O biodiesel é um combustível renovável composto por ésteres alquílicos obtidos a partir de óleos vegetais e/ou gorduras animais. É um produto que devido a sua composição, é susceptível a reações de oxidação, comprometendo assim sua qualidade e a adequação ao uso. Como prevenção de problemas decorrentes de sua oxidação, e também para adequação do produto aos requisitos de qualidade, produtores de biodiesel têm utilizado rotineiramente antioxidantes sintéticos em seus processos de obtenção de biodiesel. Estudos recentes têm apontado o TBHQ (tert-butil hidroquinona) como antioxidante sintético de melhor desempenho para biodiesel, mas além deste antioxidante, produtores nacionais têm adotado também o BHT (butil hidroxitolueno). Entretanto, ainda não há método analítico difundido entre os agentes econômicos envolvidos com a cadeia do biodiesel para a quantificação dos antioxidantes sintéticos para produtos finalizados. Esta determinação, em princípio, pode ser uma ferramenta importante em estudos que confrontam a oxidação do biodiesel com a concentração de determinado antioxidante que tenha sido adicionado quando da sua produção, ao longo de períodos de armazenamento; também em estudos que avaliem possíveis impactos ambientais causados pela utilização desses produtos, que apresentam toxicidade comprovada e possuem teores controlados pelo Ministério da Saúde para a indústria alimentícia. Dentre as técnicas analíticas utilizadas no desenvolvimento de métodos para quantificação dos antioxidantes sintéticos, destacam-se a voltametria (especificamente para TBHQ) e cromatografia líquida, mas ainda sem apresentarem um potencial de uso em larga escala pelos agentes de mercado. Neste trabalho, foi utilizada cromatografia em fase gasosa para o desenvolvimento de um novo método para a quantificação de TBHQ e BHT usados pelos produtores de biodiesel. Inicialmente, foram feitos testes com os antioxidantes fornecidos por um produtor, para verificação de seu uso como padrões de calibração, por meio de cromatografia gasosa com detecção por espectrômetro de massas. Em seguida, realizou-se o desenvolvimento do método propriamente dito, por cromatografia gasosa com detector de ionização por chama. O método então foi otimizado, verificando-se possíveis limitações em relação às amostras analisadas, e então validado, conforme parâmetros previstos em protocolos internacionais. Na validação foram empregados métodos estatísticos pertinentes ao método desenvolvido, e os resultados de validação foram criticamente analisados segundo critérios de aceitação previamente estabelecidos. Destaque para valores de recuperação que oscilaram entre 92% e 106%. Foi também estimada a incerteza de medição, ao longo da faixa de trabalho, utilizando conceitos apresentados em guias internacionais de estimativa de incerteza de medição. Foi verificado que o modelo de regressão linear escolhido pode ter impacto direto nos valores de incerteza de medição, que oscilaram entre 1% e 40% dependendo da região da faixa de trabalho. O método então foi testado quanto à sua aplicabilidade, em amostras comerciais, e relacionando-se os resultados obtidos com os valores de estabilidade à oxidação dessas amostras. Aqui, o TBHQ também apresentou o melhor desempenho para adequação do biodiesel às especificações de qualidade, confirmando os dados disponíveis na literatura. / Biodiesel is a renewable fuel composed by alkyl esters generated from vegetable oils and/or animal fats. It´s a susceptible product to oxidation reactions because its composition, thus compromising their quality and use. Currently, biodiesel manufacturers have used synthetic antioxidants in production processes, as prevention to oxidation problems, also as product adjustment to quality requirements. Recent studies have indicated TBHQ (tertbutyl hydroquinone) as the synthetic antioxidant with the best performance for biodiesel, but beyond this antioxidant, national manufacturers have also adopted the BHT (butylated hydroxytoluene). However, there is not a currently analytical method widespread among the economic agents involved in the chain of biodiesel for the quantification of synthetic antioxidants to finished products. At first, this determination can be an important tool to make advance to studies which check the relationship between biodiesel oxidation and the used antioxidant concentration, added in biodiesel production, at long biodiesel storage times. This determination, in principle, can be an important tool in studies which compare the oxidation of biodiesel with the concentration of a particular antioxidant which has been added at the time of its production, over periods of storage, also in