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CONTROLE OP. & INSTRUMENTAÇÃO TEMPERATURA Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. A. I. Consultant.

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1 CONTROLE OP. & INSTRUMENTAÇÃO TEMPERATURA Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. A. I. Consultant

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3 Temperaturacomo Variável de Processo

4 TERMOPARESouThermocouples

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7 Termopar2 Condutores Metálicos Um Termopar se consiste de 2 Condutores Metálicos, de Natureza distintaMetais PurosLigas Natureza distinta, na forma de Metais Puros ou Ligas HomogêneasFios soldados Homogêneas, sendo estes Fios soldados em um de seus ExtremosJunta QuenteJunta de Medição; Extremos (Junta Quente ou Junta de Medição) ; ExtremidadesFiosJunta FriaJunta As outras Extremidades dos Fios (Junta Fria ou Junta de ReferênciaconectadasInstrumento de Referência) serão conectadas a um Instrumento de MediçãoF. E. M.fechandoCircuito Elétrico Medição de F. E. M., fechando o Circuito Elétrico ;

8 váriasCombinações2 Metais Condutores Existem várias Combinações de 2 Metais Condutores utilizadasTermopares que poderão ser utilizadas como Termopares & estas devem possuirRelação razoavelmente Linearentre devem possuir Relação razoavelmente Linear entre os Valores F. E. M.Graus de AlteraçãoTemperatura Valores F. E. M. & Graus de Alteração da Temperatura detectados Instrumentos de Medição; a serem detectados pelos Instrumentos de Medição ; ValoresF. E. M.geradosTermopardependem Valores de F. E. M. gerados no Termopar dependem da Composição Físico-QuímicaCondutores Composição Físico-Química dos Condutores & tb. da Diferença de TemperaturaentreJuntas Diferença de Temperatura apresentada entre as Juntas ;

9 AquecimentoJunções2 MetaisF. E. M. O Aquecimento das Junções dos 2 Metais gera F. E. M. Característica TermoelétricaD. D. P. de Característica Termoelétrica & essa D. D. P. na Extremidade OpostaJunta de MediçãoNÃO SERÁ Extremidade Oposta à Junta de Medição NÃO SERÁ F. E. M. realValorD. D. P.entreJunta de F. E. M. real, mas o Valor da D. D. P. entre a Junta de Mediçãode Referência ; Medição & de Referência ; conhecerTemperaturaJunta de Por isso, é preciso conhecer a Temperatura da Junta de Referênciamantê-la controlada Referência ou mesmo mantê-la controlada para que se obtenhaSEM ErrosD. D. P. realTermopar ; obtenha, SEM Erros, a D. D. P. real do Termopar ; F. E. M.convertidaSinal Padrãoindicar Essa F. E. M. é convertida em Sinal Padrão para indicar TemperaturaJunta de Mediçãoexistem a Temperatura na Junta de Medição, sendo que, existem Circuitos Eletrônicoscompensam automaticamente Circuitos Eletrônicos que compensam automaticamente Valores TérmicosenquantoSoluções de os Valores Térmicos obtidos, enquanto nas Soluções de Medidasantigasnecessidadeinstalar Medidas mais antigas, havia necessidade de se instalar Módulo Op.somenteControle Funcional TemperaturaJunta de Referência ; Módulo Op. somente para efetuar o Controle Funcional da Temperatura na Junta de Referência ;

10 Efeitos Termoelétricos : 2 Metais Efeitos Termoelétricos : Quando 2 Metais ou Semicondutores dissimilaresconectados Semicondutores dissimilares são conectados & suas JunçõessubmetidasTemperaturas diferenciadas Junções submetidas a Temperaturas diferenciadas, ocorrerãosimultaneamenteFenômenos Físico- ocorrerão, simultaneamente, Fenômenos Físico- Químicos: Efeitos SEEBECK Químicos conhecidos como : Efeitos SEEBECK, PELTIERTHOMSONVOLTAJOULE; PELTIER, THOMSON, VOLTA & JOULE ; Termoeletricidadeconstatada A Termoeletricidade foi constatada como sendo um Fenômeno FísicoT. J. Seebeck Fenômeno Físico em 1821, por T. J. Seebeck ( Físico – comprovar Circuito Fechado Estônia ), ao comprovar que em um Circuito Fechado formatado2 Condutores Metálicos diferentes formatado por 2 Condutores Metálicos diferentes, ocorreráCirculação Corrente Elétricaenquanto ocorrerá Circulação de Corrente Elétrica, enquanto existirDiferençaTemperaturaentre existir Diferença de Temperatura entre as suas Junções Físicas ;

