Termopares

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OBJETIVO
O objetivo de se medir e controlar as diversas variáveis físicas em processos industriais é obter produtos de alta qualidade, com melhores condições de rendimento e segurança, a custos compatíveis com as necessidades do mercado consumidor. Nos diversos segmentos de mercado, seja eles químico, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, farmacêutico, vidreiro, alimentício, papel e celulose,hidrelétrico, nuclear entre outros, a monitoração da variável temperatura é fundamental para a obtenção do produto final especificado.
Termometria significa "Medição de Temperatura". Eventualmente o termo Pirometria é também aplicado com o mesmo significado, porém, baseando-se na etimologia das palavras, podemos definir:
PIROMETRIA - Medição de altas temperaturas, na faixa onde os efeitos deradiação térmica passam a se
manifestar.
CRIOMETRIA - Medição de baixas temperaturas, ou seja, aquelas próximas ao zero absoluto de temperatura.
TERMOMETRIA - Termo mais abrangente que incluiria tanto a Pirometria, como a Criometria que seriam casos
particulares de medição.
TERMOPAR
Um termopar consiste de dois condutores metálicos, de natureza distinta, na forma de metais puros ou de ligashomogêneas. Os fios são soldados em um extremo ao qual se dá o nome de junta quente ou junta de medição. A outra extremidade dos fios é levada ao instrumento de medição de f.e.m. (força eletromotriz), fechando um circuito elétrico por onde flui a corrente.
O ponto onde os fios que formam o termopar se conectam ao instrumento de medição é chamado de junta fria ou de referência.
O aquecimento dajunção de dois metais gera o aparecimento de uma f.e.m. Este princípio conhecido por efeito Seebeck propiciou a utilização de termopares para a medição de temperatura. Nas aplicações práticas o termopar apresenta-se normalmente conforme a figura abaixo.
O sinal de f.e.m. gerado pelo gradiente de temperatura ( T) existente entre as juntas quente e fria, será de um modo geral indicado,registrado ou transmitido.
EFEITOS TERMOELÉTRICOS
Quando J dois metais ou semicondutores dissimilares são conectados e as junções mantidas a diferentes temperaturas, quatro fenômenos ocorrem simultaneamente: o efeito Seebeck, o efeito Peltier, o efeito Thomson e o efeito Volta.
A aplicação científica e tecnológica dos efeitos termoelétricos é muito importante e sua utilização no futuro é cada vezmais promissora. Os estudos das propriedades termoelétricas dos semicondutores e dos metais levam, na prática, à aplicação dos processos de medições na geração de energia elétrica (bateria solar) e na produção de calor e frio. O controle de temperatura feito por pares termoelétricos é uma das importantes aplicações do efeito Seebeck.
Atualmente, busca-se o aproveitamento industrial do efeitoPeltier, em grande escala, para obtenção de calor ou frio no processo de climatização ambiente.
Efeito termoelétrico de Seebeck
O fenômeno da termoeletricidade foi descoberto em 1821 por T.J. Seebeck quando ele notou que em um circuito fechado, formado por dois condutores diferentes A e B, ocorre uma circulação de corrente enquanto existir um diferença de temperatura T entre as suasjunções. Denominamos a junta de medição de Tm, e a outra, junta de referência de Tr. A existência de uma f.e.m. térmica AB no circuito é conhecida como efeito Seebeck. Quando a temperatura da junta de referência é mantida constante, verifica-se que a f.e.m. térmica é uma função da temperatura Tm da junção de teste. Este fato permite utilizar um par termoelétrico como um termômetro.
O efeitoSeebeck se produz pelo fato de que os elétrons livres de um metal difere de um condutor para outro e depende da temperatura. Quando dois condutores diferentes são conectados para formar duas junções e estas são mantidas a diferentes temperaturas, a difusão dos elétrons nas junções se produz a ritmos diferentes.
Efeito termoelétrico de Peltier
Em 1834, Peltier descobriu que, dado um par...
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