Pirómetros
(74)Os pirómetros são dispositivos que permitem a medição de temperatura sem contato. Devido ao seu amplo alcance de medição e rapidez, são utilizados em várias aplicações: sistemas de aquecimento e refrigeração, HVAC, transporte (especialmente na manutenção de veículos, não apenas automóveis), na indústria alimentar, farmacêutica e até no setor energético. É importante destacar que este método de medição permite examinar elementos rotativos (detecção de pontos de atrito), conexões sob tensão (segmentos com resistência aumentada) ou objetos em áreas perigosas. Considerando este vasto leque de aplicações, vamos explorar a funcionalidade dos pirómetros e as suas principais características.
Princípio de funcionamento
Os pirómetros utilizam o fenómeno da radiação térmica para medir a temperatura. Todos os corpos cuja temperatura é superior ao zero absoluto emitem ondas eletromagnéticas. O seu comprimento de onda situa-se na faixa da luz infravermelha (IR). Medindo a intensidade dessa radiação, é possível estimar com grande precisão a temperatura do objeto. Nos pirómetros, é utilizado um elemento optoeletrónico sensível à luz para esse fim. Para garantir que a medição é realizada numa área específica, os raios IR são focados na superfície sensível à luz através de uma lente simples. Os dados são processados por um conversor A/D e um circuito especialmente programado.
Tipos de pirómetros
A principal e mais evidente divisão dos pirómetros está relacionada com o seu uso e construção. Embora o princípio de funcionamento seja o mesmo para todos os dispositivos, eles diferem em precisão e funcionalidade (descritas abaixo).
Pirómetros portáteis
Os mais comuns são os pirómetros portáteis, onde o elemento de medição está montado num punho. Na maioria dos modelos, o punho contém um compartimento para as baterias, e na parte superior existe um gatilho que serve para ativar a medição. Dessa forma, o dispositivo pode ser operado com uma mão e facilmente apontado para o objeto a ser medido. No punho, encontra-se o módulo do pirómetro com a lente, e do lado do operador, um ecrã (geralmente LCD) que mostra os resultados e configurações, assim como botões para fazer ajustes. O formato e a utilização dos dispositivos portáteis são geralmente uniformes, independentemente da sua finalidade específica. As funções específicas desses dispositivos são descritas abaixo.
Pirómetros para automação industrial
Nos pirómetros utilizados em sistemas de automação, o módulo de medição é muito mais compacto, para que possa ser instalado em diferentes posições e em espaços restritos. A alimentação e os dados das medições são transmitidos por conectores industriais padrão, pelo que este módulo não é uma unidade autónoma. Na maioria dos casos, eles são instalados de forma estática. Como podem medir a uma certa distância e operam numa faixa de temperatura relativamente ampla, no ambiente industrial são utilizados para medir a temperatura sem contato de fornos, elementos a temperaturas extremas, e em sistemas que exigem alta higiene (indústria alimentar, química, farmacêutica, etc.). Como o elemento sensível à luz está ligado a um controlador externo, as medições podem ser realizadas mais rapidamente (com maior frequência) do que com dispositivos portáteis.
Funções adicionais dos pirómetros
A funcionalidade dos pirómetros destinados a sistemas de automação depende do modelo: podem ser altamente configuráveis ou servir como um tipo de sensor térmico. Nos modelos portáteis, os fabricantes equipam os dispositivos com uma série de funções que facilitam a coleta de medições, especialmente as de rotina e periódicas. Ao escolher um pirómetro, é aconselhável considerar como as capacidades ampliadas de um modelo afetam a ergonomia do trabalho.
Resolução ótica e ponteiro laser
O equipamento padrão dos pirómetros portáteis inclui um ponteiro laser, que indica a superfície a ser medida. É importante destacar que não se trata de um único ponto. Devido ao princípio de funcionamento, o pirómetro mede a intensidade da radiação emitida numa determinada área.
