Dissipação de calor

“Na melhor das hipóteses, um instrumento mede apenas sua própria temperatura”. O objetivo é, portanto, equalizar a temperatura do elemento sensor à temperatura do meio a ser medido. Somente então o instrumento exibirá a temperatura desejada.

Princípios que devem ser considerados

O calor sempre flui do corpo mais quente para o mais frio
Corpos de diferentes temperaturas buscam um equilíbrio entre a diferença de temperatura

Fluxo de calor de um corpo mais quente para um corpo mais frio

Esforçando-se para equilibrar a diferença de temperatura

Transporte de calor entre o instrumento e o ambiente

Um instrumento transporta calor através de seus componentes para o ambiente. Aqui, supõe-se que a temperatura ambiente seja menor que a temperatura medida. Na situação inversa, o meio do processo é aquecido pelo instrumento.

Geralmente, isso significa que cada instrumento gera uma dissipação de calor. A arte é minimizar o erro resultante.

Fatores que afetam a magnitude da dissipação de calor

Capacidade de calor do meio a ser medido
Capacidade de calor do instrumento (e seus componentes)
Coeficiente de penetração de calor do material do instrumento
Condutividade térmica do instrumento (e seus componentes)
Diferença de temperatura entre o meio a ser medido e a temperatura ambiente
Proporções de massa (poço termométrico, niple de extensão, meio a ser medido)

O projeto do instrumento é, em última análise, a consideração da soma de todos os fatores de influência acima mencionados.

Componentes para instrumentos com alta dissipação de calor

Com sensores de temperatura: poço termométrico, revestimento externo do cabo de isolação mineral, condutores
Com termômetros acionados a gás: poço termométrico, haste, capilares
Com termômetros bimetálicos: poço termométrico, haste

A dissipação de calor ocorre, portanto, predominantemente através dos componentes metálicos do instrumento; no entanto, o ar fechado no instrumento também transporta calor, embora em um grau muito menor. A dissipação de calor é a mesma para o mesmo material, também mais forte, quanto maior a área efetiva pela qual o calor é transportado. Quanto maior a massa de um instrumento e seu poço termométrico e maior sua condutividade térmica, maior é a energia térmica que pode ser extraída do ponto de medição.

Condições para prevenir erros de dissipação de calor

Exemplo de um ponto de medição para o qual se espera um considerável erro de dissipação/medição de calor

O design físico do instrumento deve corresponder aos requisitos do ponto de medição (na medida do possível fisicamente).
O instrumento deve ser imerso suficientemente no meio cuja temperatura deve ser medida. Se não for esse o caso, em determinadas condições, o calor será transportado para a região de menor temperatura, e o sensor não detectará adequadamente a temperatura do meio a ser medido. Então será impossível manter a exatidão da classe necessária.
O ponto de medição deve estar bem isolado na medida do possível.

Nota
Informações sobre nossos instrumentos de medição podem ser encontrados no site da WIKA.

Veja também o artigo:
Temperatura – O que é realmente?