11 Termopar Embora, na prática, se possa construir um Termopar com CombinaçõesMetaisutilizam-se apenas q.q. Combinações de Metais, utilizam-se apenas certas Combinações Normalizadasporquegeram Combinações Normalizadas, isto porque estas geram D. D. P.s conhecidassuportamFaixas de D. D. P.s conhecidas & suportam algumas Faixas de Temperatura Altasadequadas Temperatura consideradas Altas, adequadas a vários TiposAplicações Práticasespecificadas Tipos de Aplicações Práticas que são especificadas em TabelasindicamF. E. M.sproduzidas Tabelas que indicam as F. E. M.s produzidas para os ValoresTemperaturaconformeTipos Valores de Temperatura suportados, conforme os Tipos TermoparesutilizadosProcessos; de Termopares a serem utilizados nos Processos ; não basta conectarVoltímetroTermopar Assim, não basta conectar um Voltímetro ao Termopar registrarD. D. P.ao se fazer isso & registrar D. D. P. produzida, pois ao se fazer isso, aparecimentoJunção Indesejada haverá aparecimento de uma Junção Indesejada neste Termoparpara se fazeremMedições Corretas Termopar & para se fazerem Medições Corretas & tb. ExatasEfeitoser anulado Exatas, este Efeito deverá ser anulado, o que é feito pela Técnica da Compensação por Junção Fria ;

12 conectarVoltímetro Interessante é que ao se conectar um Voltímetro a um TermoparArranjo FísicoNÃO serão consideradas Termopar tal Arranjo Físico NÃO serão consideradas várias Junções AdicionaisConexõesTermopar várias Junções Adicionais ( Conexões do Termopar, I. M. E. E.InterconexõesResposta do I. M. E. E., das Interconexões,... ) & a Resposta está Lei dos Metais Intermediáriospreconiza: na Lei dos Metais Intermediários que preconiza : F. E. M.geradaPar Termoelétriconão será A F. E. M. gerada por um Par Termoelétrico não será alteradainserirmosqualquerPonto do Circuito alterada se inserirmos em qualquer Ponto do Circuito, Metal Genérico diferentecompõem um Metal Genérico diferente daqueles que compõem o Sensordesde quenovas Junçõessejam mantidasmesma Temperatura; Sensor, desde que as novas Junções formadas sejam mantidas na mesma Temperatura ;

13 Tabelas NormatizadasValoresTensão As Tabelas Normatizadas dão os Valores da Tensão de SaídaTermopar considerando2ª. Junção de Saída do Termopar considerando a 2ª. Junção do Junção Friaexatamente0° CelsiusLeitura (Junção Fria) exatamente a 0° Celsius, pois a Leitura 2ª. TemperaturautilizadaConjunto desta 2ª. Temperatura é utilizada, em Conjunto com a LeituraValorTensãoTermopar Leitura do Valor da Tensão do próprio Termopar, para o CálculoTemperaturaExtremidadeTermopar ; Cálculo da Temperatura na Extremidade do Termopar ; Aplicaçõesmenos exigentesCompensação por Nas Aplicações menos exigentes, a Compensação por Junção FriaSemicondutor Sensor Junção Fria é feita por um Semicondutor Sensor de Temperaturacombinando adequadamenteSinal Temperatura, combinando adequadamente o Sinal Sensoraquele obtidoTermopar; deste Sensor com aquele obtido pelo Termopar ; Compensação por Junção Fria É muito entender a Compensação por Junção Fria, pois quaisquerErrosMedições Temperatura quaisquer Erros nas Medições de Temperatura desta JunçãoocorrerãoErros GrosseirosValores Junção ocorrerão Erros Grosseiros nos Valores de TemperaturaobtidosPontaTermopar ; Temperatura obtidos na outra Ponta do Termopar ;

14 I. M. E. E.Montagem O I. M. E. E. utilizado na Montagem deve possuir CapacidadelidarCompensação da Junção Capacidade de lidar com Compensação da Junção Fria SaídaTermoparNÃO ser Fria & com o fato da Saída do Termopar NÃO ser Função Linear uma Função Linear por Natureza Física, pois esta RelaçãoEquação Polinomial5ª.9ª. Ordem Relação é Equação Polinomial de 5ª. a 9ª. Ordem, dependendoTipoTermopar; dependendo do Tipo do Termopar analisado ; I. M. E. E. Digitais Pré-programáveis Existem I. M. E. E. Digitais Pré-programáveis que armazenamValoresTabelasTermopares armazenam Valores das Tabelas dos Termopares eliminarFonte de Erros; visando eliminar este Tipo de Fonte de Erros ; EscolhaTermopar Note-se também que a Escolha de um Termopar deve assegurarI. M. E. E.NÃO venha assegurar que o I. M. E. E. adotado NÃO venha limitarFaixas de Temperaturamedidas limitar as Faixas de Temperatura medidas, nem Níveis de Exatidão Op.obtidos ; os Níveis de Exatidão Op. a serem obtidos ;

