[pt] O presente trabalho visa desenvolver um sistema de avaliação metrológica de autoclaves, que atenda às normas técnicas vigentes, de baixo custo e acessível a todos Estabelecimentos Assistenciais de Saúde (EAS), visando à validação do processo de esterilização por vapor saturado e a melhoria no controle de infecção hospitalar associada a problemas decorrentes do processo de esterilização. Por meio de uma abordagem matemática, o sistema deverá ser capaz de validar o processo de esterilização, garantindo assim o nível de esterilidade necessário e com isso reduzir as barreiras tecnológicas e financeiras que hoje impedem a garantia da qualidade da esterilização de materiais, sobretudo, em EAS, tanto público como privado. Apesar de instituições como a Organização Internacional de Metrologia Legal (OIML) externarem sua preocupação no que diz respeito à necessidade do acompanhamento da qualidade das medições realizadas por Equipamentos Eletromédicos (EEM) na fase pós-comercialização, a maioria dos países, entre eles o Brasil, apesar de já terem incorporado algumas recomendações publicadas pela OIML, têm concentrado suas exigências da fase de fabricação ao registro do produto. As iniciativas de calibração e ensaios de EEM dependem da cultura metrológica dos interessados ou na busca de algum tipo de acreditação, para a qual o controle metrológico dos equipamentos vem a ser exigência obrigatória. Aliado à falta de cultura metrológica depara-se com a existência de poucas instituições capacitadas para a realização desta tarefa e com a falta de recursos disponíveis. A exemplo dos EEM, no caso dos esterilizadores por vapor saturado ou autoclaves, existe apenas um único laboratório acreditado junto à Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaio (RBLE), acreditado em janeiro de 2008. Utilizando-se dos estudos da esterilização, em particular das autoclaves e da Norma NBR ISO 11134/2001. Foi desenvolvido um sistema destinado à validação metrológica de autoclaves. Este sistema é composto de um Hardware (sensores, sistema de aquisição e computador portátil) e de um software desenvolvido em LabView. Neste sistema os sensores são posicionados no interior da câmara de esterilização, coletando a temperatura ao longo de todo o ciclo de esterilização. Com as temperaturas coletadas, tanto nos estudos de distribuição de temperatura como nos estudos de penetração de calor, foi possível calcular as taxas de letalidade do processo e apresentar os dados estatísticos, que confirmarão a efetividade do processo ou não. Após a realização de testes visando à comprovação do funcionamento do sistema, foi realizado o teste em um equipamento utilizado em um hospital público do Rio de Janeiro. Os testes compreenderam a realização de quatro estudos sendo, dois de distribuição de temperatura e dois de penetração de calor. Foram encontradas algumas limitações decorrentes da necessidade de desenvolvimento de alguns acessórios como, por exemplo, um flange para a utilização do sistema em autoclaves com acesso à câmara através de orifícios laterais, e a necessidade da construção de uma armação articulada para a perfeita disposição dos sensores no interior da câmara. O sistema desenvolvido no presente trabalho contribui para a disseminação da realização da validação do processo de esterilização por vapor saturado, avaliação fundamental para o controle da infecção hospitalar. / [en] The present work aims at developing a system for metrological evaluation of autoclaves in accordance with the standards, having a low cost and being accessible to all the healthcare system, aiming at the validation of the process of sterilization and the improvement of the control of hospital infection. By means of a mathematical approach, the system has to be capable to validate the sterilization process, thus guaranteeing the level of sterility necessary and reducing the technological and financial barriers that today hinder the guarantee of the quality of the sterilization of materials, in public and private health system. Although organizations as the International Organization of Legal Metrology (OIML) recommend the follow-up of the quality of the measurements carried through Medical Electrical Equipment (MEE) in the after-sales phase, the majority of the countries, including Brazil, even though already having incorporated some recommendations published by OIML, have concentrated its requirements on the phase of manufacture and register of the product. The initiatives of calibration and essays of MEE depend on the metrological culture of the interested parties or in the search of some type of accreditation process, for which the metrological control of the equipment