Saiba como escolher o sensor de temperatura ideal para o seu processo

Presentes nos mais diversos processos e etapas de fabricação, os sensores de temperatura estão, de fato, entre os dispositivos mais importantes para a automação industrial.

Indústria automotiva, climatização de ambientes, indústrias metalúrgicas, indústrias químicas, indústria de energia, indústria de eletrônicos, entre outros.

Não há limitação para o uso deste dispositivo. Até porque a temperatura é uma variável que influencia outras variáveis de processos, o que faz da mesma um fator importante a ser monitorado e controlado.

Assim, observando a importância e a aplicabilidade deste dispositivo na indústria, é justo apresentar o que você, leitor e usuário do dispositivo mencionado, deve considerar antes de obtê-lo.

Portanto, acompanhe este texto até o final e saiba como escolher o sensor de temperatura ideal para o seu processo.

A temperatura e as suas relações práticas

O sensor de temperatura está presente em diversas ocasiões e que se fazem presente no nosso dia a dia, seja no automóvel, no eletrodoméstico, quando é noticiado na previsão do tempo na TV, entre outras situações.

Já a temperatura, no viés industrial, é um indicador importante para o bom resultado dos processos, visto que essa variável influencia outras variáveis que também são importantes para o processo.

Por exemplo, tem-se que a temperatura pode influenciar na pressão em recipientes fechados e que, por sua vez, pode alterar o volume deste âmbito.

Outro exemplo, é que a temperatura pode influenciar nas propriedades térmicas do fluido, como a  viscosidade, que implica diretamente na resistência do fluxo desse fluido.

Não podemos esquecer também que, em eletrônicos e sistemas elétricos, a temperatura é um indicador (manutenção preventiva) de bom ou mau funcionamento de dispositivos e conexões, uma vez que a corrente elétrica emite calor.

Além disso, a diferença de temperaturas entre dois sistemas em estudo, é fundamental para que sejam realizados cálculos de transferência de calor, seja por condução, radiação ou convecção.

Por isso e por diversos outros motivos que não serão mencionados, nos faz concluir que estar ciente da temperatura é algo crítico e essencial em diversas condições na indústria, uma vez que isso implica, no final das contas, na qualidade dos produtos finais.

Após essa introdução da relação da temperatura com situações práticas, podemos voltar o texto totalmente ao sensor de temperatura, dispositivo este que há de medir essa variável tão importante para diversos processos.

O que é e o que compõe um sensor de temperatura

Um sensor de temperatura nada mais é que um dispositivo que detecta e mede a temperatura de um objeto ou ambiente e converte essa informação em um sinal elétrico, geralmente resistência elétrica ou voltagem.

Assim, esse sinal pode ser interpretado e exibido de maneira compreensível em monitores.

Além disso, existem diversos tipos de sensores de temperatura.

Abaixo, você pode checar quais são esses elementos comuns aos diferentes tipos de sensores de temperatura, além das suas funções no dispositivo.

• Elemento Sensor

• Termopares: pares de fios de diferentes metais que geram uma voltagem proporcional à temperatura.
• Termorresistências: como o termistor e o RTD (resistor de temperatura), que variam sua resistência com a temperatura.
• Semicondutores: sensores de temperatura baseados nas propriedades elétricas de materiais semicondutores, como termistores de silício.

• Invólucro ou Cápsula

• Protege o elemento sensor e o isola do meio ambiente externo;
• Pode ser feito de materiais que afetam minimamente a transferência de calor.

• Conversor Analógico-Digital (ADC)

• Converte o sinal analógico do elemento sensor em um formato digital compreensível para o processamento.

• Amplificadores e Circuitos de Condicionamento

• Melhoram a precisão e a amplitude do sinal gerado pelo elemento sensor;
• Podem ajustar a sensibilidade do sensor.

• Compensação de Erro e Calibração:

• Mecanismos para compensar erros conhecidos ou calibrar o sensor para melhorar a precisão.

1. Interface de Saída

• Pode ser analógica (voltagem ou corrente que varia com a temperatura) ou digital (como saída de dados em formato digital).

• Conectores e Cabos

• Possibilitam a conexão do sensor a sistemas de controle ou aquisição de dados.

• Proteções e Recursos Adicionais

• Proteções contra sobrecarga, curto-circuito e outros eventos adversos;
• Recursos adicionais, como compensação de deriva.

• Fonte de Alimentação:

• Fornece a energia necessária para a operação do sensor.

Ao longo deste texto, será possível notar que o “elemento sensor” descrito acima (primeiro tem) tem componentes que coincidem com os nomes de alguns sensores de temperatura.

E esta observação não é um “acaso”. Na verdade, muitos dos sensores de temperatura receberam os seus nomes dos seus próprios elementos sensores.

Quais os diferentes sensores de temperatura

Existem vários tipos de sensores de temperatura, cada um utilizando diferentes princípios físicos para realizar essa medição.

