Instrumentos Tempe

Prévia do material em texto

1. Introdução 
1.1Justificativa 
A temperatura pode ser entendida de inúmeras maneiras. Instintivamente, 
relacionamos a temperatura com o “estar frio” ou “estar quente”, o que não está 
errado, mas o conceito torna-se muito relativo, pois se torna diferente de 
pessoa para pessoa. De maneira generalizada, a temperatura é uma medida 
de agitação das moléculas que compõem um sistema, isto é, está relacionada 
diretamente com a energia interna do mesmo. 
De acordo com os registros históricos, a primeira tentativa de mensurar a 
temperatura foi em 170d.c. por Claudius Galenus , que propôs uma escala com 
quatro graus acima e abaixo do ponto neutro(definido pela proporção igual de 
uma mistura de água fervendo e gelo). A partir deste cenário e com os passar 
dos anos muitos cientistas como Galileu Galilei, Daniel fahrenheit , Anders 
Celsius dentre outros desenvolveram novos meios de mensura a temperatura 
não só desenvolvendo novas escalas de medição como também instrumentos 
de medição muito precisos e eficientes , o que permitiu um ganho de tempo , 
produtividade , qualidade nas informações mensuradas. Este trabalho, 
portanto, busca apresentar os instrumentos e aparatos necessários para fazer 
a medição da temperatura nos mais diversos sistemas e processos industriais 
com qualidade e exatidão além de esclarecer duvidas sobre tais equipamentos. 
Diante das intempéries dos meios de medição de temperatura, um fator que 
permanece em evidencia é a importância escolher o adequadamente o 
melhores técnicas, equipamento para seu processo, com baixo custo , alta 
qualidade e de alta precisão e durabilidade . Na área da termometria que se 
apresenta como principal responsável pelo estudo da temperatura, dos 
termômetros e das escalas termométricas, a ponto de garantir monitoramento 
preciso dos sistemas e processos em consonância com a indústria seja de 
petróleo e gás , farmacêutica , metalúrgica dentre outras. Visando maximizar as 
operações, produção, segurança e distribuição das mesmas. 
Diante de um mercado altamente competitivo e que nos mais diversos ramos, a 
sua clientela prezará cada vez mais por credibilidade e confiabilidade. Um dos 
meios de diferenciar é atribuição de valor (qualidade) nas suas operações, 
através de um consistente investimento em equipamento de última geração no 
quesito medição de temperatura. Nesse contexto, a proposta do trabalho é 
apresentar conceitos, definições e ferramentas para mensurar a temperatura. 
 
 
 
1.2 Objetivo 
Realizar um trabalho, para descrever, conceituar e classificar quais são os 
instrumentos de medição de temperatura utilizados atualmente para mensurar 
a temperatura nos mais diversos processos industriais e no cotidiano. 
Objetivo Especifico: 
 Identificação dos instrumentos de medição de temperatura; 
 Como são manuseados; 
 Classificação dos instrumentos; 
 Possíveis aplicações. 
 
2. Fundamentação Teórica 
A temperatura é muito importante nas diversas áreas do conhecimento, sendo 
necessário na indústria metalúrgica/ siderúrgica, automotiva, petrolífera, 
petroquímica dentre outras, o controle e medição adequados para os 
processos. Muitas propriedades físicas dos materiais são influenciadas ou 
dependem da sua temperatura. Um exemplo é a fase do material, se está 
sólido, líquido ou gasoso. Além disso, propriedades como a solubilidade, 
densidade, pressão de vapor, condutividade elétrica, entre outras , dependem 
da temperatura. Outro exemplo é a temperatura do corpo humano, mantido 
constante em torno de 37ºC, regula inúmeros processos químicos e biológicos. 
A temperatura não depende da massa do sistema, assim é uma propriedade 
intensiva (sistemas que tem propriedades extensivas são aqueles que 
dependem da massa). Alguns exemplos de propriedades intensivas além da 
temperatura têm a pressão, densidade, viscosidade. No entanto a própria 
massa, o volume, energia cinética, são propriedades extensivas. 
A propriedade que governa o processo de transferência de calor para e de um 
sistema (energia térmica) é a temperatura. O equilíbrio térmico de um sistema 
acontece quando suas temperaturas são iguais, isto é, não a troca de calor 
fluindo entre eles. Caso ocorra variação de temperatura, o calor fluirá do 
sistema mais quente par ao mais frio, até que o equilíbrio térmico se 
restabeleça, seja por meio de processos de condução, convecção ou radiação. 
Assim, a quantidade de energia térmica de um sistema está relacionado 
diretamente com a temperatura, de forma similar, quando ocorre uma 
diminuição da temperatura de um sistema implica na perda de energia térmica . 
2.1 Conceitos básicos 
 A termometria é a parte da termologia voltada para o estudo da temperatura, 
dos termômetros e das escalas termométricas. Podemos dividir em duas 
partes: pirometria (medição de altas temperaturas, na faixa onde os efeitos de 
radiação térmica visíveis passam a se manifestar) e criometria (medição de 
baixas temperaturas, ou seja , aquelas próximas do zero absoluto). 
Temperatura: grau de agitação térmica das moléculas. Quanto maior o seu 
valor, maior é a energia cinética média dos átomos do corpo. 
Energia Térmica: a energia térmica de um corpo é a somatória das energias 
cinéticas, dos átomos e, além de depender da temperatura, depende também 
da massa e tipo de substância. 
Calor: é a forma de energia que é transferida através da fronteira de um 
sistema em virtude de da diferença de temperatura. 
 
