Instrumentação - Temperatura

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃO –

CAMPUS IMPERATRIZ
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Medição de Temperatura
Caio Cabral de Araújo
Instrumentação Industrial
Professor: MsC. Selmo Eduardo Rodrigues Júnior
RESUMO
• CONCEITOS
• INDICADORES DE TEMPERATURA
• MEDIDORES TRADICIONAIS
• TERMÔMETROS DE RESISTÊNCIA
• TERMOPARES
• PIROMETROS DE RADIAÇÃO
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 2
CONCEITOS
• Segundo a física clássica, a temperatura quantifica o calor,

que é uma forma de energia associada a atividade
molecular de uma substância. Quanto maior a agitação
molecular, maior a quantidade de calor e maior será a
temperatura da substância.
• A relação entre a quantidade de calor e a temperatura e
dada pela fórmula:
ΔQ = 𝑚. 𝑐. ΔT
Onde:
ΔQ =variação de quantidade de calor;
m = massa da substância envolvida;
𝑐 = calor especifico;
ΔT = variação da temperatura.
CONCEITOS
• As unidades que exprimem a quantidade de calor são a caloria

e o B.T.U.(British Thermal Unit).
• Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar um
grama de agua de 14,5º C e 15,5 º C.
• Um B.T.U. = 252 cal.
CONCEITOS
Calor: forma de energia, não pode ser criada nem destruído;

Energia: só pode ser transformada ou conduzida de um ponto
para outro;
CONCEITOS
• Aplicação: Ar condicionado de ciclo de reverso;

• Passa a transferir calor do meio ambiente para o interno;
• Medição indireta: baseada na alteração física do material;
• Comprimento;
• Volume;
• Resistencia elétrica;
Escalas Termométricas
• As mais usadas são:

• Celsius ( ºC ), que tende a se tornar a escala técnica internacional;
• Fahrenheit ( ºF ), usado em alguns países de língua inglesa;
• Kelvin ( K ), escala absoluta ou termodinâmica.
• A temperatura 0 K(zero absoluto) é a menor temperatura possível.
Escalas Termométricas
• Conversão entre as escalas:

5
• 𝑇 °𝐶 = (𝑇°𝐹 − 32)
9
• 𝑇 °𝐶 = 𝑇𝐾 − 273,16
Especificação do Sistema
A parte critica da especificação de um sistema para medição de

temperatura é escolher o sensor e o dispositivo mais apropriado;
Os principais fatores estão enumerados abaixo:
• Faixa de Temperatura
Escolher o atendimento a faixa requerida para cada aplicação
especifica;
• Precisão e Repetibilidade
Variam bastante, em função do sensor, estando muitas vezes o mesmo
tipo disponível com diferentes classes.
Tanto a precisão como a repetibilidade devem atender as
necessidades da aplicação, porém a escolha de um sensor que
exceda em muitos requisitos exigidos pode elevar desnecessariamente
o custo, além de sacrificar outras características.
• Proteção
• Em geral, os sensores de temperatura são mecanicamente delicados
e não resistem a ambientes agressivos.
• São protegidos por tubos ou poços. Que são providos de rosca ou
flange para conexão ao processo.
• São confeccionados com ligas metálicas ou materiais cerâmicos.
• Tempo de resposta (Tr)

• Tempo que o sensor leva para reagir a
uma variação da temperatura do meio
que está sendo medido, entrando em
equilíbrio com a nova temperatura.
• constante de tempo (𝜏)
• Tempo que o sensor leva para atingir
63,2% da variação total.
• O sistema sofre influencia da massa do sensor e poço de

proteção;
• Quanto maior a massa, maior o tempo decorrente, para o
equilíbrio térmico com o meio;
• Pequenos sensores, com massas em miligramas, são bastante
rápidos, mas são frágeis.
• A proteção tem influencia no tempo de resposta do sensor,
devido a ductibilidade térmica e a resistência térmica de
contato entre o sensor e a proteção.
INDICADORES DE TEMPERATURA
• Não são instrumentos de medição, mas tem usos importantes

