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Seleo e instalaode Termopares

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Vantagens do Termopar com encapamento metlico contnuo de

isolao mineral.

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Na grande maioria das utilizaes dos termopares na medio de temperatura o elemento sensor no se encontra junto aos instrumentos receptores , apesar de poder instalar um termopar de que tal maneira seja interligado diretamente ao aparelho receptor , o alto custo deste tipo de ligao torna-se totalmente invivel principalmente no caso dos termopares de metal nobre.

Em resumo fios e cabos de extenso e compensao so nada mais que outros termopares cuja funo compensar a f.e.m. ocasionada pela diferena de temperatura entre o cabeote e o aparelho receptor.

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Os fatores que tem influencia no tempo de resposta dos termopares so:1) Capacidade trmica do fluido e do termopar2) Condutividade trmica do fluido e do termopar3) A relao massa do termopar / massa4) O coeficiente de transmisso de calor entre o fluido e a superfcie do elemento5) Velocidade do fluido6) Tipo e posio da junta quente do termopar7) Espao existente internamente entre o sensor e os tubos de proteo8) Profundidade de imerso sendo insuficienteO material do elemento e do tipo de proteo so determinantes na relao de transferncias para o interior do elemento sensor, este tendo uma grande massa, uma elevada capacidade trmica porem com baixa condutividade trmica requer um tempo maior para atingir a temperatura final de medio do que um sensor com pequena massa , e baixa capacidade trmica . O movimento do fluido ao redor do sensor um fator importante na velocidade da resposta, porem a rea superficial maior por por umidade de massa, aumenta a transferncia de calor, o termopar com solda de topo tambm melhora muito o tempo de resposta.Quando existe um espao muito grande entre o sensor e o tubo de proteo existe um atraso maior na resposta pois a capacidade e condutividade trmica do ar baixa.

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Na maioria das instalaes industriais com sensores de temperatura no aconselhvel expor o sensor ao meio em que se deseja medir a temperatura , a oxidao e a corroso so rpidas em altas temperaturas e presses ,sendo utilizado tubos de proteo , porem provocando alguns atrasos nas respostas, pois o ar existente entre o termopar e o tubo de proteo causa um atraso na resposta eliminando as vantagens de se ter um material de baixa massa trmica e alta condutividade trmica, para diminuir este problema necessrio diminuir ao mximo a folga existente entre o elemento sensor e a parede do tubo de proteo . O aterramento da junta quente no tubo de proteo permitindo um bom contato trmico aumenta o tempo de resposta.

Tubos de proteo

Um termopar deve ser escolhido tendo-se por base o tipo de ambiente ou processo que se deseja conhecer, porm muitas vezes sua escolha facilitada, pois existem normas que regularizam sua utilizao para alguns processos, estas devem ser consultadas primeiramente e caso no exista meno sobre a utilizao de termopares escolher segundo os critrios que se seguem:

Seleo e instalao de Termopares

A

O termopar deve ter faixa de utilizao compatvel com a faixa de temperatura do sistema ou processo que se deseja medir.

A preciso do termopar deve atender s necessidade de controle e/ou as necessidades do responsvel pela medio ou norma que deva ser atendida.

Para garantir uma melhor preciso deve-se escolher o tipo de termopar que apresente a maior potncia termoeltrica na faixa de temperatura ao qual ser aplicado, quando no houver norma que pea o contrrio.

Seleo e instalao de Termopares

Quanto s condies de trabalho do termopar, este deve atender as exigncias mecnicas e ambientais (resistncia corroso, contaminao, etc.).

A velocidade de resposta do termopar tambm dever atender as necessidades do responsvel pela medio ou norma, pois alguns processos a variao de temperatura bastante rpida e o termopar deve acompanh-la.

Deve-se tambm estar atento ao tempo que o termopar estar sujeito s condies do teste para que seja possvel especificar sua vida til.

O custo deve ser levantado de forma a escolhe o termopar que atenda a todas as exigncias e possua o menor custo, proporcionando a melhore relao custo benefcio.

Condies de trabalho

C

O envelhecimento do termopar percebido pela perda de sua calibrao, ou seja, pela perda das caractersticas de sua curva de f.e.m. pela temperatura.

