Que termómetro escolher?

Um termómetro é um instrumento que permite medir e ler a temperatura.

A medição da temperatura pode ser efetuada por diferentes tecnologias que se baseiam na variação de uma propriedade física em função da temperatura: expansão, pressão, resistência elétrica, radiação infravermelha, etc.

É importante ter presente que a maioria dos termómetros indicam, na realidade, a sua própria temperatura, ou pelo menos a temperatura do seu elemento sensor. Para que esta corresponda à temperatura do corpo que se pretende medir, o termómetro deverá ficar em contacto com o objeto da medição até atingir o equilíbrio térmico, ou seja, até que ambos estejam à mesma temperatura. Quando se mede a temperatura do ar, se o termómetro estiver exposto ao sol, irá exibir um valor superior à temperatura real do ar. É por isso que, nas estações meteorológicas, o termómetro é colocado num abrigo ventilado.

Os termómetros são utilizados nas mais diversas áreas: em medicina, em meteorologia, em investigação científica, na indústria, bem como no nosso dia a dia (no sistema de aquecimento/ar condicionado, no forno da cozinha, etc.).

Termómetros: ver produtos

  • Como escolher um termómetro?

    Para se escolher o termómetro mais adequado a uma dada aplicação, há que levar em conta as seguintes questões:

    • É necessário um dispositivo fixo para monitorização contínua de um processo industrial ou um dispositivo portátil para realizar medições pontuais ou itinerantes?
    • O termómetro vai estar ou não em contacto com o objeto da medição?
    • Que faixa de temperatura se pretende medir? Quais as temperaturas mínima e máxima?
    • Deverá medir variações bruscas de temperatura (tempo de resposta)?
    • Onde será instalado o termómetro? Será preciso efetuar a leitura à distância?
    • Como será instalado o termómetro? Quais as opções de montagem?
    • Em que condições ambientais e de processo será utilizado o termómetro (condições atmosféricas, vibrações, compatibilidade do material com fluidos agressivos)?
    • Precisará de uma função de memória para guardar os resultados das medições?
    • Será necessário um sinal de saída para controlar um processo produtivo?
  • Termómetro de contacto ou sem contacto?

    Distinguem‑se dois tipos principais de termómetros: os termómetros de contacto, que têm de estar em contacto direto com o objeto da medição, e os termómetros sem contacto, que efetuam as medições à distância.

     

    Termómetros de contacto

    Estes termómetros possuem um elemento sensor cujas propriedades variam com a temperatura. A temperatura efetivamente medida é, na realidade, a temperatura do elemento sensor. Para aferir a temperatura do alvo, o elemento sensor e o alvo devem atingir o equilíbrio térmico. Por outras palavras, o elemento sensor deve alcançar a temperatura do alvo da medição. Para tal, é essencial um bom contacto entre o elemento sensor e o alvo, e por tempo suficiente até alcançarem o equilíbrio térmico.

    Podemos distinguir diferentes tipos de termómetros de contacto:

    • com tubo de vidro
    • de líquido
    • de gás inerte
    • bimetálico
    • eletrónico (termopar, termístor, resistência) 

    Vantagens

    • Dependendo da configuração do termómetro e do elemento sensor, pode medir-se:
      • a temperatura de uma superfície (tendo o cuidado de colocar corretamente em contacto o sensor e a superfície);
      • a temperatura interna, com um sensor que penetra no meio a medir;
      • a temperatura de um líquido ou de um gás.

    Desvantagens

    • O tempo de resposta é longo, visto ser preciso esperar que o termómetro esteja em equilíbrio térmico com o alvo.
    • A exatidão da medição depende da qualidade do contacto entre o sensor e o alvo.
    • A temperatura máxima depende da resistência dos materiais.

     

    Termómetros sem contacto

    Os termómetros sem contacto permitem medir a temperatura à distância, sem contacto direto com o alvo. Funcionam por infravermelhos. 

    Vantagens

    • A medição é instantânea.
    • Os termómetros sem contacto são compatíveis com temperaturas muito elevadas.
    • São ideais para realizar medições se for impossível o contacto com o alvo, como por exemplo para medir a temperatura de líquidos corrosivos ou de cilindros em rotação.

    Desvantagens

    • Estes termómetros só permitem medir a temperatura de superfícies, não a temperatura interna.
    • Os termómetros sem contacto não medem a temperatura de gases.
  • Porquê optar por um termómetro de vidro?