studies to assess possible environmental impacts the use of these products, which have proven toxicity levels and possess controlled by the Ministry of Health for the food industry. Among the analytical techniques used in the development of methods for quantification of synthetic antioxidants, stand out voltammetry (specifically for TBHQ) and liquid chromatography, but still without presenting a potential for widespread use by the market agents. In this work, the gas chromatography was used as a new method development for TBHQ and BHT antioxidants (available in biodiesel manufacturers) determination. Initially, tests with antioxidants provided from a manufacturer were carried out, to verify their using as calibration standards conditions, performed by gas chromatography with mass spectrometer detector. Then, there was the development of the method itself, by gas chromatography with flame ionization detector. Then the method was optimized, verifying possible limitations on samples, and validated according to international protocols parameters provided. In this validation, statistical methods compatible to developed method were applied, and the validation results were critically analyzed according to previously established acceptance criteria. Recovery data between 92% and 106% are detached. In addition, the measurement uncertainty was estimated, using presented concepts in according with international guides of measurement uncertainty calculation. The impact of the adopted linear regression model in measurement uncertainty values was verified, as been a notable influence. These values stayed between 1% and 40%, depending of the test method work range. Finally, the new method was verified about its applicability, being carried out for commercial samples, and checking their obtained results and Oxidation Stability values relationship. Here, TBHQ also presented the best antioxidant performance for biodiesel suitability to quality requirements, in agreement with available data in literature.

Ensaios de distribuição de água de aspersores são convencionalmente realizados manualmente, requerendo tempo e mão de obra treinada. A automação desses ensaios proporciona redução da demanda por esses recursos e apresenta potencial para minimizar falhas e/ou desvios de procedimento. Atualmente, laboratórios de ensaio e calibração acreditados junto a organismos legais devem apresentar em seus relatórios a incerteza de medição de seus instrumentos e sistemas de medição. Além disso, normas de ensaio e calibração apresentam especificação de incerteza aceitável, como a norma de ensaios de distribuição de água por aspersores, ISO 15886-3 (2012), a qual exige uma incerteza expandida de até 3% em 80% dos coletores. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um sistema automatizado para os ensaios de aspersores em laboratório e realizar a análise de incerteza de medição, para sua quantificação nos resultados de ensaio e para dar suporte ao dimensionamento dos tubos de coleta. O sistema automático foi constituído por um subsistema de gerenciamento, por meio de um aplicativo supervisório, um de pressurização e um de coleta, por meio de módulos eletrônicos microprocessados desenvolvidos. De acordo com instruções do sistema de gerenciamento o sistema de pressurização ajustava a pressão no aspersor por meio do controle da rotação da motobomba, e o sistema de coleta realizava a medição da intensidade de precipitação de água ao longo do raio de alcance do aspersor. A água captada por cada coletor drenava para um tubo de coleta, que estava conectado a uma das válvulas solenoides de um conjunto, onde havia um transmissor de pressão. Cada válvula era acionada individualmente numa sequência para a medição do nível de água em cada tubo de coleta, por meio do transmissor. Por meio das análises realizadas, as menores incertezas foram obtidas para os menores diâmetros de tubo de coleta, sendo que se deve utilizar o menor diâmetro possível. Quanto ao tempo de coleta, houve redução da incerteza de medição ao se aumentar a duração, devendo haver um tempo mínimo para se atingir a incerteza-alvo. Apesar de cada intensidade requer um tempo mínimo para garantir a incerteza, a diferença mínima de nível a ser medida foi a mesma. Portanto, para os ensaios visando atender a incerteza, realizou-se o monitoramento da diferença de nível nos tubos, ou diferença de nível, facilitando a realização do ensaio. Outra condição de ensaio considerou um tempo de coleta para 30 voltas do aspersor, também exigido pela norma ISO 15886-3 (2012). A terceira condição considerou 1 h de coleta, como tradicionalmente realizado. As curvas de distribuição de água obtidas