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Uncertainty in the first principle model based condition monitoring of HVAC systems

Buswell, Richard A. January 2001 (has links)
Model based techniques for automated condition monitoring of HVAC systems have been under development for some years. Results from the application of these methods to systems installed in real buildings have highlighted robustness and sensitivity issues. The generation of false alarms has been identified as a principal factor affecting the potential usefulness of condition monitoring in HVAC applications. The robustness issue is a direct result of the uncertain measurements and the lack of experimental control that axe characteristic of HVAC systems. This thesis investigates the uncertainties associated with implementing a condition monitoring scheme based on simple first principles models in HVAC subsystems installed in real buildings. The uncertainties present in typical HVAC control system measurements are evaluated. A sensor validation methodology is developed and applied to a cooling coil subsystem installed in a real building. The uncertainty in steady-state analysis based on transient data is investigated. The uncertainties in the simplifications and assumptions associated with the derivation of simple first principles based models of heat-exchangers are established. A subsystem model is developed and calibrated to the test system. The relationship between the uncertainties in the calibration data and the parameter estimates are investigated. The uncertainties from all sources are evaluated and used to generate a robust indication of the subsystem condition. The sensitivity and robustness of the scheme is analysed based on faults implemented in the test system during summer, winter and spring conditions.
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[en] DEVELOPMENT OF METHODOLOGY FOR CALIBRATING PIEZOELECTRIC TRANSDUCERS USED IN INTERNAL BALLISTICS FOR TRANSIENT PRESSURE MEASUREMENTS / [pt] DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA DE CALIBRAÇÃO DE TRANSDUTOR PIEZELÉTRICO DE PRESSÃO UTILIZADO EM BALÍSTICA INTERNA

