Home Artigos Disciplinas de Eng. C.A. Instrumentação Industrial Termômetros Bimetálicos

Login



Compartilhe!

Fotos

Top Downloads

Vagas

Sem vagas
Termômetros Bimetálicos PDF Imprimir E-mail
Disciplinas - Instrumentação Industrial


Introdução

A temperatura é uma grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico (Soissom H. E.) e é uma quantidade de base do SI, conceitualmente diferente na natureza do comprimento, tempo e massa.

Quando dois corpos de mesmo comprimento são combinados, tem-se o comprimento total igual ao dobro do original. O mesmo vale para dois intervalos de tempo ou para duas massas. Assim, os padrões de massa, comprimento e tempo podem ser indefinidamente divididos e multiplicados para gerar tamanhos arbitrários. O comprimento, massa e tempo são grandezas extensivas. A temperatura é uma grandeza intensiva. A combinação de dois corpos à mesma temperatura resulta exatamente na mesma temperatura.

A maioria das grandezas mecânicas, como massa, comprimento, volume e peso, pode ser medida diretamente. A temperatura é uma propriedade da energia e a energia não pode ser medida diretamente. A temperatura pode ser medida através dos efeitos da energia calorífica em um corpo. Infelizmente estes efeitos são diferentes nos diferentes materiais. Por exemplo, a expansão termal dos materiais depende do tipo do material.

O termômetro é um dos instrumentos mais usados para medir a temperatura, permitindo assim seu controle e podem ser construídos por diferentes materiais e de várias formas. Dentre elas será destacado neste artigo os termômetros construídos de metais que possuem coeficientes apropriados de expansão ou contração, como os dispositivos bimetálicos. Seu uso é variado e de grande importância na Indústria onde suas características de construção são valorizadas cabendo o uso específico de operação.

 

Termômetro Bimetálico.

A base para operação deste tipo de termômetro é a dilatação térmica de um corpo, que trata do aumento das dimensões de um corpo com a temperatura (Gaspar A.). A variação da temperatura medida causa variação no comprimento e no formato da barra bimetal, que pode ser usada para posicionar o ponteiro na escala de indicação de temperatura.

Para o estudo da dilatação linear considera-se apenas uma das dimensões do sólido. A expressão matemática que determina a variação do comprimento da barra :

DV = V – V0

DV = V0 . α . Dt

V = V0 (1 + α . Dt)

Onde:

V = volume final

V0 = volume inicial

Dt = t– t0 = variação da temperatura

α = coeficiente de dilatação linear

O termômetro a bimetal possui todos os componentes de medição - sensor, condicionador e indicador – em um único invólucro.

O princípio de funcionamento é simples dois metais com coeficientes de dilatação térmica diferentes são soldados formando uma única haste. à uma determinada temperatura, a haste dos dois metais está numa posição; quando a temperatura varia, a haste modifica a sua posição produzindo uma força ou um movimento.

Os materiais mais usados em termômetros a bimetal são o Invar, que é uma liga de níquel e ferro, como metal de baixa expansão e o latão ou um a liga de níquel-cromo devem ser usadas para temperaturas maiores.

As partes do termômetro a bimetal são (Ribeiro, M.A.):

1. O sensor, em contato direto com a temperatura;

2. Os elos mecânicos, para amplificar mecanicamente os movimentos gerados pela variação da temperatura, detectada pelo bimetal.

3. A escala acoplada diretamente aos elos mecânicos, para a indicação da temperatura medida.

4. Opcionalmente, pode-se usar o sistema de transmissão.

As vantagens do bimetal são:

1. Baixo custo;

2. Simplicidade do funcionamento;

3. Facilidade de instalação e de manutenção;

4. Largas faixas de medição;

5. possibilidade de ser usado com os mecanismos de transmissão.

As desvantagens são :

1. Precisão ruim

2. Não linearidade de indicação

3. Grande histerese

4. Presença de peças moveis que se desgastam

5. Facilidade de perder calibração

A principal aplicação para o termômetro a bimetal é em indicação local de temperaturas de processo industrial como em refinarias, queimadores de óleo, vulcanizadores de pneus, tanques de soldagem, a quente, torrefadores de café, aquecedores de água, tanques de têmpera, tanques elétricos de inserção, exaustores diesel e tanques de impregnação e no controle comercial e residencial de temperatura é usado associado a ar condicionado e refrigeração.

O sensor a bimetal integral ao instrumento não pode ser calibrado isoladamente mas somente pode ser inspecionado visualmente, para verificar corrosão ou danos físicos evidentes. O que se faz é calibrar o sistema de indicação, colocando-se o termômetro em um banho de temperatura e comparando as indicações do termômetro com as indicações de um termômetro padrão colocado junto. O termômetro a bimetal pode ser calibrado e, se necessário, ajustado nos pontos de zero e de amplitude de faixa.


Termômetro Bimetálico

Conclusão


O termômetro bimetálico possui uma grande importância na medição de temperatura industrial e comercial e devido as suas características de construção, por isso, é comum e fácil de ser encontrado no ambiente industrial e até mesmo em residências. A compreensão de seu funcionamento é relativamente simples e seu uso pode se estender a inúmeras aplicações e projetos de engenharia.


Referências Bibliográfica


SOISSON, HAROLD E. Instrumentação Industrial, Curitiba, Editora Hemus, 2002

RIBEIRO, MARCO ANTONIO Instrumentação, Salvador, Tek Treinamento & Consultoria Ltda, 2002.

GASPAR, ALBERTO Física - Volume Único, São Paulo, Ática, 2005