Termômetro

Uma das magnitudes mais medidas é a temperatura. Em muitos âmbitos, a temperatura é um fator determinante em uma infinidade de processos, como no controle de qualidade, análise ambiental, desenvolvimento ou investigação. Para medir a temperatura é necessário usar um termômetro e, dependendo do tipo de medição, deverá selecionar um modelo de termômetro ou outro diferente.

A forma mais utilizada para medir a temperatura do ar é com um termômetro. O sensor de um termômetro normalmente está posicionado na parte superior do dispositivo para que esteja bem ventilado. O tipo de construção e a localização estratégica do sensor, evita que a temperatura corporal tenha influência negativa na hora de fazer a medição, enquanto o termômetro é segurado com mão. O termômetro destinado à medição de temperatura ambiente está disponível como dispositivo portátil e como dispositivo de instalação fixa. Este último, normalmente está equipado com um registrador de dados, que permite que a temperatura seja medida e registrada por um longo período de tempo.

Este tipo de termômetro, além de determinar a temperatura ambiente, normalmente também mede a umidade do ar. Graças a isso, o ponto de orvalho e outras magnitudes derivadas destes parâmetros podem ser calculados. Todas estas propriedades tornam o termômetro um dispositivo importante para realizar as verificações de temperatura todos os dias.

Um segundo grande âmbito de uso do termômetro é na determinação com precisão da temperatura de um objeto. Neste caso, o termômetro normalmente é composto de no mínimo 2 componentes: por um lado o próprio termômetro e por outro um sensor. Este campo pode ser dividido mais profundamente mesmo se diferenciarmos o tipo de termômetro pelo tipo de aplicação a que se destinam, diferenciando assim entre o tipo de construção do sensor, do qual existem diferentes sensores com diferentes pontas de penetração ou de medição em superfície, e entre o tipo de sensor em si, pois isso influenciará na precisão da medição. Um termômetro com sensores de temperatura de platina (PT100, PT500 ou PT1000) são usados principalmente para obter resultados muito precisos.

Os termoelementos (tipo K, J, T, etc.) são utilizados como sensores de temperatura, especialmente quando é necessário obter um valor em um curto espaço de tempo. Ambos os tipos de termômetro têm suas vantagens e desvantagens. Um termômetro que usa sensores de resistência mede com muita precisão, mas são mais lentos na hora de estabilizar a temperatura final, enquanto um termômetro que usa termoelementos determina a temperatura mais rapidamente, mas sua precisão é um pouco menor. Mas, em ambos os casos, podemos encontrar um termômetro portátil e um de instalação fixa.

Um terceiro campo diz respeito a um tipo de termômetro que mede a temperatura opticamente e sem contato. Este tipo de termômetro é baseado na radiação infravermelha que cada objeto emite proporcionalmente a sua temperatura para determinar sua temperatura. Por meio de um fator denominado grau de emissividade, o termômetro infravermelho mede a temperatura superficial do objeto. A dificuldade deste princípio de medição é baseada no ajuste correto do grau de emissividade do termômetro. E, caso contrário, a leitura da temperatura medida será errônea. Por outro lado, é necessário levar em consideração que o reflexo que possa ter a superfície do objeto a ser medido, também influencia no resultado final da medição. Um termômetro com este tipo de princípio de funcionamento é usado como um dispositivo portátil para obter uma medição de temperatura imediata e é muito demandado no setor de construção, indústria, etc. No entanto, o termômetro infravermelho também está disponível como um dispositivo de instalação fixa. Nestes casos, o sensor é instalado por meio de acessórios de montagem ou diretamente na máquina e os valores medidos são enviados para uma unidade de leitura digital, um registrador de dados ou um PLC através de uma saída analógica ou de uma interface.

Concluindo, podemos dizer que a utilização de um determinado termômetro vai depender da aplicação específica em que se deseja medir a temperatura. Caso você tenha alguma dúvida ou deseja fazer uma consulta para encontrar o termômetro adequado, contate com o nosso departamento técnico. Nossos técnicos e engenheiros terão prazer em ajudá-lo.