15 TERMOPARES & seus TiposOperacionais

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17 # Tipo K Cromel/Alumel:Genéricosbaixo Custo # Tipo K ( Cromel / Alumel ) : Genéricos, baixo Custo, para variadosTiposSondas TérmicasSensibilidade Op. variados Tipos de Sondas Térmicas, Sensibilidade Op. 41µV/°Cmuito indicadoProcessos Produtivos 41µV/°C, muito indicado para Processos Produtivos com Temperaturas>540°CMetalúrgicasSiderúrgicas Temperaturas > 540°C em Metalúrgicas, Siderúrgicas, FundiçõesUsinas de CimentoCalVidrosCerâmicas; Fundições, Usinas de Cimento & Cal, Vidros, Cerâmicas ; +KPCromelTermoelemento + (KP): Ni90%Cr10% (Cromel) -KNAlumelTermoelemento - (KN): Ni95%Mn2%Si1%Al2% (Alumel) Faixa de Utilização-270°C1200°CFaixa de Utilização : -270°C a 1200°C F. E. M. produzida-6,458 mV48,838 mVF. E. M. produzida : -6,458 mV a 48,838 mV # Tipo E CromelConstantan:Sensibilidade 68 µV/°C # Tipo E ( Cromel / Constantan ) : Sensibilidade 68 µV/°C, sem RiscoContaminação por Umidadeadequado sem Risco de Contaminação por Umidade, adequado para Processos ProdutivosBaixas TemperaturasIndústrias Processos Produtivos a Baixas Temperaturas em Indústrias QuímicasPetroquímicas; Químicas & Petroquímicas ; +EPCromelTermoelemento + (EP): Ni90%Cr10% (Cromel) -ENConstantanTermoelemento - (EN): Cu55%Ni45% (Constantan) Faixa de Utilização-270°C1000°CFaixa de Utilização: -270°C a 1000°C F. E. M. produzida-9,835 mV76,373 mVF. E. M. produzida: -9,835 mV a 76,373 mV

18 # Tipo J Ferro / Constantan: Gama Op. baixaBaixo Custo # Tipo J ( Ferro / Constantan ) : Gama Op. baixa, Baixo Custo, utilizaçãoTermoparesmenos recentesI. M. E. E.smais utilização com Termopares menos recentes com I. M. E. E.s mais antigosacima 760°Csofrem Problemas Magnéticos antigos, pois acima de 760°C sofrem Problemas Magnéticos que prejudicam CalibraçõesResultados Técnicos prejudicam muito Calibrações & Resultados Técnicos, sendo usados Indústrias em geralAplicações EnergéticasMetalúrgicas em Indústrias em geral, Aplicações Energéticas, Metalúrgicas, Aplicações QuímicasLaboratórios Acadêmicos... Aplicações Químicas, Laboratórios Acadêmicos,... +JPTermoelemento + (JP): Fe99,5% - JNConstantanTermoelemento - (JN): Cu55%Ni45% (Constantan) Faixa de Utilização-210°C760°CFaixa de Utilização: -210°C a 760°C F. E. M. produzida8,096 mV42,919 mVF. E. M. produzida: -8,096 mV a 42,919 mV # Tipo T Cobre / ConstantanIndicadosAmbientes de # Tipo T ( Cobre / Constantan ) : Indicados para Ambientes de TrabalhoAtmosferas Oxidantes excetoO2 PuroInertes Trabalho com Atmosferas Oxidantes (exceto O2 Puro), Inertes NeutrasRedutoras HidrogênioMonóxido de Carbono (Neutras), Redutoras (Hidrogênio & Monóxido de Carbono), no VácuoIndústrias RefrigeraçãoPesquisas Agronômicas Vácuo em Indústrias de Refrigeração, Pesquisas Agronômicas, AmbientaisIndústrias QuímicasPetroquímicas; & Ambientais, Indústrias Químicas & Petroquímicas ; +TPTermoelemento + (TP): Cu100% - TNConstantanTermoelemento - (TN): Cu55%Ni45% ( Constantan ) Faixa de Utilização-270°C400°CFaixa de Utilização: -270°C a 400°C F. E. M. produzida-6,258 mV20,872 mVF. E. M. produzida: -6,258 mV a 20,872 mV