Meios de transmissão de calor: 
 Condução 
 Radiação 
 Convecção 
Condução: é a forma de transmissão de calor sem transporte de massa. 
 Exemplo: Se aquecermos somente uma extremidade de uma barra de 
ferro com uma chama, em pouco tempo toda a barra estará aquecida. O 
calor passa de uma molécula para outra mas estas moléculas não 
abandonam sua posição. 
Convecção: Forma de transmissão de calor com transporte de massa, que se 
dá pelo movimento ou mistura dos fluidos ou sólidos envolvidos. 
 Convecção natural (líquidos e gases): Quando o movimento é provocado 
somente pela diferença de densidade dos fluidos quente e frio. 
Exemplo: 
Se um recipiente com água é aquecido por uma chama, a água mais 
próxima da chama se aquecerá e se tornará menos densa, subindo no 
recipiente. A água fria da parte superior do recipiente descerá e, por sua 
vez, se aquecerá. 
 Convecção forçada: Processo de transferência de calor em que a 
mistura se realiza por meio mecânico. Se no exemplo anterior incluirmos 
um agitador, a convecção passará a ser forçada. 
Exemplo: Em equipamentos industriais, por exemplo, a convecção 
quase sempre é forçada. Nos trocadores de calor a agitação é 
provocada, forçando o fluido a passar por obstáculos. 
Irradiação: A irradiação é um processo pelo qual o calor é transferido por ondas 
eletromagnéticas. O fenômeno pode ocorrer mesmo quando dois corpos estão 
separados no espaço, com vácuo entre eles. 
 Todo corpo, em qualquer temperatura, emite ondas eletromagnéticas 
(como as da luz e do rádio) que contêm energia. 
2.2 Unidades de Temperatura 
O Sistema Internacional de Unidades estabelece uma escala específica para a 
temperatura absoluta. O kelvin (K) é a unidade de base do Sistema 
Internacional de Unidades (SI) para a grandeza temperatura termodinâmica 
formalizada em 1954. O kelvin é a fração (1/273,16) da temperatura 
termodinâmica do ponto triplo da água (temperatura na qual a água pode estar, 
em equilíbrio, nos estados sólido, líquido e gasoso)utiliza-se a escala kelvin a 
273,16 K como o ponto fundamental de fixação. É uma das sete unidades de 
base do SI, muito utilizada na física e química. A temperatura de 0 K é 
chamada de zero absoluto,correspondendo ao ponto no qual os átomos e as 
moléculas tem o mínimo de energia térmica. Em aplicações correntes do dia-a-
dia usa-se a escala Celsius, na qual o 100ºC é a temperatura de ebulição água 
e 0ºC é a temperatura de congelamento da água à pressão atmosférica ao 
nível do mar. 
2.3 Algumas datas históricas da termometria são: 
1592 - Galileu Galilei inventou o primeiro instrumento de medição de 
temperatura, um dispositivo de vidro contendo líquido e ar, o chamado 
barotermoscópio. A medida era influenciada pela pressão. 
1701 - Isaac Newton definiu uma escala de temperatura baseada em duas 
referências, que foram determinadas pelo banho de gelo fundente (zero graus) 
e a axila de um homem saudável (12 graus). Nesta escala a água ferve a 34 
graus. 
1706 - Gabriel Fahrenheit trabalhou com o mercúrio como líquido manométrico. 
Ele notou que sua expansão era grande e uniforme, ele não aderia ao vidro, 
permanecia líquido em uma faixa grande de temperaturas e sua cor prata 
facilitava a leitura. Para calibrar o termômetro de mercúrio Fahrenheit definiu 3 
pontos: um banho de gelo e sal (32 oF) - o mais frio reprodutível, a axila de um 
homem saudável (96 oF) e água ebulindo - o mais quente reprodutível (212 
oF). Redefiniu a escala de Newton como múltiplos de 12 --> 12, 24, 48 e 96. 
1742 - Anders Celsius propôs uma escala entre zero e 100, correspondendo ao 
ponto de ebulição da água e fusão do gelo, respectivamente. 
Séc. XIX - na primeira metade do século XIX foi desenvolvido um termômetro 
baseado nos trabalhos de Boyle, Mariotte, Charles, Gay-Lussac, Clapeyron e 
Regnault. O princípio de medida era a expansão do ar. O assim chamado 
termômetro a ar foi logo reconhecido como o instrumento menos vulnerável a 
variações não controladas ou desconhecidas e foi aceito largamente como 
padrão de comparação para todos os tipos de termômetros. 
1887 - Chappuis estudou termômetros de hidrogênio, nitrogênio e gás 
carbônico, o que resultou na adoção de uma escala entre os pontos fixos de 
fusão (0°C) e ebulição (100°C) da água, chamada de Escala Prática 
Internacional de Temperatura pelo Comité Internacional de Poids e Mesures. 
A Escala Internacional de Temperatura de 1990 é a mais recente, adotada 
após a convenção de 1989 da Conferência Geral de Pesos e Medidas. Esta 
escala de 1990 supera a Escala Prática Internacional de Temperatura de 1968 
(IPTS 1968). Como as escalas de temperaturas mais antigas geralmente 
tinham o ponto de congelamento da água (273,15 K) como referência, a 
relação entre as temperaturas nas escalas Kelvin e Celsius é: 
 
 
 
 
 
