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Termorresistência PT100 – Bulbo de Resistência - O que é?

A utilização de resistências para medição de temperatura iniciou-se em meados de 1830, porém só houve condições de se elaborar as mesmas para utilização em processos industriais a partir do ano de 1925.

 

As termoresistências são sensores de temperatura usados amplamente nos processos industriais e laboratoriais, por suas condições de alta estabilidade, repetibilidade, resistência à contaminação, mínimo drift em relação ao tempo, menor influência de ruídos e altíssima precisão de leitura.

 

Por tais características, este sensor é padrão internacional para a medição de temperatura na faixa de -259,3467°C a 961,78°C, segundo a ITS-90.

 

As termoresistências, bulbos de resistência, termômetros de resistência ou RTD são sensores baseados no princípio de variação da resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam a resistência com o aumento da temperatura.

 

O material mais utilizado é a platina, pois o mesmo apresenta uma ampla escala de temperatura, alta resistividade permitindo maior sensibilidade, alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura, uma boa linearidade resistência x temperatura e também a rigidez e dutibilidade para ser transformada em fios finos.

Principio de Funcionamento do PT-100

O princípio de medição de temperatura utilizando termômetros de resistência se baseia na variação do valor da resistência elétrica de um condutor metálico em função da temperatura. De uma forma aproximada, mas nem por isso muito longe do real, a variação da resistência elétrica de um metal em função da temperatura pode ser representada pela expressão:

 

R(t) = R0 (1 + at)

 

onde:

 

R(t): Resistência elétrica à temperatura "t";
R0: Resistência elétrica à temperatura de 0ºC;
a: Coeficiente de variação da resistência elétrica em função da temperatura, medido em ºC;
t: Temperatura, medida em ºC;

 

Um estudo mais detalhado mostra que o coeficiente "a" varia em função da temperatura, e esse fato deve ser considerado nos termômetros de resistência, principalmente quando os mesmos são utilizados para medição em um intervalo de temperatura acima de 100ºC. Dentre os metais, aqueles que se mostraram mais adequados para a utilização na termometria de resistência são:

 

1 - Liga de Rh99,5% x Fe0,5%:
Utilizado para medição de temperatura na faixa de 0,5K a 25K (-272,65ºC a -248,15ºC);

 

2 - Cobre:
Utilizado para medição de temperatura na faixa de 193,15K a 533,15K 9 (-80ºC a 260ºC). Possui uma linearidade de 0,1ºC em um intervalo de temperatura de 200ºC. Entretanto, sua baixa resistência à oxidação limita a sua faixa de temperatura de utilização.

 

3 - Níquel:
Utilizado para medição de temperatura na faixa de 213,15K a 453,15K (-60ºC a 180ºC). Os principais atrativos na sua utilização são seu baixo custo e alta sensibilidade. Sua principal desvantagem é a baixa linearidade.

 

4 - Platina:
Utilizado para medição de temperatura na faixa de 25K a 1235K (-248ºC a 962ºC). É o metal mais utilizado na construção de termômetros de resistência, pela sua ampla faixa de utilização, boa linearidade e melhor resistência à oxidação. Suas características serão apresentadas com mais detalhes a seguir.

 

Entre estes materiais, o mais utilizado é a platina, pois apresenta uma ampla escala de temperatura, uma alta resistividade permitindo assim uma maior sensibilidade, um alto coeficiente de variação de resistência com a temperatura, uma boa linearidade resistência x temperatura e também ter rigidez e dutibilidade para ser transformada em fios finos, além de ser obtida em forma puríssima. Padronizou-se então a termoresistência de platina.

 

A equação matemática que rege a variação de resistência em função da temperatura chama-se de equação Callendar-Van Dusen e que está mostrada abaixo:

 

Para o range de -200 a 0°C:
Rt = RO.[1 + At + Bt2 + Ct3.(t-100)]

Para o range de 0 a 850°C:
Rt = R0.[1 + At + Bt2]

 

onde:
Rt = resistência na temperatura t
R0 = resistência a 0°C
t = temperatura °C
A, B e C = coeficientes determinados pela calibração:A = 3.90802.10 exp-3 (°C exp-1)
B = -5,802. 10 exp-7 (°C exp-2)
C = -4,27350. 10 exp-12 (°C exp-4)

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