19 # Tipo B Platina/Ródio-PlatinaTermoparesTipos # Tipo B ( Platina / Ródio-Platina ) : Termopares Tipos BRSpossuemCaracterísticas Técnicas Op. B, R & S possuem Características Técnicas Op. muito semelhantesmuito EstáveisPrecisos semelhantes, sendo muito Estáveis & Precisos, contudo, devidoReduzida Sensibilidade 10 µV/°C devido à Reduzida Sensibilidade ( 10 µV/°C ), são empregadosnormalmentemedirTemperaturas empregados normalmente para medir Temperaturas acima300°Cmuito Maiores; acima de 300°C ou mesmo muito Maiores ; +BPRódio-PlatinaTermoelemento + (BP): Pt70,4%Rh29,6% (Ródio-Platina) -BNRódio-PlatinaTermoelemento - (BN): Pt93,9%Rh6,1% (Ródio-Platina) Faixa de Utilização0°C1820°CFaixa de Utilização: 0°C a 1820°C F. E. M. produzida0,000 mV13,820 mVF. E. M. produzida: 0,000 mV a 13,820 mV PermiteCabos de ExtensãoCobre comumPermite uso de Cabos de Extensão de Cobre comum seConexãoTermoparestiver0°C50°C se a Conexão com o Termopar estiver entre 0°C a 50°C, mesmo seConexãoestiverTemperatura diferente mesmo se tal Conexão estiver à Temperatura diferente I. M. E. E.Dispositivo ProcessadorSinal do I. M. E. E. &/ou do Dispositivo Processador de Sinal ElétricoTransmissor TT; Elétrico, caso de um Transmissor TT ;

20 # Tipo R Platina / Ródio-Platina # Tipo R ( Platina / Ródio-Platina ) Reduzida Sensibilidade10 µV/°C Não devem ser usados VácuoAtmosferas RedutorasGases Metálicos Reduzida Sensibilidade ( 10 µV/°C ), Não devem ser usados no Vácuo, Atmosferas Redutoras ou com Gases Metálicos, a não bem protegidosTubosIsoladores ser que estejam bem protegidos por Tubos & Isoladores de AluminaCusto considerado Elevado ; Alumina, possuindo um Custo considerado Elevado ; +RPRódio-PlatinaTermoelemento + (RP): Pt87%Rh13% ( Ródio-Platina ) -RNTermoelemento - (RN): Pt100% Faixa de Utilização-50°C1768°CFaixa de Utilização: -50°C a 1768°C F. E. M. produzida-0,226 mV21,101 mVF. E. M. produzida: -0,226 mV a 21,101 mV # Tipo S Platina / Ródio-Platina # Tipo S ( Platina / Ródio-Platina ) Reduzida Sensibilidade10 µV/°C Alta Estabilidade Op. Reduzida Sensibilidade ( 10 µV/°C ), Alta Estabilidade Op., mas muito PrecisoUsoq.q. Ambiente Funcional muito Preciso, para Uso em q.q. Ambiente Funcional, mas que é Custo bem elevado ; considerado de Custo bem elevado ; +SPRódio-PlatinaTermoelemento + (SP): Pt90%Rh10% ( Ródio-Platina ) -SNTermoelemento - (SN): Pt100% Faixa de Utilização-50°C1768°CFaixa de Utilização: -50°C a 1768°C F. E. M. produzida-0,236 mV18,693 mVF. E. M. produzida: -0,236 mV a 18,693 mV AplicaçõesSiderúrgicasFundiçõesMetalúrgicasUsinas de Aplicações em Siderúrgicas, Fundições, Metalúrgicas, Usinas de CimentoCalCerâmicasVidrosPesquisas Científicas; Cimento & Cal, Cerâmicas, Vidros & Pesquisas Científicas ;

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25 # Termopares Especiais: Termopares # Termopares Especiais : Os Termopares mais utilizadosProcessos mais utilizados na maioria dos Processos Industriaisoferecem Industriais oferecem, cada qual, as suas Características Op. apresentam Características Op., porém, apresentam Restrições de Aplicação também Restrições de Aplicação a serem consideradasoutros Tipos consideradas & assim sendo, outros Tipos desenvolvidosatendam foram desenvolvidos para que atendam Condições TécnicasProcessos Condições Técnicas de Processos aonde Termopares BásicosNÃO os Termopares Básicos realmente NÃO podem usadosMotivos Técnicos ; podem usados, por Motivos Técnicos ;

26 # Irídio 40%RhódioIrídio: Períodos limitados2000°C; # Irídio 40% -- Rhódio / Irídio : Utilizados por Períodos limitados até 2000°C ; # Platina40% RhódioPlatina20% # Platina / 40% Rhódio ou de Platina / 20% Rhódio: Rhódio : Utilizados em substituição aos Termopares Tipo BTemperaturas Termopares Tipo B para Temperaturas pouco mais elevadas, podendo ser usados continuamente1600°C continuamente até 1600°C & também por curtos períodos de tempo1850°C; curtos períodos de tempo até 1850°C ; # TIPO CTungstênioRhênio: # TIPO C - Tungstênio / Rhênio : Usados continuamente2300°Ccurtos continuamente até 2300°C & por curtos períodos de tempo2750°C; períodos de tempo até 2750°C ;