Alguns tipos de termômetro, além de fazer medição de temperatura ambiente ou de um objeto, são capazes de realizar outras funções como medição de umidade ambiente, de pressão barométrica e de velocidade do vento. Ao equipar o termômetro com outras funções, sua funcionalidade é ampliada e, portanto, pode ser usado em diversos lugares, tornando-se uma ferramenta muito prática para o usuário. Um termômetro destina-se a diferentes setores e abrange desde a indústria ou centros de aprendizagem até no âmbito privado.

O termômetro pode ser encontrado em diversos locais no nosso dia a dia, sendo utilizado para a predição do tempo, para a temperatura de alimentos ou a temperatura corporal de pessoas e animais. Estas são as áreas mais comuns de aplicação e que quase todo o mundo conhece, no entanto, um termômetro também é encontrado no setor profissional para, por exemplo, determinar a qualidade de um produto.

Finalmente, o que significa a palavra termômetro? Termômetro ou temómetro é uma palavra composta pelas palavras gregas "thermós" e "métron" que significam calor e medida, portanto, um termômetro é uma medição do calor. Cada termômetro encontrado na PCE Instruments, utiliza o método de medição elétrico para obter a temperatura. Por exemplo, um termômetro que mede temperatura ambiente utiliza sensores de resistência ou semicondutores. Um termômetro que mede a temperatura interior de um líquido ou um corpo sólido por meio de um termoelemento, utiliza o efeito Seebeck para determiná-la. Outro método de medição de temperatura muito comum é o de resistência (Pt100, Pt500, Pt1000, NTC ou PTC), pois permite medir com alta precisão.

Campos de uso do termômetro registrador de dados
Em muitas aplicações é necessário não apenas medir o valor da temperatura atual, mas também armazená-los. Com a ajuda dos valores de temperatura registrados automaticamente pelo termômetro, as oscilações da temperatura podem ser facilmente representadas em um gráfico e analisadas em detalhes. Por exemplo, esses tipos de termômetros podem ser usados para documentar as temperaturas de alimentos, materiais sensíveis ou dispositivos foram expostos durante o transporte ou armazenamento. O tempo e a duração dos valores anormais de temperatura permitem obter conclusões sobre as possíveis causas das oscilações de temperatura. No entanto, um registrador de temperatura também pode ser usado para verificar dispositivos e sistemas de aquecimento ou resfriamento ou para determinar quanto a temperatura sobe em máquinas ou sistemas durante seu funcionamento. Com a ajuda dos valores registrados pelo termômetro, também pode ser determinado se a temperatura em um recipiente refrigerado, incubadora, estufa ou instalação de secagem estão dentro dos valores limite predeterminados durante o período de medição.

Portanto, este tipo de termômetro é ideal, entre outras coisas, para:

- Controle de temperatura durante o armazenamento, transporte e processamento de materiais ou produtos sensíveis à temperatura
- Documentação em processos que dependem da temperatura
- Registro de temperaturas para desenvolvimento e otimização de processos
- Coleta de dados para avaliar os danos causados por temperaturas como por exemplo, geadas, calor, etc.

Critérios para a seleção do termômetro registrador de dados
Dependendo do uso pretendido, vários critérios devem ser levados em consideração que são mais ou menos importantes na hora de selecionar o dispositivo. Em qualquer caso, o alcance e a precisão na medição do termômetro ajusta-se aos requisitos da tarefa correspondente. Para documentar os valores medidos das temperaturas durante transportes mais longos ou em locais externos de difícil acesso, são necessários termômetros de registro de dados autossuficientes com um tempo de funcionamento mínimo alto. Seu tempo mínimo de funcionamento é limitado, tanto pela duração da bateria quanto pelo volume de armazenamento disponível.

Para outras aplicações, é uma vantagem se os valores medidos também puderem ser lidos diretamente ou se o termômetro registrador de dados indica a excedência dos valores limite definidos de forma óptica ou acústica. Alguns modelos de termômetros registradores de dados podem transmitir os valores medidos por longas distâncias para um computador ou para uma rede, para que os dados estejam rapidamente disponíveis para tomada de decisões ou realizar avaliações. Para simplificar a exibição, avaliação e documentação dos valores medidos, um software para PC ou aplicativos estão disponíveis para muitos modelos de dispositivos. Existem também termômetros registradores de dados que podem ser configurados diretamente com o PC para a próxima medição através deste software.

