A avaliação metrológica da incerteza da medição, apesar de estar normalizada internacionalmente (ISO-GUM, 1995) desde a metade dos anos 90, só agora está se popularizando nas indústrias, nas escolas técnicas e de engenharia. Em algumas áreas, como na metrologia dimensional, está avançada e em outras, como na medição de variáveis de processos industriais tais como vazão, pressão e temperatura, ainda está numa fase intermediara. Um dos principais entraves para essa popularização é a falta de padronização da nomenclatura nas especificações técnicas dos instrumentos de medição, onde se declara a incerteza, por exemplo, de 1% de ?acurácia? sem definir se é percentual da leitura, da faixa calibrada ou da faixa máxima. Ou ainda, sem definir se a probabilidade de abrangência é 68, 95 ou 99,7%. Esse trabalho entra nesse cenário com a pretensão de clarificar e simplificar esses conceitos, começando pelo histórico da evolução do pensamento que transformou a incerteza numa variável quantitativa com sua avaliação efetuada de uma maneira padronizada e internacionalmente aceita. Em seguida é feita uma descrição conceitual sucinta do método ISO-GUM e também é desvendado o intrincado jogo de palavras e fórmulas das declarações de incertezas dos fabricantes de instrumentos de medição. Com o domínio desses conceitos, partimos para efetuar dois exemplos numéricos de avaliação metrológica de incertezas na medição de vazão, usando um conjuntos de fórmulas semelhantes Ás publicadas por renomados fabricantes de instrumentos de medição. No primeiro exemplo usando a medição de vazão por pressão diferencial com placa de orifício e no segundo usando um medidor volumétrico, nos quais são identificadas e quantificadas todas as potenciais fontes de incerteza. A visualização e a analise é feita através de gráficos e planilhas em Excel. / In despite of the metrological evaluation of the measurement uncertainty have been internationally standardized (ISO-GUM, 1995) since the mid of the nineties, only now it?s getting popular in the industries, technical and engineering schools. In some fields like dimensional metrology it is advanced, while in others like in the process measurement industries like flow, temperature and pressure is still in an intermediate phase. One of the main barriers to this popularization is the lack of standardized nomenclature used in the technical data sheets of the measuring instruments, where is claimed, for example, 1% accuracy without defining whether is of the reading, span or upper range limit or even without defining the coverage probability. This paper enters into this scenario with the pretension of clarify and simplify this concept, starting with the historic and evolution of the thinking which transformed the uncertainty in a quantitative variable with it?s evaluation done in a standardized and internationally accepted way. Following is done a summarized description of the ISO-GUM method and also is unveiled the entangled play of words and formulas stated by instrument manufacturers. With the grasp of these concepts we begin start carrying out two worked examples of the metrological evaluation of flow metering uncertainty by renowned instrument makers. In the first example making use of an orifice meter and in the second one a volumetric flow meter, where the main components and sources of uncertainties are identified and quantified. The analysis and visualization is done through Excel curves and spread-sheets.

A avaliação metrológica da incerteza da medição, apesar de estar normalizada internacionalmente (ISO-GUM, 1995) desde a metade dos anos 90, só agora está se popularizando nas indústrias, nas escolas técnicas e de engenharia. Em algumas áreas, como na metrologia dimensional, está avançada e em outras, como na medição de variáveis de processos industriais tais como vazão, pressão e temperatura, ainda está numa fase intermediara. Um dos principais entraves para essa popularização é a falta de padronização da nomenclatura nas especificações técnicas dos instrumentos de medição, onde se declara a incerteza, por exemplo, de 1% de ?acurácia? sem definir se é percentual da leitura, da faixa calibrada ou da faixa máxima. Ou ainda, sem definir se a probabilidade de abrangência é 68, 95 ou 99,7%. Esse trabalho entra nesse cenário com a pretensão de clarificar e simplificar esses conceitos, começando pelo histórico da evolução do pensamento que transformou a incerteza numa variável quantitativa com sua avaliação efetuada de uma maneira padronizada e internacionalmente aceita. Em seguida é feita uma descrição conceitual sucinta do método ISO-GUM e também é desvendado o