27 # Tipo N Nicrosil + / NisilEstabilidade Op. # Tipo N ( Nicrosil + / Nisil - ) : Estabilidade Op. elevadaResistência à OxidaçãoAltas elevada, Resistência à Oxidação quando em Altas TemperaturasadequadosMedições Temperaturas, sendo adequados para Medições de Temperaturas elevadasFaixa de Temperaturas elevadas, possuindo uma Faixa de Utilização650°C1260°CAplicações Utilização de 650°C a 1260°C, para as Aplicações NÃO se quer incorporarTermopares em que NÃO se quer incorporar Termopares que PlatinaConstituiçõesTiposBR possuam Platina em suas Constituições ( Tipos B, R Sinicialmente projetado & S ), tendo sido inicialmente projetado como uma Evolução TécnicaTermoparesTipo K;Evolução Técnica dos Termopares Tipo K ; # OuroFerroChromel:Desenvolvidos # Ouro-Ferro / Chromel : Desenvolvidos para que operemProcessos Produtivosocorrem operem em Processos Produtivos que ocorrem Temperaturas Criogênicas ; em Temperaturas Criogênicas ;

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29 TermoparesIsolação Mineral Termopares de Isolação Mineral são constituídos12 Pares Termoelétricos constituídos de 1 ou 2 Pares Termoelétricos, envolvidosPó IsolanteÓxido de envolvidos por um Pó Isolante de Óxido de Magnésioaltamente compactado Magnésio, altamente compactado em uma Bainha Externa Metálicaprotege Bainha Externa Metálica que protege os CondutoresSensor Termoelétricocontra Condutores do Sensor Termoelétrico contra as Atmosferas Op. Exteriores Atmosferas Op. Exteriores & conseqüentemente, DurabilidadeTermoparesdepende a Durabilidade destes Termopares depende da Resistência à CorrosãoMateriaisusados Resistência à Corrosão dos Materiais usados ComposiçãoBainhaNÃO mais na Composição de sua Bainha & NÃO mais da Resistência CorrosivaMateriais Resistência Corrosiva dos Materiais que estão formatandoCondutores de Sinais ; formatando os seus Condutores de Sinais ;

30 Dimensões ReduzidasProcessos de Fabricação TermoparesIsolação Mineral BainhasDiâmetro Externo1,0 mm Medição de TemperaturaLocais NÃOTermopares Convencionais;Dimensões Reduzidas - Processos de Fabricação permitem obter Termopares de Isolação Mineral com Bainhas de Diâmetro Externo até 1,0 mm, permitindo a Medição de Temperatura em Locais aonde NÃO se usam Termopares Convencionais ; Facilidade de InstalaçãoMaleabilidade CabosPequenas DimensõesComprimentos LongosElevada Resistência Mecânica InstalaçãoMontagem difíceis;Facilidade de Instalação – A Maleabilidade dos Cabos, suas Pequenas Dimensões, Comprimentos Longos, Elevada Resistência Mecânica permitem Instalação em Situações de Montagem difíceis ; AdaptabilidadeProcessos de Fabricação permitem tambémTermopares Condutores SólidosCapas Metálicasadmitem Montagens Op.vários TiposAcessórios Diâmetros-Padrãopoderem ser alteradosNecessidades Op. Configurações Técnicas;Adaptabilidade – Os Processos de Fabricação permitem também tratar estes Termopares como Condutores Sólidos, as Capas Metálicas admitem Montagens Op. com vários Tipos de Acessórios, além de seus Diâmetros-Padrão poderem ser alterados conforme as próprias Necessidades Op. &/ou Configurações Técnicas desejadas ;

31 Resistência MecânicaMgO 2 em Pócontido Bainha Metálicabem compactado fazcom queCondutores sempre bem posicionadospermitindoCabos dobradosachatadostorcidos estiradossuportandoPressões Mecânicas ExternasChoques Térmicossem perder Propriedades Termoelétricas;Resistência Mecânica – MgO 2 em Pó contido na Bainha Metálica, muito bem compactado, faz com que os Condutores fiquem sempre bem posicionados, permitindo que os Cabos sejam dobrados, achatados, torcidos ou até estirados, suportando Pressões Mecânicas Externas & Choques Térmicos, sem perder suas melhores Propriedades Termoelétricas ; Resistência à CorrosãoBainhas selecionadas adequadamenteresistirem mais diversosAmbientes Corrosivos;Resistência à Corrosão - Bainhas podem ser selecionadas adequadamente para resistirem aos mais diversos Ambientes Corrosivos ; Resistência de Isolação ElevadaSuportando Gama de Temperaturas Op. Condições Críticas de Umidade;Resistência de Isolação Elevada - Suportando vasta Gama de Temperaturas Op., mesmo em Condições Críticas de Umidade ;