is a requirement. Ally to the lack of metrological culture comes across itself with the existence of few institutions enabled to the accomplishment of this task and with the lack of available resources. In the case of the autoclaves, in Brazil, there was only one laboratory accredited in last January. A system destined to the metrological Evaluation of autoclaves was developed. This system is composed by hardware (sensors, system of acquisition and computer) and software, developed in LabView. In this system the sensors are arranged inside of the sterilization chamber, collecting the temperature throughout the sterilization cycle. With the collected temperatures, as much in the studies of distribution of temperature as in the studies of penetration of heat, it is possible to calculate the taxes of lethality of the process and to present the statistical data, that will confirm or not the effectiveness of the process. After the tests aiming at evidencing the correct operation of the system, it has been carried out the test in an equipment used in a public hospital of Rio de Janeiro. The tests consisted of 4 (four) studies, 2 (two) of distribution of temperature and 2 (two) of penetration of heat. Some limitations due to the necessity of development of some accessories have been found, for example, a flange for the use of the system in sterilizers with access to the chamber through lateral orifices, and the necessity of the construction of a articulated scaffolding for the perfect placement of the sensors in the interior of the chamber. The system developed in the present work contributes for the dissemination of the accomplishment of the validation of the process of sterilization for saturated vapor, basic evaluation for the control of the hospital infection.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo do comportamento transiente de um medidor de umidade tipo bulbo úmido e bulbo seco, assim como a determinação da umidade do ar em diferentes condições ambientais, que foram simuladas em laboratório. O psicrômetro do tipo bulbo úmido e bulbo seco é amplamente utilizado na indústria de ar condicionado, na monitoração da umidade em ambientes fechados, nas estações de meteorologia para a monitoração da umidade da atmosfera, e na prevenção das condições climáticas. Para o desenvolvimento do presente trabalho, foi construído um psicrômetro do tipo bulbo úmido e bulbo seco de ar aspirado, utilizando dois termômetros separados por uma placa de acrílico. Os termômetros utilizados foram tipo PT-100 e tipo Termopar. Na avaliação do conteúdo de umidade do ar, foi utilizada a medição de temperatura registrada por dois termômetros que compõem o psicrômetro, onde um deles registra a temperatura do ar que incide sobre o psicrômetro e serve como referência; e o segundo termômetro, recoberto com uma mecha molhada com água destilada, registra uma temperatura mais baixa devido ao fenômeno de resfriamento evaporativo, o qual é conseqüência da transferência de calor e massa entre a mecha molhada e o ar forçado a passar através dela. Na avaliação do comportamento transiente do psicrômetro, foram aplicados diferentes modelos de ajuste aos dados experimentais, procurando aquele que melhor representasse o comportamento através do tempo do termômetro bulbo úmido. Entre os modelos de ajuste estão: o linear, o exponencial, a soma de dois exponenciais, o racional, o polinomial de grau 6 e o exponencial linear (soma de exponencial com linha reta). A cada um dos modelos foi aplicado o método dos mínimos quadrados, e foi determinado por meio do critério de Akaike que o modelo exponencial linear é o melhor modelo de ajuste. As incertezas das constantes dos diferentes modelos de ajuste foram calculadas através do método das diferenças finitas. São apresentados os valores das constantes de tempo para diferentes valores de velocidade do ar e diferentes graus de umidade, tanto para os termômetros PT-100 quanto para o tipo Termopar. Finalmente, são apresentados os resultados da aplicação da regressão linear múltipla entre as constantes de tempo, a velocidade e a umidade do ar, tanto para o psicrômetro baseado nos termômetros tipo PT-100 quanto nos termômetros tipo Termopar. A presente pesquisa de mestrado contribui para o desenvolvimento da metrologia térmica no Brasil. / [en] This work presents a study of the transient behavior of a wet bulb and dry bulb psychrometer, as well as the determination of the humidity of air under different environment conditions. The wet bulb and dry bulb psychrometer are widely used in the air conditioning industry, for monitoring the humidity in closed environments, and in meteorology stations for the monitoring the