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Metrologia – Medição de Temperaturas / Termopares (Parte 4/5)

[… continuação]

Ligação com Fio de Cobre

Valor da tensão na junta de referência: UK(ref) = (1000 – 100) ºC = 37,325 mV
Temperatura ambiente (indicador): UK(50) = 2,022 mV
Leitura do indicador: 37,325 mV + 2,022 mV = 39,347 mV = 950 ºC
Erro: 1000 ºC – 950 ºC = 50 ºC
O erro é igual à diferença de temperatura entre a junta de referência e a temperatura ambiente.

Ligação com Fio de Extensão ou Fio de Compensação

Se no exemplo anterior o fio de cobre for substituído pelo fio do termopar tipo K, então a junta de referência será “deslocada” até ao instrumento indicador, não gerando, portanto, erro de medição.
Se o fio do termopar tipo K for trocado por outro fio com o mesmo comportamento, então, por analogia, também não teremos erro na medição.
Estes tipos de fios são: fios de extensão (mesma liga do termopar) ou fios de compensação (mesmo comportamento termoeléctrico do termopar).

Inversões

Inversão Simples

A inversão simples entre os cabos de ligação da junta de referência e o instrumento indicador nota-se facilmente pois o instrumento dará indicações de sentido contrário às esperadas.

Inversão Dupla

Neste caso, a tensão gerada pelo cabo de extensão entra no indicador com polaridade invertida:

Tensão gerada pelo termopar: UK = (1000 – 100) ºC = 37,325 mV
Tensão gerada pelo cabo de extensão: UK = (100 – 50) ºC = 2,022 mV
Indicação do instrumento indicador:
U = 37,325 mV – 2,022 mV + 2,022 mV = 37,325 mV = 900 ºC
E então o erro introduzido será duas vezes a diferença de temperatura entre a junta de referência e a temperatura ambiente.

Termómetros de Resistência

São baseados na variação de resistência eléctrica de um condutor metálico em função da temperatura.
O metal mais utilizado é a platina, material que apresenta uma boa linearidade, resistência à oxidação e ampla faixa de utilização (-248 ºC a 962 ºC).

Termómetro de Resistência de Platina

A faixa de utilização vai até aos 850 ºC
O erro pode ser de +/- 0,1 % até +/- 0,5% da faixa de medição, conforme os modelos.

Ligações

A Dois Fios

Nesta configuração, o instrumento indicador vai indicar o valor da termoresistência e o valor da resistência dos fios de ligação. Por isso, deve ser evitada para instalações de longa distância.

Três Fios

Neste caso, o instrumento indicador deve ter uma saída própria de corrente e uma entrada de medição “sense”. Como o fio ligado à entrada de medição não transporta corrente, a sua resistência não influencia o resultado final.

Quatro Fios

Aqui, o efeito dos cabos de ligação é eliminado completamente.

[…continua]

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2 comentários

1 robson { 06.20.17 at 2:40 }

boa noite!
Parabéns pelo site, muito bom.
Só sugiro correções nos cálculos de termopares, tanto na ligação correta como nas ligações de inversão/dupla-inversão ou uso de cobre/cobre os cálculos não são feitos diretamente com temperatura e sim sempre com as tensões convertidas das temperaturas envolvidas; o resultado final se converte em temperatura. Dessa forma não se pode fazer por exemplo 1000°C – 100 °C esperando que o resultado prático seja uma milivoltagem correspondente a 900 °C, vai contra a teoria do efeito Seebeck; o correto é fazer esta conta com as tensões correspondentes a 1000 e 100 °C, e o resultado obtido será 37,179 mV, não 37,325. Com isso as frases que mencionam que em caso de uso de fios de cobre ou dupla-inversão o erro será equivalente ao dobro da diferença de temperatura entre a junta fria e o instrumento nunca será uma regra teórica ou prática e também vai depender muito do tipo de termopar.

2 admin { 06.20.17 at 18:43 }

Obrigado, Robson.
Abraço.

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