Atualmente as indústrias alimentícias brasileiras estão trabalhando para a conservação de energia, principalmente no setor industrial, com o uso de tecnologias mais eficientes voltadas para esta necessidade. Nesse sentido, a reestruturação tecnológica traz o desenvolvimento de novos produtos, reduzindo os gastos com energia e os impactos ambientais associados ao interesse dos consumidores na garantia e qualidade dos alimentos. No que se referem a alimentos assados, muitas indústrias usam forno tipo túnel. Sendo assim, entender o comportamento térmico de tais fornos é crucial para os programas que visam aperfeiçoar o controle dos gastos com energia, tanto quanto avaliar os impactos ambientais associados ao consumo dela e assim garantir a competitividade, cujo principal requisito é a produção de alimentos com qualidade de maneira sustentável. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo monitorar o perfil de temperatura em um forno tipo túnel de uma mini linha experimental de produção de biscoitos em tempo real, utilizando sensores de temperatura acoplados a um sistema de comunicação sem fio. A metodologia desenvolvida usa um sistema de aquisição de dados, no qual seis sensores termopar tipo K foram distribuídos em três zonas de aquecimento do forno. Estes termopares foram conectados a um dispositivo eletrônico denominado AD595 que fez o condicionamento do sinal e a saída do mesmo, a qual estava conectada a um sistema de transmissão que usa o protocolo Zigbee. Este protocolo Zigbee foi controlado por um software na linguagem Visual Basic versão 6.0. Os resultados obtidos mostraram que tal metodologia permitiu monitorar as temperaturas em tempo real das seis diferentes zonas de aquecimento do forno, permitindo assim obter o perfil ideal para cozimento. / Currently Brazilian food industries are working to conserve energy, especially in the industrial sector with the use of more efficient technologies for this need. In this sense, the technological restructuring brings the development of new products, reducing energy costs and environmental impacts associated with consumer interest in quality assurance and food. As they relate to baked goods, many industries use tunnel kiln type. Therefore, to understand the thermal behavior of such furnaces is crucial for programs aimed at improving the control of energy expenditure as much as evaluating the associated environmental impacts her consumption and thus ensure competitiveness whose main requirement is the production of quality food sustainably. Within this context, this study aimed to monitor the temperature profile in an oven of an experimental mini biscuit production line in real time, using temperature sensors coupled to a wireless communication system type tunnel. The methodology developed uses a data acquisition system, in which six K-type thermocouple sensors were divided into three heating zones of the furnace. These thermocouples were connected to an electronic device called AD595 which made the signal conditioning and output the same, which was connected to a transmission system that uses the Zigbee protocol. This Zigbee protocol was controlled by software in visual basic language version 6.0. The results obtained showed that this methodology allowed monitor the temperatures in real time the six different heating zones of the furnace, thus allowing optimal for cooking profile.

[pt] Em 1990, com a adoção da Escala Internacional de Temperatura de 1990, o termopar de platina e platina/ródio deixou de ser o instrumento de interpolação entre 630 graus Celsius e 1064 graus Celsius, em virtude de sua pouca estabilidade, sendo a partir daí utilizados o termômetro de resistência de platina de alta temperatura (TRPAT) e o termômetro de radiação. Este estudo realiza uma investigação prática das características de um termopar de ouro e platina, ambos com pureza superior a 99,999 por cento, no que diz respeito à sua estabilidade termoelétrica e à homogeneidade de seus termoelementos, questionando a possibilidade de seu uso como alternativa ao emprego do TRPAT em processos de medição que exijam grande exatidão com custo mais baixo. Neste trabalho, o termopar estudado foi submetido a temperaturas próximas ao seu limite máximo de operação, que é de 1000 graus Celsius, por mais de 1500 horas, sendo avaliadas a sua estabilidade e a sua homogeneidade em função do tempo de uso, com o auxílio de uma célula de ponto fixo da prata do Inmetro, que é um padrão primário de temperatura. / [en] In 1990, with the adoption of the International Temperature Scale of 1990, the platinum/platinum-rhodium thermocouple was removed as the interpolation instrument between 630 graus Celsius and 1064 Celsius degrees, due its low stability, in favor of the high temperature standard platinum resistance thermometer (HTSPRT) and the radiation thermometer. In this work, it is performed a practical investigation of the characteristics of a 99,999 percent purity gold-platinum thermocouple, concerning its thermoelectric stability and homogeneity of its thermoelements, questioning the possibility of its use as an alternative to the HTSPRT in measurement processes requiring high accuracy with lower costs. In this work, the test thermocouple was exposed to temperatures close to its upper limit (1000 Celsius degrees) for more than 1500 hours, being its stability and homogeneity evaluated as function of time, with aid of a silver fixed point cell from Inmetro, that is a temperature primary standard.