intrincado jogo de palavras e fórmulas das declarações de incertezas dos fabricantes de instrumentos de medição. Com o domínio desses conceitos, partimos para efetuar dois exemplos numéricos de avaliação metrológica de incertezas na medição de vazão, usando um conjuntos de fórmulas semelhantes Ás publicadas por renomados fabricantes de instrumentos de medição. No primeiro exemplo usando a medição de vazão por pressão diferencial com placa de orifício e no segundo usando um medidor volumétrico, nos quais são identificadas e quantificadas todas as potenciais fontes de incerteza. A visualização e a analise é feita através de gráficos e planilhas em Excel. / In despite of the metrological evaluation of the measurement uncertainty have been internationally standardized (ISO-GUM, 1995) since the mid of the nineties, only now it?s getting popular in the industries, technical and engineering schools. In some fields like dimensional metrology it is advanced, while in others like in the process measurement industries like flow, temperature and pressure is still in an intermediate phase. One of the main barriers to this popularization is the lack of standardized nomenclature used in the technical data sheets of the measuring instruments, where is claimed, for example, 1% accuracy without defining whether is of the reading, span or upper range limit or even without defining the coverage probability. This paper enters into this scenario with the pretension of clarify and simplify this concept, starting with the historic and evolution of the thinking which transformed the uncertainty in a quantitative variable with it?s evaluation done in a standardized and internationally accepted way. Following is done a summarized description of the ISO-GUM method and also is unveiled the entangled play of words and formulas stated by instrument manufacturers. With the grasp of these concepts we begin start carrying out two worked examples of the metrological evaluation of flow metering uncertainty by renowned instrument makers. In the first example making use of an orifice meter and in the second one a volumetric flow meter, where the main components and sources of uncertainties are identified and quantified. The analysis and visualization is done through Excel curves and spread-sheets.

Este projeto de pesquisa apresenta o desenvolvimento de protótipos de transmissores industriais de pressão do tipo diferencial piezoresistivo com saída analógica a dois fios 4-20 mA. Os dispositivos usam um DSSP (processador digital de sinal do sensor) para realizar compensação térmica nas temperaturas de 0°C até 80°C e a calibração de pressão diferencial na faixa de 0-25 bard e de pressão de linha de 0-7 barg. Os transmissores permitem a leitura de diversas variáveis industriais: pressão diferencial, pressão relativa e pressão absoluta em fluidos. Os transmissores têm um TEB (total error band) menor que 0,15 de porcentagem de escala plena. A saída analógica dos transmissores diferenciais de pressão é caracterizada utilizando como base normas internacionais BS (British Standards). Os parâmetros avaliados nos transmissores de pressão são: a exatidão, o coeficiente térmico do offset, o coeficiente térmico do span, o total error band, e os desvios no tempo a curto e longo prazo. Esse trabalho é resultado da parceria dada entre o Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LSI/EPUSP) e a empresa MEMS Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão. / This research project presents the prototypes development of piezoresistive differential pressure transmitters with analog two-wire output of 4-20 mA. The devices use a DSSP (Digital Signal Processor Sensor) to achieve temperature compensation at temperatures from 0°C to 80°C and differential pressure calibration range from 0 bard to 25 bard and line pressure range from 0 barg to 7 barg. The transmitters measure several industrial variables: differential pressure, relative pressure and absolute pressure at fluids. The transmitters have a TEB (total error band) less than 0.15 percent of full scale. The analog output of the differential pressure transmitters is characterized using British Standards-BS. The parameters evaluated in the pressure transmitters are: the accuracy, the thermal coefficient of the offset, the thermal coefficient of the span, the total error band, the start-up drift and long-term drift. This work is the result of the academic and technological partnership between the Laboratory of Integrated Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo (LSI / EPUSP) and the MEMS company - Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão Ltda.

