Medição de temperatura com pt100!

Pt100 – Falando sobre sensores para medição de temperatura

Vamos começar por uma curiosidade que talvez você desconheça. Sabia que todos os dispositivos eletrônicos possuem um sensor de temperatura integrado? Um bom exemplo é o seu smartphone.

O seu celular tem um sensor baseado em um semicondutor em seus circuitos para monitorar sua temperatura. Sabe quando você esquece ele no sol ou no carro e ele desliga por causa da temperatura?

Existem diversos tipos de sensores de temperatura no mercado, mas a ideia desse artigo é falar detalhadamente de apenas um deles, o Pt100. Podemos destacar dois sensores de temperatura que são utilizados em diversas aplicações de processo. Um deles é a termoresistência (RTD), também conhecido popularmente como Pt100 e o termopar.

Tenho certeza que você já teve algum tipo de contato com esses sensores, certo?

Vale a pena mencionar outros tipos de sensores de temperatura, como o sensor infravermelho e o sensor bimetálico. Eles também são bastante aplicados, porém menos que os dois já citados na automação industrial.

Chega de enrolação, vamos direto ao ponto! Vamos conhecer mais sobre termoresistência ou como é popularmente conhecido – o Pt100.

Conteúdo do artigo

• Termoresistência ou RTD
• Tipos de termoresistência
• Termoresistência de dois, três e quatro fios
• Termopar ou Pt100
• Como sei se meu sensor de temperatura está com algum problema?
• Como faço para medir temperatura no processo?
• Como ler a tabela do sensor Pt100?

Termoresistência ou RTD

Este sensor é conhecido como um dos mais precisos disponíveis no mercado, além de ser bem flexível em sua aplicação. Além disso, a termoresistência ou Pt100 tem uma excelente estabilidade e repetibilidade na medição de temperatura.

Vamos entender mais o por que dessa parada ser tão top.

Funcionamento da termoresistência

No geral, seu funcionamento é bem simples. A termoresistência faz o monitoramento da temperatura através da detecção da resistência em uma corrente elétrica.

Quando você tem uma mudança de temperatura, a resistência do sensor irá mudar de uma maneira consistente e mensurável. Dessa forma, conseguimos ler essas mudanças de resistência através do transmissor de temperatura.

Quando estamos fazendo a especificação de uma nova termoresistência, os fornecedores do sensor tendem a especifica-lo com sua resistência em 0°C.

O mais comum é que o sensor seja especificado com 100 ohms a 0°C. Isso quer dizer que, na temperatura de 0°C, o sensor indicará 100 ohms.

Tipos de Termoresistência

Bom, acredito que agora você tem mais informações sobre o funcionamento da termoresistência, certo? Mas você deve estar se perguntando: Porque há diferentes tipos de termoresistência no mercado? 

Para entender mais sobre as diferenças presentes nos sensores de temperatura, vamos entender como são os materiais que fazem parte de sua fabricação e quais são os mais utilizados: a platina, o níquel e o cobre.

Em um consenso geral na indústria, a platina é considerada o melhor elemento para a termoresistência em um âmbito geral. Isso acontece, pois a platina oferece uma melhor estabilidade em um range bem amplo de medição de temperatura.

Agora, quando falamos do níquel, não teremos um alcance amplo em seu range de medição, além do fato de que depois de 150°C, o sensor não oferece uma resposta linear.

Por fim, temos o cobre. Neste caso, temos uma mudança de resistência bastante linear em todo o range de medição do sensor.  Entretanto, não é o ideal utilizar esse tipo de sensor em temperaturas acima de 150°C, pois o sensor irá oxidar com o tempo.

Categorias de termoresistência

Além dos materiais, você encontrará diferentes categorias das termoresistência em relação a sua construção. Posso citar o thin-film, o wire-wound e o coil-element, que são as mais comuns na indústria.

Por último, dependendo da aplicação, você precisará de sensores mais específicos, como por exemplo os elementos de resistência de carbono para medição de super baixas temperaturas.

Termoresistência de dois, três e quatro fios

Você com certeza já ouviu falar sobre diferentes tipos de termoresistência ou Pt100. Talvez você pensou, quanto mais fios melhor, certo? Bom, não funciona dessa maneira. Aqui vamos falar  sobre a relação do custo com a precisão.

Já estamos cientes de uma coisa: quando o assunto é termoresistência, a mudança de temperatura e a mudança de resistência serão proporcionais a isso.

No entanto, quando temos um sensor de platina, esse sensor não é totalmente construído de platina. (…uma revelação chocante pra você…rs).

Esses sensores de platina, tem seu elemento sensor de platina, mas ele é conectado ao transmissor de temperatura utilizando um material de menor custo. Um exemplo de material é o cobre.

O que precisamos entender é que o cabo utilizado possui um valor de resistência que pode alterar o valor do elemento sensor.

Neste ponto, temos a importância da quantidade de fios na termoresistência, pois estes cabos serão responsáveis por fazer a compensação do valor de resistência reduzindo a interferência.