na indústria.
Indicadores Cromáticos
• Aplicáveis somente aos corpos sólidos, de família de produtos

químicos;
• Sais de níquel, cobalto, cromo e cristais líquidos;
• Sofrem alterações em sua coloração quando atingem
determinadas temperaturas.
• Depende do tempo em que é submetido.
• Estão disponíveis nas faixas de 50° C a 1 300° C;
• Erro de ± 10° C;
Indicadores Cromáticos
• Uma aplicação interessante é a pintura de reatores ou colunas

que apresentam periculosidade no caso de uma elevação
excessiva da temperatura.
• A alteração de cor deve ocorrer a uma temperatura bem
abaixo da temperatura de risco, para que seja possível tomar
providências.
Indicadores Pirométricos
• São pequenos dispositivos termomecânicos descartáveis que

indicam a temperatura pela sua deformação. A leitura é
efetuada quando o vértice do cone atinge o nível da base.
• Estão disponíveis para temperaturas na faixa de 600°C a
2000°C.
• Empregados principalmente na indústria cerâmica e em alguns
processos de tratamento térmico.
MEDIDORES TRADICIONAIS
Termômetro Bimetálicos
termômetro de haste de vidro

Termômetros Bimetálicos
• Quando uma lâmina de metal é aquecida, a dilatação provoca

o aumento do seu comprimento.
• Ligando-se duas lâminas com diferentes coeficientes de
dilatação, o conjunto sofrerá uma deformação.
• A lâmina bimetálica é enrolada
na forma de espiral e
acondicionada em um tubo
protetor.
• O movimento provocado pela
dilatação desigual é transmitido
a um ponteiro que se desloca
sobre uma escala.
• Estes termômetros são apenas
indicadores locais, desprovidos
de facilidades para transmissão
de sinal.
• De baixo custo.
• Podem medir temperaturas na
faixa de -50°C a 500°C.
• Com precisão de ±1%.
Os elementos bimetálicos também são muito aplicados
na construção de termostatos, dispositivos que ligam ou
desligam um circuito elétrico em função da temperatura.
Aplicados, por exemplo, no controle de temperatura de

painéis (ventilação, aquecimento, sinalização) e na
proteção de motores. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 22
Termômetros de Haste de Vidro
Nestes termômetros o líquido contido em um bulbo

sobe em um tubo capilar graduado, ao se dilatar com
o calor.
Nos termômetros industriais o bulbo é protegido por
um poço e preenchido com mercúrio (desuso) ou
álcoois.
Os limites práticos de utilização são da ordem de -
150oC a 350oC, podendo atingir precisão de até
±0,5%.
Sistema de Bulbo-Capilar
Consistem de um pequeno reservatório metálico (bulbo)

conectado por meio de um capilar a um tubo Bourdon
(similar ao dos manômetros).
A indicação é resultado da dilatação
do fluido contido no bulbo e no
capilar, aumentando a pressão no
tubo Bourdon.
O fluido de preenchimento pode

ser líquido, vapor ou gás.
Sistema de Bulbo-Capilar
Termômetros Bulbo-Capilar
Alguns termômetros necessitam de compensação de
temperatura. Isso pode ser feito diretamente na caixa,
através de um bimetálico acoplado ao ponteiro (classe
IB).
Para medições mais exatas (ou longos
capilares) utiliza-se a compensação total,
que emprega
um segundo Bourdon diferencial ligado a
um capilar sem bulbo (classe IA).
O bulbo-capilar também é utilizado
em termostatos, para o
acionamento de sistemas de
aquecimento e refrigeração
TERMOMETROS DE RESISTÊNCIA
• Quase todos os materiais condutores elétricos

apresentam uma dependência entre a resistência e a
temperatura. Esse fenômeno permite seu emprego
como sensores.
Bulbos de Resistência de Fio Metálico
São também conhecidos como RTD (Resistance

