O documento discute a evolução da medição de temperatura e dos transmissores de temperatura. Ele descreve as principais escalas de temperatura atualmente usadas (Celsius e Fahrenheit), os três tipos de transmissores de temperatura com base em aplicação e custo, e novos desenvolvimentos em sensores de temperatura baseados em fibra óptica, especialmente redes de Bragg. O documento também fornece detalhes técnicos e benefícios de um transmissor de temperatura HART específico.

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A Temperatura e os dias de hoje
Com a criação das diversas escalas, houve a necessidade da definição das curvas dos vários
sensores e de seus pontos de calibração. Isto foi alcançado nas diversas reuniões desde 1889
até hoje onde finalmente chegamos ao ITS-90 (International Temperature Scale), mas esta é
uma longa historia.
Atualmente as escalas mais utilizadas são Celsius e Fahrenheit. Kevin e Rankine são mais
utilizadas por cientistas e engenheiros. Quanto as outras escalas, elas acabaram sendo
esquecidas.
Figura 1 – Comparação das escalas de temperatura
Várias normas e padrões dependendo do país e região são utilizadas na medição de
temperatura: ANSI(EUA), DIN (Alemanha), JIS (Japão), BS (Inglaterra), etc.
Nesta evolução da medição de temperatura, os Transmissores de Temperatura são muito
importantes na área de automação e controle de processos. Em conjunto com uma diversidade
de sensores contribuem para a melhoria contínua dos processos e qualidade final dos produtos.
Veremos a seguir mais alguns detalhes deste importante equipamento.
O mercado e os transmissores de temperatura inteligentes
Segundo a ARC (Advisory Group study) o mercado de transmissores de temperatura em 2007
foi de U$281 milhões e estima-se para 2010 algo em torno de U$300 milhões e em 2012, U$386
milhões.

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Analisando o mercado, podemos observar 3 linhas de transmissores de temperatura associados
com a aplicação e custo. Um transmissor inteligente combina a tecnologia do sensor mais sua
eletrônica.
 Transmissores à prova de explosão e à prova de tempo
Normalmente utilizados em aplicações críticas, com alta e média performance, possuem carcaça
com duplo compartimento, separando eletrônica e sensores, dando robustez, segurança e
confiabilidade, possuem indicação local, sensor matching (Callendar Van Dusen), autodiagnose,
comunicação digital, ajuste local e são utilizados com os mais diversos sensores em medições
simples, dupla, diferencial, sensor backup, etc. Exemplo: TT301, TT302 , TT303 da SMAR.
 Transmissores para painel, montagem em trilho DIN
Sua principal aplicação é monitoração, permitindo fácil instalação, inúmeras opções em
ambientes fechados e conexões com sensores, alta flexibilidade de instalação e manutenção,
dando segurança e confiabilidade, possuem auto-diagnose, sensor matching (Callendar Van
Dusen), comunicação digital e são utilizados com os mais diversos sensores em medições
simples, dupla, máxima, mínima, média, diferencial, etc. Exemplo: TT411 da SMAR.
 Transmissores para montagem em cabeçote (poço)
Sua principal aplicação é a montagem em cabeçotes, permitindo fácil instalação e conexões com
sensores, alta flexibilidade de instalação e manutenção, dando segurança e confiabilidade,
possuem auto-diagnose, sensor matching (Callendar Van Dusen), comunicação digital e são
utilizados com os mais diversos sensores em medições simples, dupla, máxima, mínima, média,
diferencial, etc. Exemplo:TT421 da SMAR.
Em termos de protocolos, como com qualquer outro equipamento de campo, o predomínio no
mercado é por protocolos abertos, como HART, Foundation Fieldbus e Profibus PA.
Exemplos de Transmissores HART (4-20mA)
Vejamos a figura 2, onde temos o diagrama de blocos do transmissor de temperatura HART
TT301 da SMAR.