ALFREDO JORGE BAHIA HEINE 30 December 2004 (has links)
[pt] A presente pesquisa de mestrado, de interesse da indústria de armamento, mais especificamente no controle de qualidade de lotes de munição, relaciona-se com o desenvolvimento de metodologia para calibração de transdutor piezelétrico para medição de pressão transiente cuja duração é da ordem de milisegundos. Como sua principal contribuição, o trabalho disponibiliza metodologia própria de calibração ainda não disponível no País, atribuindo confiabilidade a medições realizadas em fenômenos associados ao que se denomina balística interna, que se constitui no estudo científico dos processos que ocorrem no interior de uma arma de fogo a partir do instante de iniciação (ignição) do propelente. Não obstante a faixa de pressão estudada, de 34,7 a 349,8 bar), ser baixa se comparada com as pressões desenvolvidas na balística interna, que podem até superar 6000 bar, a simples substituição do gerador de pressão por outro de maior capacidade é suficiente para a calibração numa faixa mais larga utilizando-se a mesma metodologia. O complexo processo de balística interna foi simulado em condições laboratoriais pela submissão brusca do sensor piezelétrico, objeto da calibração, originalmente montado em uma câmara diminuta (cerca de dez vezes menor que o volume total de fluido pressurizado) de óleo à pressão atmosférica, a um pico de pressão induzido pela comunicação da câmara a uma linha de óleo pressurizada à pressão de calibração pré-determinada através de uma bomba hidráulica, pressão esta que caracteriza um ponto de calibração. Complementando o aparatus experimental utilizado para simular o fenômeno da balística interna, foi utilizado um sistema de medição com tempo de resposta compatível (rise time < 5 us) à ordem de grandeza da duração do fenômeno estudado. O aparatus experimental utilizado é tal que permite alterar a duração desses eventos por meio de uma válvula de restrição, o que resultou em eventos com duração de 2 a 2200 ms. O monitoramento do sinal de resposta do transdutor piezelétrico no curso da calibração realizada permite estabelecer o tempo-limite associado ao qual o sinal mantém-se isento de indesejável atenuação, considerada fonte de erro na medição de pressão. O processo de calibração desenvolveu-se para 10 pontos distintos, perfazendo um total de 340 experimentos (variando-se o transiente de pressão imposto ao transdutor), monitorando-se o sinal de resposta do transdutor contra o valor da pressão medida por um manômetro calibrado pelo laboratório de pressão da PUC-Rio, credenciado pelo INMETRO e, portanto, assegurando rastreabilidade das medições ao Sistema Internacional de Unidades. Alterações no aparatus experimental permitem que calibrações usualmente realizadas em regime de pressurização sejam também realizadas em regime de despressurização, viabilizando, dentre outras análises possíveis, o estudo de estabilidade e histerese do sinal do transdutor. O método experimental desenvolvido não apenas mostrou-se tecnicamente viável e adequado às condições laboratoriais da faixa de pressão na qual foi validado (34,7 a 349,8 bar), como também se mostrou viável economicamente. A incerteza associada a esse método, obviamente, é maior que aquela obtida com uma balança de peso morto, que se baseia num método primário. A incerteza associada ao método de calibração desenvolvido no presente trabalho de pesquisa pode ser diminuída se for usado um sistema de medição de tensão com melhor exatidão. / [en] The current research, of armaments industry s interest, more specifically in the quality control of ammunition lots, is related to the development of methodology for calibrating piezoelectric transducers for transient pressure measurements associated with events whose duration is of the order of milliseconds. As its main contribution, this work presents proper methodology, not available yet in the Country, to ensure reliability to measurements of pressure in internal ballistics, which is the scientific study of the operating processes within the gun from at the moment when the burning process of the propellant is initiated. In spite of the low transient pressure range studied, 34,7 to 349,8 bar, when compared with the pressures developed in internal ballistics, up to 6000 bar, the simple replacement of the pressure generator for another one of larger capacity is enough to allow for calibration in a wider pressure range using the same methodology. The complex process associated to internal ballistics was simulated in laboratorial conditions by the abrupt exposure of the piezoelectric sensor, object of the calibration, planned and originally mounted in a small oil chamber (about ten times smaller than the total volume of fluid pressurized) maintained at atmospheric pressure, to a pressure peak introduced by the communication of the small chamber to a line of oil pressurized at a desired calibration pressure level by means of a hydraulical pump used to feed the oil system. Each calibration pressure condition corresponds to what is called a calibration point. Complementing the experimental apparatus used to simulate the phenomenon of the internal ballistics, an adequate measurement system (rise time < 5 us, therefore adequate to the time duration of the studied phenomenon) was used. The experimental apparatus employed is such that the time duration of the events could be changed by means of a restriction valve, allowing events with duration from about 2 to 2200 ms. Within the calibration process, the monitoring of the piezoelectric transducer output signal allowed for establishing a specific time-limit to ensure that the signal remained exempt of undesirable attenuation, considered a source of error in the measurement of the transient pressure. The calibration process was developed for 10 distinct points, totalizing 340 experiments (varying the transient pressure to which the transducer is exposed), monitoring the output signal of the transducer against the value of the pressure measured with a manometer calibrated in the accredited pressure laboratory of PUC-Rio, traceable to the national standard maintained by the Brazilian National Metrology Laboratory (INMETRO) and, therefore, ensuring overall traceability of measurements to the International System of Units (SI). Modifications introduced in the experimental apparatus used allow that calibrations usually carried out under a regime of pressurization may also be carried out under a regime of unpressurization, making possible other studies such as stability and hysteresis of the transducer s output signal. From the technical point of view the experimental method proved to be feasible and suitable to the laboratorial conditions for the pressure range to which it was validated (34,7 to 349,8 bar). It also revealed economically viable. Although validated, the uncertainty associated with the proposed method, obviously is greater than the uncertainty associated with a dead weight tester, which is based on a primary method. However, the uncertainty associated with the method of calibration herein proposed can be minimized whenever a more accurate voltage measurement system is used.
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[en] METHODOLOGY FOR METROLOGICAL EVALUATION OF THE CHARACTERISTICS OF A PTC POLYMERIC RESETTABLE THERMISTOR / [pt] METODOLOGIA PARA AVALIAÇÃO METROLÓGICA DE CARACTERÍSTICAS DE UM TERMISTOR PTC POLIMÉRICO REGENERATIVO