    Termómetro com tubo de vidro SIKA

    Termómetro com tubo de vidro SIKA

    Estes termómetros são constituídos por um tubo de vidro no interior do qual se encontra um reservatório com líquido ligado a um tubo capilar.

    Funcionamento

    O termómetro com tubo de vidro funciona com base na expansão volumétrica de um líquido provocada pelo aumento da temperatura. Dado o pequeníssimo diâmetro do tubo capilar, as ligeiras alterações de volume do líquido traduzem-se em diferenças visíveis na altura da coluna de líquido. A essa altura corresponde uma dada temperatura, indicada pela escala gravada no tubo exterior.

    Escolha do líquido

    O mercúrio foi durante muito tempo o líquido mais utilizado por ser considerado o mais eficiente. Não adere ao vidro, atinge rapidamente o equilíbrio térmico e permite medir uma ampla gama de temperaturas.

    No entanto, por causa da sua toxicidade, o mercúrio tem vindo a ser substituído, na maioria das aplicações, por outros líquidos, como o álcool colorido com tinta.

    Aplicações

    Estes termómetros ainda são bastante utilizados em laboratórios e no setor alimentar. Estão disponíveis em versão fixa e portátl. No caso dos modelos industriais fixos, o tubo de vidro vem protegido por uma caixa metálica, que confere maior robustez ao termómetro.

    Vantagens

    • Não necessitam de uma alimentação elétrica.
    • Efetuam medições com elevada precisão.
    • A faixa de medição depende do líquido utilizado, situando‑se entre -200°C e 1000°C.
    • Não são afetados por vibrações.

    Desvantagens

    • O tubo de vidro é frágil.
    • O tempo de resposta é longo, pois o líquido deve atingir o equilíbrio térmico com o alvo.
  • Porquê optar por um termómetro de expansão de gás ou líquido?

    Termómetro de expansão de gás JUMO

    Termómetro de expansão de gás JUMO

    Os termómetros mecânicos de expansão de gás ou de expansão de líquido são termómetros analógicos com um mostrador circular.

    São constituídos por um reservatório localizado no tubo de medição e por um tubo de Bourdon que formam um circuito fechado hermeticamente, contendo um líquido ou um gás inerte sob pressão.

    É possível colocar um tubo capilar entre o tubo de medição e o tubo de Bourdon, a fim de afastar o mostrador do ponto de medição e poder efetuar a leitura a vários metros de distância.

    Sob o efeito da temperatura, a pressão interna do sistema varia, causando a deformação do tubo de Bourdon. Este movimento é transmitido por um mecanismo ao ponteiro, que se move numa escala graduada.

    Vantagens

    • Estes termómetros não necessitam de alimentação elétrica pois o seu funcionamento é totalmente mecânico.
    • Efetuam medições com elevada precisão.
    • A faixa de medição depende do líquido ou do gás utilizado (entre -40 e 400°C no caso dos líquidos, entre -200 e 700°C no caso dos gases).
    • A medição é rápida.
    • O mostrador pode ser montado a vários metros de distância do ponto de medição por meio de um tubo capilar.

    Desvantagens

    • O mecanismo destes termómetros é sensível às vibrações. Tal como acontece com os manómetros de Bourdon, que têm o mesmo princípio de funcionamento, existem termómetros com líquido amortecedor, que protege o mecanismo das vibrações.
    • A temperatura ambiente pode afetar a medição.
  • Porquê optar por um termómetro bimetálico ou de barra?

    Termómetro bimetálico AMETEK

    Termómetro bimetálico AMETEK

    Existem dois tipos de termómetros de expansão de um sólido: os termómetros bimetálicos e os termómetros de barra única. Ambos se baseiam nas propriedades de dilatação térmica dos metais.

     

    Termómetros de dilatação de barra metálica

    O elemento sensor é uma barra metálica que sofre uma expansão linear proporcional ao aumento da temperatura. A variação do comprimento da barra é transmitida por um sistema mecânico ao ponteiro, que se move numa escala graduada.

     

    Termómetros bimetálicos

    O elemento sensor consiste em duas lâminas de metais distintos unidas entre si por soldadura ou colagem e enroladas em forma de espiral ou hélice. 

    Como os dois metais têm coeficientes de dilatação térmica diferentes, quando aquecidas, as lâminas não sofrem a mesma expansão, o que provoca o encurvamento do elemento bimetálico. Esta deformação é transmitida por um sistema mecânico ao ponteiro, que indicará o resultado da medição numa escala graduada. 