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Figura 2 – Diagrama de blocos do transmissor TT301
Este transmissor possui as seguintes características:
 Entrada Universal com ampla escolha de sensores: RTDs padrões, Termopares padrões,
ohm, mV e Sensor Especial
 Medição Simples ou Diferencial: 2 , 3 ou 4 fios e sensor backup
 Isolado
 Compensação de junta fria
 Compensação de resistência de linha
 Linerarização
 0.02% de precisão básica
 4-20mA + Protocolo HART
 Re-range
 Bloco PID e Gerador de SetPoint
 Autodiagnósticos
 Detecção de Burn-out
 Fácil upgrade para Foundation Fieldbus e Profibus PA
 Display (permite 4 posições de montagem)
 Montagem em campo
 À prova de explosão e tempo
 Intrinsecamente Seguro
 Alta Imunidade a EMI e RF
 Robusto
 Ajuste local simples e completo
 Corrente de saída de acordo com a NAMUR-NE43
 Proteção de escrita
 Verdadeira carcaça com duplo compartimento
 Co-processador matemático de alta performance

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Benefícios:
 Baixo custo com manutenção
 Auto diagnóstico remoto
 Somente um modelo de sobressalente para estoque: um único transmissor para qualquer
aplicação e ampla faixa e tipo de sensores
 Baixo custo de instalação
 Configuração remota ou local e fácil calibração (re-range)
 Flexibilidade, um único transmissor para qualquer aplicação e ampla faixa e tipo de
sensores
 Redução dos custos de produção
 Redução do tempo de paradas (process downtime)
 Melhor uniformidade da produção
 Redução da variabilidade dos processos: economia de matéria-prima e melhor qualidade
final do produto devido a alta exatidão e estabilidade.
A figura 3 mostra o diagrama de blocos dos transmissores de temperatura
HART, TT411 e TT421.
Figura 3 – Diagrama de blocos do transmissor TT411 e TT421
Estes transmissores possuem as mesmas características básicas do TT301. Veja detalhes e
benefícios nas figuras 4 e 5.

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Figura 4 – TT411 montagem em trilho DIN
Figura 5 – TT421 montagem em cabeçote

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Novidades em medições de Temperatura
Sensore Óticos
São ainda pouco difundidos mas vejamos abaixo alguns marcos da evolução da fibra ótica:
 Foi inventada em 1952 pelo físico indiano Narinder Singh Kanpany.
 1970: Corning Glass produziu alguns metros de fibra ótica com perdas de 20 db/km.
 1973: Um link telefônico de fibras óticas foi instalado no EUA.
 1976: Bell Laboratories instalou um link telefônico em Atlanta de 1 km e provou ser
praticamente possível a fibra ótica para telefonia.
 1978: Começa em vários pontos do mundo a fabricação de fibras óticas com perdas
menores do que 1,5 dB/km.
 1988: Primeiro cabo submarino de fibras óticas mergulhou no oceano e deu início à
super-estrada da informação.
 2004: A fibra ótica movimenta cerca de 40 bilhões de dólares anuais.
 2007: Fibra óptica brasileira faz 30 anos e o mercado americano de sensores com fibra
ótica movimentou 237 milhões de dólares
 2014: perspectiva de movimento de 1,6 bilhões de dólares no mercado americano de
sensores com fibra ótica
A sensitividade dos sensores a fibra, ou seja, o distúrbio menos intenso que pode ser medido,
pode depender de:
 Variações infinitesimais em algum parâmetro de caracterização da fibra usada, quando a
fibra é o próprio elemento sensor;
 Mudanças nas propriedades da luz usada, quando a Fibra é o canal através do qual a luz
vai e volta do local sob teste.
Os sensores a Fibras Óticas são compactos e apresentam sensitividades comparáveis ao
similares convencionais.Existem muitos sensores comerciais feitos com Fibras Óticas, para
medição de temperatura, pressão, rotação, sinais acústicos, corrente, fluxo, etc.
Hoje um tipo com várias aplicações é o sensor de temperatura com tecnologia baseada em
Redes de Bragg.