REINALDO NIVALDO DA SILVA 22 September 2005 (has links)
[pt] Esta dissertação propõe uma metodologia para avaliação metrológica de características do termistor PTC polimérico regenerativo LP60-110 usado como protetor contra sobrecorrente e sobre temperatura. Expressa a determinação da incerteza de medição dos parâmetros temperatura, tensão, corrente elétrica e resistência ôhmica de amostras do dispositivo. O termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) polimérico regenerativo surgiu na década de noventa, como um elemento de proteção muito importante em função de suas características especiais. Pode ser usado como protetor de sobrecorrente e sobre temperatura, partida de motores, compensação de temperatura e em circuitos em geral. Para realização da pesquisa foi montado um circuito constituído de um cronômetro, dois multímetros, uma fonte de alimentação estável, uma carga resistiva variável colocada em série com o dispositivo termistor PTC polimérico regenerativo LP60-110 e este foi colocado em uma estufa térmica a seco com um termopar tipo K, o que permitiu controlar sua temperatura. Este circuito possibilitou estabelecer de forma simples uma corrente de limiar do termistor PTC circulando pela malha, tornando este sensível apenas à variação da temperatura. Os dados registrados foram suficientes para construção de curvas características e análise para determinação da Incerteza de medição. Devido ao fato de não existirem muitas informações sobre o sensor no mercado, a contribuição principal deste trabalho é a sistematização do levantamento das características do termistor para a verificação da confiabilidade dos dados do fabricante, juntamente com sua incerteza, fornecendo ao mesmo tempo informações ainda não disponíveis ao projetista de sistemas de proteção. / [en] This research aims at the development of a methodology for experimentally characterizing a PTC polymeric resettable thermistor LP60-110, used as an overcurrent and over temperature protection device. Uncertainty of measurement of the parameters, such as temperature, voltage, current and ohmic resistance is also determined. The PTC (Positive Temperature Coefficient) polymeric resettable thermistor started to be used in the 90`s, as a very important protection device because of its special characteristics. It can be used as an over current and over temperature protection device in electronic circuits, for engine start-up and as a temperature compensation device. An electric circuit was built to measure the thermistor characteristics, consisting of an stable voltage source and a variable resistance in series with the thermistor, which was place in a dry oven. A K type thermocouple was attached to it, so that its temperature could be measured and controlled. A chronometer and two multimeters were used as measuring instruments. By gradually decreasing the circulating current through the circuit, the Joule effect could be neglected, and the thermistor resitance was made only a function of ambient temperature, which is easier to measured. The acquired data were used to build several characteristics curves, which were analyzed and compared to the available ones from the manufacturers. Due to the fact that there are not many available information about the sensor in the market, the main contribution of this work is the development of a systematic procedure to obtain the thermistor performance data, so that the manufacturer data can be verified, together with its uncertainty, providing at the same time information not presently available in the market for system designers.
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Analýza nejistot nepřímých měření / Uncertainties Analyze of Indirect Measurement

Fišr, Petr January 2010 (has links)
This diploma thesis is engaged with problems of expressing measurement uncertainty especially for indirect measurements. This issue is shown here on a few simple examples. Part of this work is a calculation module for the determination of measurement uncertainties, applied to the role of the laboratory 'measurement of the flow orifice.
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[en] CONFORMITY ASSESSEMENT PROCEDURE FOR METROLOGICAL EVALUATION OF ELECTROLEVELS / [pt] PROCEDIMENTO PARA A AVALIAÇÃO DA CONFORMIDADE METROLÓGICA DE ELETRONÍVEIS