atmosphere humidity and in the prevention of the climatic conditions. For the development of the present work, a wet bulb and dry bulb aspirated psychrometer was built, using two thermometers, which are physically separated by an acrylic plate. Two types of thermometers were used: PT-100 and Thermocouple. In the evaluation of the humidity content, the measurement of temperature was been registered by two thermometers (used as the psychrometer components), where one of them registers the temperature of the air that impacts the psychrometer and serves as reference; and the other one covered by a wick wet with distilled water, registers a lower temperature due to the phenomenon of evaporative cooling, which is a consequence of the mass transfer between the wet wick and the air that is forced to pass through it. In the evaluation of the transient behavior of the psychrometer different models of adjustment to the experimental data have been applied, seeking the best theoretical model that represented the behaviour through the time of the humid bulb thermometer. Among the adjustment models are: the linear one, the exponential one, the addition of two exponential ones, the rational one, polynomial of exponential degree 6 and the linear one (which adds the exponential curve and the straight line). For each of the models the method of the minimum square had been applied, and it was found by means of the of Aikaike´s criterion that the linear exponential model is the best one. The uncertainties of the constants of the different models of adjustment were calculated through the method of the finite differences. The values of the time constants of time for different values of air speed and different degrees of humidity for both thermometers PT-100 and Thermocouple type had been presented. Finally, the results of the application of the multiple linear regression are presented among the time constants, the speed, and the humidity of air for both psychrometer based on the thermometers PT- 100 type and the thermometers Thermocouple type. This MSc research contributes towards the development of the thermal metrology in Brazil.

[pt] O desenvolvimento e a utilização de aços rápidos para a produção da casca externa de cilindros destinados à laminação de tiras a quente tiveram início no começo dos anos 90. A introdução deste material melhorou, significativamente, a resistência ao desgaste do cilindro, a qualidade da tira laminada e a duração da campanha de laminação. Representou, desta forma, o maior avanço tecnológico recentemente obtido no campo da laminação a quente. Entretanto, foi observado que o desprendimento da camada de óxido nestes aços possuía características diferentes daquelas obtidas nos cilindros de laminação convencionais. Este fenômeno foi atribuído ao processo de oxidação dos aços rápidos, que é cerca de quatro vezes maior do que o das ligas anteriormente utilizadas. Para que todo o potencial dos cilindros de laminação a quente, fabricados com este material, seja alcançado, torna-se necessário, portanto, o estudo da oxidação de aços rápidos. A presente tese estudou a oxidação de quatro composições químicas de aços rápidos. Foram realizados ensaios de termogravimetria em atmosfera de ar seco e úmido (12,5% H2O) assim como ciclagem térmica com resfriamento em água. Um aparelho de produção e controle de umidade e um mecanismo de ciclagem térmica foram construídos para este trabalho. As amostras oxidadas foram analisadas por difração de Raios - X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de dispersão de energia. A discussão dos resultados avaliou o efeito da composição química, da umidade e da ciclagem térmica no comportamento dos aços rápidos estudados quanto à oxidação. Como conclusões, verificou-se que o teor de cromo possui influência no ganho final de massa, que um teor elevado de molibdênio pode promover oxidação catastrófica em atmosfera de ar seco e que a variação do teor de tungstênio utilizada não influenciou o comportamento de oxidação. Foi verificado também que a presença de 12,5 % de H2O influenciou significativamente as características de oxidação e que a oxidação em condição de ciclagem térmica promoveu a formação de uma fina camada de óxidos ricos em vanádio na região externa da camada de óxido das amostras estudadas. / [en] Development and use of high-speed steel for manufacturing the roll outer shell of hot strip mills have started in the early 1990s. The introduction of this material has improved, significantly, the roll wear resistance, the surface quality of rolled products and the length of rolling campaign. It has represented, therefore, the major technological breakthrough recently introduced