Medição de temperatura: Leis para Termopares

Tipos de termopares Leis para Termopares MAX31855

Olá leitor, desta vez estamos trazendo para você a continuação do material referente aos instrumentos de medição de temperatura, focado nas leis para termopares. Faz parte da série Instrumentação Industrial - Sensores, onde são abordados diversos sensores para medição de temperatura, pressão, nível e vazão.

 

 

Introdução

 

A partir da descoberta dos efeitos termoelétricos foram elaboradas algumas leis que constituem a base da teoria utilizada nas medições de temperatura através de termopares, ou seja, esta está fundamentada em três leis cujo proposito das mesmas é possibilitar o entendimento dos fenômenos que ocorrem ao utilizar os termopares na obtenção de valores de temperatura em um determinado processo. Em seguida serão enunciadas quais são as leis citadas juntamente com a explicação de cada uma delas.

 

 

Lei do circuito homogêneo

 

Esta lei enuncia que a tensão gerada a partir de um circuito formado a partir de dois metais diferentes com suas junções sujeitas a duas temperaturas T1 e T2, não depende do gradiente de temperatura, ou seja, não depende da distribuição da mesma ao longo dos fios. No entanto, a tensão citada depende apenas dos metais em questão (em virtude da densidade de elétrons citada no artigo introdutório) e das temperaturas existentes nas junções (desde que as estruturas dos condutores permaneçam homogêneas). 

 

Leis para Termopares: Lei do circuito homogêneo
Figura 1 - Lei do circuito homogêneo

 

Considere a seguinte situação: A temperatura T1 está sendo medida em um determinado processo através de um termopar, ou seja, sua junta quente está situada em um ponto conveniente enquanto a junta de referência exposta a uma temperatura T2 (para simplificar, estamos supondo que esta junta já possui o elemento responsável por medir a tensão gerada bem como converter este valor para o relativo em temperatura e apresentá-lo por meio de um indicador). Desta maneira é possível determinar a temperatura T1. De acordo com a lei do circuito homogêneo, mesmo se houver algum ponto em um dos condutores sujeito a uma terceira temperatura T3, a tensão gerada indicada será a mesma do caso anterior. Ou seja, caso os condutores permaneçam com suas estruturas homogêneas, o que importa é a diferença de temperatura entre as juntas.

 

 

Lei dos metais intermediários

 

Esta lei estabelece que em um circuito, composto de dois metais diferentes, a tensão gerada não será modificada caso seja inserido um outro metal intermediário em qualquer ponto do circuito, desde que as junções recém formadas sejam mantidas a uma mesma temperatura devida. Isto ocorre devido ao fato de que a tensão gerada a partir destas duas novas junções será igual a zero (como dito anteriormente, a tensão gerada depende da existência de uma diferênça de temperatura entre as junções). Este princípio por sua vez garante o uso de fios de extensão, bem como de conectores.

 

Leis para Termopares: Lei dos metais intermediários
Figura 2 - Lei dos metais intermediários

 

 

Lei das temperaturas intermediárias

 

Esta Lei estabelece a correspondência entre a soma das tensões geradas por dois termopares feitos de mesmos materiais, sendo que um encontra-se com suas junções expostas às temperaturas T1 e T2 e o outro por sua vez está com as juntas às temperaturas T2 e T3, como sendo a mesma tensão gerada caso um único termopar esteja com suas junções situadas em pontos cujas temperaturas são T1 e T3.

 

Leis para Termopares: Lei das temperaturas intermediárias
Figura 3 - Lei das temperaturas intermediárias

 

Como conseqüência direta deste princípio, pode-se efetuar correções caso termopares que foram calibrados a uma determinada temperatura de referência possam ser utilizados em qualquer outra temperatura de referência.

 

Esta foi a terceira parte do nosso conteúdo voltado para a utilização de termopares em medições de temperatura. Na próxima parte falaremos sobre associações série, paralela e diferencial, além de outros tópicos bem importantes. Esperamos que você tenha gostado deste conteúdo, sinta-se à vontade para sugestões, críticas ou elogios. Deixe seu comentário abaixo.

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Daniel Madeira
Sou engenheiro eletricista graduado com ênfase em Controle e Automação pela Universidade Federal do Espírito Santo - UFES e Técnico em Eletrotécnica pelo Instituto Federal do Espírito Santo - IFES. Me interesso por todas as vertentes existentes dentro da Engenharia Elétrica, no entanto, as áreas relacionadas à automação e instrumentação industrial possuem um significado especial para mim, assim como a Engenharia de Manutenção que na minha opinião é um setor fascinante.

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