Sensores PT 100

O sensor Pt-100 é um tipo de termorresistência que mede a temperatura pela correlação da sua resistência elétrica com a temperatura. A maioria destes sensores é feita a partir de uma espiral de fio fino montada num suporte cerâmico ou de vidro. Possuem natureza frágil e necessitam ser instalados em bainhas protetoras.

O Pt-100 é geralmente considerado como o mais exato sensor de temperatura industrial disponível, além de proporcionar excelente estabilidade e repetibilidade. Os métodos de utilização de resistências para medição de temperatura iniciaram-se por volta de 1835, com Faraday, porém só a partir de 1925 começaram a ser elaboradas para utilização em processos industriais.

Os Pt-100s são instrumentos notáveis. Podem medir temperaturas desde 14K até 960ºC, com incertezas próximas de 1 mK. Podem ser repetidamente ciclados em algumas centenas de graus e ainda passar no teste das melhores pontes de resistência. Poucos materiais podem ser tratados desta maneira e continuar estáveis.

Conhecimentos Técnicos sobre Sensores PT 100

Existem muitos tipos de Pt-100s, desde o termômetro padrão, definido pela EIT-90, até os termômetros industriais, mais robustos, que podem ter incertezas na casa do décimo do grau. O baixo custo aliado ao alto desempenho o torna o preferido para medir temperatura em muitas aplicações, particularmente nas que apresentam menores tolerâncias.

Tipos de elementos sensor

PT-100 montando com bainha de proteção

Montagem Convencional da PT 100 Industria

Montagem com isolacao mineral da Pt-100 industrial

A escolha das bainhas para Pt-100s é um fator chave para determinar a faixa de operação e o limite de erro de um termômetro. Há duas classes de materiais para bainha: metálicos, tais como aço inoxidável ou Inconel; não-metálicos, incluindo vidro, alumina e quartzo.

As bainhas metálicas são menos frágeis e mais fáceis de fabricar. Entretanto, seu uso está limitado a 450ºC, preferivelmente abaixo de 250ºC. Em temperaturas mais elevadas, os átomos de metal tornam-se muito móveis e podem contaminar o fio de platina. Para uso acima de 250ºC as bainhas devem sofrer tratamento térmico em ar ou oxigênio para formar uma camada impermeável de óxido no interior da bainha. Esse tratamento prolonga consideravelmente a vida da montagem. Os elementos de vidro ou cerâmicos encapsulados em vidro são mais adequados para operação acima de 250ºC.

Em temperaturas acima de 450ºC a platina torna-se mais e mais suscetível à contaminação e qualquer componente metálico deve ser visto como uma fonte potencial de impurezas. Os materiais devem ser muito mais limpos. Normalmente são usadas bainhas de quartzo e alumina de alta pureza, que também recebem tratamento especial. Existem termômetros de bainha metálica, fabricados com cuidados especiais que podem ser usados até 650ºC, normalmente como padrões de trabalho na calibração.

Equações de conversão da resistência para temperatura

Nos primórdios da termometria de resistência, Callendar descobriu que a resistência da platina podia ser adequadamente descrita por uma função quadrática simples com as constantes A e B,R(t) = R(0ºC)(1 + At + Bt2)

Mais tarde van Dusen descobriu que era necessário um termo corretivo adicional para se descrever a relação resistência-temperatura abaixo de 0ºC:R(t) = R(0ºC)(1 + At + Bt2 + C(t-100)t3)

Para termorresistência de platina industrial com coeficiente de resistividade (α) igual a 0,003850 ºC-1, os valores determinados pela IEC 60751 para são:

  • A = 3,9083 x 10-3/ºC
  • B = -5,775 x 10-7/ºC2
  • C = -4,183 x 10-12/ºC4

Relação temperatura x resistência para Pt-100

t90 (ºC) Resistência ( )
-200 18,52
-100 60,26
0 100,00
100 138,51
200 175,86
300 212,05
400 247,09
500 280,98
600 313,71
700 345,28
800 375,70
850 390,48

Limite de Erro em Função da Temperatura

A maioria das normas classificam os Pt-100s industriais em Classe A e Classe B, de acordo com seu limite de erro. Esses limites de erro são expressos por equações. A seguir são apresentadas as classes padronizadas pela IEC 60751:2008:

  • Classe AA = ±0,10 + (0,0017 x T)°C
  • Classe A = ±0,15 + (0,002 x T)°C
  • Classe B = ±0,30 + (0,005 x T)ºC
  • Classe C = ±0,60 + (0,010 x T)°C

Existem elementos especiais, não normalizados, chamados de Banda 5 ou 1/10 DIN que, depois de montados, resultarão em termômetros com erros menores do que a classe A.

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