Atualmente as indústrias alimentícias brasileiras estão trabalhando para a conservação de energia, principalmente no setor industrial, com o uso de tecnologias mais eficientes voltadas para esta necessidade. Nesse sentido, a reestruturação tecnológica traz o desenvolvimento de novos produtos, reduzindo os gastos com energia e os impactos ambientais associados ao interesse dos consumidores na garantia e qualidade dos alimentos. No que se referem a alimentos assados, muitas indústrias usam forno tipo túnel. Sendo assim, entender o comportamento térmico de tais fornos é crucial para os programas que visam aperfeiçoar o controle dos gastos com energia, tanto quanto avaliar os impactos ambientais associados ao consumo dela e assim garantir a competitividade, cujo principal requisito é a produção de alimentos com qualidade de maneira sustentável. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo monitorar o perfil de temperatura em um forno tipo túnel de uma mini linha experimental de produção de biscoitos em tempo real, utilizando sensores de temperatura acoplados a um sistema de comunicação sem fio. A metodologia desenvolvida usa um sistema de aquisição de dados, no qual seis sensores termopar tipo K foram distribuídos em três zonas de aquecimento do forno. Estes termopares foram conectados a um dispositivo eletrônico denominado AD595 que fez o condicionamento do sinal e a saída do mesmo, a qual estava conectada a um sistema de transmissão que usa o protocolo Zigbee. Este protocolo Zigbee foi controlado por um software na linguagem Visual Basic versão 6.0. Os resultados obtidos mostraram que tal metodologia permitiu monitorar as temperaturas em tempo real das seis diferentes zonas de aquecimento do forno, permitindo assim obter o perfil ideal para cozimento. / Currently Brazilian food industries are working to conserve energy, especially in the industrial sector with the use of more efficient technologies for this need. In this sense, the technological restructuring brings the development of new products, reducing energy costs and environmental impacts associated with consumer interest in quality assurance and food. As they relate to baked goods, many industries use tunnel kiln type. Therefore, to understand the thermal behavior of such furnaces is crucial for programs aimed at improving the control of energy expenditure as much as evaluating the associated environmental impacts her consumption and thus ensure competitiveness whose main requirement is the production of quality food sustainably. Within this context, this study aimed to monitor the temperature profile in an oven of an experimental mini biscuit production line in real time, using temperature sensors coupled to a wireless communication system type tunnel. The methodology developed uses a data acquisition system, in which six K-type thermocouple sensors were divided into three heating zones of the furnace. These thermocouples were connected to an electronic device called AD595 which made the signal conditioning and output the same, which was connected to a transmission system that uses the Zigbee protocol. This Zigbee protocol was controlled by software in visual basic language version 6.0. The results obtained showed that this methodology allowed monitor the temperatures in real time the six different heating zones of the furnace, thus allowing optimal for cooking profile.

[pt] A presente Dissertação de Mestrado, intitulada Avaliação metrológica da estabilidade termoelétrica do termopar tipo K, refere-se à verificação de desvios de estabilidade da força eletromotriz induzidos pelo uso de termopares tipo k com isolação mineral de 3mm de diâmetro. Foram analisadas oito amostras de quatro fabricantes nacionais de termopares, após sua exposição a um campo de temperatura de 995 diferente de 0,5 graus Celsius, portanto próximo ao seu limite de aplicabilidade (1070 graus Celsius), simulando uma condição de uso em regime contínuo. As amostras foram recozidas a uma temperatura de 1000 graus Celsius para regularizar o estado de tensão antes dos ensaios realizados e suas condições físico-químicas avaliadas antes dos experimentos, com base em analises química e metalográficas. As variações da força eletromotriz, induzidas pelo uso, foram avaliadas com base em calibrações que antecederam e sucederam a exposição das amostras ao campo de temperatura previamente determinado, realizadas contra temperaturas de referência obtidas pelo uso de seis células de pontos fixos (Ag, Al, Zn, Sn, In e Ga). Como contextualização, a dissertação também apresenta um breve histórico relacionado à medição da temperatura e ao uso de termopares tipo K, além de fundamentar a teoria que sustenta o desenvolvimento da pesquisa, suas conclusões, estabelecendo, assim, as bases para recomendações de novos trabalhos neste campo. Como resultado central da investigação conduzida, comprovou- se que, para as condições de trabalhos impostas (calibração em células de ponto fixo e exposição à temperatura de 995 graus Celsius em regime contínuo), todas as amostras apresentaram desvios nas suas curvas de calibração que variam na faixa de 0,2 a 4,0 graus Celsius, explicitando intervalos superiores às expectativas dos usuários. O período de vida dos experimentos completou-se com um intervalo de tempo de 134 h de submissão ao campo de temperatura. A pesquisa é de relevância no contexto industrial e científico pelo fato de o termopar tipo K representar cerca de 70 por cento do mercado brasileiro de termopares, e ser uma expectativa e recomendação do Instituto Nacional de Metrologia do Brasil, o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO). / [en] The present masters dissertation entitled Metrological Assessment of Thermoelectric Stability of Type K Thermocouple, refers to the verification of stability deviations in the electromotive force induced by the use of type K thermocouple with 3mm diameter mineral insulation. Eight samples from four national thermocouples manufacturers