Temperature Detectors) e seu princípio de medição se
baseia na variação da resistência em função da
temperatura.
Os termorresistores são formados por um fio (platina, níquel,
cobre, balco) disposto sobre um suporte isolante de vidro ou
cerâmica e encapsulado com
os mesmos materiais.
O sensor Pt 100
Posteriormente o sensor é acondicionado

em um tubo ou poço de proteção.
O termorresistor mais empregado no mundo
é o Pt-100. É assim chamado por possuir
elemento de platina e resistência de 100Ω
a 0oC.
(normalizado pela IEC 751 e ITS 90)
Os sensores de platina Pt-500 e Pt-
1000 são também normalizados,
porém são menos usuais.
O sensor Pt 100
A variação da resistência é dada por (Callendar e Van Dusen):
De -200oC a 0oC
Os valores das constantes
R = R [1+ AT + BT 2 + CT 3 (T −100)] do material para o Pt-100:
t 0
De 0oC a 850oC A 3,908 x 10-3

R = R [1+ AT + BT 2 ] B -5,775 x 10-7
t 0 C -4,183 x 10-12
Onde: R0 = 100 (para o Pt-100)

Rt = resistência na temperatura (Ω);
R0 = resistência na temperatura de referência (Ω);
A,B,C = constantes do material.
Resistência(Ω)
0
50
100
150
200
250
350
400
450
300
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
O sensor Pt 100
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL
440
Temperatura (oC)
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
Curva (temperatura x resistência) de um termorresistor Pt-100
680
700
720
740
760
780
800
820
840
31
O sensor Pt 100
O erro do Pt-100 vai depender da classe do sensor.

Para sensores de classe B:
Erro máximo = ±[0,3 + 0,005 T] oC
Para sensores de classe A:
Erro máximo = ±[0,15 + 0,002 T] oC
Exemplo: para um sensor de classe A operando a
380oC, o erro máximo será:
±[0,15 + 0,002 x 380] oC = ± 0,91 oC (± 0,24% do
valor lido)
O sensor Pt 100
Curva de erro para um termorresistor Pt-100 classe A e B
O sensor Pt 100
O Pt-100 trabalha associado a circuitos que convertem

a sua variação de resistência em um sinal
padronizado.
O circuito também deve garantir que a corrente no
sensor seja suficientemente pequena para que seu
autoaquecimento seja desprezível.
Estes circuitos encontram-se em transdutores de
temperatura fornecidos por muitos fabricantes. Desta
forma, é importante conhecer as opções de conexão
entre o sensor e o instrumento.
O sensor Pt 100
Conexão a dois fios:
RC1 RT=RC1+RC2+RS
RS Pt-100 RT TIT
RC2
O transmissor deverá ser calibrado para

compensar a resistência do cabo (RC1+RC2).
Alterações no cabo (material, comprimento) ou
variações na temperatura ambiente podem
comprometer a medição. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 35
O sensor Pt 100
RT=R1-R2
RT=RC2+RS+RC3-RC1-RC2
RT=RS
Conexão a três RC1
fios:
RC2 R2
TIT
RS Pt-100 R1
RC3
Como a resistência dos condutores são iguais

(RC1=RC2=RC3) elas se cancelam, resultando como
resistência total a resistência aparente do sensor Pt-100.
O sensor Pt 100
A conexão a três fios é a mais aplicada na indústria,