    Os termómetros bimetálicos estão disponíveis em versão fixa, para integração permanente num processo, e em versão portátil, para medições pontuais.

    Vantagens

    • Estes termómetros não necessitam de alimentação elétrica, uma vez que o seu funcionamento é totalmente mecânico.
    • O seu preço é inferior ao dos termómetros de expansão de gás ou de líquido.
    • A temperatura ambiente não tem qualquer influência na medição.

    Desvantagens

    • O tempo de resposta é longo, pois o elemento bimetálico reage lentamente às variações de temperatura.
    • Não é possível separar o mostrador e o sensor para efetuar a leitura das medições à distância, contrariamente aos termómetros de expansão de gás ou líquido com tubo capilar.
    • Estes termómetros são sensíveis às vibrações.
  • Porquê optar por um termómetro eletrónico?

    Termómetro portátil CHAUVIN ARNOUX

    Termómetro portátil CHAUVIN ARNOUX

    Os termómetros eletrónicos de contacto são constituídos por um sensor e por um circuito eletrónico que converte o sinal elétrico do sensor em informação sobre a temperatura medida, que é apresentada num visor.

    Existem três tipos de termómetros eletrónicos. Diferem quanto ao tipo de sensor de temperatura, que pode ser uma resistência elétrica, um termístor ou um termopar.

     

    Termómetros de resistência

    Os termómetros de resistência, também designados termorresistências, são constituídos por um fio metálico enrolado, cuja resistência elétrica varia com a temperatura. É, portanto, a medição da variação da resistência desse elemento que permite aferir a sua temperatura.

    Os metais mais utilizados nos elementos sensores são a platina, o cobre e o níquel. Cada um destes metais permite medir uma determinada faixa de temperaturas. As mais correntes são as termorresistências de platina PT100 e PT1000, que a 0°C apresentam uma resistência de 100 e de 1000 Ohms, respetivamente.

    Vantagens

    • São termómetros de muito alta precisão, frequentemente utilizados como termómetros de referência.
    • As termorresistências fornecem um sinal mais linear do que os restantes termómetros eletrónicos.
    • Oferecem uma ampla faixa de medição, que se situa entre -250 e 1100°C no caso dos sensores de platina.

    Desvantagens

    • O tempo de resposta é mais longo em comparação com os termopares.
    • O seu preço é mais elevado.
    • São mais volumosos.

     

    Termómetros com termístor

    Um termístor é um semicondutor (de óxidos metálicos sinterizados) bastante sensível à temperatura. Por exemplo, a sua resistência elétrica varia dez vezes mais do que a de um sensor de platina.

    Existem dois tipos de termístores:

    • NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient), cuja resistência diminui com o aumento da temperatura e que têm uma faixa de medição entre -200 e 1000°C;
    • PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient), cuja resistência aumenta com o aumento da temperatura e que têm uma faixa de medição entre 0 e 100°C.

    Vantagens

    • Os termístores são mais sensíveis do que as termorresistências.
    • São mais compactos do que as termorresistências.

     

    Termómetros termopar

    Um termopar funciona com base no efeito Seebeck. É constituído por dois fios de metais diferentes soldados entre si numa extremidade, formando a chamada junta quente. Muito resumidamente, um termopar mede a temperatura da junta quente, que é exposta à temperatura que se pretende medir.

    Existem diferentes tipos de termopares, sendo cada um identificado por uma letra consoante os materiais que o constituem. Diferem em termos de sensibilidade e de gama de medição.

    Tipo Liga Gama de medição
    J Fe / Cu-Ni (ferro / constantan) de -210°C a 1200°C
    K Ni-Cr / Ni-Al (cromel / alumel) de -270°C a 1372°C
    T Cu / Cu-Ni (cobre / constantan) de -270°C a 400°C
    E Ni-Cr / Cu-Ni (cromel / constantan) de -270°C a 1000°C
    N Ni-Cr-Si / Ni-Si (nicrosil / nisil) de -270°C a 1300°C
    S Pt-10%Ro / Pt (platina‑ródio / platina) de -50 a 1768°C
    R Pt-13%Ro / Pt (platina‑ródio / platina) de -50 a 1768°C
    B Pt-30%Ro / Pt (platina‑ródio / platina) de 0 a 1820°C
    C Tu-Rhe 5% / Tu-Rhe 26% (tungsténio-rénio / tungsténio-rénio) de 0 a 2320°C

    Vantagens

    • A medição é rápida.
    • Os vários tipos de termopares cobrem uma vasta gama de temperaturas entre -270 e 2000°C.
    • Têm um preço bastante acessível.

