A integridade do sensor garante a precisão da medição de temperatura

Seja medindo ou controlando a temperatura, tudo começa com o sensor. Sensores melhores fazem medições de processo melhores. Esse recurso apareceu originalmente na edição de maio de 2022 da InTech Focus Temperature & Pressure.

Embora nem toda aplicação de temperatura seja uma medição de alta precisão, as melhores práticas podem ser aplicadas para eliminar o desvio do sensor no início de uma instalação. Isso ajuda os usuários a obter resultados ideais, evitando tempo de inatividade ou solução de problemas que podem resultar de futuros desvios durante a operação. Vários fatores influenciam a precisão do sistema de temperatura: precisão do sensor individual, fio de extensão e dispositivos de medição. Ao embarcar em um projeto envolvendo medição ou controle de temperatura, considere estas regras básicas:

Os sensores de temperatura mais comuns aceitáveis ​​para medição e controle de temperatura incluem termopares, detectores de temperatura de resistência (RTDs), termistores e sensores baseados em semicondutores. Somente T/Cs, RTDs e entrada/saída remota (E/S) são discutidos aqui.

Os termopares (T/Cs) são os sensores de medição de temperatura mais comuns usados ​​nos EUA para controle de processo. O uso de T/C é uma tecnologia comprovada na indústria. Eles são robustos, relativamente baratos e fáceis de usar.

Teoricamente, quaisquer dois tipos diferentes de material condutor poderiam ser usados ​​para fazer um termopar. No entanto, apenas algumas combinações são usadas. Os critérios para as combinações de materiais escolhidos para uso em termopares incluem a magnitude de seu coeficiente de Seebeck relativo, estabilidade química, estabilidade metalúrgica, resistência, ductilidade e custo. ) atribuiu designações de letras a esses oito tipos: T, J, K, E, N, S, R e B (Tabela 1). As designações são baseadas na relação entre tensão e temperatura para esses termopares. As designações não são baseadas em suas composições. Os T/Cs construídos de acordo com o padrão ASTM E230 são mais precisos. O padrão ASTM E320 rege a precisão do termopar.

Sensores termopares construídos de acordo com o padrão ASTM E230 são mais precisos. O padrão ASTM E320 rege a precisão do termopar, conforme mostrado abaixo na Tabela 2.

Os termopares podem ser construídos com fio premium ou especial que reduz a incerteza pela metade. A designação premium/especial indica que este fio tem uma mistura de liga de maior pureza. Mesmo com T/C de grau premium/especial, a Moore Industries recomenda o uso de RTDs em vez de T/Cs sempre que possível, pois sua precisão, repetibilidade e estabilidade são superiores às dos T/Cs. Ao comparar os dados de precisão entre a Tabela 3 e a Tabela 2, observe que a incerteza é reduzida pela metade usando sensores de nível premium. Se T/Cs devem ser usados, o grau premium oferece maior estabilidade com uma diferença de custo insignificante. O problema constantemente observado em termopares é a contaminação do fio. À medida que a contaminação ocorre, o erro aumenta gradualmente a ponto de exigir a substituição do sensor.

Sempre que o fio de extensão T/C é conectado a um T/C, ele introduz mais incerteza na medição (Tabela 4). Se o fio de extensão T/C for exposto a temperaturas fora dos intervalos especificados, considere o uso de fio de termopar real. Além da incerteza, o fio de extensão T/C é suscetível a interferência de radiofrequência (RFI) e interferência eletromagnética (EMI). O fio de extensão para os tipos de termopar J e K acrescenta outra incerteza de ±2,2°C (±4,0°F) quando o fio está limpo e não contaminado. Além disso, o fio de extensão T/C tende a se comportar como uma antena para RFI e EMI. Use as melhores práticas para manter o ruído perturbador fora desses sinais mV de baixo nível. O fio de extensão T/C se degradará a ponto de ser substituído; substituí-lo por mais fio de extensão perpetua o loop de substituição do fio de extensão T/C. No entanto, o fio de extensão T/C de grau premium reduz o erro potencial pela metade e deve ser selecionado. Se o fio de extensão for estressado por ser exposto a temperaturas fora dos limites mostrados na Tabela 3, a incerteza aumentará. O fio de extensão de grau premium ainda permite a possibilidade de erro, uma vez que os metais são contaminados por influências do ar. Recomenda-se que o fio de extensão T/C seja eliminado o mais próximo possível do T/C, instalando transmissores de temperatura ou E/S remota.