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Figura 6– Redes de Braag
As redes de Bragg são elementos simples, confinados ao núcleo da fibra ótica e com elevado
potencial de produção em massa. A possibilidade de fabricar redes de Bragg diretamente no
núcleo das fibras óticas por processos fotolíticos, sem afetar a integridade física e as
características óticas das fibras, veio a ter seu destaque, na última década, um dos mais férteis
campos da investigação científica na área da opto-eletrônica.
A natureza ressonante da resposta espectral dos sensores de Bragg é especialmente atraente
para aplicações de multiplexação do comprimento de onda. Estas características podem ser
convenientemente exploradas numa única fibra ótica contendo diversos elementos sensores
com ressonâncias de Bragg distintas.
Deste modo, é possível associar cada sensor a uma determinada posição ao longo da fibra,
constituindo em conjunto um sensor quase-distribuído de deformação ou temperatura. A auto-
referenciação e a capacidade de multiplexação têm sido apontadas como as principais
vantagens associadas aos sensores de Bragg, sustentando um enorme potencial de
desenvolvimento tecnológico.
As redes de Bragg são formadas por uma modulação periódica do índice de refração do núcleo
da fibra ótica.
O valor máximo de reflexão dessa microestrutura ocorre quando a constante de propagação do
modo guiado no núcleo se encontra em ressonância com a modulação espacial do índice, com
período L, estabelecendo a conhecida condição de Bragg, vide figura 6.
A figura 6 lustra a ação de uma rede de Bragg sobre a luz propagada no núcleo da fibra ótica.

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As redes de Bragg, como parte integrante da fibra ótica, são sensíveis à aplicação de grandezas
físicas, na mesma medida que a própria matriz de sílica. As propriedades espectrais das redes
de Bragg dependem de grandezas como a temperatura e a tensão mecânica ou seja, a
aplicação de qualquer grandeza que provoque uma alteração do índice efetivo ou do período,
induz um desvio no comprimento de onda ressonante. O princípio básico de operação dos
sensores de Bragg baseia-se então, na medição dos desvios em comprimento de onda
induzidos na condição de ressonância por variação de temperatura, de deformação mecânica,
de pressão ou de campos magnéticos. No entanto, dada a importância prática atribuída aos
sensores de temperatura e de deformação, a maioria das demonstrações com base nos
sensores de Bragg têm sido centradas nessas aplicações.
A sensibilidade à temperatura dos sensores de Bragg resulta da expansão térmica da matriz
sílica e da dependência do índice de refração com a temperatura. O grande atrativo para o uso
das redes de Bragg como sensores se deve ao fato da informação estar contida no espectro,
significando uma medida absoluta e fácil de ser multiplexada e de alta exatidão.Estes sensores
são muito utilizados em medições de temperatura no fundo do poço.
Conclusão
Vimos através deste artigo a importância da medição de temperatura na automação e controle
de processos, um pouco da história da medição de temperatura e dos avanços tecnológicos dos
transmissores de temperatura, assim como as três tendências de transmissores, suas
aplicações e benefícios.Vimos também o sensor de temperatura utilizando a rede de Braag que
deve trazer novidades no futuro nesta medição.
Referências
 Manuais de Operação dos Transmissores de Temperatura SMAR: TT301, TT302, TT411,
TT421 e TT423
 Web: www.smar.com.br e www.smarresearch.com.
 Controle & Instrumentação Edição 82 - “O protocolo digital HART”, César Cassiolato.
 Controle & Instrumentação Edição 93 - “Transmissores de Temperatura”, César
Cassiolato.
 Mecatrônica Edição 48 - “Transmissores de Temperatura”, César Cassiolato.
 http://www.deetc.isel.ipl.pt/jetc05/JETC99/pdf/art_53.pdf
 Pesquisas na Internet em diferentes sites sobre o tema Medição de Temperatura (Todas
as ilustrações, marcas e produtos usados aqui pertencem aos seus respectivos
proprietários, assim como qualquer outra forma de propriedade intelectual).