O Instalador Jan/Fev’14 www.oinstalador.com 3

Preço €5.22Periodicidade | Mensal (10 edições/ano)

Janeiro/Fevereiro | Nº 213/214www.oinstalador.com

Associações Colaboradoras

Reportagem - Pág. 12

Algarve debateu ‘Bombas de Calor Geotérmicas na Climatização’

Grande Entrevista - Pedro Telhado - Pág. 32

«A Iluminação em Portugal é muito maltratada»

Dossier Ambiente, Energias Renováveis - Pág. 60

Energias Renováveis: para onde caminha Portugal?

Reportagem - Pág. 58

Jornadas de Ambiente da Quercus

Dossier Electricidade e Electrónica - Pág. 42

Instrumentação e Medição

Ponto de Vista - Pág. 88

Luís Fonseca e Silva

Bombas eficientes para edifícios que pedem sustentabilidade Pág. 14

???????ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICA

Instrumentação e medição: o exemplo da radiação óptica

44 O Instalador Jan/Fev’14 www.oinstalador.com

ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICAInstrumentação e medição

´Termómetros de radiação óptica e a sua calibração’O mercado da instrumentação e medição tem registado uma evolução significativa em Portugal nos

últimos anos. Há um ano falamos desse progresso neste mesmo dossier dedicado ao tema, e dos

equipamentos e instrumentos que possuem cada vez mais qualidade. Em 2014, e nesta primeira edição

do ano, Paulo Cabral, Director do Laboratório de Metrologia e Ensaios do IEP - Instituto Electrotécnico

Português, fala sobre o tema ‘Termómetros de radiação óptica e a sua calibração’.

Texto_Paulo Cabral [Director do Laboratório de Metrologia e Ensaios do IEP]Fotos_IEP

O Instalador Jan/Fev’14 www.oinstalador.com 45

Simplificação da instalação e redução de custos em Automação de Edifícios

CARLO GAVAZZI UNIP. LDA Rua dos Jerónimos, 38B 1400-212 Lisboa - Tel.213 617 060 - carlogavazzi@carlogavazzi.pt - www.gavazziautomation.com

Gateway SBWEB BACnet:Sistema flexível e expansível baseado no bus a 2-fios Dupline®

Uma solução completa em Sistemas de Automação de Edifícios para simplificação da instalação ao nível do bus de campo. A eficiência do desempenho do edifício nas áreas da iluminação, consumo energético e AVAC não só será reforçada como será mais facilmente monitorizada e controlada.

Gestão até 7 sistemas de Bus Dupline® Protocolo Smart Dupline® para configuração dos módulos existentes no busPorta RS485 para ligação aos contadores de energia

Fácil configuração

ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICAInstrumentação e medição

A temperatura é inequivocamente uma

das grandezas físicas que mais influência

exerce nas nossas vidas. Estima-se que a

temperatura seja a segunda grandeza mais

medida do Sistema Internacional de Unida-

des (SI), logo a seguir ao tempo (hora legal

e intervalo de tempo). Desde o efeito que a

temperatura tem nas nossas vidas (a sensa-

ção de frio e de calor afecta sobremaneira

o nosso bem-estar e até o nosso humor; a

febre – temperatura corporal excessiva é

um dos sintomas mais avaliados na prática

médica; etc.) até às medições de temperatu-

ra na ciência e na indústria, já para não falar

na meteorologia, é incontável o número de

situações em que se efectuam medições da

grandeza temperatura.

E todavia é algo tão pouco conhecido do

cidadão comum! Se pedirmos a alguém

para definir “temperatura”, usualmente

obteremos respostas que fazem apelo às

sensações de “frio” e de “calor”, mas rara-

mente obteremos uma resposta objectiva

recorrendo à termodinâmica e definindo a

temperatura como uma variável de estado

de um sistema físico.

Uma das características mais curiosas da

temperatura é o facto de ser uma grandeza

intensiva. Se, por exemplo, juntarmos dois

objectos com a massa de 1 kg cada um,

obteremos uma massa total de 2  kg. Se

unirmos duas barras com comprimentos

individuais de 0,5  m, resultará uma barra

com 1 m de comprimento. Nestes casos,

estamos perante grandezas extensivas. No

entanto, se tivermos dois recipientes com

água a 20 ºC cada um, a sua junção produ-

zirá água também a 20 ºC (e não a 40 "C!).

As formas que têm sido utilizadas para

se medir a temperatura estão ligadas aos

múltiplos efeitos que esta grandeza exerce

sobre outras grandezas físicas. É bem co-

nhecido, e está muito vulgarizado (embora

esteja actualmente proibido), o termóme-

tro de coluna de mercúrio inserida num

tubo capilar de vidro, em que se aproveita

a variação do volume de um líquido (o

mercúrio) quando a sua temperatura varia

e se mede essa variação através de uma

medição de comprimento, numa régua

cuja escala está graduada em unidades

de temperatura. Outros dispositivos têm

larga aplicação industrial, médica e cientí-

fica: os termopares, em que é aproveitado

o aparecimento de uma diferença de po-

tencial eléctrico quando há uma diferença

de temperaturas entre junções de metais

diferentes; as termoresistências, das quais

46 O Instalador Jan/Fev’14 www.oinstalador.com

ELECTRICIDADE E ELECTRÓNICAInstrumentação e medição

a mais conhecida é certamente a Pt100

(sensor de platina cuja resistência a 0 ºC

é de 100 W), em que se determina a tem-

peratura sabendo qual o seu efeito sobre

a resistência eléctrica de um elemento

metálico; os termómetros bimetálicos,

em que se estabelece a relação entre a

dilatação de uma bilâmina e a temperatura

a que está exposta; etc.

