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.

Vem se tornando cada vez mais importante o conhecimento e avaliação da incerteza de medição em todos areas de ensaios experimentais. Este trabalho visa estudar a incerteza de medição no levantamento do comportamento em fadiga de materiais metálicos utilizando-se de curvas S-N. Embora existam diversas normas e códigos sobre a análise estatística dos resultados obtidos em fadiga, eles avaliam apenas a dispersão no número de ciclos para a falha, não considerando fatores como as fontes incerteza das tensões aplicadas, da máquina de ensaios utilizada, entre outros. / The knowledge and evaluation of measurement uncertainty is becoming more and more important in all areas of experimental tests. The goal of this work is to study the measurement uncertainty in the fatigue tests of metalic materials using the S-N curve approach. Although there are various standards and codes on statistical analysis of the fatigue results, they only assess the dispersion in the number of cycles to failure, not taking into account uncertainty sources of aplied load, test machine, among others.

Esta tese tem por objetivo avaliar a incerteza de medição no ensaio de fadiga do aço inoxidável AISI 316L em corpos de prova instrumentados ensaiados em temperatura ambiente em três níveis de rugosidade. Para isso, foi utilizado o método matemático de Monte Carlo para calcular o valor da incerteza com base nas variáveis de entrada. Para atingir esse objetivo foram realizados diversos ensaios de fadiga utilizando um número de corpos de prova suficientes para garantir confiabilidade estatística conforme norma ASTM E739-10 (ASTM, 2010), a uma frequência de ensaio de 20 Hz e razão de carregamento de 0,1. Nesta etapa 36 corpos de prova foram divididos em três grupos com valores de tensão 480, 500 e 520 MPa com três níveis de rugosidade distintos. Para o desenvolvimento do modelo matemático, cada fonte de incerteza teve distribuição de probabilidade determinada com base no comportamento estatístico característico de cada variável. Sendo assim, a partir de um modelo matemático desenvolvido foi possível determinar incerteza de medição do valor da tensão corrigida e do n° de ciclos, com uso do software Matlab®. Os resultados de incerteza de medição foram comparados aos valores obtidos pelo método Kragten, mostrando valores semelhantes entre os dois métodos matemáticos. / This thesis aims to evaluate the measurement uncertainty in the fatigue test of AISI 316L stainless steel in instrumented specimens tested at room temperature in three levels of roughness. For this, the mathematical method of Monte Carlo was used to evaluate the value of uncertainty based on the input variables. To achieve this goal several fatigue tests using a number of specimens sufficient to ensure statistical reliability according to ASTM E739-10 (ASTM, 2010) at test frequency of 20 Hz and stress ratio of 0.1 were tested. In this step 36 specimens were divided into three stress values of 480, 500 and 520 MPa with three different levels of roughness. For the mathematical development, each source of uncertainty probability distribution was initially determined based on the statistical behavior characteristic of each variable. A mathematical model was derived to determine the uncertainty of the stress value and number of cycles, using the Matlab® software. The combined uncertainty of results were compared to values obtained by Kragten method, showing similar values between the two mathematical methods.

