Guia para Utilização de Termômetros de Líquido em Vidro

Elaborado por: Eng° André Ricardo Holand 1 de 9

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul LABELO - Laboratórios Especializados em Eletro-Eletrônica

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Guia para Utilização de Termômetros de Líquido em Vidro

Índice UTILIZANDO TERMÔMETROS DE LÍQUIDO EM VIDRO ...................................................................................... 2

1. CLASSIFICAÇÃO DOS TERMÔMETROS................................................................................................................. 2

1.1 QUANTO À ESCALA.................................................................................................................................................... 2

1.2. QUANTO AO TIPO ...................................................................................................................................................... 2

1.2.1. TERMÔMETRO DE IMERSÃO PARCIAL........................................................................................................... 2

1.2.2. TERMÔMETRO DE IMERSÃO TOTAL............................................................................................................... 2

1.2.3. TERMÔMETROS DE IMERSÃO COMPLETA .................................................................................................. 3

2. CUIDADOS NO MANUSEIO DO TERMÔMETRO ................................................................................................... 3

2.1. INSPEÇÃO VISUAL ANTES DO USO ...................................................................................................................... 3

3. CÁLCULO DAS CORREÇÕES DA COLUNA EMERGENTE ................................................................................. 4

4. COMO EMBALAR ADEQUADAMENTE O EQUIPAMENTO PARA TRANSPORTE........................................ 8





Utilizando Termômetros de Líquido em Vidro Prezado cliente, para sua segurança e comodidade elaboramos um breve explicativo para a melhor compreensão e uso destes equipamentos, esperamos que seja de bom proveito. O método de medição empregado para calibração de termômetros de líquido em vidro é o da comparação, no qual compara-se a indicação do termômetro em calibração com um padrão conhecido e devidamente calibrado em um meio de transferência térmica (banho ou forno).

1. Classificação dos Termômetros

1.1 Quanto à Escala Podem ser: * Escala Interna - Existe graduação da escala fixa na parte interna da haste; * Escala Externa - Graduação da escala está gravada sobre a superfície da haste; * Escala em graus Celsius;

* Escala em graus Fahrenheit.

1.2. Quanto ao Tipo

1.2.1. Termômetro de Imersão Parcial Estes termômetros podem ser identificados de diversas formas diferentes: - Através de anel ou meio anel impresso no bulbo; - Marca, traço ou similar indicando o limite mínimo de imersão do bulbo; - Identificação escrita na haste do termômetro especificando a profundidade da imersão( IM 80mm); - Através de constrição, alargamento ou anel de vidro no bulbo, evidenciando o limite de imersão; - Quando a haste de imersão do bulbo é comprida, quando não existe alargamento na região que delimita o início da haste, a profundidade de imersão geralmente aparece escrita na mesma. Recomenda-se o uso destes termômetros em situações onde não é possível executar a leitura com um termômetro de imersão total.

1.2.2. Termômetro de Imersão Total Estes termômetros, geralmente, são identificados das seguintes formas:

- Está escrito na haste do mesmo que a imersão é total ( IM total ); - Não possui nada escrito nem evidência clara que seja de imersão parcial. Obs.: Geralmente termômetros com estreitamento pequeno entre a haste e o bulbo são de imersão total; Este tipo de termômetro é recomendado como padrão pois não necessita de correções de coluna emersa quando utilizado adequadamente (imersão total).





A leitura é executada imergindo-se o equipamento até a linha da temperatura que deseja-se medir.

1.2.3. Termômetros de Imersão Completa Estes termômetros estão identificados por escrito na haste do mesmo. Diferem dos outros dois tipos pela necessidade de serem imersos completamente no meio que se deseja medir, neste caso o meio de medida deve possuir uma escotilha de vidro para executar-se a leitura. Este tipo de termômetro não é muito utilizado.

2. Cuidados no Manuseio do Termômetro Devem-se evitar:

• Batidas ou solavancos na posição horizontal;

• Mudanças bruscas de temperatura;

• Não colocar o equipamento sob superfícies metálicas ou pedra ou qualquer outro material que porventura venha a causar choque término após a retirada do banho, sob o risco de quebra e inutilização do termômetro;

• Em caso de quebra o mercúrio deve ser recolhido em um recipiente de vidro com tampa plástica e remetido ao fabricante do termômetro, nunca joque mercúrio fora, é altamente tóxico e poluente.

• Nunca deve-se aquecer o termômetro em chama viva.

2.1. Inspeção Visual Antes do Uso Antes da utilização de um Termômetro de Líquido em Vidro devem ser tomadas algumas precauções quanto: ao manuseio, à permanência no laboratório para climatização ( à temperatura ambiente entre 24 e 72 horas) afim de que retone às suas condições normais de uso e condições operacionais, desta forma evita-se danos físicos ( quebras) ou danos internos ( desajuste da escala ) causados pela separação do mercúrio, criação de bolhas de ar no bulbo ou evaporação do líquido orgânico nos termômetros deste tipo. Antes do uso deve se fazer uma inspeção visual no termômetro, afim de identificar possíveis bolhas de ar no interior do bulbo ou separações na coluna de mercúrio decorrentes de batidas no transporte. As bolhas de ar são facilmente removidas com suaves batidas do bulbo do termômetro sobre uma superfície macia na posição vertical. O impacto das batidas faz com que as bolhas de ar subam à superfície do líquido.

