11 - termopares
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Instrumentao
para Medio
M. Teresa RestivoAula 11/12
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Algumas Questes
Alguns Clculos
MEDIO DE TEMPERATURA
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Sensores/Transdutores: Princpios Fsicos
Expanso Tmica termmetro de vidro(gs, lquido)
termmetro presso
elementos bimetlicos
Variao de Resistncia RTDs (e NTCs)Efeito Termoelctrico TermoparesEmisso de Radiao de Calor Pirmetros pticos
Variao de Frequncia Ressonncia - termetros de quartzo
Termometria acstica
Termometria por fibra ptica
Transdutores integrados
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Termoeletricidade - Efeito de Seebeck
T1T0
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T1 T0
Nos extremos do conductor aparece uma f.e.m. ():
O aparecimento de um campo eltrico (devido ao
gradiente de temperatura) origina uma redistribuio
de cargas
Termoeletricidade - Efeito de Seebeck
-
ee
T1 T0
Esta diferena de potencial depende da diferena de
temperatura entre os extremos e das caractersticas do
material efeito de Seebeck; Coef. Seebeck do material
-> S = S (T)
Termoeletricidade - Efeito de Seebeck
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Termoeletricidade - Efeito de Seebeck
T1T0
dTSTSV ldldE
-
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Termoeletricidade - Efeito de Seebeck
T1 T0
Cu
Cu Cu
0
1
1
0
0
T
T
uC
T
T
uC dTSdTSV
-
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Termoeletricidade - Efeito de Seebeck
010
1
1
0
TTSSdTSdTSV uCiN
T
T
iN
T
T
uC
T1 T0
Ni Ni
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Termoeletricidade - Termopar
H um pormenor importante na topologia deste
circuito que est na essncia de um termopar,
transdutor baseado no efeito de Seebeck e largamente
utilizado na medio de temperatura
http://www.youtube.com/watch?v=gtO0kQ-PT_0
CUIDADO
O CIRCUITO TEM QUE ESTAR INTERROMPIDO
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Termoeletricidade - Termopar
Quando dois condutores metlicos A e B (metais puros ou ligas)
formam um circuito aberto contendo duas junes AB (J1, J2), que
se encontram a temperaturas T1 e T2 distintas, aos seus terminais
aparecer uma fora electromotriz (f.e.m. = Va1,a2), de origem
trmica, que depender dos materiais A e B e das temperaturas
T1 e T2 das junes
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Termoeletricidade - Termopar
A diferena de potencial de origem trmica aos
extremos do circuito aberto (extremos do condutor)
depende da diferena de temperaturas entre eles e de
uma caracterstica do material designada por coeficiente
de Seebeck do material.
Este fenmeno conhecido por efeito de Seebeck
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Termoeletricidade - Termopar
Se uma das junes for mantida a temperatura
constante e conhecida T1, a temperatura da outra
juno poder ser calculada por medio do valor da
f.e.m. gerada pelo termopar
Muito
usualmente
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Termoeletricidade - Termopar
Regio juno quente a temperatura uniforme
Regio de gradiente constante de temperatura
Regio juno fria a temperatura uniforme
f.e.m. geradapelo termopar
f.e.m.gerada
por cada material
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Termoeletricidade - TermoparTermopares C f.e.m. ()
(mV)
Cobre/Constantan (tipo T) - 164 a 350
-5.602 a 17.816
Ferro/Constantan (tipo J) 0 a 749 0 a 42.283
Cromel/Constantan (tipo E) - 164 a 885
-8.824 a 68.783
Cromel/Alumel (tipo K) - 164 a 1250
-5.973 a 50.633
Platina 10% Rodio/platina (tipo S) 0 a 1450 0 a 14.973
Platina 13% Rodio/platina 6% (tipo B) 0 a 1700 0 a 12.428
Tungestnio 3% Renio/Tungestnio 25% Renio(tipo D)
0 a 2320 0 a 39.506
Tungestnio/Tungestnio 26% Renio (tipo G) 0 a 2320 0 a 38.564
Tungestnio 25% Renio/Tungestnio 26% Renio(tipo C)
0 a 2320 0 a 37.066
Tipos de Termopares
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Termoeletricidade - Termopar
Caraterstica
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-500 0 500 1000 1500 2000
Temperatura (C)
fem
(m
V)
tipo K
tipo T
tipo J
tipo N
tipo E
tipo R
tipo S
-
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Termoeletricidade - Termopar
Coeficiente de
Seebeck
OU
sensibilidade do
termopar 0
20
40
60
80
100
-500 0 500 1000 1500 2000
Temperatura (C)
Se
ns
ibil
ida
de
(m
V/
C)
tipo K
tipo T
tipo J
tipo N
tipo E
tipo R
tipo S
dTdVS
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Termoeletricidade - Termopar(0 C)mV/C
(400 C)mV/C
(800 C)mV/C
(1200 C)mV/C
Platina 10% Rodio/platina (S) 5 9,5 11 12
Ferro/Constantan (J) 50 55,5 59,5 -
Platina 13%Rdio/Platina (R) 5 10,5 12 14
Cromel/Constantan (E) 59 30 78,5 -
Cromel/Alumel (K) 39 42 41 38,5
Alguns valores
de Sensibilidade
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Termoeletricidade - Termopar
Alguns nmeros!
Um termopar tipo K tem a sua juno quentenum forno a 200C e a sua juno fria (ou dereferncia) em gelo fundente.
O circuito est interrompido para intercalarum voltmetro para leitura de temperatura.Qual a f.e.m. lida no voltmetro?
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Termoeletricidade - Termopar
Alguns nmeros!
Um termopar tipo K tem a sua juno quentenum forno e a sua juno fria est ligada aum voltmetro. A temperature ambiente de25 C. A f.e.m. lida no Voltmetro 19 mV.
Qual a temperature do forno?
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Termoeletricidade - Termopar
Alguns nmeros!
Um termopar tipo K tem a sua juno quentenuma estufa a 40C e a sua juno fria estligada a um voltmetro. A f.e.m. lida novoltmetro 0,8 mV.
Qual a temperature ambiente?