Orientações práticas para medição de temperatura

Se você é engenheiro, provavelmente já deva saber que existem seis tipos de sensores de temperatura com que você provavelmente terá de lidar: termopares, dispositivos de temperatura por resistência (RTDs e termistores), radiadores de infravermelho, dispositivos bimetálicos, dispositivos de expansão de líquidos e dispositivos de mudança de estado. Esses sensores de temperatura medem a temperatura pela detecção de alguma mudança em suas características físicas.

Em particular, os termopares são os sensores mais comuns em aplicações de medição de temperatura, consistindo apenas em duas tiras ou fios de metais diferentes unidos em uma das extremidades. E neste texto, que tem conteúdo estendido no Manual de Referência Técnica de Temperatura, vamos mostrar a você que as alterações na temperatura dessa junção podem provocar uma mudança na força eletromotriz (FEM) entre as outras extremidades. Ou seja, na medida que a temperatura aumenta, essa FEM de saída do termopar também se eleva. Isso não ocorre de modo linear necessariamente.

Resistência elétrica de um material muda com a alteração da temperatura

termopar

Os dispositivos de temperatura por resistência baseiam-se no princípio de que: a resistência elétrica de um material muda com a alteração da sua temperatura. Existem dois principais tipos, que são:

  1. Dispositivos metálicos (geralmente denominados RTDs)
  2. Termistores

Os RTDs dependem da mudança na resistência de um metal, que aumenta ou diminui de modo linear com a temperatura. Os termistores têm como base a mudança da resistência em um semicondutor de cerâmica – a resistência diminui de modo não linear com o aumento da temperatura.

Sensores infravermelhos

Os sensores infravermelhos são dispositivos que não têm contato. Ou seja, eles medem a temperatura por meio da medição da radiação térmica que é emitida por um material.

Dispositivos bimetálicos

Esses dispositivos utilizam a diferença na taxa de expansão térmica entre diferentes metais.

Exemplificando:

Imagine que tiras de dois metais são unidas. Ao serem aquecidas, um dos lados irá se expandir mais do que o outro e a diferença resultante se converte em uma leitura de temperatura por conexão mecânica a um ponteiro. Esses dispositivos são portáteis, não demandando uma fonte de alimentação. Porém, geralmente, não são tão precisos como os termopares ou os RTDs, e não são úteis para o registro da temperatura.

Dispositivos de expansão de fluidos

Esses dispositivos – tendo como exemplo o termômetro doméstico – são geralmente fornecidos em duas classificações principais:

  1. Mercúrio
  2. Líquido orgânico

Eles também estão disponíveis em versões que utilizam gás no lugar de líquido. Uma vez que o mercúrio é perigoso para o meio ambiente, há regulamentações que regem o envio de dispositivos que contêm essa substância.

Os sensores de expansão de fluidos não necessitam de energia elétrica e não apresentam riscos de explosão, sendo completamente estáveis, até mesmo em usos constantes. Porém, eles não geram dados fáceis de serem registrados ou transmitidos e também não realizam medições locais e pontuais.

Sensores de temperatura por mudança de estado

termopares

Esses sensores consistem em etiquetas, pastilhas, crayons, esmalte ou cristais líquidos. Ao atingir determinada temperatura, a aparência deles é alterada. Eles são utilizados, por exemplo, com válvulas de vapor. Quando uma válvula ultrapassa determinada temperatura, um ponto branco no rótulo de um sensor conectado à válvula muda para a cor preta.

A resposta é obtida em relação de minutos. Sendo assim, esses dispositivos muitas vezes não respondem a mudanças transitórias de temperatura e a exatidão é inferior quando comparada a outros tipos de sensores. Outra questão é que a mudança de estado é irreversível, exceto no caso de visores de cristal líquido. Mesmo assim, os sensores de mudança de estado são úteis para confirmar se a temperatura de um equipamento ou material não ultrapassou determinado nível, seja por razões técnicas ou legais, durante o envio do produto.

Quais são os mais duráveis?

Nas indústrias de processos químicos, os sensores de temperatura mais utilizados são os termopares, os dispositivos resistivos e os dispositivos de infravermelho. Mas, em primeiro lugar, considere os termopares, que é provavelmente o mais utilizado e menos compreendido dos três. Um termopar consiste em basicamente duas ligas unidas em uma das extremidades e abertas na outra.

Muitas vezes, o termopar está situado dentro de uma blindagem de metal ou de cerâmica, protegendo do contato com uma variedade de ambientes. Os termopares com bainha de metal também são encontrados com vários tipos de revestimentos externos, como politetrafluoretileno, que são utilizados em soluções corrosivas.

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