 
Sendo t90/°C e t90/K as temperaturas em graus Celsius e Kelvin, 
respectivamente, de acordo com a ITS 90.. 
As escalas modernas de temperatura são baseadas em vários pontos fixos, 
que estabelecem faixas de temperatura. As temperaturas intermediárias entre 
os pontos fixos são obtidas com instrumentos (termômetros) específicos. Os 
pontos fixos definidos pela ITS 90(International Temperature Scale of 1990) 
são: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela1: Pontos Fixos da ITS 90 (Michalski et al, 1991) 
Nos países de língua inglesa, e predominantemente nos USA, as escalas 
Rankine e Fahrenheit são ainda muito usadas. Na escala Rankine, da mesma 
forma que na escala Kelvin, o zero é o zero absoluto. Ainda, da mesma forma 
que a escala Celsius em relação à Kelvin, a escala Fahrenheit é a comumente 
usada no dia-a-dia, ao invés da Rankine. E também a diferença de temperatura 
de 1°R é igual à diferença de temperatura de 1°F. 
Tabela 2: Conversão de Temperatura 
3. Medição de Temperatura 
3.1 Termômetros de Expansão 
3.1.1 Termômetro de Bulbo 
 Neste grupo de termômetros de expansão, o termômetro de bulbo é um 
dos mais comuns para medição de temperatura de líquido e gases. Operam a 
partir da variação do líquido no seu interior (mercúrio , álcool , tolueno e fluidos 
orgânicos variados ) com a temperatura de acordo com a equação 
 ( ( )) 
V1 – volume final α – coeficiente de expansão volumétrica 
V0 – volume inicial ( T1 –T0) – variação de temperatura 
São constituídos pelas seguintes partes: 
 Bulbo sensor de temperatura - reservatório na extremidade inferior do 
termômetro que acomoda a maior parte do líquido termométrico. 
 Haste - tubo de vidro capilar no interior do qual o líquido termométrico 
avança ou se retrai em função de variações na temperatura. 
 Linha de imersão - indica a profundidade a que um termômetro de 
imersão parcial deve ser imerso para a realização correta das leituras. 
 Escala - valores de temperatura marcados no tubo capilar. 
 Câmara de expansão - reservatório no topo do tubo capilar usado para 
prevenir pressões excessivas em termômetros preenchidos com gases 
ou para acomodar o líquido termométrico caso a faixa de temperatura do 
termômetro seja acidentalmente excedida. 
 
 
 (a) (b) 
Figuras1: (a) Termômetro de Bulbo de mercúrio - Fonte: https://www.jornalvs.com.br/; (b) 
Termômetro de Bulbo de álcool - Fonte: https://pt.dreamstime.com/. 
Em um termômetro de bulbo, o comprimento do tubo capilar depende do 
tamanho do bulbo sensor de temperatura, do líquido termométrico utilizado e 
da faixa de temperaturas desejada para o termômetro. 
É importante frisar que a expansão registrada pelo termômetro é a diferença 
entre a expansão do líquido e a expansão do vidro. Os termômetros são 
normalmente calibrados para uma profundidade de imersão determinada, 
havendo dois tipos de termômetros: 
 Imersão Parcial - O termômetro deve ser imerso até a linha de imersão 
para a realização correta das leituras. A porção emergente fica exposta 
ao ar, o que pode afetar a movimentação do líquido termométrico; 
 Imersão Total - Para a realização correta das medidas somente cerca de 
12 mm da coluna de líquido termométrico devem ficar emersos para a 
leitura. 
 
 
3.1.2 Termômetro Industrial de Expansão à líquido 
Um termômetro industrial à expansão consiste de um sensor de temperatura, 
um capilar e um tubo Bourdon. Este sistema de medição está cheio de líquido. 
Se a temperatura varia, a pressão interna do termômetro industrial também irá 
variar. Esta pressão é transferida através de um tubo até a haste do ponteiro e 
assim o valor de temperatura é indicado na escala. Utilizando capilares com um 
comprimento de 500 a 10.000 mm, podem ser realizadas medições em pontos 
remotos. A faixa de medição para um termômetro industrial à expansão é entre 
-40°C até +400 ° C. 
 
 
 
 
 
Figura 2: Termômetro à expansão de 
líquido 
Fonte: https://www.wika.com.br/ 
 
3.1.3 Termômetro Industrial de Expansão a gás 
Semelhante ao termômetro anterior de expansão a líquido, um termômetro 
industrial à expansão de gás, a haste, o capilar e o tubo Bourdon formam uma 
única peça. O sistema de medição do instrumento é preenchido com gás inerte 
(H2,N2,CO2). Quando a temperatura varia, a pressão interna também irá 
variar. O ponteiro é acionado pela ação da pressão através do tubo Bourdon do 
sistema de medição. Para compensar a temperatura ambiente, um elemento 
bimetálico é montado entre o mecanismo e o tubo de medição. O termômetro 
industrial à expansão de gás está apto a trabalhar para uma faixa de medição 
de -200°C até +700 °C. 
Esses termômetros podem ser utilizados também em montagens em que 
existam pontos de medição de difícil acesso ou em locais mais remotos, onde a 
montagem é mais difícil de ser realizada ou onde os pontos estão em locais 
mais afastados.Aplicação Industrial: O termômetro de expansão a gás é o mais adequado para 
o setor de processos da indústria e também para a fabricação de máquinas e 
equipamentos. Em meios corrosivos, como as indústrias químicas e 
petroquímicas, o termômetro expansão a gás é o mais recomendado por conta 
de sua versatilidade e eficácia. 
Outras Aplicações: 
 Plantas; 
 Máquinas; 
 Embalagens; 
 Tanques; 
 Construção de equipamentos; 
 Indústria de alimentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 : Termômetro expansão a gás Fonte: https ://www.solucoesindustriais.com.br/ 
3.1.4 Termômetro bimetálico 
O termômetro bimetálico opera de acordo com o princípio de expansão linear 
de metais. Um par de hastes metálicas de materiais distintos (o chamado 
bimetálico), soldadas, dilatam-se diferencialmente causando a flexão do 
conjunto, ou seja, ocorre um deslocamento mecânico devido a mudança de 
temperatura. Esta flexão aciona um dispositivo indicador da temperatura. A 
temperatura T está relacionada à expansão linear L pela relação. 
 ( ( )) 
γ - é o coeficiente de expansão linear do metal. 
A temperatura admissível [ -70°C a 350°C]. 
Vantagens: Disponíveis com muitas faixas de medição e incertezas variadas, é 
simples de usar, tem baixo custo, não necessita de energia auxiliar (baterias, 
etc), a leitura é fácil, minimizando erros, é mecanicamente robusto, adequado 
para instalações industriais, tem ajuste de zero por parafuso no visor, as hastes 
podem ter grande tamanho e alcançam pontos de difícil acesso. 
Desvantagens: Não é adaptável para leituras remotas, não é recomendável 
para leituras transientes, dado o elevado tempo de resposta, o tamanho do 
bulbo e haste podem ser limitantes em determinadas aplicações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) Figura 4: Flexão de termômetro bimetálico de hastes lineares. Fonte: 
http://home.howstuffworks.com/therm2.htm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) Figura 5: Termômetro Bimetálico Helicoidal Fonte: https://pt.made-in-
china.com/co_ohmalloy/product_Ohmalloy5j20110-Bimetallic-Strip-for-Bimetallic-
Thermometer_eoshisgrg.html 
 
