MEDIÇÃO DE TEMPERATURA POR INFRAVERMELHO
A tecnologia infravermelha não é um fenômeno novo, ela tem sido utilizada com sucesso em setores industriais e de pesquisa durante décadas, mas inovações tem reduzidos custos, ampliado a confiabilidade, e resultou em sensores infravermelhos para medição de temperatura sem contato.
Quais as vantagens da medição de temperatura sem contato ?
É rápida (na faixa de ms), permitindo mais medições e acumulação de dados
Medições podem ser feitas em objetos perigosos ou fisicamente inacessíveis (partes com alta-voltagem, medições a grande distância)
Facilidade de medição quando o alvo está em movimento
Medições de altas temperaturas(maiores que 1300°C) não apresentam problemas. Em casos similares, termômetros comuns não podem ser utilizados ou tem a sua vida útil reduzida
Em casos de maus condutores de calor como plástico e madeira, medições são extremamente precisas sem distorções dos valores, se comparado com medições com termômetros de contato
Não há risco de contaminação e efeito mecânico na superfície dos objetos.
Tendo enumerado a vantagens, há questões que precisamos saber quando utilizamos termômetros infravermelhos:
O alvo deve ser oticamente ( infravermelho) visível ao termômetro infravermelho. Alto nível de sujeira ou fumaça fazem a medição perder precisão. Obstáculos como um tanque metálico fechado, só é possível a medição na superfície do mesmo, não podendo ser medido a temperatura do produto no interior do tanque
A parte ótica do sensor deve ser protegida de sujeira e líquidos condensados
Normalmente, somente a temperatura de superfície pode ser medida
Em suma, as principais vantagens da medição de temperatura por infra-vermelho são a velocidade, ausência de interferência e possibilidade de medição de altas temperaturas até 3000°C. Lembrando que apenas temperaturas na superfície dos materiais podem ser medidas
O sistema de medição infra-vermelha
Os termômetros de infra-vermelhos podem ser comparados ao olho humano. As lentes do olho representa a parte ótica que faz com que a radiação(fluxo de fótons) vindos dos objetos pela atmosfera, alcancem a camada fotossensível (retina). Isto é convertido em um sinal que é enviado ao cérebro.
A figura abaixo apresenta o processo de medição por infravermelho
Toda forma de matéria com temperatura(T) acima do zero absoluto emite radiação infravermelha de acordo com a temperatura. Isto é chamado de radiação característica. A causa disto é o movimento mecânico interno das moléculas.
A intensidade deste movimento depende da temperatura do objeto. Como o movimento das moléculas representa deslocamento de cargas, radiação eletromagnética(fótons) é emitida. Estes fótons movem-se coma velocidade da luz e comportam-se de acordo com os princípios óticos conhecidos. Eles podem ser defletidos, focados por lentes, ou refletidos por superfícies reflexivas. O espectro desta radiação tem faixa de 0,7 a 1000 µm de comprimento de onda. Por esta razão, a radiação não pode ser normalmente vista a olho no. Esta área encontra-se na área de luz vermelha da luz visível e desta forma tem sido chamada de infravermelha.
A figura abaixo apresenta a radiação típica de corpos em diferentes temperaturas. Como indicado, corpos com temperaturas altas ainda emitem uma pequena quantidade de radiação visível. Isto é o motivo que qualquer um pode ver objetos que estão com temperatura acima de 600°C, crescendo de vermelho para branco.
Trabalhadores experientes de siderurgias estimam a temperatura pela cor. Esta tática foi usada nas industrias de ferro e aço em 1930. A parte invisível do espectro, entretanto, contém mais de 100.000 vezes mais energia.
A tecnologia de medição por I.V. baseia-se nisto.
Podemos perceber no gráfico que, o pico de radiação move-se para pequenos comprimentos de onda na proporção que a temperatura aumenta, e que a curva de cada corpo não se sobrepõe em diferentes temperaturas. A energia radiante em toda a faixa de comprimento de onda aumenta sua intensidade em 4 com a temperatura. Estas relações foramsomatório da emissão, composta por absorção(A), reflexão(R) e transmissão(T) é igual a 1.
O sistema ótico do sensor de infravermelho captura a energia emitida de um ponto de medição circular e focaliza no detector. O alvo deve ser completamente ocupado por este ponto, de outra forma o termômetro irá detectar temperatura do ambiente ao redor , ocasionando erro de leitura.
A resolução ótica é definida como a relação entre a distância do dispositivo de medição do alvo e o diâmetro(spot) do ponto a ser medido.
Pirômetros descobertas por Stefan e Boltzmann em 1879 e ilustra que a temperatura pode ser medida pelo sinal de radiação.
Estas curvas apresentadas são de um corpo "ideal" chamado de Corpo Negro. Outros corpos, entretanto emitem menos radiação na mesma temperatura. A relação entre a real energia emitida e a energia emitida pelo corpo negro é conhecida como emissividade e pode ser no máximo 1 (o que corresponde ao corpo negro ideal) e o mínimo igual a 0. corpos com emissividade menor que 1 são chamados de corpos cinza. Corpos onde a emissividade é também dependente da temperatura e comprimento de onda são chamados de corpos não-cinza.
O são geralmente acompanhados com telescópio ou mira LASER. O feixe de LASER permite ao usuário apontar para o ponto de medição desejado com mais rapidez e precisão.
Após várias dúvidas e diferenças nas medições dos pirômetros usados em R/C,
levei o que eu uso para comparação.
Na empresa em que eu trabalho, existe um laboratório que aferi o pirômetros usados em controle de processo,
aproveitei e levei o meu Duratrax.
Levei um cabeçote do motor 12-3SCT Novarossi, com vela, colocado em um forno e aquecido a 100°C, forno
usado somente em aferição, comparado com pirômetro padrão para aferição, o valor foi encontrado o mesmo 100°C com
emissividade de E 85, medindo sempre na vela com o dissipador.
Tambem comparei o mesmo na pista, com pirômetro marca Exergen, considerado o melhor para medição de nossos
motores,
os valores variam em 1°C, mas ao comparar com o restante de modelos de pirômetros, até mesmo outro Duratrax, variam e muito.
As comparações tem de serem feitas na faixa de 100°C, não adianta comparar em motor frio que está com 30°C,
pois nessa faixa a medição é bem parecida.
Não é correto acertar a temperatura de um pirômetro pela emissividade, mas no nosso caso essa é a única regulagen que temos e
tambem a faixa de valor a ser medida é bem pequena, 100~150°C
Conclui, que estes pirômetros, são apenas para uma "noção" de qual temperatura o motor está, nada como avaliar a fumaça
que sai do motor no final de uma reta ou a vela no final de cada tanque, no qual existem vários tópicos sobre isso.
Espero que tenha ajudado,
Rogério