Avaliar a qualidade de colchões de espuma flexível de poliuretano que condiz com o bem de consumo destinado ao repouso humano, constituído, parcial ou integralmente, por lâminas flexíveis de poliuretano, devidamente revestido. Existem normas para confecção, densidade, deformação permanente à compressão, teor de cinzas, dentre outras, para que os fabricantes e importadores de colchões mantenham a mesma qualidade dos produtos oferecidos ao consumidor. Estas normas são regidas pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, onde esta faz referências a todos os itens normalizados que o colchão precisa ter para poder ser comercializado dentro do território nacional. Desta forma vem se tornando cada vez mais importante o conhecimento da incerteza de medição em todas as áreas de ensaios experimentais. Este trabalho visa estudar a incerteza de medição no levantamento do comportamento em indentação pós fadiga da espuma para colchões e colchonetes de espuma flexível de poliuretano. Embora existam diversas normas e códigos sobre a análise estatística dos resultados obtidos em fadiga, eles avaliam apenas a dispersão no número de ciclos para a falha, não considerando fatores como as fontes de incerteza das tensões aplicadas, da máquina de ensaios utilizada, entre outros. A metodologia de ensaio está baseada nas normas NBR 9176 [ABNT, 2003g], NBR 9177 [ABNT, 2003h] e NBR 13579-1 [ABNT, 2011], onde estas relatam o passo a passo dos ensaios realizados, inclusive o número de corpos de prova a serem utilizados. Os resultados de incerteza obtidos nos ensaios foram de até 6% sendo que os mesmos não devem ultrapassar um máximo de 8%, conforme acordos entre laboratórios que realizam tais ensaios, bem como a expectativa de resultados do LCQ – Laboratório de Controle de Qualidade do SENAI. / Assessing the quality of foam mattresses flexible polyurethane matches that is the consumer goods used for human home, consisting, in part or in full by flexible polyurethane blades, properly coated. There are rules for making, density, compressive permanent deformation, ash content, among others, for manufacturers and importers of mattresses maintain the same quality of products offered to consumers. These rules are governed by ABNT - Brazilian Association of Technical Standards, where it makes references to all the standard items that the mattress need to be marketed within the territory. This way is becoming increasingly important to know the uncertainty of measurement in all areas of experimental trials. This work aims to study the uncertainty of measurement in the survey of post-indentation fatigue behavior of foam mattresses and mats of flexible polyurethane foam. Although there are various standards and codes on the statistical analysis of results in fatigue, they only assess the dispersion in the number of cycles to failure, considering factors such as the sources of uncertainty of the applied voltages, the testing machine used, among others. The test methodology is based on the NBR 9176 [ABNT, 2003g], NBR 9177 [ABNT, 2003h] and NBR 13579-1 [ABNT, 2011], where they report a walkthrough of the tests, including the number of specimens to be used. The results of uncertainty obtained was up 6% and that they should not exceed a maximum of 8%, according to agreements between laboratories performing such tests and the expected results of the LCQ - Laboratory Quality Control SENAI.

A incerteza de medição ainda é tema de estudo e desenvolvimento, mesmo quase vinte anos após o lançamento do ISO GUM, que definiu um padrão internacional para o cálculo de incerteza. Mesmo assim, poucos estudos tratam da interface entre a incerteza de medição e outros aspectos da qualidade industrial, em especial ferramentas de controle de processo como cartas de controle. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da incerteza em cartas de controle e identificar sob quais situações de aplicação ela exerce maior influência. Foi feito um mapeamento dos artigos publicados entre 2004 e 2010 sobre incerteza de medição, para identificar quais as metodologias de cálculo e abordagem são mais utilizadas. Na sequência, foi desenvolvido um método incluir nas cartas de controle a incerteza do sistema de medição, modificando as probabilidades de erros tipo I e tipo II. Finalmente, foi elaborada uma simulação computacional utilizando o método desenvolvido, para que fosse possível analisar quais as situações nas quais a incerteza de medição deve ser obrigatoriamente considerada e quais ela pode ser negligenciada. / The measurement uncertainty is still subject of study and development, even almost twenty years after the release of the ISO GUM, which set an international standard for the its calculation. Still, few studies have addressed the interface between the measurement uncertainty and other aspects of industrial quality, in particular process control tools like control charts. The objective of this work is to study the effects of measurement uncertainty on control charts and to identify the situations in which its application exerts greater influence. A research was made, mapping of the articles published between 2004 and 2010 regarding measurement uncertainty, aiming to identify which calculation methods and approaches are most widely used. After, a method was developed to include uncertainty of the measurement system in control charts, modifying the probabilities of type I and type II errors. Finally, it was created a computer simulation using the method developed, to make it possible to analyze those situations in which the measurement uncertainty must be considered and which it can be neglected.