ERLAND GONZALEZ LEANO 08 February 2021 (has links)
[pt] Esta pesquisa de mestrado tem por objetivo avaliar a confiabilidade metrológica de sensores eletrolíticos (eletroníveis) utilizados para determinar desvios angulares de elementos de estruturas de engenharia civil. A motivação pelo trabalho decorreu da percepção de que usuários de eletroníveis nem sempre consideram a importância do processo de calibração e das incertezas que lhe são associadas na confiabilidade de suas medições. A metodologia utilizada consistiu em avaliar, com o rigor metrológico, um processo de calibração de conjuntos de eletroníveis montados em uma barra rígida, porém pivotada em uma de suas extremidades assim permitindo deslocamentos angulares. O resultado das análises de dados de quatro calibrações típicas de um conjunto de 36 eletroníveis, agrupados de nove em nove, permitiu mostrar que a expressão das incertezas associadas à medição constitui-se em fundamento essencial para assegurar a confiabilidade metrológica dos eletroníveis, assim validando um método de descarte de eletroníveis fora da tolerância admissível para uma determinada aplicação em engenharia. Dentre as conclusões do trabalho foi possível qualificar o tratamento estatístico dos níveis de incerteza como uma estratégia suficientemente robusta para validar o eletronível como instrumento fidedigno para medição de ângulo com um nível de confiança adequado à sua aplicação em engenharia civil. / [en] This master s research aims to evaluate the metrological reliability of electrolytic tilt sensors (electrolevels) used to determine angular deviations of components of civil engineering structures. The motivation for the work arises from the perception that users of electronic devices do not necessarily consider the importance of the calibration process and the uncertainties that are associated to it in the reliability of their measurements. The methodology used consisted in evaluating, with the metrological rigor, a process of calibration of sets of eletronics mounted on a rigid bar, but pivoted at one of its ends thus allowing angular displacements. The result of the data analyzes of four typical calibrations of a set of 36 electrolevels, grouped in four batches of nine sensors each, allowed to show that the expression of the uncertainties associated with the measurement constitutes an essential fundament to assure the metrological reliability of the electrolevels, therefore validating a method of disposal of electrolevels outside the permissible tolerance for a given engineering application. Among the conclusions of the study, it was possible to qualify the statistical treatment of the levels of uncertainty as a sufficiently robust strategy to validate the electrolevel as a reliable instrument for angle measurement with a level of confidence appropriate to its application in civil engineering.
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[en] STATISTICAL METHODOLOGY FOR ANALYTICAL METHODS VALIDATION APPLICABLE CHEMISTRY METROLOGY / [pt] METODOLOGIA ESTATÍSTICA PARA VALIDAÇÃO DE MÉTODOS ANALÍTICOS APLICÁVEL À METROLOGIA EM QUÍMICA

SONIA MARIA DE FREITAS 31 October 2003 (has links)
[pt] A metodologia estatística escolhida para validação de métodos analíticos aplicável à metrologia em química é fundamental para assegurar a qualidade, comprovar a eficiência e demonstrar a exatidão dos resultados das medições nas análises químicas. Essa metodologia, desenvolvida em conformidade com o rigor metrológico, resulta num sistema de medições validado, confiável e com incertezas quantificadas. Este trabalho propõe uma metodologia geral para validação de métodos analíticos. A metodologia desenvolvida resultou de uma síntese de métodos parciais descritos na literatura, e inclui uma escolha crítica de técnicas mais adequadas dentro das alternativas existentes. A abordagem proposta combina quatro diferentes aspectos da validação: a modelagem da curva de calibração; o controle da especificidade do método; a comparação da tendência e precisão (repetitividade e precisão intermediária) do método com um método de referência; e a estimação das componentes de incerteza inerentes a todos esses aspectos. Como resultado, além de uma proposta para validação de métodos para uso em análises químicas, obtêm- se a função de calibração inversa e as incertezas expandidas, que permitem obter os resultados analíticos associados aos valores da resposta, com suas respectivas incertezas associadas. Na modelagem geral para obtenção da curva de calibração, empregam-se técnicas estatísticas para avaliação da linearidade e para o cálculo do mínimo valor detectável e do mínimo valor quantificável. A especificidade do método analítico é avaliada pela adição de padrões a um conjunto de amostras representativas e posterior recuperação dos mesmos, com ajuste por mínimos quadrados e testes de hipóteses. Para estudar a tendência e a precisão do método quando comparado a um método de referência, utiliza-se um modelo hierárquico de quatro níveis e a aproximação de Satterthwaite para determinação do número de graus de liberdade associados aos componentes de variância. As técnicas estatísticas utilizadas são ilustradas passo a passo por exemplos numéricos. / [en] The use of statistical methodology for analytical methods validation is vital to assure that measurements have the quality level required by the goal to be attained. This thesis describes a statistical modelling approach for combining four different aspects of validation: checking the linearity of the calibration curve and compute the detection and the quantification limits; controlling the specificity of the analytical method; estimating the accuracy (trueness and precision) of the alternative method, for comparison with a reference method. The general approach is a synthesis of several partial techniques found in the literature, according to a choice of the most appropriate techniques in each case. For determination of the response function, statistical techniques are used for assessing the fitness of the regression model and for determination of the detection limit and the quantification limit. Method specificity is evaluated by adjusting a straight line between added and recovered concentrations via least squares regression and hypotheses tests on the slope and intercept. To compare a method B with a reference method A, the precision and accuracy of method B are estimated. A 4-factor nested design is employed for this purpose. The calculation of different variance estimates from the experimental data is carried out by ANOVA. The Satterthwaite approximation is used to determine the number of degrees of freedom associated with the variance components. The application of the methodology is thoroughly illustrated with step-by-step examples.
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[en] INFLUENCE OF THE DEVELOPING VELOCITY PROFILE ON FLOW MEASUREMENT USING A TWO CHANNEL CLAMP-ON TYPE ULTRASONIC FLOW METER / [pt] INFLUÊNCIA DO DESENVOLVIMENTO DO PERFIL DE VELOCIDADE NA MEDIÇÃO DE VAZÃO PELO MEDIDOR ULTRASSÔNICO DO TIPO CLAMP-ON COM DOIS CANAIS