por meio do sistema desenvolvido foram semelhantes às obtidas em ensaios convencionais, para as três situações avaliadas. Para tempos de coleta de 1 h ou 30 voltas do aspersor o sistema automático requereu menos tempo total de ensaio que o ensaio convencional. Entretanto, o sistema desenvolvido demandou mais tempo para atingir a incerteza-alvo, o que é uma limitação, mesmo sendo automatizado. De qualquer forma, o sistema necessitava apenas que um técnico informasse os parâmetros de ensaio e o acionasse, possibilitando que o mesmo alocasse seu tempo em outras atividades. / Sprinkler water distribution tests are usually done manually, requiring time and trained labor. Automation of these tests allows saving such resources, and offers potential to minimize failures and/or procedure deviations. Nowadays, calibration and testing laboratories accredited by legal bodies have to present the uncertainty of their instruments and measurement systems. Besides, testing and calibration standards specify acceptable uncertainty, as the standard for sprinkler water distribution test, ISO 15886-3 (2012), which requires an expanded uncertainty up to 3% for 80% of the collectors. The purposes of this work were to develop an automated system for testing sprinkler at laboratory, and perform the analysis uncertainty of measurement, to quantify its magnitude on the testing results, and to support the sizing of collection tubes. The automatic system consisted of a management system, by the supervisory program, a pressurization system, and a collection system, by microprocessed electronic modules developed. According to instructions of the management system, the pressurization system adjusted pressure at the sprinkler by controlling pump rotation, and the collection system measured water application rate through the sprinkler radius. The water from each collector drained to a collecting tube, which was connected to a manifold of valves that contained a pressure transmitter. Each valve was individually triggered in sequence to allow measuring water level within each collection tube, by the transmitter. The analysis of uncertainty showed that the lower diameters of collection tubes presented the lower uncertainty, hence lower diameters should be used when possible. For the collection time, uncertainty decreased as time increased, and should be a minimum value to reach the target uncertainty. Although each application rate requires a minimum time to reach uncertainty, the difference of pressure to be measured stayed the same. Thus, for the tests addressing uncertainty, the difference of pressure was monitored, facilitating the test. Another test condition considered the collection time for 30 laps of the sprinkler, also required by ISO 15886-3 (2012). The third condition considered 1 h of collection, as traditionally done. Water distribution curves obtained from the automated system were similar as those of the conventional tests, for the three situations evaluated. For durations of 1 h or 30 laps of the sprinkler, the automated system required lower total time than the conventional test. However, the system developed demanded more time to perform the test to reach the maximum uncertainty, which is a limitation, even been automatized. In any case, a technician was required just to set parameters and then start the system, so he could allocate his time for other activities.

Orientador: Fernando Luis Fertonani / Banca: Lídia Maria de Almeida Plicas / Banca: José Ricardo Turquetti / Resumo: O etanol é uma matriz energética que requere como especificação da qualidade a medição do parâmetro pH. A formação de recursos humanos, RH, com conhecimento metrológico em química, capaz de gerar e interpretar resultados provenientes da medição desse parâmetro e outros importantes do ponto de vista do rigor metrologia deve fazê-lo com ciência, consciência e pertinência de seu trabalho (BIÈVRE et al, 2010; GAUSTER, 1991; VALCÁRCEL, 2000). O presente trabalho utilizou de normas reguladoras para a medição do parâmetro supracitado a fim de obter a estimativa da incerteza das medidas de pHe. Também foram desenvolvidos procedimentos para a validação do método analítico de medição de pHe bem como a formação de RH devidamente treinado no sistema da qualidade para atuar no bojo das normas ABNT NBR 10891:2013 e ASTM D6423:2008. Também foi propósito deste estudo conhecer as minúcias da medição de pH em meio etanólico. O treinamento em medição de pH e rigor metrológico foi realizado em meio aquoso. No tocante a norma ABNT NBR 10891:2006 e desenvolvimento do trabalho foram coletadas três amostras de etanol combustível de postos de combustíveis distintos em