O valor de uma grandeza é determinado por um conjunto de operações que caracterizam a medição. O resultado obtido por estas operações é o valor da grandeza, que nunca é o verdadeiro, porque toda medição possui erros de natureza sistemática ou aleatória, que acrescenta uma incerteza ao resultado. Assim, todo resultado de uma medição deve incluir informações sobre a sua incerteza, isto é, sobre o intervalo dentro do qual se estima que esteja o valor verdadeiro. Um consenso internacional sobre o assunto levou à elaboração da ISO-GUM (Guia para a Expressão da Incerteza de Medição), que fornece regras para a obtenção da expressão da incerteza da medição de grandezas físicas. No entanto, quando se trata da incerteza de medição por coordenadas, isto é, a incerteza na localização de um ponto no espaço, determinado através da indicação de uma máquina de medir a três coordenadas (MM3C), o problema é bem mais complexo. Assim, o objetivo deste trabalho é descrever uma metodologia para calcular a incerteza da medição por coordena das. Este cálculo envolve a calibração direta da máquina para a avaliação dos 21 possíveis erros geométricos, a análise destes erros para a determinação das equações que permitem calcular as incertezas de cada erro individualmente, e a análise geométrica da estrutura da máquina para determinar as equações de sintetização Ex, Ey e Ez, nas direções de seus eixos. Para definição da metodologia as equações que descrevem a variância combinada dos erros avaliados na calibração, foram substituídas nas equações que definem a variância do erro volumétrico das componentes Ex, Ey e Ez, dando origem às equações gerais que permitem determinar a incerteza do resultado da medição em uma MM3C. / The value of a magnitude is determined through a group of operations that characterize it. The result obtained by these operations is the value of the magnitude, and this value is never the true one because all measurements undergo errors of systematic or random nature, which increase an uncertainty to its result. Thus, all measurement result should include information about its uncertainty, that is, about the interval of values inside of which is considered that the true value is. An international accord, on that subject, allowed the elaboration of the ISO-GUM (Guide for the Expression of the Uncertainty of Measurement), that supplies rules for obtaining the expression of the measurement uncertainty for calibrations, linear dimensional measurements, among others. However, when the task is to estirnate the uncertainty of coordinate measurements, that is, the uncertainty of a point in the space, determined through the indication of a coordinate measuring machine (CMM), the problem is much more complex. Thus, the objective of this work is the description of a methodology to calculate the uncertainty measurements indication of a three coordinate measuring machine. This involves the direct calibration of the machine for the evaluation of the 21 possible geometric errors, the error analysis for defining the equations that allow to estimate the uncertainties of each error individually and the geometric analysis of the machine structure for determining the error synthetization equations Ex, Ey and Ez. The equations that describe the uncertainty of the geometric error measurements were substituted in the uncertainty equations of Ex, Ey and Ez, creating the general equations that allow to determine the uncertainty of the result of a measurement with a CMM.

Este trabalho teve como objetivos estabelecer os protocolos para o cálculo de incertezas de medição e a interpretação dos resultados de monitoração do Laboratório de Monitoração In Vivo (LMIV). Especificamente, o trabalho visou quantificar a contribuição dos fatores de influência para o cálculo de incertezas, e estabelecer a incerteza nas medidas. Foram utilizados dois detectores cintiladores de iodeto de sódio ativados com tálio (NaI:Tl) que possuem dimensões de 8x4\" (detector de corpo inteiro) e 3x3\" (detector de tireóide), um analisador multicanal EG&G Ortec, modelo 920E, e um microcomputador onde os espectros são adquiridos, analisados e armazenados com o auxílio do programa Renascence32, Ortec. As medições foram realizadas utilizando-se o objeto simulador antropomórfico do Alderson Research Labs. O radionuclídeo de interesse adotado para este estudo foi o 137Cs. Foram estudadas as influências dos fatores operador, geometria de medição, condições ambientais, flutuações eletrônicas com o tempo e baixa atividade. A análise das incertezas resultou em uma incerteza combinada relativa de 15,7% para o sistema 8x4\" e 9,8% para o sistema 3x3\". Estes valores foram obtidos seguindo os princípios recomendados no Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) da Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM). / This work aimed to quantify the contribution of influence factors for the calculation of uncertainties and establish the uncertainties in the measurements of the In Vivo Monitoring Laboratory (LMIV). The materials used were used: two scintillator detectors of sodium iodine activated with thallium (NaI:Tl), with the dimension of 8x4\" (whole body detector) and 3x3\" (thyroid detector), an EG&G Ortec, model 920E multichannel analyzer and a microcomputer, where the spectra are acquired, analyzed and stored, with the support of Ortecs software, Renascence32. The measurements were carried out using the anthropomorphic simulating object from Alderson Research Labs. The targeted radionuclide adopted for this study was 137Cs. The influence factors were operator, measurement geometry, environmental conditions and Electronic fluctuations over time. The analysis of the uncertainties resulted in a relative combined uncertainty of 15.7% for the 8x4\" system and 9.8% for the 3x3\" system. These values were obtained following the Guide for Expression of Uncertainty in the Measurement, (GUM) of Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM).