Abaixo estão alguns tipos comuns de sensores de temperatura:

• Termopares: baseiam-se no princípio de que a diferença de temperatura entre dois condutores diferentes gera uma tensão proporcional. Essa relação entre a voltagem gerada e a temperatura permite a medição;

• Termorresistências (RTDs – Resistive Temperature Devices): usam materiais cuja resistência elétrica varia linearmente com a temperatura. O material mais comum é a platina. A mudança na resistência é medida e relacionada à temperatura;

• Termistores: são resistores semicondutores cuja resistência elétrica varia de maneira não linear com a temperatura. Além disso, são sensíveis a mudanças de temperatura e podem ser utilizados em uma ampla faixa de temperaturas;

• Infravermelho (Sensores de Temperatura Sem Contato): detectam a radiação infravermelha emitida por um objeto para determinar sua temperatura. Esses sensores são frequentemente usados em aplicações sem contato, como termômetros infravermelhos;

• Termômetros de Gás: baseiam-se na variação das propriedades físicas de um gás (por exemplo, pressão ou volume) com a temperatura. Essas variações são medidas para determinar a temperatura;

• Semicondutores: utilizam a propriedade de alguns materiais semicondutores para alterar sua condutividade elétrica com a temperatura. Exemplos incluem o diodo semicondutor de junção (diodo de silício) e o sensor de temperatura de silício.

Saiba como escolher o sensor de temperatura ideal para o seu processo

A escolha do sensor de temperatura é algo básico para o seu processo industrial, esteja ele em fase de projeto ou já em funcionamento.

Contudo, escolhê-lo do modo correto vai além de simplesmente considerar a faixa de leitura de temperatura e, por isso, a fase de escolha passa a ser não tão óbvia assim.

Mas não se preocupe, estamos aqui para ajudá-lo e, para isso, deixamos abaixo uma lista que orienta você a obter o sensor de temperatura correto para o processo.

• Faixa de Temperatura

Verifique se o sensor pode operar dentro da faixa de temperatura do seu processo.

Alguns sensores são mais adequados para baixas temperaturas, como em sistemas de refrigeração.

Já outros sensores são projetados para altas temperaturas, como é o que ocorre em caldeiras.

• Precisão e Resolução

Avalie a precisão exigida para a sua aplicação.

Os sensores de temperatura variam em termos de precisão e, escolher um com a precisão apropriada, é crucial quando o seu produto pode ser invalidado se submetido a temperaturas fora da especificada, como é o caso do armazenamento de vacinas.

• Tipo de Sensor

Considere o tipo de sensor mais adequado para o seu ambiente.

Termopares, termoresistências (RTDs), termistores e infravermelho são alguns exemplos. Cada tipo tem características diferentes.

• Compatibilidade Química e Ambiental

Verifique se o sensor é resistente aos produtos químicos presentes no seu processo. Diversos ambientes submetem o sensor de temperatura à umidade, corrosão, entre outros.

• Tempo de Resposta

Se a velocidade de resposta é crítica para o seu processo, escolha um sensor com um tempo de resposta adequado.

• Tamanho e Formato

Considere as restrições de espaço e a geometria do local onde o sensor será instalado.

Muitos locais que possuem sensores instalados, também são locais em que paleteiras, plataformas elevatórias, escadas e outras ferramentas têm acesso.

Neste caso, por exemplo, tanto o formato quanto a facilidade de instalação fazem a total diferença.

• Facilidade de Instalação e Manutenção

Verifique se a instalação e manutenção do sensor são práticas para o seu processo. Alguns sensores podem exigir configurações específicas ou calibrações frequentes.

• Compatibilidade Elétrica

Certifique-se de que o sensor é compatível com o sistema elétrico da sua aplicação. Para isso, verifique se a faixa de saída e o tipo de sinal são adequados para o seu equipamento de medição.

• Certificações e Normas

Se necessário, certifique-se de que o sensor atenda a normas específicas da indústria ou regulamentações. Procure também saber sobre a sua marca.

• Custo

Cruze o orçamento disponível para a aquisição do sensor com as suas características. Em outras palavras: vale a pena um sensor tão caro para um processo com baixa criticidade? Pensar o oposto disso também vale.

 

• Histórico de Desempenho

Avalie o histórico de desempenho do sensor em aplicações semelhantes.

 

• Facilidade de Integração

Verifique se o sensor pode ser facilmente integrado ao seu sistema de controle ou aquisição de dados, para que o seu processo de automação seja facilitado.

Com isso, podemos concluir que, para condições operacionais, a sensibilidade, tempo de resposta e precisão do sensor de temperatura são uns dos parâmetros mais importantes a serem considerados.

Um sensor de temperatura sem essas boas características pode não captar pequenas diferenças de temperatura, o que com certeza vai acarretar em erros de processo, bem como dificulta os ajustes feitos em sistemas de refrigeração e sistemas de aquecimento, em função da leitura imprecisa do processo.

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