Existe uma relao entre dimetros dos fios termopares a sua vida til, quanto maior o dimetro do termopar mais lentamente este envelhece se comparado com termopares de dimetro menor.

O tipo de atmosfera e a temperatura a qual o termopar est sujeito tambm pode antecipar o envelhecimento do termopar

Envelhecimento do Termopar

Termoresistncias

1

Os termmetros de resistncia funcionam baseados no princpio que muitos materiais sofrem alterao de sua resistncia eltrica quando submetido a uma alterao de temperatura, em geral os metais aumentam sua resistncia quando aquecidos.

Os materiais de uso prtico recaem em duas classes principais: condutores e semicondutores. Os materiais condutores apareceram primeiro, e historicamente so chamados de termmetros de resistncia ou termo-resistncias.

Termoresistncias

Uma termo-resistncia um sensor a 2 fios, mas a resistncia do fio de ligao pode reduzir drasticamente a exatido da medida de temperatura. [4]

A maioria das aplicaes adiciona um terceiro fio (3 fios) para ajudar ao circuito compensar a resistncia do fio de ligao e assim fornecer uma indicao mais verdadeira da temperatura medida.[4]

A termo-resistncia de 4 fios fornece a compensao ligeiramente melhor, e utilizada onde a exatido elevada requerida. Quando usada conjuntamente com um instrumento a 3 fios uma termo-resistncia a 4 fios no fornecer nenhuma exatido melhor. Se o quarto fio no for conectado, o dispositivo ser somente to bom quanto uma termo-resistncia a 3 fios.[4]

Termoresistncias

1

Princpio de Medio:

Ponte de Wheatstone (c/02,03ou04fios). Estas configuraes visam reduo dos efeitos das resistncias dos cabos de extenso, contatos na medio da resistncia do sensor utilizado.A maioria das aplicaes adiciona um terceiro fio (3fios) para ajudar ao circuito compensar a resistncia do fio de ligao e assim fornecer uma indicao mais verdadeira da temperatura medida.

Termoresistncias

Ligao com 2 (dois) fiosEste tipo de ligao pode ser usado com relativa preciso at uma determinada distncia do sensor ao aparelho. Esta distncia depende do comprimento, dimetro e material do fio de ligao. A tabela a seguir representa as distncias mximas relacionadas com o dimetro do sensor.

Termoresistncias

1

Ligao PT-100 ligao 2 fios em aparelho com entrada 2 fios

Ligao com 3 (trs) fios

Este o mtodo mais utilizado para as termo-resistncia na industria. Neste tipo de ligao a configurao eltrica um pouco diferente, pois a alimentao fica mais o prximo o possvel do sensor, permitindo que a esta, passe para a outra conexo da ponte, balanceando o circuito. Pois na ligao a 2 fios as resistncias dos cabos de ligao estavam em srie com o sensor, e na ligao a 3 fios elas esto separadas.

Termoresistncias

11

PT-100 ligao 2 fios em aparelho com entrada 3 fiosLigao

Ligao com 4 (quatro) fiosEsta forma de medio a 4 fios mais utilizada em laboratrios e sendo utilizado como sensores padres, portanto quando existe a necessidade de uma grande preciso. O sistema de ligao a quatro fios elimina completamente a resistncias dosfios de ligao,

Termoresistncias

15

Ligao PT-100 ligao 4 fios em aparelho com entrada 3 fios

-Ligao a 2 ( dois ) fios . Este tipo de ligao pode ser usado com relativa preciso at uma distncia do

sensor ao aparelho que depende do comprimento, dimetro e material do fio de ligao. Conforme ilustra a relao abaixo.

Relao bitola dos condutores X distncia mxima p/ termoresistncias lig. a dois fios.

AWG Dimetro (mm) Distncia mxima (m)14 1,63 18,116 1,29 11,418 1,02 7,220 0,81 3,022 0,64 1,924 0,51 1,826 0,40 1,1

Termoresistncias

1

A montagem convencional feita com a bainha sendo preenchida com oxido de magnsio, o bulbo de resistncia nesta montagem tem condies de resistir a choques mecnicos e a vibraes porem em locais com grande grau de vibraes a montagem com cabo mineral tem se mostrado mais eficiente, mas tem limitaes em no poder efetuar curvas ,bem como limitaes relativas ao dimetro externo e comprimento total.