estando sujeita apenas a pequenos erros devido à
desigualdade dos condutores do cabo.
Um método que era restrito às medições em laboratórios
devido aos cálculos necessários e que vem sendo
adotada pela indústria em função do avanço dos
transmissores é a conexão a quatro fios.
A conexão a quatro fios torna a medição
independente do cabo, mesmo que seus condutores
sejam desiguais.
O sensor Pt 100
Conexão a quatro
fios: O Pt-100 é alimentado
C pelos terminais A e B,
A
Pt-100 TIT conectados a um
B circuito que mantém a
D corrente constante.
A tensão no sensor é medida entre os terminais C e D
por um circuito de alta impedância, tornando a
resistência dos condutores totalmente desprezível.
Conhecida a corrente e a tensão, o transmissor calcula,
pela lei de ohm, a resistência do sensor.
Termistores
Os termistores se caracterizam
por possuir grande variação da
resistência elétrica em função da
temperatura (faixas de -100oC a
300oC).
Embora empreguem materiais semicondutores, os
termistores não possuem junções P-N e por isso não
possuem polaridade.
Existem dois tipos de termistores: os NTC (Negative
Thermal Coefficient), cuja resistência decresce com o
aumento da temperatura e os PTC (Positive Thermal
Coefficient), no qual a resistência aumenta com a
temperatura. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 39
Termistores
O NTC é o mais utilizado em função da facilidade de

fabricação. O PTC possui em especial um ponto de
transição, a partir do qual iniciará a variação
da resistência em função
da temperatura.
Possuem grande sensibilidade a
Resistência(Ω)
variação de temperatura,
porém sua curva é não NTC PTC
linear, o que limita sua
aplicação a faixas estreitas
de temperatura.
Temperatura (oC)
Termistores
Os termistores são especificados através de sua

resistência na temperatura de 25°C.
A relação entre a Exemplo da curva de um

resistência e a
Resistência(Ω)
fabricante para um termistor

temperatura é 10KΩ@25°C com faixa de
obtida das curvas medição de 0 a 150°C.
ou tabelas
fornecidas pelos
fabricantes.
Temperatura (oC)
Termistores
Exemplo: NTC Modelo 103AT-II, 10KΩ@25°C, faixa de medição -50 a 105°C
Termistores
Os termistores podem ser de baixa precisão

(5 a 10%), empregados em medições
grosseiras e na proteção térmica (alarme
de temperatura em veículos, proteção de
motores, etc.).
Existem também os termistores de

precisão (até 0,05oC), aplicados em
laboratórios e como sensores
auxiliares de compensação de
temperatura em instrumentos.
Termistores
O fato das resistências dos termistores serem elevadas,

torna pouco significativa a resistência dos condutores.
Por isso, as medições podem ser feitas a 2 fios sem
grande prejuízo. Para aplicações que exigem alta
exatidão podem ser utilizadas conexões de 3 e 4 fios.
Não existem no mercado transmissores de
temperatura universais para os termistores. Desta
forma, os circuitos associados devem ser
projetados individualmente.
A grande diversidade no mercado e a falta de uma
normalização torna problemática a reposição dos
termistores. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 44
TERMOPARES
Apesar da crescente
aplicação do Pt-100, os
termopares ainda são os
sensores mais
empregados nas
indústrias.
Isso se justifica pela confiabilidade, baixo custo,
padronização, exatidão, estabilidade e repetibilidade.
O funcionamento dos termopares é caracterizado
por um efeito termelétrico conhecido como Efeito
Seebeck. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 45
Efeito Seebeck
Descoberto em 1821 pelo físico alemão T. J. Seebeck.

Ele observou, em suas experiências, que em um circuito
fechado formado por dois fios de metais diferentes
ocorre o aparecimento de uma força eletromotriz (FEM)
quando existir uma diferença de temperatura entre as
junções.
Observou também, que a força eletromotriz é
proporcional à diferença de temperatura e à natureza
dos metais utilizados.
Efeito Seebeck
A FEM, na ordem de milivolts, pode ser medida para

se determinar, de forma indireta, a diferença de
temperatura entre dois pontos.
Se uma das junções for Metal A
mantida em uma temperatura V
constante e conhecida,
através da diferença de
potencial é possível
determinar a temperatura da Metal B
outra junção. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 47
Efeito Seebeck
A junção mantida a temperatura constante é

chamada de junção de referência ou junta fria. A
outra junção responsável pela medição é chamada
de junta quente.
Essa nomenclatura
Junta
se deve ao fato da Quente
maioria das V
(Medição)
aplicações Junta
envolverem medições Fria
feitas à temperaturas (Referência)
superiores à
ambiente. INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 48
Efeito Peltier
• É praticamente complementar ao efeito Seebeck.