 
4.2 Termômetros de Resistência 
Chamados de termômetros de resistência àqueles que os sensores de 
temperatura são resistências elétricas. Estas resistências elétricas variam com 
a temperatura do meio onde estão inseridas e um circuito elétrico (eletrônico) 
registra as variações. 
4.2.1Tipos de termômetros de resistência elétrica 
Os elementos sensores são, basicamente, de dois tipos: 
 TERMISTORES–Resistências com cerâmica ou polímeros (baixa 
precisão, maior faixa) Aplicação: Indústria. 
 RTDs –Termoresistências - Resistências com metais. (alta precisão, 
menor faixa) Aplicação: Laboratórios. 
4.2.2 Termômetros de resistência elétrica, RTD. 
Os RTDs (Resistance Temperature Detector) são elementos detetores 
resistivos formados por materiais como Platina, níquel ou ligas de Cobre-
Níquel. Estes materiais exibem um coeficiente positivo de resistividade. A 
resposta de um RTD é indicada pelo coeficiente de temperatura linear da 
resistência α, dado em °C-1 por: 
 
 
 ( )
 
Ro e To são resistência e temperatura de referência e R e T são a resistência e 
a temperatura atual do sensor. A resistência R é obtida por medição em tempo 
real, por um circuito eletrônico (atualmente), o que permite determinar a 
temperatura T. Os valores de referência, Ro e To, especificam os sensores, por 
exemplo PT100 é um sensor de platina (pt) que tem resistência Ro =100 Ω à 
temperatura To = 0°C 
Os coeficientes de temperatura linear da resistência dos principais materiais 
utilizados nos RTDs estão na tabela que segue: 
Material ( ) 
Níquel 0,0067 
Tungstênio 0,0048 
Cobre 0,0043 
Platina 0,00392 
Mercúrio 0,00099 
Tabela 3 : Coeficientes de temperatura para RTDs (Parr, 1985). 
 
 
 
 
Figura 6: Sensores RTDs - PT1000 
Fonte: www.directindustry.com/prod/alcyon-
electronique/product-7688-1965074.html 
 
Figura 7: Esquema básico de RTD de Platina Fonte : Feito pelo autor 
 
RTD Alcance de temperatura 
Platina -100°C a 660°C 
Níquel -180° a 430°C 
Cobre -200°C a 260°C 
Tungstênio - 270°C a 1100°C 
Tabela 4 : Alcance de temperatura 
Exemplo de sensor de termoresistência RTDs: 
Modelo Pt-100 
Sensores Pt-100 ou Termoresistências, são sensores de temperatura que 
contêm um resistor que altera o valor da resistência conforme sua temperatura 
se altera. Vêm sendo utilizados há muitos anos para medir a temperatura em 
processos laboratoriais e industriais, e ganharam uma reputação de precisão, 
repetibilidade e estabilidade. 
A maioria dos elementos Pt-100 consiste de uma extensão de um fino fio 
espiralado envolto em um núcleo de cerâmica ou vidro. O elemento costuma 
ser um tanto frágil, de modo que muitas vezes é colocado dentro de uma sonda 
com bainha para protegê-lo. O elemento Pt-100 é feito com um material puro 
cuja resistência a várias temperaturas já foi documentada. O material 
apresenta uma mudança previsível na resistência conforme a temperatura se 
altera e é essa mudança previsível que é utilizada para determinar a 
temperatura. 
Sabemos que cada tipo de sensor de temperatura possui um determinado 
conjunto de condições para as quais é o mais adequado. Pt-100 oferecem 
várias vantagens: 
 Uma ampla faixa de temperatura (aproximadamente -200°C a 850°C); 
 Boa precisão (melhor que termopares); 
 Boa permutabilidade; 
 Estabilidade em longo prazo. 
Com uma faixa de temperatura que vai até 850°C, os Pt-100 podem ser 
utilizados em todos os processos industriais, menos nos de temperatura mais 
elevada. Quando feitas de metais como platina, são muito estáveis e não são 
afetadas por corrosão ou oxidação. Outros materiais como níquel, cobre e liga 
de níquel-ferro também já foram utilizados para Pt-100. No entanto, esses 
materiais não costumam ser utilizados, pois têm capacidades de temperatura 
mais baixas e não são tão estáveis ou repetíveis como a platina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (a) (b) 
Figura 8 - Sensores de RTDs: (a)Sonda Pt-100 de Platina com Cabeçotes de Proteção 
Industriais;(b) Sondas Pt-100 (PT100) de Conexão Rápida com Conectores Tamanho Padrão 
Fonte: https://br.omega.com/pptst/PRTF-12-14-18-19.html 
 