Em casos onde se observa a separação das colunas de mercúrio pode se proceder de diversas formas:

1) Se uma pequena porção de mercúrio estiver separada no topo da coluna e o termômetro possuir câmara de expansão , o líquido pode ser unido aquecendo-se o termômetro cuidadosamente, até que o mercúrio atinja a câmara de expansão, em seguida retire o termômetro da fonte de calor e bata suavemente contra a palma da mão, afim de facilitar a união da coluna fragmentada ( não se deve empregar este método para termômetros de temperatura acima de 260°C, pois pode ocasionar danos ao equipamento afetando sua precisão);

2) No caso de termômetros que possuem câmara de contração abaixo da menor graduação da escala é possível unir as colunas com suaves batidas do termômetro contra a palma da mão





ou contra um material macio ou esponjoso, em casos mais insistentes deve-se submeter o termômetro a um banho de gelo, e com suaves batidas unir as colunas separadas;

3) Em termômetros preenchidos com líquido orgânico é comum ocorrer destilação com condensação subseqüente do líquido incolor na parte superior do termômetro, deve-se proceder da mesma forma empregada nos termômetros de mercúrio.

Nunca deve-se submeter um termômetro à calibração com bolhas de ar ou separações no mercúrio, pois isto danificará o equipamento e, eventualmente, o inutilizará, causando um desajuste em relação à sua escala. OBS: PESSOAS SEM TREINAMENTO NÃO DEVEM TENTAR UNIFICAR A COLUNA DE MERCÚRIO POIS FACILMENTE QUEBRARÃO O EQUIPAMENTO, DEVE-SE ENVIAR O EQUIPAMENTO BEM EMBALADO PARA UM LABORATÓRIO ESPECIALIZADO OU O PRÓPRIO FABRICANTE.

3. Cálculo das Correções da Coluna Emergente O erro de coluna emergente, Ce, para termômetros de líquido em vidro de imersão total quando usado em imersão parcial é calculado pela expressão [1]:

))(( HMTLIBTe TMMTMMKC −−= ; (1)

Onde:

TMM é a temperatura média medida no termômetro ( média das medidas);

k é o coeficiente de expansão do líquido termométrico (vide tabela 3);

TLIB é a temperatura sob a escala na linha de imersão do banho;

THM é a temperatura da haste da coluna emergente, lida com termômetro de líquido em vidro tipo Faden ou auxiliar; É aceitável o uso de termômetros de imersão total sem correção desde que a linha de imersão não exceda a 5 divisões da escada do equipamento em relação a temperatura que se pretende medir.

Os termômetros de imersão parcial podem ser utilizados de duas formas, ou seja em suas linhas de imersão definidas pelo fabricante, ou ainda fora de sua linha de imersão. Neste caso existem duas fórmulas distintas para o cálculo do erro da coluna emergente. Quando utilizado na linha de imersão definida pelo fabricante, o erro de coluna emergente, Ce, para termômetros de líquido em vidro de imersão parcial é calculado pela expressão [2]:

))(( HMHFLITTe TTTMMKC −−= ; (2)

Onde;

LITT é a temperatura da linha de imersão do termômetro;

HFT temperatura da haste definida pelo fabricante do termômetro de líquido em vidro;

THM é a temperatura da haste da coluna emergente, lida com termômetro de líquido em vidro tipo Faden ou auxiliar; k é o coeficiente de expansão do líquido termométrico (vide tabela 3);





Quando utilizado fora da linha de imersão definida pelo fabricante, o erro de coluna emergente, Ce, para termômetros de líquido em vidro de imersão parcial é calculado pela expressão [3]:

[ ]))(())(( THFLITLIBHMHFLIBTe MMTTTTTTMMKC −−+−−= ; (3)

Onde;

LIBT é a temperatura da linha de imersão do banho;

Observando-se a equação (3), pode-se verificar que quando o termômetro de imersão parcial é utilizado na linha de imersão definida pelo fabricante o segundo termo da equação anula-se pois

LITLIB TT = .

A temperatura da coluna emersa da haste do termômetro medida com o termômetro de bulbo (faden) ou termômetro auxiliar é medida da seguinte forma:

1) Quando utilizado o termômetro faden para leitura da temperatura da coluna emersa, deve-se coloca-lo ao lado do termômetro em teste o mais próximo quanto possível e imergi-lo no banho alguns milímetros, o termômetro faden deve ser de tamanho similar ao tamanho de coluna emersa, coincidindo com a extremidade da coluna emergente a ser medida. Vide figura 3.

2) Quando o termômetro fadem for maior do que a coluna a ser medida, deve-se emergi-lo no banho até que a altura da coluna emersa a ser medida, não devem ser utilizados termômetros faden com tamanho que exceda em três vezes o tamanho da coluna a ser medida, neste caso é preferível utilizar termômetros auxiliares.

