Instrumentao - Aula 4 (1)

  • Published on
    20-Feb-2016

  • View
    15

  • Download
    1

DESCRIPTION

aula de instrume

Transcript

  • INSTRUMENTAO

    Prof. Uerlis Martins

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    CARACTERISTICAS :

    Os termmetros de resistncia so aplicados na amplitude de temperatura de -170

    C a +8000 C.As vantagens so as seguintes:

    Elevadas amplitudes de temperatura Resistncia vibrao Elevada imunidade s interferncias eltricas Estabilidade duradoura Elevada robustez Elevada precisoOs termmetros so utilizados, entre outros, nos seguintes setores:

    Indstria qumica Indstria petroqumica Indstria farmacutica Indstria energia eltrica Engenharia mecnica Indstria de produtos alimentares e bebidas

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES (RTD)

    So sensores cuja a sua resistncia eltrica varia com a temperatura. Logo, a

    interao destes com o mensurando ocorre por transferncia de calor. Normalmente,

    utilizam a platina, o cobre ou o nquel como materiais bsicos e apresentam a

    seguinte relao com a temperatura.

    Onde;

    R= resistncia do condutor temperatura T;

    Ro = resistncia do condutor na temperatura de referencia To, geralmente zero C;

    = coeficiente de resistncia do material usado, coeficiente trmico, ou coeficientelinear de temperatura.

    O grfico a seguir mostra a variao da resistncia com a temperatura, para alguns

    metais comumente empregados. Nele observa-se que as resistncias da platina e do

    cobre crescem quase linearmente com a temperatura, enquanto, a caracterstica do

    nquel, claramente no linear.

    1 1 ToTRoR

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

  • INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    Como elemento sensor do termmetro de resistncia selecionado de acordo com

    a aplicao, o quadro abaixo apresenta um resumo das caractersticas dos trs

    materiais comumente utilizados.

  • INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    Exemplo de classes de exatido para a Platina.

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    Devido fragilidade mecnica dos termoresistores h a necessidade de protege-

    los, geralmente com tubos do tipo sonda, para imerso no meio cuja temperatura

    deve ser medida .

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    A CONSTRUO FSICA

    O bulbo de resistncia se compe de um filamento, ou resistncia de Pt, Cu ou Ni,

    com diversos revestimentos, de acordo com cada tipo e utilizao.

    Os sensores de platina, devido a suas caractersticas, permitem um funcionamento

    at temperaturas mais elevadas, tm seu encapsulamento normalmente em

    cermica ou vidro

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    A CONSTRUO FSICA

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    As termoresistncias Pt - 100 so as mais utilizadas industrialmente, devido a sua

    grande estabilidade, larga faixa de utilizao, alta preciso, boa repetibilidade e alto

    tempo de resposta (tempo necessrio para o sensor reagir a uma mudana de

    temperatura e atingir 63,2 % da variao da temperatura).

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    TIPOS DE LIGAO.

    As termoresistncias so normalmente ligadas a um circuito de medio tipo Ponte

    de Wheatstone, sendo que o circuito encontra-se balanceado quando respeitada

    a relao R4*R2 = R3*R1 e, desta forma, no circula corretamente pelo voltimetro,

    pois se esta relao verdadeira, os potenciais nos pontos A e B so idnticos.

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    LIGAO A DOIS FIOS.

    Neste tipo de montagem, R4 a termoresistncia e R3 a resistncia varivelpara balanceamento do circuito. As resistncias RL1 e RL2 so asresistncias de fiao e ambas esto em srie com a termoresistncia R4.Esta resistncia de fiao tende a aumentar quanto maior for a distnciaentre o sensor e o instrumento, menor for a bitola dos fios ou maior atemperatura ambiente.

    Quando a ponte estiver balanceada (no circular corrente pelogalvanmetro) tem-se:

    R

    RR Para

    4213

    21421231

    RRR

    RRRRRR

    LL

    LL

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    LIGAO A DOIS FIOS.