Quando um circuito contendo duas junções,
inicialmente a mesma temperatura, é percorrido
por uma corrente, em decorrência da conexão de
uma fonte externa, ocorre o aquecimento de uma
junção e o resfriamento da outra.
• O circuito efetivamente bombeia o calor de uma
junção para outra.
Efeito Thompson
• Ao longo dos fios de um termopar, na ausência de corrente, a

condução do calor causa um gradiente uniforme de
temperatura.
• Thompson deduziu que, ao circular corrente pelo termopar, a
temperatura em diferentes pontos dos condutores assume
valores não justificáveis pelo efeito Joule, e estabeleceu as
equações que regem o fenômeno, que é dependente da
natureza dos metais.
Temperatura
7) Termopares
Montagens típicas de Termopares
Metal A Cobre
Tmed Tref V
Metal B Cobre
Tmed Metal A
Metal B V
Tref Metal A
LEIS BÁSICAS
Lei do Circuito Homogêneo
Se houver algum ponto em um dos condutores sujeito a uma
terceira temperatura T3, esta não irá interferir na tensão gerada
no circuito pelas temperaturas nas junções T1 e T2.
T1 T2
V1 T3
T1 T2
V1 = V2 independente de T3 V2
LEIS BÁSICAS
Lei dos Condutores Intermediários
Se um terceiro metal é inserido no circuito, basta que as novas
junções T3 e T4 estejam à mesma temperatura para que não
haja qualquer modificação na saída do termopar.
Metal Int.
T3 T4
T1 T2 T1 T2
V1 V2
T3
T1 Metal Int.
Se T3 = T4 então V1 = V2
V2
T4
LEIS BÁSICAS
Lei das Temperaturas Intermediárias

A tensão de um termopar submetido as temperaturas T1-T3
deve ser igual a soma das tensões entre as temperaturas
intermediárias T1-T2 e T2-T3.
V3 = V1 + V2
T2
V1 V2
T1 T3
V3
Associação de Termopares
Para uma melhor adaptação de termopares aos processos

industriais e para atender os objetivos de diversos tipos de
medição, costuma-se utilizar de associação de termopares.
As principais associações são:
- Série
- Paralelo
- Oposição
Série:
A associação em série é utilizada quando se deseja ampliar o
sinal elétrico gerado pelo termopar.
Paralelo:
A associação em paralelo é utilizada para medir a temperatura
média tendo como entrada diversos pontos.
Oposição:
A associação em oposição faz a medição diferencial da
temperatura em dois pontos.
E = E1 – E2
Tipos de Termopares
Os termopares são divididos em dois grupos:

-Termopares Básicos (T,J,E,K): São assim chamados os
termopares de maior uso industrial, em que os fios são de custo
relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro
maior.
-Termopares Nobres (S,R,B): São aqueles em que os pares dos
fios são constituídos de platina. Tem custo elevado e exigem
instrumentos receptores de alta sensibilidade, porém apresentam
uma altíssima exatidão, dada a homogeneidade e pureza dos fios.
Tipos de Termopares
TIPO “T”
-Liga: ( + ) Cobre / ( - ) Constantan
- Identificação da polaridade: o positivo (cobre) é avermelhado.
- Características:
• Faixa de Utilização: - 184 a 370oC;
• FEM produzida: -5,333 a 19,027 mV;
• Potência termoelétrica média: 5,14 mV / 100oC;
•Em temperaturas acima de 310oC o cobre começa a se oxidar
e próximo de 400oC, oxida-se rapidamente;
• Com certas precauções pode ser utilizado até -262oC.
Tipos de Termopares
• TIPO "J”
- Liga: ( + ) Ferro / ( - ) Constantan
- Identificação da polaridade: o positivo (ferro) é
magnético.
- Características:
• Faixa de utilização: 0 a 760oC;
• FEM produzida: 0 a 42,922mV;
• Potência termoelétrica média: 5,65mV/100oC;
• Baixo custo (um dos mais utilizados industrialmente);
• Utilizar tubo de proteção acima de 480oC.
Tipos de Termopares
TIPO "E"
-Liga: ( + ) Cromel / ( - ) Constantan
- Identificação da polaridade: o positivo (cromel) é mais duro.
- Características:
• Potência Termoelétrica média: 7,64mV/100oC;
• Possui a maior potência termoelétrica dentre os termopares;
•Possui alta estabilidade na f.e.m. devido à sua resistência à
oxidação.
Tipos de Termopares
TIPO “K"
-Liga: ( + ) Cromel / ( - ) Alumel
-Identificação da polaridade: o negativo (alumel) é levemente
magnético.
- Características:
• FEM Produzida: 0 a 50,990mV;
• Potência Termoelétrica média: 4,05mV/100oC;
•Em altas temperaturas é mais resistente do que os tipos S e R,
tendo uma vida útil superior ao tipo J.
Tipos de Termopares
TIPO "S"
- Liga: ( + ) Platina 90% Ródio 10% / ( - ) Platina 100%
- Identificação da polaridade: o positivo é mais duro.
- Características:
• Utilizado como padrão na calibração de outros termopares;
• Se submetido acima de 1480oC deve ser recalibrado.
Tipos de Termopares
TIPO “R"
- Liga: ( + ) Platina 87% Ródio 13% / ( - ) Platina 100%
- Identificação da Polaridade: o positivo é mais duro.
- Características:
• Possui as características semelhantes ao tipo S;
• É um tipo recente, surgido a cerca de 40 anos atrás.
Tipos de Termopares
TIPO “B"
- Liga: ( + ) Platina 70% Ródio 30% / ( - ) Platina 94% Ródio 6%
- Identificação da Polaridade: o positivo é mais duro.
- Características:
• FEM produzida: 3,708 a 12,485mV;
•Mais estável e robusto que os tipos “S” e “R” a temperaturas
elevadas.
Temperatura
Exemplo da tabela de correlação do termopar tipo K (conforme ITS-90)
Tensão em mV INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 67

Construção de Termopares
O tipo mais simples de termopar consiste em unir dois fios de

diferentes naturezas por uma de suas extremidades.
A união pode ser feita simplesmente por torção, porém
tendem a apresentar maior erro, além da indefinição do
ponto exato da medição.
Usualmente sua confecção é feita através da
soldagem direta dos fios. A forma de contato
vai depender do tipo do termopar.
Para isolar os fios do termopar é possível utilizar um tubo
isolante ou miçangas, geralmente de cerâmica ou alumina, de
um a seis furos onde se introduz os pares termelétricos.
Para proteção mecânica, o termopar com isolante térmico é

introduzido dentro de um tubo de proteção.
Outra forma para isolar os fios é a isolação mineral.

Tem como principal vantagem maior estabilidade e
resistência mecânica.
A isolação mineral consiste de 3 partes básicas:
- Um ou mais pares de fios isolados entre si;
-Um material cerâmico compactado (pó de
óxido de magnésio que serve como isolante
elétrico e é bom condutor térmico);
- Uma bainha metálica externa.
Na tabela abaixo tem-se alguns

valores de diâmetros dos fios (dF),
espessura da bainha (eB) e
espaçamento entre fio e bainha (e)
em função do diâmetro externo (D).
Obs.: fabricado por trefilação
Tipos de junções
Com relação ao tipos de junções de medição, é possível