Termoresistncias

Termoresistncias

1

Limite de erros dastermoresistncias

O sensor interligado ao terminal atravs de fios e montado em um tubo metlico com uma extremidade fechada com o preenchimento mineral, com boa transferncia de calor e protegendo o sensor de choques mecnicos.

Na ligao utiliza-se cabos de cobre comum , tomando os cuidados necessrios para que os fios sejam de dimetros e comprimentos iguais em todas as ligaes

Montagem

1

Neste tipo de bulbo de resistncia, coloca-se o elemento isolante e o condutor interno dentro de um tubo de ao inoxidvel com xido de magnsio ou outros elementos, de acordo com a necessidade do processo.

Por no possuir camada de ar dentro do tubo, tem boa preciso na resposta. Tem grande capacidade para suportar oscilao. Por ser dobrvel, de fcil manuteno e instalao, utilizado em lugares de difcil acesso.

Bulbo de resistncia tipoIsolao mineral (bainha)

Para aplicao em meios trmicos com fludos como ar e gases, a profundidade mnima recomendada de 15 vezes o dimetro da bainha de proteo acrescido do comprimento do bulbo e seu distanciamento at a ponta da bainha. Para aplicao em meios lquidos a recomendao de 5 vezes o dimetro da bainha de proteo acrescido do comprimento do bulbo e seu distanciamento at a ponta da bainha.

Termoresistncias

1A

As principais vantagens na utilizao de termo-resistncia so:

Maior preciso que um termopar

Podem ser utilizados em grandes distncias desde que utilizando circuitos adequados

Podem ser usados cabos de cobre para as extenses e ligaes

So resistentes contaminao

So mais estveis que os termopares

Curva de resistncia eltrica mais estvel que as curvas dos termopares

So sensores de alta preciso e de grande repetibilidade

Termoresistncias

As principais desvantagens na utilizao de termo-resistncia so:

So mais caros do que os termopares para a mesma faixa de temperatura.

O ranger de temperatura menor que a dos termopares.

Se a temperatura de utilizao for ultrapassada sua deteriorao mais acelerada

O corpo deve imerso no processo para correta leitura.

O tempo de resposta mais alto que os termopares.

mais frgil mecanicamente.

Auto aquecimento, exigindo instrumentao mais sofisticada.

Termoresistncias

1C

Isolante do tipo cermica

Modelos

5

Especificaes: Atenoacorretaoperao,eficinciaedurabilidade,assi

mcomonocontroledo processo envolvido. Especificao dos acessrios. Atenonoslimitesdetemperaturasenasatmosferasenlv

ovidasnoprocesso. Ateno com o que o cliente quer ter com a

informao de leitura de temperatura.

Dicas finais

Manuseio :

A temperatura faz parte do meio, cuidado com a instalao.

Para termopares com proteo cermica, o choque trmico uma das principais causas

de quebra prematura. Dobra vincos e amassados possuem um limite para

os termopares de isolao mineral. Cabos de compensao ligados a conectores no

devem ser puxados pelo mesmo.

Dicas finais

5

Operao : A dupla inverso um dos principais problemas nas

malhas de controle. Mudanas de normas na mesma malha de controle

podem confundir a pessoa que esta instalando os sensores.

Manter a malha de controle aferida. Temperatura alta na ligao dos cabeotes com os

cabos de compensao ocasiona erro de leitura Vibrao excessiva em partes e peas do sensor

podem acarretar em quebra prematura dos filamentos do termopar.

Dicas finais

Fios e cabos de compensao ou extenso:

Por mais perto que o sensor esteja do equipamento necessrio a utilizao dos cabos de termopares.

Determine uma norma de instalao na planta e siga esta norma, isso facilitara os operadores a no errar na ligao dos sensores.

Determine a isolao dos cabos de ligao pela rea que esse ira ser instalado e no pelas condies comerciais , isso implicara na qualidade de leitura e na durabilidade dos mesmos.

Dicas finais