Abaixo está uma pequena lista dos critérios mais importantes a serem considerados para um termômetro registrador de dados

- Faixa de medição e precisão
- Duração e capacidade de memória
- Tipo de transmissão de dados
- Opção de exibição
- Função de alarme
- Opções de configuração
- Funções de avaliação
- Parâmetros de medição opcionais, como umidade

A palavra calibração é um termo técnico para verificar a precisão dos instrumentos e auxiliares de medição. A precisão de um termômetro difere dependendo de seu design. É por isso que as especificações técnicas indicam a precisão de cada termômetro. A precisão pode ser declarada como um valor absoluto em ºC, ºF ou graus Kelvin, como um valor relativo em porcentagem do valor medido ou como uma combinação de ambos, como por exemplo, ±0,2 °C, ±0,3 % do valor de medição ou ± (0,4 % + 1 °C). Quando a precisão é especificada como 0,15 °C ou 0,2 % do valor de medição, o valor mais alto sempre será aplicado.

Agora, devido a diferentes influências no termômetro, principalmente nos componentes diretamente relacionados à medição, a tolerância especificada pode ser excedida. Por esta razão, é necessário verificar a precisão do termômetro. Dependendo da precisão requerida e do tipo de termômetro a ser testado, é possível utilizar diferentes procedimentos de calibração. Para garantir que os resultados das calibrações sejam rastreáveis, comparáveis e independentes do usuário, os procedimentos e condições de cada processo devem ser claramente definidos.

Em termos gerais, as calibrações de um termômetro podem ser diferenciadas da seguinte forma:

• Calibração usando um termômetro de referência comprovado,
• Calibração de um termômetro de contato com a ajuda de misturas de substâncias nas quais uma temperatura conhecida é estabelecida,
• Calibração de um termômetro infravermelho usando um calibrador infravermelho com radiador de corpo negro.

Termômetro de referência para medições comparativas
Muitos termômetros são calibrados com um termômetro de referência. Para que o termômetro de referência ou padrão meça corretamente, ele deve ter sido calibrado direta ou indiretamente por meio de outro termómetro de referência, nos pontos fixos da escala ITS-90. Para comprovar a calibração, é emitido um certificado de calibração. Durante a medição comparativa, deve-se garantir que o termômetro a ser verificado e o termômetro de referência tenham a mesma temperatura. Para conseguir isso, ambos os termômetros podem ser colocados, por exemplo, em banhos com regulação de temperatura ou câmaras climáticas.

Escala Internacional de Temperatura ITS-90
A Escala Internacional de Temperatura ITS-90 é reconhecida internacionalmente e estabelece vários pontos fixos reprodutíveis entre -260 °C e 1085 °C, facilitando a determinação da temperatura. O ponto triplo da água e alguns elementos químicos servem como pontos de referência. O ponto triplo é aquele em que o estado sólido e o estado líquido e o estado gasoso de uma substância coexistem em equilíbrio. Em outras palavras, não alteram a relação quantitativa existente. Por exemplo, as moléculas de água têm seu ponto triplo a 0,01 °C e 6,12 mbar. Se a temperatura ou pressão for alterada, as proporções das três fases mudam.

Pontos fixos de temperatura, banhos de calibração, fornos de calibração, calibradores de bloco
Pontos fixos especiais de temperatura, banhos de calibração e fornos de calibração foram desenvolvidos para calibrar um termômetro com a mais alta precisão. Quando usados corretamente, esses dispositivos especiais mantêm pontos de referência de temperatura constantes e reprodutíveis. No entanto, a despesa de aquisição e operação desses dispositivos apenas se justifica se forem usados com frequência. Por esta razão, muitas empresas e instituições de investigação contratam laboratórios externos para calibrar seus termômetros.

Calibração do termômetro infravermelho com um calibrador infravermelho
Um calibrador infravermelho com alta emissividade é usado para calibrar um termômetro infravermelho. A faixa de medição e a precisão do termômetro infravermelho a ser testado determinam em grande parte o tipo de calibrador a ser usado. Os corpos negros com cavidade são moldados de forma que não ocorra desvios devido a corrente de ar ou reflexões. Existem corpos negros que se podem ser aquecidos de forma independente mesmo para temperaturas altas e muito altas, e outros corpos negros como acessórios para termostatos de calibração de água, com os quais é possível obter precisão e estabilidade de temperatura muito alta.