3) O termômetro auxiliar pode ser utilizado para medida de coluna emersa, é um termômetro comum de imersão total ou parcial. Vide figura 3. Recomenda-se a utilização destes termômetros quando a coluna emersa é muito extensa ou muito pequena e não se possua um faden com comprimento adequado.

4) Sempre que possível é aconselhável medir a coluna emersa com mais de um faden ou com faden e termômetros auxiliares e tomar a média das leituras como a temperatura da coluna emersa medida.

5) O termômetro auxiliar deve ser suspenso de modo que o seu bulbo fique no meio da haste emergente, outra possibilidade é utilizar mais de um termômetro auxiliar e fazer a média de suas indicações.





Fig. 3.: Medida da temperatura da coluna emersa.

O coeficiente k varia de acordo com o tipo de vidro , com o líquido termométrico utilizado e com a faixa de temperatura em que o Termômetro de Líquido em Vidro opera ( T - t ). Para fins de correção da coluna emergente o coeficiente k pode ser considerado como uma função da média entre T e t, ou seja, a diferença entre a temperatura do meio que está sendo medido, e a temperatura média da coluna emergente. Abaixo temos uma tabela dos valores de k para Termômetros de Líquido em Vidro, para vidro normal e de vidro borosilicato, com mercúrio.





Para termômetros em graus Celcius

T t+2

Vidro Normal [1/°C]

Vidro Borosilicato[1/°C]

0 0,000158 0,000164

100 0,000158 0,000164

150 0,000158 0,000165

200 0,000159 0,000167

250 0,000161 0,000170

300 0,000164 0,000174

350 0,000178

400 0,000183

450 0,000188

Para termômetros em graus Fahrenheit [1/°F]

0 0,000088 0,000091

200 0,000088 0,000091

300 0,000088 0,000092

400 0,000089 0,000093

500 0,000090 0,000095

600 0,000092 0,000097

700 0,000100

800 0,000103

Tab. 3.:Tabela com valores específicos do coeficiente k.

Obs.: Se o tipo de vidro o qual foi fabricado o termômetro não é conhecido, é aceitável a utilização de valor de k = 0,00016 (°C) para termômetros de mercúrio com graduação em graus Celsius, e 0,00009 (°F) para termômetros com escala graduada em graus Fahrenheit.





Para outros tipos de líquidos termométricos tais como: álcool, tolueno, pentano, etc., adota-se

o valor de k = 0,001 para termômetros com graduação em graus Celsius e 0,0006 para aqueles cuja graduação é em graus Fahrenheit. Ao aplicar as correções, deve-se observar as convenções fornecidas pelo fabricante quanto à profundidade de imersão e temperatura de coluna emersa em termômetros de imersão parcial, ou àquela presente no certificado de calibração. 4. Como embalar adequadamente o equipamento para transporte Uma causa básica para dano a termômetros de líquido em vidro é o mal acondicionamento para o transporte, causando devido a vibração e solavancos fracionamento da coluna de mercúrio, fissuras no vidro, bolhas de ar no mercúrio e até mesmo a quebra do equipamento, portanto é muito importante o bom acondicionamento durante o transporte afim de se prolongar a vida útil do equipamento.

1) Colocar o equipamento dentro de sua embalagem própria (fornecida pelo fabricante), geralmente tubo plástico ou de papelão;

2) Amarrar este tubo em duas tiras de madeira como um sanduíche (tala), quando forem embalados mais de três, basta amarra-los em forma de um feixe, pois evita que sejam tencionados e quebrem;

3) Caso os equipamentos possuam um estojo, devem ser colocados dentro deste estojo, mesmo que o estojo seja para vários termômetros e esteja enviando apenas um;

4) Os estojos, feixes ou sanduíches devem ser enrolados em plástico bolha e colocados dentro de outra caixa maior, o estojo apenas não é apropriado para transporte;

5) O pacote enrolado deve ser colocado dentro de uma caixa com volume muito maior ao do pacote, que deve ficar na região central com forração de papel picado ou espuma por todos os lados;

6) É muito importante que o conjunto dentro da caixa fique sobre uma boa forração, pois irá suportar melhor aos impactos e solavancos da viajem, evitando que as partes internas dos termômetros danifiquem-se, principalmente termômetros de líquido em vidro que podem quebrar-se ou fracionar a coluna;

7) Sempre que possível os termômetros de líquido em vidro devem ser embalados de modo que sejam transportados de pé (com o bulbo para baixo);

8) Coloque várias etiquetas vermelhas sobre a caixa indicando que o equipamento é frágil, por exemplo:

• Frágil; • Não suporta empilhamento, vidro!; • Não vire; • Este lado para cima (acompanhado de seta de sinalização); • Vidros.

Veja figura 4, demontração de embalagem.





Volume a ser preenchidocom espuma

Figura 4.: Demonstração de embalagem para transporte.

Para sua segurança execute uma inspeção no equipamento antes de embalar, anote suas condições gerais, teste sua escala para ter certeza de que esta funcionando adequadamente, caso negativo envie para manutenção antes de enviar à calibração. Quando receber de volta inspecione novamente seu equipamento, em caso de problemas entre em contato com o laboratório e a transportadora imediatamente.

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