que os valores obtidos estavam em conformidades com aqueles preconizados pela resolução ANP N°7:2011 isto é, 6,0 < pHe < 8,0. Para a estimativa da incerteza da medição de pHe o procedimento de validação contou com quatro parâmetros de performance, a linearidade, sensibilidade, precisão e exatidão. Os resultados obtidos da validação foram satisfatórios tornando evidente a adequação do método ao ensaio proposto. O estudo da incerteza padrão combinada demonstrou que a maior fonte de incerteza é aquela associada a repetibilidade, sendo passível de ser minimizada aplicando-se programas de treinamento técnico de pessoal, evidenciando assim a importância da adoção da metrologia no rol de disciplinas obrigatórias nos cursos da área de exatas / Abstract: Anhydrous ethanol and fuel are arrays that require energy as quality specification of the pH measurement parameter, which is set to the aqueous medium. The formation of human, HR resources, with metrological knowledge in chemistry, able to generate and interpret data from the measurement of this parameter and other important from the point of view of accuracy metrology must do so with knowledge, awareness and relevance of their work (Bievre et al, 2010; Gauster, 1991; VALCÁRCEL, 2000). This work included the study of regulatory standards for the measurement of the above parameters in order to obtain the estimated uncertainty of the measurements of pHe. Procedures for the validation of the analytical method for measuring pHe well as the formation of HR trained in the quality system to operate in the core of ABNT NBR 10891:2013 and ASTM D6423: 2008. Purpose of this study was also to know the minutiae of measuring pH in ethanol medium. The training metrological accuracy and pH monitoring was carried out in an aqueous medium. Regarding the ABNT NBR 10891:2006 and development work three samples of different ethanol fuel stations in the values obtained were in conformity with those recommended by ANP Resolution No. 7:2011 fuel between 6.0 < pHe <8.0. To estimate the uncertainty of measurement of pHe validation procedure had four performance parameters, linearity, sensitivity, precision and accuracy. The results of the validation were satisfactory pointing to the adequacy of the proposed test method. The combined standard uncertainty of the study showed that the largest source of uncertainty is that associated with repeatability, being able to be minimized by applying technical personnel training programs, thus underlining the importance of the adoption of metrology in the list of compulsory subjects in courses the exact sciences / Mestre

O "Sistema de Automatização do Laboratório de Ensaios em Vôo" (SALEV) foi implementado no Laboratório de Ensaios em Vôo (LEV) da Divisão de Ensaios em Vôo (AEV) do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), para controlar todo o processo de calibração, cujo principal resultado é o cálculo da incerteza de todas as medições realizadas pelo LEV, o qual realiza todo o processo de calibração. Além disto são desenvolvidas, no LEV, novas técnicas de operação e procedimentos para garantia da qualidade das medições e dos ensaios em vôo. Como resultado da utilização do SALEV, verificaram-se as seguintes melhorias: Redução substancial de erros de operação; Predição de falhas por meio de estudo da tendência (bias) de grandezas de controle; Padronização da execução dos processos de calibração e cálculo da incerteza; Redução do tempo de execução dos processos e Armazenamento dos dados e documentação das calibrações.

A massa é uma propriedade bastante significativa para diversos cálculos do projeto de um foguete. O custo da massa de um satélite é muito alto e uma diminuição da massa de 1 % pode significar uma economia de milhares de dólares. Então, para se obter um resultado confiável é necessário conhecer as fontes de incerteza que podem influenciar este resultado. Neste trabalho, as principais fontes de incerteza são avaliadas e discutidas, para uma melhor compreensão da complexidade de uma medição de massa de um foguete. Para se obter o resultado com a menor incerteza foi desenvolvido um método de escolha, dentre vários parques de balanças, daquele parque do qual resulta a estimativa da menor incerteza da massa total de um foguete, a partir da medição das massas de seus componentes. O método foi implementado com o uso de planilhas Excel , que podem ser adaptadas para tantas balanças, parques e faixas de massas quantas sejam necessárias, funcionando como ferramenta de auxílio à decisão da estimativa incerteza final do foguete, e norteando decisões como novas aquisições de balanças e contratação de fornecedores de serviço de pesagem.