Padrões Pt-100 
Existem dois padrões para Pt-100 de platina: o padrão europeu (também 
conhecido como DIN ou IEC) e o norte-americano. O europeu, também 
conhecido como DIN ou IEC, é considerado o padrão mundial para Pt-100 de 
platina. Esse padrão, DIN/IEC 60751 (ou simplesmente IEC751), exige que Pt-
100 tenha uma resistência elétrica de 100,00 Ω a 0°C e um coeficiente de 
resistência por temperatura (TCR) de 0,00385 Ω/Ω/°C entre 0 e 100°C. 
Há duas tolerâncias de resistência especificadas no padrão DIN/IEC751: 
 Classe A = ±(0,15 + 0,002*t)°C ou 100,00 ±0,06 Ω a 0ºC 
 Classe B = ±(0,3 + 0,005*t)°C ou 100,00 ±0,12 Ω a 0ºC 
Duas tolerâncias de resistência utilizadas na indústria são: 
 1⁄3 DIN = ±1⁄3* (0,3 + 0,005*t)°C ou 100,00 ±0,10 Ω a 0ºC 
 1⁄10 DIN = ±1⁄10* (0,3 + 0,005*t)°C ou 100,00 ±0,03 Ω a 0ºC 
A combinação da tolerância de resistência com o coeficiente de temperatura 
define as características de resistência vs. temperatura do sensor Pt-100. 
Quanto maior for a tolerância do elemento, mais o sensor se desviará de uma 
curva generalizada, e mais variação haverá de sensor para sensor 
(permutabilidade). Isso é importante para usuários que precisemalterar ou 
substituir os sensores e desejem minimizar os erros de permutabilidade. 
 
4.2.3 Termistores 
Os termistores são resistores termicamente sensíveis, cujas características 
exibem grandes mudanças na resistência com uma pequena mudança da 
temperatura do corpo, devido à alteração na concentração de portadores de 
carga. Esta mudança da resistência com a temperatura pode resultar em um 
coeficiente negativo da resistência, onde a resistência diminui com um aumento 
na temperatura (termistor NTC). Quando a resistência aumenta com um 
aumento na temperatura, o resultado é um coeficiente positivo da temperatura 
(termistor PTC). A maioria dos metais tem um coeficiente positivo de 
temperatura. 
Os termistores são fabricados depositando-se uma pequena quantidade de 
pasta semicondutora sobre fios de liga de platina. Posteriormente, as unidades 
são revestidas com um epoxi para a proteção e a estabilização. A natureza do 
material do termistor possibilita que mudanças mínimas na temperatura do 
corpo, gerem uma grande mudança na resistência medida, esta relação é 
exponencial. 
Para diferenciar um termo-resistência e termistor (ou termistência) depende do 
tipo de material utilizado na sua construção das suas resistências. Basicamente 
as termo-resistências, que são designados resistance temperature detectors 
(RTD), utilizam materiais condutores como a platina, o cobre ou o níquel e os 
termistores (thermal resistors) utilizam misturas semicondutoras, como o 
manganésio, o níquel, o cobalto, o cobre, o ferro, o titânio, etc. 
Os termistores são aplicados para medições, controle e compensação de 
variações de temperaturas nas faixas mais baixas. Geralmente, utilizados em 
uma faixa de – 100°C até 300°C. São amplamente utilizados como sondas de 
temperatura em aplicações industriais, em aparelhagem médica, em 
eletrodomésticos, em instrumentação para investigação científica, no setor 
automobilístico, em telecomunicações, em aplicações militares, dentre outros. 
Em algumas em aplicações medicas destinam-se a medir valores absolutos de 
temperatura razoáveis, ao passo que em outras, como as aplicações 
industriais, podem destinar-se a medir temperaturas de vários milhares de 
kelvin. Outra distinção importante consiste na precisão da medida de 
temperatura a efetuar. Em alguns casos uma precisão de 1ºC na medição da 
temperatura é suficiente, ao passo que em outras se exige uma precisão da 
ordem do décimo ou, até mesmo, do centésimo de grau. 
 
 
 
 
 
Figura 9: Termometro de Termistor 
Fonte: www.omega.com 
 
 
 
 
4.2.3.1 Tipos de termistores 
 Termistores encapsulados em vidro oferecem termo estabilidade longa, 
podem ser configurados em tamanhos muito pequenos e permitem ser 
hermeticamente lacrado. 
 Termistores de chip oferecem rápida resposta, baixo custo, uma gama 
extensiva de tamanhos e tolerâncias e sensibilidade alta para mudanças 
de temperatura 
 
NTC: 
O NTC (Negative Temperature Coefficient, Coeficiente Negativo de 
Temperatura), tem resistência inversamente proporcional à temperatura. Ele é 
feito de compostos semicondutores, como os óxidos de ferro, óxido de 
magnésio e cromo. Quando submetidos a tratamento de envelhecimento 
adequado, possuem boa estabilidade. 
O tempo e resposta podem variar desde uma fração de segundos até minutos, 
dependendo do tamanho da massa detectora e da capacidade térmica do 
termistor. O limite superior de temperatura de funcionamento depende das 
mudanças físicas do material ou soldas usados para ligar as conexões elétricas 
é geralmente de 400º C, o limite inferior de temperatura é de –269º C, porém 
industrialmente são utilizados –60º C. 
Podemos aplicar resistores NTC em circuitos comerciais levando em 
consideração: 
 Variação da resistência do NTC com a temperatura; 
 Aproveitamento da inércia térmica do NTC; 
 Aproveitamento do coeficiente térmico negativo do NTC. 
Assim, alguma aplicações são termômetro eletrônico, proteção contra falha de 
circuito elétrico, iluminação gradual dentre outros . 
PTC: 
O PTC (Positive Temperature Coeffient) tem resistência proporcional a 
temperatura, e atua numa faixa restrita, em virtude da falta de linearidade. A 
variação da resistência é maior que a de um NTC, na mesma faixa. Seu uso é 
mais frequente como sensor de sobretemperatura, em sistemas de proteção, 
por exemplo, de motores. 
Similar as aplicações dos NTCs, quando se requer um coeficiente de variação 
positivo. É empregado nos casos em que uma variação de resistência deva ser 
transformada em sinal elétrico. Assim, podemos aplicar na medição de 
velocidade do ar, alarme térmico, indicador de nível de líquidos , ação de 
retardo dentre outros 
 
