Termopar

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Termoelétricos: Termopar e Termistores (PTC e NTC)- Sensores de Temperatura Termopar 1. O que é? É um transdutor que compreende dois pedaços de fios de diferentes materiais unidos em uma das extremidades (ponto de medição). 2. Princípios de funcionamento. Em 1821, o físico alemão Thomas Seebeck (1770-1831) observou que unindo as extremidades de dois metais diferentes “x” e “y” (figura 1) esubmetendo as junções “a” e “b” a temperaturas diferentes T1 e T2, surge uma f.e.m. (força eletromotriz, normalmente da ordem de mV) entre os pontos a e b, denominada “tensão termoelétrica” e uma corrente i circulará pelo termopar. Este fenômeno é chamado de efeito Seebeck. Figura
1: dois metais diferentes, com extremidades unidas e mantidas a temperaturas diferentes.

Figura 3: medição detemperatura com o termopar e circuito equivalente, Rv é a resistência interna do voltímetro, RT é a resistência dos fios do termopar acrescido dos fios de cobre que levam o sinal ao instrumento. Pode-se notar que o voltímetro somente irá informar a f.e.m. se Rv » RT, uma vez que a

tensão pode ser escrita como: V=(Rv / Rv + R T)є. A potência termoelétrica em função da temperatura é mostrada no gráfico aolado, bem como sua relação:

Qualquer ponto deste circuito poderá ser aberto e nele inserido o instrumento para medir a f.e.m. (figura 2) 3.
Figura 2: abrindo o circuito em qualquer ponto e inserindo um instrumento adequado, tem-se o valor da f.e.m. Tipo Faixa de uso recomendada (°C) -18 a 1370 Aplicações

Tipos, faixa de aplicações dos comerciais.

operação e termopares

VantagensDesvantagens

Uma conseqüência deste efeito é o fato de que, conhecida a temperatura de uma das junções, pode-se através da f.e.m. saber a temperatura da outra junção. A medição da temperatura é a maior aplicação do termopar, basta conhecer a relação da f.e.m. versus a variação de temperatura na junção do termopar. Agora vamos analisar as leis termoelétricas: 1°Lei termoelétrica: a f.e.m. “є” de umtermopar depende somente da natureza dos condutores e da diferença de temperatura entre as junções de contato. 2° Lei Termoelétrica ou Lei das Temperaturas sucessivas: “Se dois metais homogêneos diferentes produzem uma f.e.m. “є1” quando as junções estão às temperaturas T1 e T2, e uma f.e.m. “є2”, quando as junções estão a T2 e T3, a f.e.m. gerada quando as junções estão a T1 e T3 será є1+ є2.Nos circuitos com termopares, para medir a temperatura T1; o instrumento mostrará uma voltagem proporcional à diferença (T1-T2), sendo que T2 pode ser medida com um termômetro convencional. (figura 3)

K Cromel/ alumel J Ferro/ Constantã T Cobre/ Constantã S Pt-Pt 10% Rh &R Pt-Pt 13% Rh

Tratamento térmico, fornos, fundição, banhos. Têmpera, recozimento e fornos elétricos. Estufas, banhos efornos elétricos para baixa temperatura Vidros, fornos (T>1300°C), fundição, altoforno.

-190 a 870

Adequado para atmosferas oxidantes e boa resistência mecânica em altas temperaturas. Baixo custo.

Vulnerável a atmosferas redutoras. Devem ser usados tubos de proteção para T>480°C Oxidação do cobre acima de 315°C. Contamina facilmente em atmosfera não oxidante; fragiliza em altas temperaturas.190 a 370

-18 a 1540

Resiste a atmosferas corrosivas, redutoras e oxidantes; utilizável em temperaturas negativas. Pode operar em atmosfera oxidante. Opera num a faixa maior que o tipo K.

Termistores 1. O que são? São resistores dependentes da temperatura. São simplesmente um pedaço de semicondutor intrínseco, ao qual são adaptados fios de terminais permitindo seu uso como um resistorcom dois terminais. O aspecto de um termistor é mostrado na figura ao lado. Os termistores podem possuir encapsulamento em epóxi ou em vidro, sendo este último mais apropriado para efetuar medidas em líquidos contendo substâncias que podem danificar o sensor. O termistor é um sensor que exige uma corrente de excitação, e, portanto gera energia térmica que tende a aumentar a sua própria...
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