 Aplicações - XI

32 Aplicações - XII

33 Aplicações - XIII

34 Aplicações - XIV

35 Aplicações - XV

36 Aplicações - XVI

37 Aplicações Industriais Aplicações Gerais Uso Veterinário Mini Hipodérmicos Electrónica Aplicações - XVII

38 Aplicações - XVIII A selecção dos termopares em diferentes países implica um diferente código de cores.

39 -50 ºC Aplicações - XIX

40 Efeito Termoeléctrico Aplicações - XX


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