Determinação de pontos de referência para a calibração
Antes de calibrar um termômetro, deve-se estabelecer a faixa de temperatura desejada, assim como o número e a temperatura dos pontos de referência. A faixa de temperatura deve ser limitada, tanto quanto possível, às temperaturas a serem usadas com o termômetro. Desta forma, o trabalho de calibração é reduzido. Pelo menos três a cinco pontos de referência devem ser selecionados para a faixa de temperatura elegida. As temperaturas de verificação devem cobrir toda a faixa para que conclusões possam ser tiradas sobre a distribuição dos erros de medição. Se o termômetro for enviado para um laboratório de metrologia externo para calibração, os pontos de referência desejados devem ser especificados com antecedência. Caso contrário, o laboratório usará certas temperaturas de referência que podam ser completamente irrelevante para sua aplicação.

Um termômetro verificado é usado principalmente para fins oficiais e em transações comerciais, mas também para medições na área médica. Em termos de proteção ao consumidor, é utilizado, entre outras aplicações, para medição da temperatura em comércios, laboratórios, hospitais e consultórios médicos, mas também pelos responsáveis pelo departamento de saúde pública, órgão ambiental e autoridade de saúde e seguridade no trabalho, assim como para esclarecer o curso de um crime na ciência forense. O termômetro verificado também pode ser usado na implementação de conceitos de higiene, entre outras tarefas para a inspeção periódica dos dispositivos em banhos quentes, câmaras frigoríficas e freezeres e para verificar a precisão da medição de outros termômetros.

Também pode verificar em diferentes faixas de temperatura alguns termômetros de vidro, os termômetros de agulha, termômetros de resistência e outros termômetros eletrônicos e sondas de temperatura, assim como alguns termômetros de infravermelhos. Um termômetro usado para fins médicos não está apenas sujeito à lei de verificação, mas também aos decretos que cada país pode emitir. Por exemplo, na Alemanha está sujeito ao Decreto sobre a instalação, o Funcionamento e o Uso de produtos sanitários (MPBetreibV) se não for usado para fins privados. Assim, um termômetro digital para uso médico, incluindo aqueles com sondas de temperatura intercambiáveis, deve ser verificado pelo menos cada dois anos e os termômetros infravermelhos anualmente. Portanto, o usuário de um termômetro deve realizar um controle metrológico e documentá-lo. Para esses tipos de verificação, geralmente são usados salas especiais de calibração e termômetros de referência de alta precisão com calibração DAkkS e calibradores infravermelhos com corpo negro para termômetros infravermelhos.

Os intervalos de verificação de um termômetro verificado não estão definidos uniformemente em Europa. A determinação de se organismos que não sejam autoridades governamentais podem realizar a verificação também está sujeita à legislação nacional. Por exemplo, a Lei Alemã de Medição e Verificação atualmente estabelece a obrigação de notificar os instrumentos de medição verificados. Os termômetros verificados e quaisquer outros instrumentos de medição recém adquiridos usados em aplicações legais para comércio deve informar ao Escritório de Pesagem e Medidas local dentro de 6 semanas após serem colocadas em serviço. Para isso, o tipo de dispositivos, o fabricante, a designação do tipo e o ano de marcação devem ser informados de acordo com a seção 32 da Lei Alemã de medição. Quem utilizar um termômetro sem certificado de conformidade ou verificação para aplicações em que é obrigatório, não apresentar a documentação exigida ou não registrar o termômetro verificado no prazo, está agindo de forma irregular e poderá ser multado.

Um termômetro é um dispositivo de verificação e medição para determinar a temperatura de vários meios. Existem diferentes tipos e modelos de termômetros adequados para uma ampla gama de aplicações. Dependendo do tipo de termômetro, cada um funciona com um princípio físico diferente. É aqui onde a precisão do termômetro é definida. O termômetro eletrônico geralmente usa o método de medição de resistência. Este tipo de termômetro utiliza um NTC (termistor), um PTC (termistor PTC), ou sensores de platina como Pt100, Pt500 ou Pt1000 para determinar a temperatura com precisão. Outro método de medição da temperatura muito útil é o termômetro com uma entrada de termopares. Este tipo de termômetro usa o efeito Seebeck de 2 condutores metálicos diferentes para medir a temperatura.