No ano de 2003 foi instalado no Laboratório de Engenharia Aeronáutica Prof. Feng do Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA um túnel de vento de circuito aberto, neste túnel existe uma peculiaridade, parte dele (bocal de entrada), está localizado no interior do prédio do laboratório. De tal forma que, antes do fluxo de ar ser admitido pelo bocal de entrada do túnel de vento, ele escoa pela porta do laboratório, interagindo com as paredes laterais e teto do prédio. Desta interação ocorre a formação de grandes estruturas vorticais, que são admitidas pelo túnel, resultando valores de nível de turbulência mais elevados que a expectativa inicial na seção de testes do mesmo. Com o intuito de realizar uma avaliação das conseqüências do escoamento mencionado anteriormente, foram realizadas medidas de nível de turbulência e velocidade média na região do bocal de entrada do túnel de vento, além da região interna da câmara de tranquilização (início do circuito aerodinâmico). Para reduzir o nível de turbulência na seção de testes do túnel de vento foi criado um modelo em escala 1:10 em acrílico do conjunto laboratório-túnel de vento, onde estudou-se alternativas para melhoria da qualidade do escoamento na seção de testes do túnel de vento em questão. Velocidade média e nível de turbulência também foram medidos neste modelo. Tanto para as medidas no túnel de vento quanto para as medidas no modelo em escala foi utilizada anemometria de fio quente com auxílio de um sistema de aquisição de dados. Várias configurações foram testadas no modelo em escala, com diferentes inserções de dispositivos que pudessem melhorar a qualidade do fluxo do escoamento nesta região, entre eles pode-se citar: coletores laterais e superior na porta do laboratório, inserção de divisórias de acrílico no interior do laboratório e inserção de tela. Foi desenvolvida toda uma metodologia experimental para as medidas de nível de turbulência e velocidade média no modelo em escala, especialmente devido às dificuldades para obtenção de resultados confiáveis para um regime de escoamento com baixas velocidades, situação que ocorre no modelo em escala.

Uma técnica óptica de medidas de pressão conhecida por Tinta Sensível à Pressão (Pressure Sensitive Paint -PSP) surge na década de 80 para revolucionar as medidas de campo de pressão. Já muito desenvolvida nos grandes centros de pesquisa do mundo, fornece resultados com boa precisão e alta resolução espacial, o grande avanço em relação às tomadas de pressão convencionais. Desde seu surgimento o desenvolvimento da técnica PSP é contínuo, contando com grandes conquistas na formulação das tintas, mas o seu crescimento deve-se principalmente aos avanços tecnológicos em equipamentos como as câmeras CCD e os computadores que permitiram adquirir imagens em grande quantidade e com precisão, além da facilidade e rapidez no tratamento de dados. O objetivo principal deste trabalho é entender o funcionamento da técnica PSP e aplicá-la desenvolvendo procedimentos experimentais para o Laboratório FENG, complementando suas técnicas de medidas de pressão. O trabalho foi dividido em duas partes, onde primeiramente trabalhou-se com as calibrações a priori avaliando-se o sistema PSP, principalmente o comportamento da tinta. Nesta fase verificaram-se algumas limitações do aparato experimental, como a baixa coleção de elétrons pela câmera CCD o que interfere diretamente na incerteza final das medidas, introduzindo um erro mínimo de 0,74% nas medidas de intensidade luminosa. E a dependência da tinta PSP à temperatura, o que também influencia em grande parte os resultados das medidas dos campos de pressão. Numa segunda fase realizaram-se experimentos com um jato de ar inclinado atingindo uma placa plana e os resultados foram comparados aos de tomadas de pressão convencionais distribuídas ao longo da placa. As maiores variações de pressão medidas na placa ficaram entre 3000Pa à 5500Pa e forneceram resultados em relação as medidas brutas do sistema PSP com incerteza absoluta na ordem de 1000Pa ( 25%). Quando foi utilizado para comparação das medidas o resultado do sistema PSP suavizado por um filtro mediana, bastante representativo das medidas brutas, as incertezas diminuíram para cerca de aproximadamente 400Pa ( 10%), chegando a um mínimo de 225Pa ( 3%). Um resultado bastante aquém comparado com incertezas absolutas da ordem de 22Pa já obtidas por pesquisadores no exterior. Esses resultados mostraram que ainda há muito a se fazer para obter-se medidas de pressão precisas com o sistema PSP para fluxos de baixa velocidade. Essa melhora demanda principalmente investimentos no aparato experimental, tornando-o cada vez mais sensível e capaz de medir pequenas variações nas intensidades luminosas decorrentes de pequenas variações de pressão próximas a pressão atmosférica. Um resultado importante e que pode ser usado na prática são os mapas de pressão fornecidos pela alta resolução espacial do método e que apesar das incertezas envolvidas nas medidas descrevem bem o comportamento do fluxo de ar decorrente do escoamento medido.