Quando falamos da termoresistência ou Pt100 a 2 fios, falamos de um sensor sem compensação, isto é,  que não oferece uma boa precisão. Este sensor pode ser utilizado em aplicações onde é necessário um valor aproximado.

Na maioria das vezes, o sensor utilizado é a termoresistência a 3 fios.

Além desses pontos, você possui uma ponte de Wheatstone para fazer a compensação da mudança de resistência no transmissor de temperatura.Tava esquecendo, o sensor de temperatura a 4 fios eliminará a maior parte das quedas de tensão reduzindo as chances de erro.

Agora vamos conferir algumas perguntas frequentes sobre o Pt100.

Termopar ou Pt100?

Essas resposta vai depender de alguns fatores, como por exemplo, a temperatura máxima do seu processo. Quando falamos em termoresistência, seu range de medição de temperatura pode ir até 1000°C e o Termopar irá até 1700°C.

Existem alguns poréns nessa história! Quando temos uma temperatura superior a 400°C, a termoresistência terá uma precisão menor do que o termopar. Com isso, foi criado um consenso geral sobre qual deles é bem aceito na indústria e onde em uma aplicação abaixo de 850°C podemos utilizar termoresistência.

Em uma medição acima desse valor, a melhor solução é utilizar o termopar. Além disso, ainda existem outros fatores que devem ser considerados, como por exemplo, os termopares possuem melhor tempo de resposta comparado a termoresistência.

Já as termoresistências tem uma melhor estabilidade e precisão a longo prazo comparado com os termopares.

Como sei se meu sensor de temperatura Pt100 está com algum problema?

Vamos imaginar o seguinte cenário: temos um transmissor de temperatura conectado ao sensor de temperatura Pt100. Este transmissor é capaz de detectar a presença e condição da termoresistência. Caso o sensor não tenha sido instalado ou por algum motivo apresentou falha, o transmissor indicará falha.

Além disso, existem alguns transmissores de temperatura no mercado que oferecem duas entradas de sensor e você pode configurar elas de diferentes formas. Uma das possibilidades é configurar a entrada 02 para trabalhar como backup do sensor principal.

Dessa forma, em caso de falha do primeiro sensor, o transmissor de temperatura automaticamente selecionará o Pt100 na entrada dois e lhe enviará uma informação de manutenção necessária ou aviso de problema.

Como faço para medir temperatura do processo?

Você pode medir temperatura no seu processo de diferentes formas. A melhor opção dependerá do processo, das condições, das expectativas e de outros fatores. No entanto, fiz uma seleção das soluções mais comuns para medição de temperatura.

• Termoresistência: Este sensor de temperatura mede a resistência elétrica de um elemento quando aplicado a diferente temperatura.
• Termopar: Este sensor de temperatura tem dois metais soldados em uma das junções que cria uma tensão proporcional à temperatura que o sensor é exposto (Efeito termoelétrico).
• Sensor infravermelho: Este dispositivo emite uma radiação térmica e o sensor interno converte essa radiação em voltagem.
• Sensor bimetálico: os metais expandem e se contraem com mudanças de temperatura, e esse dispositivo traduz essas mudanças para números que você pode ler através dos ponteiros.

Existem outras maneiras para medição de temperatura, mas essas citadas são as mais comuns em diversas aplicações.

Como ler a tabela do sensor Pt100?

A leitura da tabela do sensor Pt100 ou outro tipo de termoresistência é simples. Você precisa primeiramente fazer o download da tabela do sensor que está utilizando. Normalmente, você pode encontrar isso no site dos fabricantes.

Logo após, você notará que a primeira coluna na vertical da tabela tem valores inteiros de temperatura. Na horizontal, você tem valores da segunda casa de 0 a 9. Imagina que você quer encontrar o valor de resistência de um sensor Pt100 a 75°C.

Para isso, você precisa primeiramente encontrar na primeira coluna vertical o valor de temperatura de 70°C. Assim que encontrar deve procurar pelo valor de 5°C na primeira coluna na horizontal e então cruzar para ver o valor indicado na tabela.

Veja abaixo o exemplo:

Conclusão

Espero que conteúdo tenha ajudado na compreensão deste sensor de temperatura bem aplicado na nossa área. Além disso, procurei responder algumas questões comuns do assunto ligados a termoresistência e Pt100.

O que achou deste artigo? Deixe seu comentário.

Forte abraço.

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Fabrício Andrade

Tenho 12 anos de experiência no mundo da Automação industrial, comecei minha carreira na JAT Instrumentação, depois trabalhei na Emerson Automation Solutions e Endress+Hauser. Tive a chance de implementar projetos, ministrar treinamentos e resolver problemas em diversas empresas no Brasil e Latina América. Trabalhei por 3 anos na Alemanha em um e-commerce de automação industrial e hoje sou gerente de marketing digital global na Endress+Hauser Suiça focado em IIoT. Além disso, sou cartunista e baterista nas minhas horas de folga.

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