 (a) (b) (c) 
Figura 3 - Termistores (a) PTC (b) NTC (c) Curvas de variação da resistência com temperatura 
para NTC e PTC 
4.2.4 Termopares 
O aquecimento da junção de dois metais gera o aparecimento de uma força 
eletromotriz (F.E.M.). Este princípio conhecido por efeito Seebeck propiciou a 
utilização de termopares para a medição de temperatura. 
Um termopar consiste de dois condutores metálicos, de natureza distinta, na 
forma de metais puros ou de ligas homogêneas. Os fios são soldados em um 
extremo ao qual se dá o nome de junta quente ou junta de medição. A outra 
extremidade dos fios é levada ao instrumento de medição de F.E.M., fechando 
um circuito elétrico por onde flui a corrente. O ponto onde os fios que formam o 
termopar se conectam ao instrumento de medição é chamado de junta fria ou 
de referência. 
 
 
 
 
 
 
Figura: Esquema Termopar Fonte: www.termopares.com.br 
 
 
Um termopar é também conhecido por sua versatilidade como sensor de 
temperatura, portanto, normalmente são utilizados em uma ampla gama de 
aplicações, desde um termopar de uso industrial à um termopar regularmente 
encontrado em utilitários e aparelhos regulares. Devido à sua vasta gama de 
modelos e especificações técnicas, é extremamente importante entender a sua 
estrutura básica, como um termopar funciona, suas escalas para melhor 
determinar qual é o tipo certo e material do termopar para sua aplicação. 
 
4.2.4.1 Tipos de Termopar 
Termopares Básicos 
São assim chamados os termopares de maior uso industrial, cujos fios são de 
custo relativamente baixo e sua aplicação admite um limite de erro maior. 
TERMOPAR TIPO T (COBRE - CONSTANTAN) 
 Termoelemento positivo (TP): Cu100% 
 Termoelemento negativo (TN): Cu55%Ni45% 
 Faixa de utilização: -270°C a 400°C 
 f.e.m. produzida: -6,258 mV a 20,872 mV 
Características: Pode ser utilizado em atmosferas inertes, oxidantes ou 
redutoras. Devido à grande homogeneidade com que o cobre pode ser 
processado, possui uma boa precisão. Em temperaturas acima de 300°C, a 
oxidação do cobre torna-se muito intensa, reduzindo sua vida útil e provocando 
desvios em sua curva de resposta original. 
TERMOPAR TIPO J (FERRO - CONSTANTAN) 
 Termoelemento positivo (JP): Fe99,5% 
 Termoelemento negativo (JN): Cu55%Ni45% 
 Faixa de utilização: -210°C a 760°C 
 f.e.m. produzida: -8,096 mV a 42,919 mV 
Características: Pode ser utilizado em atmosferas neutras, oxidantes ou 
redutoras. Não é recomendado em atmosferas com alto teor de umidade e em 
baixas temperaturas (o termoelemento JP torna-se quebradiço). 
Acima de 540°C o ferro oxida-se rapidamente. Não é recomendado em 
atmosferas sulfurosas acima de 500°C. 
 
 
 
TERMOPAR TIPO E (CROMEL - CONSTANTAN) 
 Termoelemento positivo (EP): Ni90%Cr10% 
 Termoelemento negativo (EN):Cu55%Ni45% 
 Faixa de utilização: -270°C a 1000°C 
 f.e.m. produzida: -9,835 mV a 76,373 mV 
Características: Pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, inertes ou vácuo, 
não devendo ser utilizado em atmosferas alternadamente oxidantes e 
redutoras. 
Dentre os termopares usualmente utilizados é o que possui maior potência 
termoelétrica, bastante conveniente quando se deseja detectar pequenas 
variações de temperatura. 
TERMOPAR TIPO K (CROMEL - ALUMEL) 
 Termoelemento positivo (KP): Ni90%Cr10% 
 Termoelemento negativo (KN): Ni95%Mn2%Si1%A12% 
 Faixa de utilização: -270°C a 1200°C 
 f.e.m. produzida: -6,458 mV a 48,838 mV 
Características: Pode ser utilizado em atmosferas inertes e oxidantes. Pela sua 
alta resistência à oxidação é utilizado em temperaturas superiores a 600°C, e 
ocasionalmente em temperaturas abaixo de 0°C. Não deve ser utilizado em 
atmosferas redutoras e sulfurosas. Em altas temperaturas e em atmosferas 
pobres de oxigênio ocorre uma difusão do cromo, provocando grandes desvios 
na curva de resposta do termopar. Este último efeito é chamado "green - root ". 
A estabilidade da f.e.m pode ser afetada por um fenômeno chamado 
"magnetização", através de gradientes térmicos, tensão mecânica ou pela não 
homogeneidade das ligas. A magnetização é atribuída à 
ordenação/desordenação da estrutura molecular da liga Cromel (+), isso ocorre 
com maior frequência na faixa de 200 até 600ºC. Isso pode ser revertido por 
meio de tratamento térmico. 
TERMOPAR TIPO N (NICROSIL - NISIL) 
 Termoelemento positivo (NP): Ni84,4%Cr14,2%Si1,4% 
 Termoelemento negativo (NN): Ni95,45%Si4,40%Mg0,15% 
 Faixa de utilização: -270°C a 1300°C 
 f.e.m. produzida: -4,345 mV a 47,513 mV 
 