FELIPE BORGES COELHO 23 February 2018 (has links)
[pt] Plantas industriais necessitam de algum tipo de medição, em especial a indústria química e de óleo e gás, que empregam em maior quantidade medidores de vazão, sobretudo os de princípio ultrassônico por sua maior confiabilidade. O desempenho metrológico desse tipo de medidor é sensível a imperfeições no perfil de escoamento, e por isso é recomendado que atendam aos requisitos de instalação quanto à distância de trechos retos especificados pela norma. No entanto, em alguns casos tais recomendações não conseguem ser atendidas devido ao espaço físico compacto, mas mesmo assim é mantida a instalação de tais instrumentos em locais inadequados. Por este motivo, a avaliação dos impactos provocados pelas incertezas de medição ocasionadas por irregularidades no perfil de escoamento torna-se relevante. O presente trabalho mostrou que após vários testes com o medidor de vazão do tipo clamp-on de dois canais, instalado em variadas posições longitudinais após seguidos trechos de curva na tubulação, é possível a partir de trechos retos equivalentes a 20 diâmetros utilizar o medidor como um medidor padrão itinerante para calibração de outros medidores de vazão dispostos em linha localizados adequadamente no campo, denominado calibração in-situ. Os resultados dos testes atingiram níveis de incerteza de vazão inferiores a 1 por cento, especificada para calibração de medidores operacionais. O trabalho também mostrou que o uso do fator do medidor numa calibração pode minimizar a influência da flutuação do escoamento sobre a incerteza de medição do medidor, estimando mais realisticamente sua incerteza na ausência de flutuações. / [en] Industrial plants need some kind of measurement, especially chemical and oil and gas industries, which uses a large amount of flow meters, mainly those that uses ultrasonic principle due to their greater reliability. The metrological performance of this type of meter is sensitive to imperfections present in the flow profile, and therefore must comply the installation requirements relative to the distance of straight sections without objects that cause any kind of disruption in the flow. However, in some cases such recommendations are not met due to the compact physical space, which does not preclude the installation of such instruments. For this reason, the evaluation of impacts on the uncertainties of measurement caused by irregularities in the flow becomes relevant. This work shows that using a two channels clamp-on flow meter, installed in various longitudinal positions after consecutive bend sections in the pipe, it is possible to, distance starting from 20 diameters, use the meter as the standard traveling meter for calibration of others flow meters arranged in-line, properly located in the field, process called in-situ calibration. The test results provided an uncertainty less than 1 percent, which is usually specified for operational meters. This work also shows that the meter factor can be used to minimize the influence of the flow rate fluctuation on the uncertainty of measurement, and thus to estimate more realistically its value when there is no fluctuation.
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[en] ANALYSIS OF THE UNCERTAINTIES OF THE QUANTITATIVE PHASE ANALYSIS BY X-RAY POWDER DIFFRACTION BASED ON THE RIETVELD METHOD / [pt] ANÁLISE DAS INCERTEZAS DA QUANTIFICAÇÃO DE FASE PELO MÉTODO DE RIETVELD EM ANÁLISE DE PÓ POR DIFRAÇÃO DE RAIOS X