were analyzed, after their exposure to a 995 different to 0,5 temperature field, thus very close to its applicability threshold (1070 Celsius degree), simulating a continuous regime condition of use. The samples were annealed at 1000 Celsius degree to regulate the strain state before the tests; their physical-chemical conditions were assessed before the essays based on chemical and metallographic analyses. The variations in electromotive forces induced by use were assessed based on calibrations made before and after the exposure of the samples to the temperature field previously determined,performed against reference temperatures obtained with the use of six fixed- point cells (Ag, Al, Zn, Sn, In and Ga). The dissertation also presents a brief history on temperature gauging and the use of type K thermocouples, in addition to showing the basis of the theory that supports research development, its conclusions, thus establishing the basis for recommendations of new research in this field. The main result of the research carried out enabled us to prove that, for the imposed working conditions (calibration on fixed-point cells and exposure to temperatures of 995 Celsius degree under a continuous regime), all the samples presented deviations in their calibration curves which varied from 0.2 to 4.0 Celsius degree, which made explicit higher intervals than those expected by the users. The test s lifetime was completed with a 134 hour time interval submission to the temperature field. The research is relevant in the industrial and scientific context because type K thermocouples represent approximately 70percent of the Brazilian thermocouple market, and because it is an expectation and a recommendation of the National Metrology Institute of Brazil - the Instituto Nacional de Metrologia,Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this work is the experimental investigation of the effect that the material of the toolholder has on the temperature at tool-chip interface and on the surface temperatures of the cutting tool and toolholder. The study was conducted in dry turning of gray iron with uncoated cemented carbide inserts, using the same cutting parameters. Five toolholders had been confectioned in materials having different thermal conductivity, these being: copper, brass, aluminum, stainless steel and titanium alloy. The toolholders are identical and have the constructive aspects obtained from a commercial toolholder for turning that material. The temperature at the tool-chip interface was measured using the toolworkpiece thermocouple method and the surface temperatures in the tools and the toolholders, by conventional type T thermocouples. The system was modified in order to develop an experimental procedure for the physical compensating of the secondary and parasites thermoelectric signals (emf). Also, modifications was carried out in a conventional tailstock for use in driving the emf signal between the workpiece and a stationary conductor, but without significantly altering the stiffness of the system. The tailstock was electric insulated and a mercury bearing was mounted inside it and their internal connections were turned in reference junctions at room temperature because on otherwise it could act as secondary junctions. The calibration of the tool-workpiece thermocouple was developed in the same experimental apparatus using the modifications implemented in this system. Besides the results obtained with the investigation of the effects of the toolholder material on the surface temperatures of the tool and the tool holder and on the tool-chip interface temperature, this research also presents contributions to the use and performance of the tool-workpiece thermocouple method. / O objetivo principal deste trabalho é a investigação experimental do efeito que o material do porta-ferramenta exerce sobre a temperatura na interface ferramenta/cavaco e sobre as temperaturas superficiais da ferramenta de corte e do próprio porta-ferramenta. O estudo foi desenvolvido com a operação de torneamento cilíndrico externo de ferro fundido cinzento, a seco, com insertos de metal duro, em parâmetros de corte fixos. Cinco portas-ferramentas foram confeccionados em materiais com condutividades térmicas diferentes, sendo esses: cobre, latão, alumínio, aço inoxidável e liga de titânio. Os portas-ferramentas são geometricamente idênticos e têm as características construtivas de um porta-ferramenta comercial próprio ao torneamento daquele material. Mediu-se a temperatura na interface ferramenta/cavaco usando o método do termopar ferramenta-peça e as temperaturas superficiais na ferramenta e nos suportes, por meio de termopares convencionais do tipo T. O sistema termopar ferramenta-peça foi modificado no sentido de se desenvolver um procedimento experimental para a compensação física de forças eletromotrizes secundárias e parasitas. Destaca-se a execução de modificações em uma contra ponta rotativa convencional para o seu uso na condução do sinal da força eletromotriz entre a peça e um condutor estacionário sem, contudo, alterar significativamente a sua rigidez na fixação da peça. Nessas modificações, aplicou-se uma isolação elétrica permanente, implantou-se um mancal de mercúrio no seu interior e promoveu-se mudanças nas suas conexões internas, que poderiam agir como junções secundárias, transformando-as em junções de referência à temperatura ambiente. A calibração do sistema termopar ferramenta-peça foi desenvolvida sobre o próprio aparato experimental usando as modificações implantadas nesse sistema. Os resultados obtidos no trabalho mostram que os materiais usados nos suportes influenciam nas temperaturas superficiais da ferramenta e do porta-ferramenta, porém, que tais materiais não tem efeito significativo sobre as temperaturas da interface ferramenta/cavaco. Além disso, o trabalho apresenta, também, contribuições ao uso e calibração do método do termopar ferramenta-peça. / Doutor em Engenharia Mecânica