Este projeto de pesquisa apresenta o desenvolvimento de protótipos de transmissores industriais de pressão do tipo diferencial piezoresistivo com saída analógica a dois fios 4-20 mA. Os dispositivos usam um DSSP (processador digital de sinal do sensor) para realizar compensação térmica nas temperaturas de 0°C até 80°C e a calibração de pressão diferencial na faixa de 0-25 bard e de pressão de linha de 0-7 barg. Os transmissores permitem a leitura de diversas variáveis industriais: pressão diferencial, pressão relativa e pressão absoluta em fluidos. Os transmissores têm um TEB (total error band) menor que 0,15 de porcentagem de escala plena. A saída analógica dos transmissores diferenciais de pressão é caracterizada utilizando como base normas internacionais BS (British Standards). Os parâmetros avaliados nos transmissores de pressão são: a exatidão, o coeficiente térmico do offset, o coeficiente térmico do span, o total error band, e os desvios no tempo a curto e longo prazo. Esse trabalho é resultado da parceria dada entre o Laboratório de Sistemas Integráveis da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (LSI/EPUSP) e a empresa MEMS Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão. / This research project presents the prototypes development of piezoresistive differential pressure transmitters with analog two-wire output of 4-20 mA. The devices use a DSSP (Digital Signal Processor Sensor) to achieve temperature compensation at temperatures from 0°C to 80°C and differential pressure calibration range from 0 bard to 25 bard and line pressure range from 0 barg to 7 barg. The transmitters measure several industrial variables: differential pressure, relative pressure and absolute pressure at fluids. The transmitters have a TEB (total error band) less than 0.15 percent of full scale. The analog output of the differential pressure transmitters is characterized using British Standards-BS. The parameters evaluated in the pressure transmitters are: the accuracy, the thermal coefficient of the offset, the thermal coefficient of the span, the total error band, the start-up drift and long-term drift. This work is the result of the academic and technological partnership between the Laboratory of Integrated Systems of the Polytechnic School of the University of São Paulo (LSI / EPUSP) and the MEMS company - Microssistemas Integrados Híbridos de Pressão Ltda.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-27Bitstream added on 2014-06-13T20:59:27Z : No. of bitstreams: 1 camapumfilho_na_me_ilha.pdf: 1741621 bytes, checksum: 8d03cd3c15e2515c463152711b059b6c (MD5) / PROPG / Este trabalho teve o objetivo de avaliar os medidores de vazão com uma ou múltiplas tomadas de pressão em sistemas de água. Esses medidores de vazão são de fácil construção, utilizando materiais de baixo custo, podem ser instalados em locais que apresentem perfis de velocidades axialmente assimétricos em decorrência da existência de singularidades e/ou incrustações internas. Este estudo também foi idealizado para auxiliar os programas de redução de perdas físicas de água, uma vez que existe uma demanda reprimida na instalação de medidores de vazão em redes públicas de abastecimento. O trabalho foi desenvolvido em escala real nas instalações da ETA de Presidente Prudente-SP que abastece a zona de distribuição denominada de Alto ETA. Como padrão de medição foi utilizado um tubo de Pitot do tipo Cole, calibrado em túnel de vento pelo IPT. Além da aferição em diversos perfis de velocidade, medidores de múltiplos furos foram instalados em vários locais da rede, o que proporcionou uma verificação do comportamento do medidor em relação à variação do tipo de materiais e diâmetros das redes de abastecimento e uma avaliação geral do seu emprego em condições reais de uso em sistemas de abastecimento público. Os resultados demonstram que o medidor multifuros foi menos sensível à variação do perfil de velocidades, ou seja, a utilização da curva de calibragem obtida em condições ideais numa situação de perfil assimétrico levou a erros de medição menores que os obtidos com medidor de tomada única. A possibilidade de contar com um medidor de vazão adequado às condições brasileiras, de baixo custo e facilidade de construção, abre perspectivas para alavancar os programas de redução de perdas físicas de água, uma vez que existe uma grande demanda reprimida na instalação de medidores de vazão em redes de abastecimento público. / This work had the objective of evaluating the flow meters with one or multiple orifices in water supply systems. Those flow meters are of easy construction, using inexpensive materials, and can be installed in places that present asymmetric velocity profiles as a consequence the existence of singularities and internal incrustations. This study was also conceived to aid the programs of reduction of physical losses of water, since a repressed demand for flow meters exists in water distribution systems. The work was developed in real scale in the Water Treatment Station - ETA of Presidente Prudente city-SP, that provisions the zone of distribution denominated High ETA. The measurement standard was a Pitot-Cole meter calibrated in wind tunnel by IPT. Besides calibration in several velocity profiles, meters of multiple orifices were installed at several places of the net, that provided a verification of the behavior of the meter related to the variation of the type of material and diameters of water distribution systems and a general evaluation of its employment in real conditions of use in public supply systems. The results demonstrate that the multi-port meter was less sensitive to the variation of the velocity profiles, in other words, the use of the calibration curve obtained in ideal conditions in a situation of asymmetric velocity profiles, led to smaller measurement errors than that obtained with a meter of only one orifice. The possibility to count on a flow meter adequate to the Brazilian conditions, inexpensive and easily constructed, opens perspectives for support the programs of reduction of physical losses of water, since there is a great unsatisfied demand for flow meters in water public supply systems.