Todas essas formas de medir a tempera-

tura se aproveitam de dois dos possíveis

mecanismos de transmissão de energia

calorífica: a condução e a convecção. Em

ambos os casos a transferência de ener-

gia tem um suporte material. Isto é uma

aplicação prática da chamada “lei zero

da termodinâmica”, a qual nos diz que

se dois corpos estão separadamente em

equilíbrio térmico com um terceiro, então

estão também em equilíbrio térmico

entre si, pelo que se encontram à mesma

temperatura.

Existe contudo uma terceira forma de

transferir energia térmica entre dois corpos,

para além da condução e da convecção.

Trata-se da radiação, mecanismo pelo qual

a energia é transferida sem ser necessário

existir um suporte material. Este efeito é

bem nosso conhecido, bastando pensar-

se na forma como o calor do Sol chega à

Terra, propagando-se no vazio.

A medição de temperatura por radiação

é baseada na lei da radiação de Planck

(radiação de um corpo negro), a qual nos

permite conhecer o conteúdo energético

de uma radiação se soubermos qual é

o seu espectro de comprimentos de

onda (em termos simplistas, qual é a sua

“cor”). Este efeito é utilizado desde há

muitos séculos, ainda que de uma forma

empírica, na fundição de metais, onde

um operador consegue estimar a tempe-

ratura do metal por simples observação

visual da cor deste.

Embora os termómetros de radiação,

também conhecidos por pirómetros ópti-

cos, existam há largos anos, até há algum

tempo eram utilizados principalmente para

gamas de temperatura muito elevadas,

tipicamente acima dos 1  000  ºC, dado

que nessa gama são muito escassos os

dispositivos de medição por contacto.

Apenas alguns tipos de termopares,

contendo tungsténio ou ródio, suportam

tais temperaturas, que se encontram por

exemplo em processos industriais de

fundição metálica ou na indústria cerâmi-

ca; são no entanto muito dispendiosos e

relativamente frágeis. Para valores a partir

de cerca dos 2 000 ºC não há outra forma

de medir temperaturas que não seja a

pirometria óptica.

Para temperaturas mais baixas, a oferta

de termómetros ópticos era até há alguns

anos bastante reduzida. Nos anos mais

recentes têm surgido no mercado vários

modelos de instrumentos que medem

temperaturas utilizando o fenómeno

da radiação, apresentando preços já

comparáveis aos dos termómetros mais

tradicionais. Tais instrumentos são conhe-

cidos comercialmente por termómetros de

radiação, termómetros de infravermelhos

ou pirómetros ópticos (embora esta última

designação pareça pouco adequada

neste caso, uma vez que “pirómetro” tem

a sua origem numa palavra grega que

designa “fogo”). Estes instrumentos en-

contram actualmente uma larga gama de

aplicações: na indústria, na investigação

científica, na detecção e investigação de

defeitos em estruturas, no sector alimentar

e em tantos outros domínios. Apresentam

como principais vantagens: a ausência de

necessidade de contacto com o objecto

cuja temperatura se pretende medir (o que

traz benefícios ao nível da segurança do

operador e da higiene do objecto a medir) e

a possibilidade de se efectuarem medições

a distâncias consideráveis (o que permite

determinar a temperatura de objectos que

de outra forma seriam inacessíveis à me-

dição). A vulgarização destes termómetros

tem levado a que existam hoje no mercado

instrumentos bastante fiáveis a custos mui-

to acessíveis, fazendo com que em muitas

aplicações se estejam hoje a substituir ter-

mómetros que exigem um contacto físico

por termómetros de radiação óptica.

Como com qualquer outro instrumento

de medição, há que assegurar que os

resultados obtidos com os termómetros

ópticos são fiáveis e que essas medições

são rastreáveis a padrões nacionais. Para

tal torna-se imprescindível efectuar pe-

riodicamente a sua calibração, utilizando

para tal os meios tecnologicamente mais

adequados.

Enquanto a calibração de termómetros

“por contacto” é uma operação já muito

vulgarizada, existindo meios para esse fim

em diversos laboratórios independentes

e em numerosas unidades industriais

portuguesas, a calibração de termómetros

de radiação óptica é algo menos comum.

Para dar resposta às necessidades dos

seus clientes, o IEP dotou-se dos meios

necessários para alargar a sua oferta de

serviços de calibração, passando a abran-

ger também este âmbito, e tem actualmen-

te em operação uma unidade técnica para

a calibração de termómetros de radiação

óptica. Esta área laboratorial encontra-se

acreditada pelo Instituto Português de

Acreditação (IPAC) tal como as restantes

áreas de calibração e de ensaios.

A acreditação cobre uma gama de

temperaturas que se estende até aos

700 ºC, o que cobre a grande maioria das

aplicações encontradas actualmente.

Equipamentos como termómetros ópti-

cos ou câmaras de termografia podem

assim ser calibradas, assegurando a ras-

treabilidade das suas leituras até padrões

nacionais e internacionais.