32 Blindagem EletrostáticaBainhas Termopardevidamente aterradas oferecemBlindagem Eletrostática;Blindagem Eletrostática – As Bainhas deste Tipo de Termopar, se devidamente aterradas, oferecem ótima Blindagem Eletrostática ; Estabilidade de TensãoCaracterizada Condutorescompletamente protegidosAções de Gases Condições Ambientais adversascausadoras OxidaçãoPerdas F. E. M.Sensor;Estabilidade de Tensão - Caracterizada em função dos Condutores serem completamente protegidos contra as Ações de Gases & outras Condições Ambientais adversas causadoras de Oxidação & Perdas F. E. M. no Sensor ; Resposta RápidaPequena MassaAltíssima Condutividade TérmicaMgO 2 em Pó proporcionamTempos de Resposta Op. virtualmente iguaisTermopar NormalDimensões Físicas equivalentes;Resposta Rápida - Pequena Massa & Altíssima Condutividade Térmica do MgO 2 em Pó proporcionam Tempos de Resposta Op. virtualmente iguais ao de um Termopar Normal de Dimensões Físicas equivalentes ;

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46 Termopares Flexíveisproduzidos Termopares Flexíveis são produzidos a partir de Cabos de ExtensãoTermoparesHJT Cabos de Extensão de Termopares Tipo H, J & T dobram facilmenteisoladosFibra que se dobram facilmente, isolados com Fibra de VidroenvolvidosTrança Metálica de Vidro, envolvidos com Trança Metálica para Proteção MecânicaBlindagem Eletrostática ; Proteção Mecânica & Blindagem Eletrostática ; IsolaçõesaplicadasMontagensCabos Isolações aplicadas em Montagens com Cabos de ExtensãodependerãoFaixas de de Extensão dependerão das próprias Faixas de TemperaturaProcessosAplicações Op. Temperatura dos Processos & Aplicações Op., :Injetoras de PlásticosExtrusoras tais como : Injetoras de Plásticos, Extrusoras, Máquinas-FerramentaCerâmica Máquinas-Ferramenta em geral, Cerâmica & VidroEstufasCâmaras Frigoríficas... Vidro, Estufas, Câmaras Frigoríficas,...

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50 Cabos de Extensão & Compensação Op. TiposIsolaçãoCabosescolhidas Os Tipos de Isolação destes Cabos devem ser escolhidas de forma a resistiremCondições OperacionaisAmbientes de Trabalho resistirem às Condições Operacionais dos Ambientes de Trabalho, Variáveis Funcionais: considerando-se todas as Variáveis Funcionais possíveis : TemperaturaEsforços MecânicosNíveis de UmidadeAbrasão Temperatura, Esforços Mecânicos, Níveis de Umidade, Abrasão, Atmosferas AgressivasPresença de Óleo Atmosferas Agressivas, Presença de Óleo,... mesmo sabendo-se CabosfabricadosmesmasLigas Metálicas que tais Cabos são fabricados com as mesmas Ligas Metálicas Termopares Processos Produtivos ; dos próprios Termopares utilizados nos Processos Produtivos ;

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55 Ruídos Elétricos em Termopares RuídosSinais E. E. indesejados Ruídos são Sinais E. E. indesejados que podem atingirConexões ElétricasTermopares atingir as Conexões Elétricas dos Termopares sob formatoInterferênciasDistúrbios sob formato de Interferências, Distúrbios ou Perturbações significativasSinais originais Perturbações significativas nos Sinais originais, alterandoParâmetros Técnicos alterando os próprios Parâmetros Técnicos F. E. M.mVprejudicandoPrecisão Op. ( F. E. M. – mV ), prejudicando Precisão Op. das Medidas TérmicastornandoControle Op. Medidas Térmicas & tornando Controle Op. mais Instávelmenos Confiável ; mais Instável & muito menos Confiável ; melhor ProteçãoRuídosCabos de Para melhor Proteção contra Ruídos, Cabos de ExtensãoCompensação Extensão ou de Compensação deverão ser adequadamente TorcidosBlindados; adequadamente Torcidos & Blindados ;

56 EletrostáticosCampos Elétricos próximosSistema de MediçãoSensor Cabos de ExtensãoCompensação atenuadosBlindagem EletromagnéticaAterramento Correto;Eletrostáticos – Devido a Campos Elétricos próximos ao Sistema de Medição, ao Sensor ou aos Cabos de Extensão ou Compensação podendo ser bem atenuados por Blindagem Eletromagnética &/ou Aterramento Correto ; Modo ComumAterramentos IneficientesDefeituosos ;Modo Comum – Causados por Aterramentos Ineficientes ou Defeituosos ; EletromagnéticosGeradosCampos EletromagnéticosderivadosCirculação da CorrenteCondutores Elétricos minimizadosTorção adequada Cabos de Extensãocancelando Efeitos de Indução;Eletromagnéticos – Gerados pelos Campos Eletromagnéticos derivados da Circulação da Corrente em Condutores Elétricos sendo minimizados com a Torção adequada dos Cabos de Extensão, cancelando os possíveis Efeitos de Indução existentes ;

