Lições de electricidade - capítulo II - Corrente contínua - 12.ª parte

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o electricista

Jorge Castilho Cabrita, Engenheiro Electrotécnico (IST)/ Professor do Ensino Secundário

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LIÇÕES DE ELECTRICIDADE

{CAPITULO II · corrente contínua Jorge Castilho Cabrita, Engenheiro Electrotécnico (IST)/ Professor do Ensino Secundário

12º. PARTE

Termoelectricidade - 7ª parte : uso de termopares

O artigo de hoje continua o estudo da Termoelectricidade. São analisados os procedimentos de utilização de termopares. O tema dos termopares será concluído no próximo artigo.

29.1.2› USO DE UM TERMOPAR COM UM CONDUTOR DE COBRE Consideremos um termopar de cobre-constantan (tipo T) usado para medir a temperatura T1 na junção J1, estando a junção J2 à temperatura de referência T2 (figura 75).

a) a partir do gráfico com a curva da tensão em função da temperatura para o tipo de termopar em causa (figura 77);

Figura 75 . Termopar tipo T

Vamos ligá-lo a um voltímetro depois de abrir o condutor de cobre (figura 76 (a)).

Figura 77 . F.e.m. em função da temperatura

b) por aplicação duma função polinomial do tipo T = a0 + a1 . V + a2 . V 2 + a3 . V 3 + ... + an V n

Figura 76 . Termopar tipo T: medida da temperatura

Notemos que as ligações do termopar aos condutores de cobre do voltímetro originam duas novas junções J3 e J4. Sendo estas junções entre condutores do mesmo material, não haverá f.e.m. termoeléctrica devido a elas (ver ponto 23.2). Podem, por isso, ser ignoradas (figura 76 (b)).

Vimos no ponto 23.3 que sendo SAB o coeficiente de Seebeck do par cobre-constantan e VAB a tensão medida pelo voltímetro. Para saber o valor de T1 é preciso saber o valor de T2. Se a junção de referência for colocada num banho de gelo fundente, T2 será 0 ºC. Dado que SAB é, na realidade, dependente da temperatura (ver ponto 29.1.1 - figura 74), o valor de T1 é determinado por um dos três processos seguintes:

em que T é a temperatura a determinar e V é a tensão. Os valores dos coeficientes são característicos de cada termopar. Quantos mais coeficientes forem considerados, mais preciso será o resultado. Como exemplificação, apresentam-se a seguir os valores dos coeficientes para o termopar tipo T: a0 = 0,10086091 a1 = 25727,94369 a2 = -767346 a3 = 78025595,81 a4 = -9247486589 a5 = 6,98 . 10 +11 a6 = -2,66 . 10 +13 a7 = 3,94 . 10 +14 Como exemplo de aplicação, calcula-se o valor de T para uma tensão V = 1,3 mV

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Vamos exemplificar com um exercício. Por apenas dispormos aqui da tabela do ponto 29.1.2 para o termopar de tipo T (cobre-constantan), vamos considerar um termopar deste tipo em que T2 = 25 ºC e em que E1 = 19,818 mV. A f.e.m. (para uma temperatura de referência de 0 ºC) corres-pondente a 25 ºC é E2 = 0,992 mV (quadro da figura 78). O valor da f.e.m. correspondente à temperatura de referência de 0 ºC é E3 = E1 + E2 = 19,818 + 0,992 = 20,810 mV. O valor de T1 é 399 ºC (quadro da figura 78). b) Compensação material ou por hardware Este processo consiste em criar uma tensão igual e oposta à correspondente à junção de referência à temperatura ambiente. Para isso, usa-se um detector de temperatura (para medir a temperatura ambiente da junção de referência no bloco isotérmico) associado a um circuito electrónico que gera a tensão de compensação (figura 83).

Neste caso, o valor VAB medido pelo voltímetro

exercícios EXERCÍCIOS PROPOSTOS (Solução no próximo número)

Figura 83 . Compensação por hardware

(correspondente à temperatura T1 medida na junção de medida J1 para uma temperatura T2, compensada, de 0 ºC) pode ser usado directamente numa tabela f.e.m.-temperaturas para determinar T1 (de modo análogo ao que se fez no exemplo do ponto 29.1.2 para o termopar tipo T). Existem multímetros digitais dotados deste tipo de circuitos compensadores, de modo que apresentam directamente o valor corrigido da temperatura. Os conceitos que se apresentaram nos pontos 29.1.3 e 29.1.4 para o termopar tipo J são válidos para outros tipos, com as adaptações necessárias, como, por exemplo, o uso de tabelas para o tipo em causa.

EXERCÍCIO 22 Um termopar tipo T é usado para medir a temperatura T1, estando a junção de referência à temperatura de 0 ºC (figura 76 do ponto 29.1.2). Calcular o valor de T1, sabendo que o voltímetro mede 20,502 mV. EXERCÍCIO 23 Um termopar tipo T é usado para medir a temperatura T1, estando a junção de referência à temperatura de 30 ºC (o gelo fundente na figura 76 de 29.1.2 foi substituído por um bloco isotérmico como se fez no ponto 29.1.4 para o termopar tipo J).

Calcular o valor de T1, sabendo que o voltímetro mede 19,306 mV. Comparar o resultado com o do exercício 22.

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