As características óticas são fornecidas no manual para que o utilizador saiba a que distância deve realizar a medição. O elemento mais importante desta especificação é a resolução ótica, que indica a área da qual as ondas eletromagnéticas são recolhidas para a medição. A radiação infravermelha é focada no elemento sensível à luz através de uma lente – o campo de visão do pirómetro pode, assim, ser descrito como um cone com o vértice situado no elemento de medição e perpendicular à sua superfície. Quanto mais longe da lente, mais ampla será a área de onde a radiação infravermelha é captada (o que diminui a precisão da medição a maiores distâncias). Na maioria dos pirómetros, o raio laser indica a altura do cone, mas alguns modelos emitem raios adicionais que marcam o perímetro da base, mostrando ao operador a área exata a ser medida. Isso é particularmente útil ao coletar dados em instalações complexas de aquecimento, refrigeração ou HVAC, onde tubos e condutas estão muito próximos uns dos outros.
Quanto aos fatores que influenciam os resultados da medição, é importante lembrar que quase todos os corpos refletem a radiação infravermelha de outras fontes (assim como refletem a luz visível), o que faz com que a temperatura ambiente influencie os resultados da medição em certa medida (geralmente mínima).
Alarmes acústicos e visuais
Em algumas situações, o utilizador do pirómetro não estará interessado numa temperatura específica, a menos que ultrapasse os valores-limite. Isso acontece, por exemplo, durante inspeções regulares, quando se verifica se certas áreas ou elementos do sistema não estão superaquecidos ou subarrefecidos. Por esse motivo, alguns modelos de pirómetros permitem definir valores de limite e emitir um alarme acústico e/ou visual quando a temperatura medida está fora do intervalo estabelecido. Essa função simples acelera significativamente muitas tarefas de manutenção e serviço.
Funções MIN, MAX, AVG, etc.
Ao realizar medições em objetos com temperatura variável (por exemplo, componentes termorreguladores, pontos de sistemas HVAC), é útil uma função que permite ao dispositivo armazenar os valores extremos registados durante um determinado período. As funções MIN e MAX indicam a temperatura mais baixa e mais alta que o dispositivo mediu enquanto o gatilho estava pressionado. Além disso, muitas vezes está disponível uma medição média (AVG), útil para medir grandes superfícies como sistemas hidráulicos/pneumáticos ou painéis fotovoltaicos, para estimar as perdas totais e otimizar o desempenho.
Memória de medições e comunicação
Se o pirómetro for utilizado com frequência e regularmente, como nas inspeções de grandes instalações, pode ser uma boa ideia investir num dispositivo com funcionalidades avançadas, como memória integrada e a capacidade de exportar os resultados para um computador (para processamento posterior ou criação de relatórios). Esses modelos comunicam-se por meio de protocolos sem fio (Bluetooth, WiFi), conectores comuns (USB), e às vezes suportam cartões de memória removíveis. As informações recolhidas podem ser facilmente exportadas para um ficheiro e analisadas ou usadas para gerar relatórios.
Parâmetros importantes dos pirómetros
Ao escolher um pirómetro, além das funcionalidades descritas acima, é essencial considerar vários parâmetros-chave. O primeiro é, obviamente, o intervalo de medição, que define a faixa térmica em que o dispositivo opera. A resolução da medição também será relevante. Além disso, a maioria dos dispositivos permite um ajuste do coeficiente de emissividade (determinado por fatores como o material, o estado físico, a textura e o ângulo de observação do objeto medido).
As preferências pessoais incluem o tamanho e o peso do dispositivo, bem como o tamanho do ecrã. Também é importante verificar se o pirómetro vem com acessórios, como sondas, termopares, capas ou malas de transporte. Se o dispositivo for utilizado com frequência, pode ser útil investir num modelo alimentado por bateria recarregável. Para dispositivos destinados a uso profissional, um fator importante será o certificado de calibração do sensor. Vale também a pena prestar atenção à classe de proteção (impermeabilidade), que muitas vezes é muito alta (por exemplo, IP65), permitindo o uso em condições ambientais difíceis.
No que diz respeito aos pirómetros destinados a serem instalados em sistemas de automação industrial ou que desempenham uma função de controlo em outros sistemas, além dos parâmetros mencionados, uma característica chave será a interface do dispositivo. Muitos desses produtos podem comunicar-se utilizando padrões industriais comuns, como Profibus ou RS485.
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