Características: Este novo tipo de termopar é um substituto do termopar tipo K, 
por possuir uma resistência à oxidação bem superior a este, e em muitos casos 
também é um substituto dos termopares a base de platina em função de sua 
temperatura máxima de utilização. É recomendado para atmosferas oxidantes, 
inertes ou pobres em oxigênio, uma vez que não sofre o efeito de "green -root". 
Não deve ser exposto à atmosferas sulfurosas. O gráfico abaixo mostra o 
desvio em temperatura sofrido pelo termopar tipo N em comparação ao tipo K 
em uma atmosfera oxidante à temperatura de 1000°C. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura: Gráfico desvio de temperatura termopar tipo N em comparação ao termopar tipo K. 
Fonte: www.alutal.com.br 
Termopares Nobres 
São aqueles cujos pares são constituídos de platina. Embora possuam custo 
elevado e exijam instrumentos receptores de alta sensibilidade, devido à baixa 
potência termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a 
homogeneidade e pureza dos fios dos Termopares. 
TERMOPAR TIPO S 
 Termoelemento positivo (SP): Pt90%Rh10% 
 Termoelemento negativo (SN): Pt100% 
 Faixa de utilização: -50°C a 1768°C 
 f.e.m. produzida: -0,236 mV a 18,693 mV 
Características: Pode ser utilizado em atmosferas inertes e oxidantes, 
apresentando uma estabilidade, ao longo do tempo em altas temperaturas, 
muito superior à dos termopares não constituídos de platina. Seus 
termoelementos não devem ficar expostos a atmosferas redutoras ou com 
vapores metálicos. Nunca devem ser inseridos diretamente em tubos de 
proteção metálicos, mas sim primeiramente em um tubo de proteção cerâmico, 
feito com alumina (Al2O3) de alto teor de pureza (99,7%), comercialmente 
denominado tipo 799 (antigo 710). Existem disponíveis no mercado tubos 
cerâmicos com teor de alumina de 67%, denominados tipo 610, mas sua 
utilização para termopares de platina não é recomendável. 
Para temperaturas acima de 1500°C utilizam-se tubos de proteção de platina. 
Não é recomendada a utilização dos termopares de platina em temperaturas 
abaixo de 0°C devido à instabilidade na resposta do sensor. Em temperaturas 
acima de 1400°C ocorre um fenômeno de crescimento dos grãos, tornando-os 
quebradiços. 
TERMOPAR TIPO R 
 Termoelemento positivo (RP): Pt87%Rh13% 
 Termoelemento negativo (RN): Pt100% 
 Faixa de utilização: -50°C a 1768°C 
 f.e.m. produzida: -0,226 mV a 21,101 mV 
Características: Possui as mesmas características do termopar tipo S, sendo 
em alguns casos preferível a este por ter uma potência termoelétrica 11% 
maior. 
TERMOPAR TIPO B 
 Termoelemento positivo (BP): Pt70,4%Rh29,6% 
 Termoelemento negativo (BN): Pt93,9%Rh6,1% 
 Faixa de utilização: 0°C a 1820°C 
 f.e.m. produzida: 0,000 mV a 13,820 mV 
Características: Pode ser utilizado em atmosferas oxidantes, inertes e, por um 
curto espaço de tempo, no vácuo. Normalmente é utilizado em temperaturas 
superiores a 1400°C, por apresentar menor difusão de ródio dos que os tipos S 
e R. Para temperaturas abaixo de 50°C a força eletromotriz termoelétrica 
gerada é muito pequena. 
Assim como os termopares os cabos de compensação para interligar o sensor 
com o aparelho indicador possuem normas específicas para servirem como 
guia de referência de modo a facilitar no trabalho de instalação da malha de 
medição. 
 
 
 
 
 
Figura 8: Termopares Tipo T, J, E, K/N, S/R e B Fonte: www.insmart.com.br 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figu
ra: Tab
ela d
e referên
cia d
e co
res p
ara o
s cab
o
s d
e exten
são
 e co
m
p
en
sação
 co
n
fo
rm
e n
o
rm
as D
IN
, 
JIS, B
S, IEC
 e A
N
SI. Fo
n
te: h
ttp
://w
w
w
.cam
tec.co
m
.b
r/co
n
teu
d
o
/u
p
lo
ad
/files/co
res.jp
g 
 
 
 
 
4.2.5 Pirômetro e Termômetro Infravermelho 
O termômetro infravermelho ou pirômetro ótico é um aparelho que mensura a 
temperatura do objeto sem a necessidade de tocar o corpo ou meio do qual se 
pretende verificar a temperatura. Esta medição óptica é realizada através de 
radiação. Este termo termômetro infravermelho é geralmente empregado para 
aparelhos que verificam temperaturas superiores a 600 graus Celsius. Um 
exemplo de onde este aparelho é utilizado é na medição da temperatura de 
metais incandescentes em fundições por exemplo. 
O pirômetro é composto por um sistema óptico e um detector. O sistema óptico 
de um termômetro de radiação é composto pela lente e em algumas vezes 
também por uma lente secundária ou uma abertura à sua frente; um diafragma 
para limitar a área da lente que é realmente usada e um delimitador de campo, 
que fica na frente do detector. Ou seja, basicamente, o sistema óptico irradia a 
energia e a lança por um objeto sobre o detector. A saída do detector é 
equivalente à energia emitida pelo objeto diminuindo a energia absorvida e a 
resposta desse detector a um comprimento de onda específico. 
 