A calibração de artefatos angulares como os polígonos ópticos e de instrumentos como goniômetros é um problema constantemente discutido e avaliado nos Laboratórios Nacionais de Metrologia; e para isso são necessários alguns procedimentos antes de qualquer calibração como, por exemplo, a escolha correta do tipo de equipamento a ser utilizado e saber como utilizar os métodos de avaliação de incerteza. Um método de calibração absoluta apresenta dificuldades quando não se dispõe de um padrão, o que permitiria uma fácil avaliação dos resultados obtidos. Daí a busca por diferentes métodos neste trabalho, para avaliar a compatibilidade dos resultados. Neste trabalho, utilizamos um goniômetro e dois polígonos óticos de 18 faces com diferentes tamanhos e duas técnicas de calibração (NIST e Roseta/IPT) para que possamos ao final do processo ter os polígonos e o goniômetro calibrados ao mesmo tempo. Foi também realizado o desenvolvimento de um polígono manufaturado no IEAv, para disponibilizar um artefato produzido a baixo custo, que viabilizasse futuras intercomparações. Sua fabricação apresentou obstáculos intransponíveis no momento, mas permitiram expor o artefato aos métodos utilizados, mesmo fora das especificações. Os resultados finais obtidos mostraram boa concordância, mesmo para o polígono manufaturado no IEAv, considerando-se que ele estava muito fora da especificação angular.

Os desafios atuais no segmento de aviação civil compreendem desde a crescente competição entre as empresas aéreas até a rápida reação à volatilidade dos preços de combustível. Nesse cenário, predizer a ocorrência de falhas dos sistemas aeronáuticos e otimizar a manutenção programada das aeronaves podem representar um potencial ganho competitivo. Este trabalho apresenta um estudo de caso de emprego do prognóstico de falhas em um anemômetro de fio quente. O desenvolvimento está baseado em dados históricos da frota, em uma compreensão detalhada da operação do sistema de ventilação e no efeito produzido pela degradação do sinal do sensor. A metodologia utilizada no decorrer do estudo consiste da aquisição e tratamento dos dados, da extração das características que descrevem o comportamento de deterioração do sensor e da utilização de uma técnica de prognóstico. Um método não-paramétrico também é usado para estimar as incertezas associadas ao prognóstico. As conclusões expostas apontam para uma solução relativamente simples para predizer falhas no anemômetro com antecedência suficiente para evitar manutenções não-planejadas e, portanto, reduzir custos operacionais.

Este trabalho apresenta a operacionalização e a análise metrológica de um sistema de calibração de acelerômetros por choque mecânico. O referido sistema é composto por um conjunto de aplicação de choque por queda livre, um analisador de sinais dinâmicos, um par de condicionadores e um acelerômetro piezoelétrico padrão de referência. A operacionalização consistiu em elaborar um procedimento de medição e desenvolver um software de aquisição e análise de resultados, já a avaliação metrológica, buscou comparar a exatidão do sistema através de especificações técnicas dos equipamentos utilizados, as recomendações previstas em norma e de avaliações experimentais, objetivando identificar e avaliar as principais componentes de incertezas que influenciam nos resultados de calibração. A técnica estudada complementa a técnica atualmente muito empregada na calibração de acelerômetros, atingindo valores de amplitude até 200 vezes maior e com incertezas na ordem de 3 a 5 % do valor da sensibilidade de choque medida.