classificar os termopares com isolação mineral em três tipos:
a) Junção Exposta: Neste tipo de montagem, parte da
bainha e da isolação são removidos, expondo o
termoelemento ao ambiente.
Apresenta um tempo de resposta pequeno e grande
sensibilidade a pequenas variações na temperatura.
Tem a desvantagem do rápido envelhecimento do
termoelemento devido ao contato direto com o ambiente.
Tipos de junções
Obs.: Lei dos condutores intermediários

b) Junção Aterrada: Nesta montagem o termoelemento
e a bainha são soldados juntos para formar a junção de
medição. Assim os fios são aterrados na bainha.
Este tipo de montagem apresenta um tempo de resposta
um pouco maior que a junção exposta, no entanto, pode
ser utilizado em ambientes agressivos devido a isolação
dos termoelementos.
Não é recomendável para ambientes sujeitos a ruídos devido à
captação dos mesmos, podendo transmiti-los para o instrumento
indicador gerando erros e instabilidade na leitura.
Tipos de junções
c) Junção Isolada: É quando a junção de medição é

isolada eletricamente da bainha. Este tipo de
montagem é o mais utilizado.
Possui um tempo de resposta maior que as montagens
anteriores.
Os termoelemento fica totalmente protegido do meio
externo garantindo maior vida útil.
Pode ser utilizado em ambientes sujeitos a campos elétricos, pois
sendo isolado da bainha, fica menos suscetível a interferências.
Junção de Referência
Conforme já exposto, na medição de temperatura utilizando

sensores tipo termopares obtém-se uma tensão causada pela
diferença de temperatura entre suas junções.
Para que não haja erro na leitura dos valores medidos, a junção
que é conectada ao instrumento receptor (transmissor, indicador
registrador, cartão PLC, etc.) deve estar referenciada a um valor
fixo de temperatura ou compensada automaticamente.
Para tanto, três métodos são normalmente utilizados.
Junção de referência a 0oC: Nesse

método, a junção de referência é
mantida a 0oC pela utilização de uma
garrafa térmica contendo gelo triturado.
É um método muito utilizado

nas atividades de calibração
de termopares, pois
asseguram incertezas muito
baixas (de 0,05C a 0,001C).
Junção de referência em temperaturas controladas (caixas

termostatizadas):
Nesse método, a junção de referência é mantida a uma
temperatura constante, normalmente 50oC, por meio de
aquecimento resistivo controlado.
Foi um método muito utilizado na indústria, face a facilidade de
uso quando comparado ao método de referência a 0oC.
Neste caso, o instrumento receptor deve acrescentar o valor em
milivolt correspondente à temperatura do forno de referência.
Junção de referência com compensação automática (junção

eletrônica):
É o método mais utilizado atualmente para o referenciar a junta
fria dos termopares, sendo utilizado na grande maioria dos
transmissores de temperatura.
A temperatura da junção de referência é medida por sensores
apropriados (termoresistências, termistores, componentes
especiais, etc.) e compensada automaticamente através de um
circuito eletrônico.
Calibração
Para garantir a precisão da malha em que o mesmo está

instalado, periodicamente o mesmo deve ser calibrado.
Ao contrário dos outros instrumentos e sensores, o conceito de
calibração neste caso é bem diferente, pois não se executa
ajustes no mesmo e sim executa-se o levantamento de sua curva
de operação (tensão x temperatura).
Se todos valores levantados estiverem dentro das tolerâncias, o
mesmo poderá ser utilizado. Caso contrário, é recomendado sua
manutenção ou substituição.
Interligação de Termopares
A interligação dos termopares com os

transmissores instalados remotamente
deve obedecer critérios específicos já que
esta interligação não pode gerar o
“aparecimento” de novos termopares.
Para isto, ou se usa cabos do mesmo material, ou por questões
de custo se utiliza cabos que substituem os de mesmo material
sem que haja interferência na medição.
Cabos de extensão:
São aqueles fabricados com o mesmo material do termopar.