    Uma das principais vantagens dos termómetros eletrónicos é a grande variedade de configurações disponíveis: termómetros fixos para monitorização contínua de processos, dispositivos portáteis para medições pontuais, aparelhos com possibilidade de leitura à distância, etc.

  • Porquê optar por um termómetro de infravermelhos?

    Termómetro de infravermelhos FLUKE

    Termómetro de infravermelhos FLUKE

    Os termómetros de infravermelhos são uma tecnologia recente, mas que se tem vindo a impor em diversas áreas.

    Todas as superfícies emitem energia sob a forma de radiação infravermelha. Quanto mais alta for a temperatura da superfície, mais energia é irradiada. Num termómetro de infravermelhos, também denominado pirómetro, a radiação emitida por uma superfície é direcionada por uma lente para um sensor de infravermelhos, cujo sinal de saída é convertido numa medida que pode ser lida no visor do termómetro.

    A principal vantagem dos termómetros de infravermelhos é que a medição é efetuada à distância, sem contacto com o corpo cuja temperatura se pretende medir. Esta tecnologia é, portanto, particularmente útil sempre que não se possa utilizar outros tipos de termómetros por não ser possível o contacto com o alvo da medição, como no caso de superfícies em movimento (por exemplo, um cilindro em rotação), de temperaturas muito elevadas, de ambientes agressivos ou de locais de difícil acesso.

    A medição por infravermelhos é fiável e rápida, e o preço destes dispositivos tornou-se bastante acessível. Hoje em dia, já é fácil encontrar termómetros de baixo custo para aplicações básicas.

    Os termómetros de infravermelhos são atualmente um instrumento de uso corrente. Estão disponíveis em várias configurações destinadas a diferentes tipos de utilização, como os termómetros fixos para monitorização e controlo de processos, e os termómetros portáteis ou de bolso para medições pontuais.

    Parecem muito simples de utilizar, pois basta apontar para o alvo e a temperatura deste aparece no visor. No entanto, há que ter em consideração as limitações desta tecnologia:

    • O sensor de infravermelhos do termómetro funciona com um comprimento de onda fixo. Ora, para certas aplicações, é necessário um comprimento de onda específico devido à natureza do alvo (por exemplo, vidro, chamas, etc.) ou à composição da atmosfera, que pode interferir com a medição (presença de vapor de água, etc.). Portanto, ao adquirir um termómetro de infravermelhos, assegure-se de que opta por um modelo com um comprimento de onda adequado à aplicação em causa.
    • A medição por infravermelhos é diretamente influenciada pela emissividade da superfície do alvo. A emissividade é a capacidade de uma superfície emitir energia infravermelha e varia entre 0 e 1, dependendo das características de cada superfície, como o material, a cor, a sua natureza, etc. Para se obter uma medição exata, é necessário configurar no termómetro o valor da emissividade do alvo (caso o modelo o permita) ou escolher um termómetro bicromático, que efetuará a medição em dois comprimentos de onda diferentes.
    • Um termómetro de infravermelhos é um dispositivo óptico com um determinado campo de visão. Não mede a temperatura num ponto preciso; o valor medido corresponde sim à temperatura média de todas as superfícies no seu campo de visão. Logo, para que a medição seja exata, a superfície do alvo deve ocupar todo o campo de visão do termómetro. Caso contrário, este detetará outras superfícies que estejam ao lado ou atrás do alvo, com temperaturas diferentes, e o resultado da medição será incorreto. Para evitar estas situações, os termómetros de infravermelhos estão normalmente equipados com um sistema de mira óptica ou a laser.

    Vantagens

    • A medição é efetuada à distância, sem contacto direto com o alvo, sendo assim possível medir a temperatura de superfícies em movimento, inacessíveis ou em ambientes agressivos.
    • Permite medir temperaturas muito elevadas (>2000°C).
    • A medição é fiável e rápida.
    • O preço destes termómetros tornou-se acessível.

    Desvantagens

    • Só medem a temperatura de superfícies.
    • A medição pode ser afetada pela atmosfera entre o alvo e o termómetro (poeira, vapor de água, etc.). 
    • A emissividade do alvo tem de ser levada em consideração.
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