Termômetro eletrônico de resistência
Um termômetro que determina a temperatura eletronicamente através da resistência usa a sensibilidade à temperatura de materiais especiais. Esta classe de termômetro usa termistores ou condutores de calor para medir a temperatura. Agora, o que significa isso exatamente? Se você usar um termômetro com um NTC, ou seja, um termistor, pode-se dizer que a resistência do sensor de temperatura diminui a medida que a temperatura aumenta. Isso significa que de uma tensão constante produzida pelo termômetro poderá fluir uma corrente mais alta. Com um PTC, ou seja, um termistor, a resistência aumenta quase que proporcionalmente à temperatura.

Portanto, flui uma corrente baixa. Portanto, a corrente que flui e a que o termômetro pode medir é a medida da temperatura. Os termômetros que usam o método de medição de resistência são geralmente muito precisos, pois a resistência da medição pode ser muito grande (Pt1000: 1000 Ohm a 0 °C) e a curva característica resulta em melhores fluxos de corrente mesuráveis. Os sensores de platina são frequentemente usados porque são muito puros e, portanto funcionam com muita precisão. Os termômetros de platina geralmente são usados em processos industriais, já que esses sensores são instalados em proteções de aço inoxidável. Estes termômetros são usados para medir a temperatura do processo de alimentos, líquidos, óleos, etc.

Termômetro com sonda termopar
O termômetro com termopar utiliza o efeito de Seebeck de dois condutores metálicos diferentes. Os mais comuns são os termopares tipo K. Estes consistem em Ni-CrNi (níquel-cromo-níquel). Os termômetros deste tipo medem a tensão que é gerada quando os dois materiais em contato são aquecidos. A tensão gerada em um termopar é muito baixa, alguns µV por °C. Mesmo em altas temperaturas, um termômetro com sonda de termopar geralmente mede tensões que são < 0,1 V. Se vários termopares estiverem conectados em série com um termômetro, o termômetro indicará uma temperatura que é varias vezes a temperatura do termopar. Um termômetro com essas características frequentemente é usado em aplicações em massa, pois a tecnologia usada é econômica e o tipo de medição é relativamente fácil de realizar.O termômetro com sonda termopar é usado em uma ampla variedade de aplicações; dependendo do modelo do sensor, pode ser usado para medir a temperatura do ar, de uma superfície ou até mesmo a temperatura do núcleo.

Termômetro com sensor semicondutor
O termômetro com sensor semicondutor utiliza a resistência elétrica de vários materiais de maneira semelhante ao termômetro de resistência. Se uma corrente mais alta flui, a temperatura medida também é mais alta. O termômetro com sensor semicondutor é frequentemente usado para medir a temperatura do ar ou em aplicações onde a precisão é de importância secundária.

Termômetros com diferentes tipos de sensores, construção e design
Os termômetros com diferentes tipos de sensores, construção e design mostram os valores medidos em um display. O valor medido normalmente é exibido no termômetro na unidade °C (graus centígrados). Na zona americana, a visualização em um termômetro é geralmente em °F (graus Fahrenheit). No âmbito científico, a unidade K (Kelvin) é frequentemente usada para medir diferenças de temperatura ou temperaturas muito baixas. De onde vêm as diferentes unidades de temperatura? A origem das unidades dos termômetros está no descobridor de cada unidade respectiva. Por exemplo, Anders Celsius (1701 - 1744) estabeleceu que a temperatura que um termômetro mede para água gelada é de 0 °C e a água fervendo tem uma temperatura de 100 °C. Por outro lado, Daniel Gabriel Fahrenheit realizou vários experimentos e quis estabelecer sua própria escala, levando em consideração, entre outras cosas, a temperatura corporal, uma mistura de gelo, água e amoníaco, e a temperatura mais baixa em Gdansk naquela época. Assim, os termômetros na escala de Fahrenheit mostram uma temperatura de 32 °F para uma mistura de água e gelo e uma temperatura de 212 °F para a água fervendo.