Para os termopares tipo T, J,
K e E são utilizados cabos do
mesmo material (devido ao
seu baixo custo) para
interligação com o
instrumento receptor.
Cabos de compensação:
Para os cabos dos termopares nobres (R, S e B) não seria viável

economicamente a utilização de cabos de extensão.
Assim, para tornar possível a utilização desses sensores,
desenvolveu-se cabos de natureza diferente, porém com a
característica de produzirem a mesma curva de força
eletromotriz (FEM) desses termopares ou quando não idênticas,
que se anulem.
Codificação para cabos de extensão e de
compensação
ANSI: Americana
DIN: Alemã
JIS: Japonesa
BS: Britânica
PIRÔMETROS DE RADIAÇÃO
• São instrumentos dedicados à medição da temperatura, sem

contato direto com o corpo ou meio cuja temperatura está
sendo medida.
• Aplicam-se quando a temperatura ultrapassa o limite de
utilização dos termopares ou quando outros fatores tornam
conveniente a medição remota.
• Podem ser fixos, dedicados à medição de um processo, ou
portáteis. Existem dois tipos de pirômetros:
• Pirômetros infravermelhos: Cobrem a faixa aproximada de 0°C até
4000°C, captando a energia radiante no espectro infravermelho,
Eventualmente, abrangem também os espectro visível e o inicio do
espectro ultravioleta.
• Pirômetros óticos : Operam a temperatura acima de 500/600° C, nas
quais o material começa a emitir radiação no espaço visível
(incandescência), ate temperatura da ordem de 5000°C.
Principios
• A Lei de Stefan-Boltzman e o Corpo Negro
Esta lei resulta dos experimentos de Josef Stefan de das deduções de

Boltzman, e estabelece a relação entre a temperatura de um corpo e a
energia térmica irradiada. Sua expressão é dada por:
𝑊 = 𝜀. 𝑘. 𝑇 4
Onde :
W = energia irradiada( ou emitida) por unidade de área;
𝜀 = emssividade do corpo;
K = constante de Stefan-Boltzman
T = temperatura em K
Pirômetros óticos
• Medem a temperatura baseados na emissão de radiaçãono

espectro visível.
• Baseiam-se na comparação do comprimento de onda(cor) da
radiação visível emitida por um corpo (fonte externa), com
aquela emitida pelo filamento de uma lâmpada-padrão, de
temperatura ajustável e conhecida, contida no instrumento.
Pirômetros infravermelhos
• Permitem a medição até de temperaturas abaixo de

0°C,usando detectores a termopar ou semicondutores
especiais cobrindo o espectro infravermelho.
• Podem apresentar os recursos como foco
Automático, ângulo variável e comando a
microprocessador.
• São usados para detectar maus contatos em
Instalações elétricas e sobreaquecimento de
Equipamentos elétricos e mecânicos, como mancais.
Semicondutores
• Tanto os diodos como os transistores apresentam
características da corrente com a temperatura, e
quando corretamente polarizados podem ser
usados como sensores. Dependendo da escolha
do semicondutor, pode ser abrangida a faixa de -
200°C a 140°C.
• Nos transistores os melhores resultados são
obtidos usando-se a corrente de polarização de
base como medida da temperatura, mantida
constante a corrente do coletor. A sensibilidade
chega a 0,005°C.
• A principal limitação desta aplicação está na
dispersão das características dos semicondutores,
tomando obrigatória a calibração individual. Além
disso, não existe normalização a respeito.
Semicondutores
• Muitos circuitos experimentais tem sido

publicados, e sensores a semicondutor são usados
em vários termômetros comerciais de contato, de
imersão e clínicos, sobretudo nos descartáveis
.Recomenda-se a calibração frequente destes
instrumentos.

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,

CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃO –

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Tensão em mV INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 67

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Obs.: Lei dos condutores intermediários

c) Junção Isolada: É quando a junção de medição é