Para muitos componentes e estruturas de engenharia a determinação precisa do estado de tensões residuais presente é de fundamental importância para a avaliação de sua integridade estrutural. O método do furo cego (MFC) é um dos métodos mais difundidos para a medição de tensões residuais, no entanto, por se tratar de um ensaio relativamente complexo, a determinação da sua incerteza de medição apresenta uma série de dificuldades, as quais se refletem na inexistência de estudos na literatura que abordem esse assunto de forma completa. Este trabalho tem como objetivo a determinação da incerteza de medição do MFC englobando todas as fontes de incerteza em potencial do método. Para tanto, foi elaborado um procedimento envolvendo a determinação e caracterização das fontes de incerteza tanto na parte experimental como no tratamento matemático dos dados. A partir da caracterização das fontes de incerteza detectou-se como fator principal na determinação da incerteza o erro do operador, que foi possível através do desvio de repetitividade. A fonte de incerteza devido ao erro do operador foi a de determinação mais complexa e envolveu o projeto e a construção de uma máquina especialmente desenvolvida para a aplicação de um estado de tensões homogêneo e que permitisse medir com precisão as tensões residuais com o método do furo cego. Técnicas de medição de tensões residuais por difração de raios-X e monitoramento de tensão com extensometria de resistência elétrica foram utilizadas para a verificação da homogeneidade das tensões nas amostras. A metodologia se mostrou adequada, conduzindo a resultados que permitiram determinar com sucesso a incerteza de medição através de planilhas eletrônicas. / The characterization of the residual stress state of engineering components and structures is of fundamental importance for assessments of their structural integrity. The hole drilling method is one of the most commonly used methods; however, due to its relative complexity, quantifying its measurement uncertainties is not straightforward. It is a semi-destructive method, which means that multiple measurements cannot be repeated in a same location, and stress distributions mean that it is difficult to guarantee that a number of points in the same state will be available in a given volume. This study suggests a global uncertainty measurement which includes a study of repeatability related to the operator. This is thought to be novel in the existing literature. For this, a standard sample and a machine which guarantees a homogeneous stress distribution in the sample were developed. To ensure the homogeneity of the stresses, x-ray diffraction measurements were performed. The results obtained show good repeatability for different operators and good results for the uncertainty of measurements for the method.

Novos equipamentos têm sido desenvolvidos para medição de coordenadas de grandes volumes. Em especial os equipamentos que utilizam tecnologias ópticas a laser oferecem exatidões superiores a décimos de milímetro e grande flexibilidade de medição. Este trabalho trata sobre o iGPS (indoor Global Positioning System), projetado para a medição de grandes volumes, mas com poucos estudos a respeito de sua confiabilidade metrológica em aplicações aeronáuticas. Assim, levando em consideração um procedimento genérico de medição, verifica-se que diversos fatores podem influenciar significativamente a exatidão de seus resultados. A partir de uma rápida explicação e comparação dos sistemas de medição de grandes volumes utilizados na atualidade, este trabalho demonstra o funcionamento do sistema iGPS, assim como os respectivos experimentos realizados para avaliá-lo. Posteriormente, é apresentada e avaliada análise das incertezas envolvidas no sistema de medição iGPS. Finalmente, é realizada a análise de um caso prático relacionado com o processo de montagem de seções de fuselagem, usando o equipamento em questão.

Dentro do contexto de aquisição dos dados de testes, de preparação para lançamento e de vôo, para a verificação de funcionamento dos equipamentos e a validação de modelos matemáticos utilizados no projeto do Veículo Lançador de Satélites (VLS-1), este trabalho apresenta uma técnica para processamento de dados das medidas de sensores embarcados, a ser implementada em uma estação de solo. Nessa técnica, é verificado o desempenho de vários métodos utilizados na geração das curvas de ajustes. A avaliação do desempenho de um método é prejudicada em medidas com incertezas, devido ao valor verdadeiro ser desconhecido. Para tal, são realizadas simulações com medidas teóricas acrescidas de incertezas, considerando média nula e desvios padrões de sensores reais, obtidos através dos dados de calibração de laboratório. Desse modo, pode-se selecionar o método que apresenta melhor desempenho para os dados simulados. O desempenho é avaliado através do desvio padrão e do coeficiente de correlação, entre as medidas estimadas pelos métodos aplicados e as medidas verdadeiras teóricas. Os resultados são apresentados através de um benchmark. O método selecionado varia em função da configuração de monitoramento empregada e da característica do elemento sensor, denominadas padrão de monitoramento. Diante de inúmeros padrões de monitoramentos, este trabalho apresenta a aplicação dessa técnica em dois padrões de monitoramentos, sendo utilizados em casos reais para a avaliação dos resultados.