57 TERMOPARES & seus CálculosDimensionais

58 Critérios para Seleção de Termopares Faixa de TemperaturaTipos Termopar; Faixa de Temperatura – determinará qual(is) Tipo(s) de Termopar poderão ser escolhido(s) ; Exatidão Op.Trabalhos Termopar; Exatidão Op. – deverá ser adequada aos Trabalhos aos quais se destinam o Termopar a ser escolhido ; CustosExatidão Op. TipoTermopar; Custos – dependem da Exatidão Op. requerida & do Tipo de Termopar a ser adotado ; EstabilidadeRepetibilidadeConfiabilidade Op. AcertoTipoSensor; Estabilidade, Repetibilidade & Confiabilidade Op. – Garantirão o Acerto na Escolha do Tipo de Sensor ; Velocidade de RespostaTiposJuntas Poços de Proteção Velocidade de Resposta – depende dos Tipos de Juntas & Poços de Proteção escolhidos ; Potência TermoelétricaSensores TérmicosBaixa PotênciaI. M. E. E.s Alta Sensibilidadebem mais caros ; Potência Termoelétrica – Sensores Térmicos de Baixa Potência necessitam atuar com Modelos de I. M. E. E.s de Alta Sensibilidade que são bem mais caros ; Condições dos Processos/EquipamentosAtmosfera de TrabalhoSensorFaixa de Temperatura Op.determinantesSeleção TermoparAcessórios de Montagem; Condições dos Processos / Equipamentos – Atmosfera de Trabalho onde o Sensor estará inserido & Faixa de Temperatura Op. são determinantes na Seleção do Termopar & seus Acessórios de Montagem ;

59 Conversão F. E. M. x Temperatura Relação F. E. M.Temperatura TermoparNÃO é LinearI. M. E. E. capazlinearizar SinaisgeradosSensor Termoelétrico;Como a Relação F. E. M. x Temperatura num Termopar NÃO é Linear, o I. M. E. E. deverá ser capaz de linearizar, de algum modo, os Sinais gerados pelo Sensor Termoelétrico ; I. M. E. E. DigitaisarmazenamMemória Equação MatemáticaCurva Op.Sensor Polinômioaté 9° GraudependendoPrecisão;I. M. E. E. Digitais armazenam na Memória Equação Matemática da Curva Op. do Sensor, sendo que esta é um Polinômio que alcança até o 9° Grau, dependendo da Precisão requerida ; ConversãoF. E. M.Temperatura feitaLeiturasD. D. P. MilivoltímetroConsultasTabelas PadrãofornecidasFabricantes Tipos Op.Termopares;A Conversão da F. E. M. para Temperatura tb. pode ser feita através das Leituras de D. D. P. de um Milivoltímetro & Consultas às Tabelas Padrão fornecidas pelos Fabricantes para os Tipos Op. de Termopares ;

60 Determinação da Temperatura da Junta de Medição (Junta Quente) Com Temperatura a 0ºC ;Com Temperatura a 0ºC ; Com Aquecimento Controlado & Compensação do Sinal E. E. ;Com Aquecimento Controlado & Compensação do Sinal E. E. ; Com Compensação Eletrônica da Junta de Referência ;Com Compensação Eletrônica da Junta de Referência ;

61 Tabelas Padrãorelacionam Tabelas Padrão existentes que relacionam as F. E. M.geradasFunção das Temperaturas F. E. M. geradas em Função das Temperaturas medidasTermoparesfixamJunta de medidas pelos Termopares fixam a Junta de Referência0°C Solidificação da Água Referência a 0°C ( Solidificação da Água ), Aplicações PráticasJunta porém nas Aplicações Práticas, esta Junta é consideradaTerminaisI. M. E. E. é considerada nos Terminais do I. M. E. E. & se encontraTemperaturas se encontra, normalmente, à Temperaturas que diferentes0°C variáveis são diferentes de 0°C, sendo, inclusive, variáveis com o temponecessárioexecutar com o tempo, o que torna necessário executar CorreçõesValoresJunta de Correções dos Valores obtidos para esta Junta de Referênciafeitas Formas AutomáticasManualmente; Referência, sendo que tais Correções feitas de Formas Automáticas ou Manualmente ;