Figura 10: Modelos de Pirômetros Fonte : https://br.omega.com/ 
É importante levar em consideração algumas características, tais como: 
Emissividade, Espectro, Campo de Visão, Alcance de Temperatura, Tempo de 
Resposta entre outros aspectos que sejam relevantes para o uso que será feito 
do termômetro. O termômetro infravermelho é mais fácil de manusear em 
relação as demais maneiras de medição abordadas anteriormente. 
A emissividade é um fator utilizado para se determinar a energia emitida pela 
superfície do corpo, pois ela depende da temperatura e do comprimento de 
onda no qual a medição é executada. Se a superfície for polida ou estiver 
oxidada, também haverá influencia nessa reflexão de energia. 
É recomendado que o uso de lentes é mais indicado do que o uso de aberturas 
quando se tem o objetivo de melhorar o desempenho do termômetro 
infravermelho com alvospequenos. Em geral os termômetros reúnem a 
radiação de uma zona cônica bem delimitada, na frente do termômetro, 
determinado como alvo. Os termômetros tem um ajuste de emissividade que 
ajusta a indicação de temperatura, estimando a emissividade da superfície, que 
deve ser notificada pelo usuário. 
 
Figura 11:Esquema simplificado de um termovisor 
Fonte: https://www.researchgate.net/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura12 : Exemplo de leitura feita por um pirômetro 
Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/raios-infravermelhos.htm 
 
 
As delimitações mínimas ou máximas do alvo são definidas pela abertura de 
definição, que é denominado como campo de visão. O alvo precisa ter limites 
definidos, de modo que qualquer radiação de fora do “cone” não cause “ruído” 
na leitura. Também é importante que o alvo preencha completamente o campo 
de visão do instrumento, senão a temperatura sinalizada será uma média entre 
a temperatura do alvo em questão e a temperatura dos arredores, que talvez 
não seja interessante ser medida. 
Os benefícios da utilização deste tipo de equipamento são: 
 Mensuração de temperatura em situações onde não seria impossível 
com um termômetro tradicional; 
 Verificar temperaturas em peças que estão em atividade ou em 
movimento; 
 Verificar a temperatura em itens perigosos ou radioativos, por exemplo, 
sem risco de contato; 
 Minuciosa aferição da temperatura do local em questão; 
Além disso, o Pirômetro ou Termômetro Infravermelho pode ser categorizado 
em três faixas: próxima, média ou distante do espectro. E para aplicação 
adequada do instrumento para medição é necessário levar em consideração 
propriedades do objeto a ser medido, faixa de temperatura, material e tamanho. 
. 
 
Figura13 : Espectro eletromagnético fonte: https://elvasnews.pt/luz-invisivel/ 
 
Termômetro de radiação: É utilizado para medir temperatura sem contato com 
o objeto. Usado em satélites meteorológicos para medir a temperatura da 
atmosfera, opera em temperaturas entre -50°C e 3000°C. Mede qualquer 
sistema que emita radiação eletromagnética na forma de luz visível ou radiação 
infravermelha. Normalmente utilizado para detectar humanos, animais ou 
qualquer corpo quente em florestas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura14: Imagem de satélite em infravermelho da terra 
Fonte: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/tipos-termometros.htm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Conclusão 
Este trabalho possibilitou entender como identificar os instrumentos de 
medição, como devemos aplica-los nos diversos processos industriais. Além 
disso, observaram-se os critérios necessários para utilização de cada 
instrumento levando em consideração não só o processo mais qual material vai 
ser medido temperatura, quais suas propriedades se o aparelho consegue 
mensurar com precisão. Em consonância com os exemplos elencados no 
trabalho, percebe-se a necessidade de estudar bem os conceitos que estão 
atrelados a cada equipamento, conhecer bem os processos e materiais que 
serão estudados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Referencia Bibliográfica 
ACOSTA,Simone Massulini. Medição de Temperatura, 2012, 
<http://paginapessoal.utfpr.edu.br/camaral/oi/instrumentacao-
industrial>Acessoem:09 abril 2019. 
Silva,Antonio de Pádua Martins. Uso do DSP na Instrumentação Associada à 
Medição Distribuída de Temperatura. 41f.Monografia para 
especialização.Universidade Federal de Pernambuco, Recife,2008. 
Desconhecido. Medição de Temperatura em Processos Industriais.2015. 
https://www.sense.com.br/arquivos/produtos/arq13/Apostila_Temperatura_Rev
_A.pdf.Acesso em: 09 abril 2019. 
Desconhecido. Medição de Temperatura. 
www.joinville.udesc.br/portal/professores/bonilla/.../Cap_9_Temperatura_ale.pd
f. Acesso em: 08 de abril 2019. 
NETO,Antonio J. Steidle. AVALIAÇÃO DE CIRCUITO ELETRÔNICO PARA 
MEDIÇÃO DE TEMPERATURA EM INSTALAÇÕES AGRÍCOLAS POR MEIO 
DA PORTA PARALELA DE UM COMPUTADOR. 09f.Artigo ,Eng. Agrícola , 
Jaboticabal,2006. 
https://sites.google.com/a/ifmg.edu.br/faiossander/home/disciplinas/instrumenta
ins-industria-e-controle-de-proc 
https://www.coladaweb.com/fisica/mecanica/sistema-internacional-de-unidades-
si 
https://www.jornalvs.com.br/_conteudo/vida/viver_com_saude/2018/12/235859
3-termometro-e-medidor-de-pressao-com-mercurio-serao-proibidos-em-
2019.html 
https://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/instrumentacao/woler/produtos
/acessorios/termometro-expansao-a-gas 
https://pt.made-in-china.com/co_ohmalloy/product_Ohmalloy5j20110-Bimetallic-
Strip-for-Bimetallic-Thermometer_eoshisgrg.html 
https://br.omega.com/section/rtd-pt100-sondas-elementos-montagens.html 
cta.if.ufrgs.br/projects/instrumentacao-fisica/wiki/Medição_de_Temperatura 
https://www.wika.com.br/products_dial_thermometers_pt_br.WIKA 
http://www.estatica-metrologia.com.br/termopares.php