    Tem-se que mesmo com a ponte balanceada, o valor da resistncia R3 ainda depende

    de R4 mais as resistncias de fiao RL1 e RL2, que dependendo de seus valores

    podem introduzir erros graves na medio da temperatura. A tabela abaixo mostra a

    relao bitola dos condutores x distncia mxima entre a termoresistncia e o

    instrumento receptor.

    Alguns instrumentos permitem definir a resistncia dos fios e a compensao feita

    automaticamente.

    Contudo, devido a resistncia RL1 e RL2 serem tambm influenciadas pela

    temperatura ambiente, usualmente utiliza-se cabos com comprimento inferior a dois

    metros (com seco de 0,22mm2 standard).

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMORESISTORES

    LIGAO A TRS FIOS.

    Este o mtodo mais utilizado para as termoresistncias na indstria. Neste

    circuito a configurao eltrica um pouco diferente, pois na ligao a 2 fios as

    resistncias de linha estavam em srie com o sensor, agora na ligao a 3 fios elas

    esto separadas..

    R

    RR Para

    4213

    21422131

    RRR

    RRRRRR

    LL

    LL

    Se os fios de ligao forem do mesmo tipo, tiverem o mesmo comprimento e dimetro e estiverem na mesma temperatura eles tero o mesmo valor de resistncia (RL1 = RL2), assim R3 = R4.

    Conhecendo-se o valor de R3 tem-se R4 e na tabela tem-se a Temperatura.O terceiro fio no influencian nos clculos de medio de resistncia.

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMISTORES

    Resistores baseados em materiais semicondutores que apresentam grande

    variao de resistncia com a temperatura.

    Podem possuir coeficiente de temperatura positivo (PTC) ou negativo (NTC).

    Para essa categoria, a relao da resistncia com a temperatura expressa por:

    Onde;

    R= resistncia na temperatura T ( em Kelvin);

    Ro= resistncia na temperatura To ( em Kelvin);

    = coeficiente de temperatura ( em Kelvin);

    RoeR To1

    T

    1

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMISTORES

    CURVA TPICA DE UM NTC

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMOPARES

    Em 1822 foi observado por Thomas J. Seebeck que em um circuito formado

    por dois materiais diferentes A e B, e duas junes a temperaturas

    diferentes, T1 e T2 ,surge uma corrente eltrica.

    Em circuito aberto, surge uma tenso cujo valor depende das temperaturas

    nas junes e dos materiais.

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMOPARES

    EFEITO PELTIER

    Quando uma corrente eltrica circula em um circuito formado por dois

    materiais diferentes, A e B, e duas junes, uma juno libera calor

    (aquece) e a outra absorve calor. A juno que absorve e a que libera calor

    depende do sentido da corrente.

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMOPARES

    EFEITO THOMPSON

    Entre dois pontos a e b com temperaturas diferentes em um condutor

    homogneo estabelecida uma tenso que depende da natureza do condutor

    e das temperaturas Ta e Tb.

    .

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMOPARES

    1 - Lei do circuito homogneo ou das temperaturas intermedirias

    A diferena de potencial V de um termopar, depende somente da naturezados condutores e das temperaturas existente nas junes (T1 e T2).

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMOPARES

    2 - Lei do condutor intermedirio

    A diferena de potencial V de um termopar, no ser afetada se emqualquer ponto do seu circuito for inserido um terceiro condutor, desde que

    as novas junes estejam em uma mesma temperatura.

    Implicao prtica: em (c) o condutor C corresponde os terminais do circuito

    de condicionamento.

  • Professor Uerlis Martins

    INSTRUMENTAO

    4.0 OS TERMOPARES

    3 - Lei das temperaturas sucessivas

    Se quando as junes de um termopar estiverem nas temperaturas T1e T2

    gerarem uma tenso V1, e se quando estiverem em temperaturas T2 e T3

    gerarem uma tenso V2,ento quando as junes estiverem nas temperaturas

    T1 e T3, a tenso gerada ser igual soma das tenses V1e V2.

    .