62 V = VJM – VJR V = 2,25 mV - 1,22 mV V = 1,03 mV T = 20°C Temperatura Cálculo ErradaValor Correto indicadoTermômetro deveria ser50°C; A Temperatura no Cálculo está Errada, pois o Valor Correto a ser indicado no Termômetro deveria ser = 50°C ; calcular corretamente Para se calcular corretamente Temperatura do Processo Seqüência : a Temperatura do Processo deve-se efetuar a Seqüência : JM FEM = VJM - VJR FEM FEM = 2,25 - 1,22 FEM FEM = 1,03 mV FEM CA = FEM + mV * * Tambiente * referente à Tambiente realizar Correta para realizar Correta Compensação Op. Automática ; FEM CA = VJM – VJR + mV CA FEM CA = FEM CA = 2,25 - 1,22 + 1,22 FEM CA = FEM CA = 2,25 mV Leitura F. E. M. equivalente à Correta Temperatura do Processo : T = 50 °C

63 Compensação com Temperatura a 0ºC Δ T = Tjunta quente – Tref Δ T = Tjunta quente – Tref Sinal Δ T = Sinal Tjquente - Sinal TrefSinal Δ T = Sinal Tjquente - Sinal Tref Sinal Tjquente = Sinal Δ T + Sinal TrefSinal Tjquente = Sinal Δ T + Sinal Tref Temperaturaselecionando Temperatura é determinada selecionando Tabelas dos TermoparesMELHOR nas Tabelas dos Termopares o MELHOR Valor F. E. M.referenteSinal Valor F. E. M. referente ao Sinal para Temperatura da Junta QuenteTjquente Temperatura da Junta Quente (Tjquente) obtidoExpressão Matemática; obtido da Expressão Matemática acima ;

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65 Compensação Aquecimento Controlado DifereMétodo de Compensação Op. com relaçãoTemperatura de ReferênciaValor>0°C mantidaResistências Elétricas controladasTermostato proporcionarCondições favoráveis Utilização IndustrialSensor;Difere do Método de Compensação Op. anterior com relação à Temperatura de Referência utilizada ( Valor > 0°C ) que é mantida por Resistências Elétricas que são controladas por Termostato visando proporcionar Condições favoráveis à Utilização Industrial do Sensor ; SinalTemperatura fornecidoCircuito de Compensação I. M. E. E. Receptor;Sinal referente a esta Temperatura será fornecido por Circuito de Compensação para o I. M. E. E. Receptor ;

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67 Compensação Op. Eletrônica da Junta de Referência Sinal F. E. M.captadoI. M. E. E.fornecido Sinal F. E. M. captado pelo I. M. E. E. fornecido Valor CorrigidoAparelhos já com o Valor Corrigido, pois nestes Aparelhos existe Sensor de TemperaturaR. T. D. existe um Sensor de Temperatura Tipo R. T. D., P. T. C.N. T. C.associadoCircuito P. T. C. ou N. T. C., associado a um Circuito Eletrônico Conversor Digital Analógico Eletrônico Conversor Digital ou Analógico, que mede continuamenteTemperatura Ambiente mede continuamente a Temperatura Ambiente VariaçõesadicionandoSinal & suas Variações, adicionando ao Sinal que vem TermosensorValorD. D. P.referente do Termosensor o Valor da D. D. P. referente à DiferençaTemperatura Localaonde está Diferença da Temperatura Local aonde está o ProcessoReferência Op.=0°C; Processo medido para Referência Op. = 0°C ;

68 TERMOPARESExercíciosAplicativos

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71 1 – Termopar Tipo KCondições Op.: 1 – Determinar corretamente os Itens abaixo para um Termopar Tipo K nas seguintes Condições Op. : a) Sinal F. E. M.geradoT Junta Quente 435ºC a) Sinal F. E. M. gerado se T Junta Quente é 435ºC & a T ambiente =23ºC??? T ambiente = 23ºC ??? b)Sinal F. E. M.T JQ = 443ºCT ref = 31ºC ??? b) Sinal F. E. M. se T JQ = 443ºC & T ref = 31ºC ??? c) Materiais Termopar ??? c) De que Materiais este Termopar é feito ??? d) T máx Cabo Compensação Ø 1,63 mm ??? d) T máx com Cabo Compensação Ø 1,63 mm ??? 2 –Sinal F. E. M.medidoMultímetro15,467mV 2 – Sinal F. E. M. medido no Multímetro = 15,467mV Termopar Tipo R T Ambiente 38ºC com Termopar Tipo R & a T Ambiente está em 38ºC, que TemperaturamensuradaTermopar??? Temperatura foi mensurada no Termopar ??? # De q Materiais Termopar ??? # De que Materiais este Termopar é feito ??? # T máx Cabo Compensação Ø 1,63 mm ??? # T máx com Cabo Compensação Ø 1,63 mm ???

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