TEREZINHA FERREIRA DE OLIVEIRA 25 April 2005 (has links)
[pt] A análise de sistemas de medição consiste do exame da adequação do sistema quanto ao operador, ao instrumento e a outras fontes de variação, bem como da comparação da variância do erro de medição com a variância natural do processo. Nesse aspecto, esta pesquisa teve por objetivo a análise das incertezas da quantificação de fase pelo método de Rietveld em análise de pó. Os efeitos de vários fatores na quantificação de fase foram avaliados utilizando técnicas estatísticas de planejamento experimental e de análise multivariada, com a utilização de materiais de alto nível de rastreabilidade na realização dos experimentos, no Laboratório de difração de raios X do Departamento de Ciências de Materiais e Metalurgia da PUC-Rio. Através da determinação do construto de variação do processo, constatou-se que a quantificação das fases analisadas sofre influência das condições de medição de forma diferenciada de material para material, impossibilitando a obtenção de uma fórmula geral para cálculo dos erros de quantificação, embora os erros possam ser determinados por uma análise de repetitividade e reprodutibilidade apropriadamente conduzida. / [en] The analysis of measurement systems is done by the examination of the adequacy of the system according to the operator, the instrument and other sources of variability, as well as by the comparison of the measurement error variance with the natural process variance. This research consisted in the evaluation of the uncertainties of phase quantification in powder analysis by the Rietveld method. The evaluation of the effects of several factors on the phase quantification was performed using statistical techniques of design of experiments and of multivariate analysis, with the use of materials of high level of traceability for the conduction of the experiments, in the Laboratory of X-ray Diffraction of the Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Through the determination of the variational structure of the process it was verified that the analyzed phases suffer influence of the measurement conditions in a differentiated way, which prevents the obtention of a general formula for calculation of the quantification error, although the errors can be determined by a repeatability and reproducibility analysis properly conducted.
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[en] METROLOGICAL ASSESSMENT OF THERMOELECTRIC STABILITY OF TYPE K THERMOCOUPLE / [pt] AVALIAÇÃO METROLÓGICA DA ESTABILIDADE TERMOELÉTRICA DO TERMOPAR TIPO K

CESAR LEOPOLDO DE SOUZA 14 January 2004 (has links)
[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).
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[pt] AVALIAÇÃO DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO DO VOLUME DE QUEIMA DE GÁS NATURAL / [en] UNCERTAINTY EVALUATION ON FLARE GAS VOLUME MEASUREMENT

16 November 2021 (has links)
[pt] A fim de garantir a segurança das instalações marítimas de produção de óleo e gás natural, parte do gás produzido é continuamente queimada, em função de condições específicas. Tais condições incluem paradas de emergência ou o alívio de inventário de gás devido a flutuações operacionais. A queima nestes ambientes acontece a uma grande faixa de vazões de gás, o que resulta em reduzido número de alternativas tecnológicas para sua medição. A medição de vazão a partir da tecnologia ultrasônica por tempo de trânsito vem sendo largamente utilizada, porém com incertezas relativamente elevadas, dadas as limitações da solução tecnológica. Devido a tais limitações, diversos órgãos reguladores da área de óleo e gás ao redor do mundo admitem diferentes percentuais para estimativa de incerteza da queima. No Brasil, a regulamentação estabelece um percentual máximo de 5 porcento para a queima de gás, não sendo porém específica quanto a que grandeza refere-se (vazão volumétrica ou volume). Esta dissertação traz um estudo sobre a incerteza de volumes horários, diários e mensais de gás produzidos por uma unidade de produção marítima por dezesseis meses, avaliando o impacto da incerteza na medição de vazão de queima sobre a incerteza dos volumes apurados. Foi avaliado o impacto de aspectos da medição ultrasônica de vazão de gás e da computação de volumes de produção a partir desta nos volumes apurados. Conclui-se que a medição de vazão e sua respectiva incerteza afetam de modo pouco significativo a incerteza dos volumes computados de queima. / [en] In order to assure safety at maritime oil & gas production facilities, part of the produced gas is continually burned (flared), depending upon specific operating conditions. These conditions include emergency shutdown and gas inventory relief due to process fluctuations. In such environments, gas flaring occurs at very large flow rate range, reducing the number of available technological choices for flow rate measurement. Transit-time ultrasonic flow measurement has been commonly used for this task, although with relatively high uncertainties due to technology limitations. Because of that, various oil & gas regulator authorities around the world impose different rules for flare measurement uncertainty. In Brazil, the regulation establishes a maximum percentage of 5 percent for flare measurement uncertainty, but it is not specific about the target (flow rate or volume). This dissertation presents a study on the effects of flow rate uncertainty on hourly, daily and monthly produced volume uncertainty in the maritime environment for a 16-month period, evaluating the impact of flare flow rate measurement on volume uncertainty. Aspects of gas transit-time ultrasonic flow rate measurement and volume computation over resulting volumes are evaluated. The conclusion is that flow rate measurement and its associated uncertainty have little effect on computed volume uncertainties.

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