in the hot rolling field. However, it was observed that the oxide layer spalling of these steels had different behavior in comparison with that of conventional rolls. This phenomenon has been attributed to the high-speed steel oxidation, which is about four times higher than the alloys previously used. In order to achieve the full potential of high-speed rolls for hot strip mills, it is necessary, therefore, to study the oxidation behavior of this material. The present thesis studied the oxidation of four different chemical compositions of high-speed steels. Corrosion tests were carried out in a thermobalance under dry and moist (12.5 % H2O) environments. Oxidation under thermal cyclic conditions of specimens cooled in water was also carried out. A cyclic oxidation apparatus and an equipment for humidity production and control were constructed for this work. The corroded samples were examined by X - Ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive micro-analysis. The discussion of the results evaluated the effects of humidity, thermal cycling and chemical composition on the oxidation behavior of these high-speed steels. As conclusions, it was verified that the chromium content has influence on the final mass gain, the elevated molybdenum content can produce catastrophic oxidation under dry air environment and that the tungsten content variation did not influence the oxidation behavior. It was also verified that the presence of humidity had a significant effect on the oxidation behavior and that the cyclic oxidation promoted the formation of a thin layer composed of oxides rich in vanadium at the outer region of the scale.

[pt] O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho metrológico e o potencial de aplicação do medidor tipo v-cone para medição de vazão de gás natural em condições de gás úmido. Observa-se que os medidores do tipo placa de orifício, geralmente utilizados na medição de vazão de gás no segmento de Exploração e Produção (E e P), podem não representar a tecnologia mais adequada. O medidor v-cone representa uma tecnologia relativamente recente, que vem demonstrando bom desempenho para a medição de vazão e vem ganhando aceitação de órgãos reguladores. O interesse e a motivação do pesquisador residem na busca de maior exatidão na medição de vazão em condições operacionais adversas (gás úmido não especificado), sem impacto significativo sobre o custo do sistema. O presente trabalho, por meio de uma pesquisa bibliográfica e documental, apresenta o estágio atual de desenvolvimento da tecnologia de medição por v-cone e detalha as características dos sistemas de medição de vazão de gás natural, além de abordar as normas e regulamentos relacionados ao tema em questão. A fase experimental busca avaliar o desempenho do medidor por meio de uma investigação empírica realizada em laboratório, simulando condições de gás úmido encontradas em campo. Essa análise envolve também a determinação de erros e incertezas de medição. A pesquisa realizada, em conjunto com a avaliação dos resultados dos testes e das correlações utilizadas, demonstra que o medidor v-cone apresenta boa confiabilidade na medição de vazão de gás natural em escoamento de gás úmido, podendo ser utilizado em aplicações encontradas no segmento de E e P. / [en] The aim of this study is to evaluate the metrological performance and potential of use of the v-cone type meter for measuring the natural gas flow rate under wet gas conditions. The orifice plate type meters, that are usually used to measure the gas flow rate in the Exploration and Production segment (E and P), may not represent the most appropriate technology. The v-cone meter represents a relatively recent technology, which has shown good performance for the flow rate measurement and is gaining acceptance from the regulators. The interest and motivation of the researcher are related to the quest for greater flow rate measurement accuracy in adverse operating conditions (unspecified wet gas), with no significant impact on the cost of the system. This work, through a literature and documentary search, presents the current stage of development of the v-cone flow rate measurement technology and details the characteristics of natural gas flow rate measurement systems, in addition to addressing the standards and regulations relating to the subject. The experimental phase aims to evaluate the meter performance through an empirical research conducted in laboratory, by simulating wet gas conditions found in the field. This analysis also involves the determination of measurement errors and uncertainties. The research and the evaluation of test results and correlations show that the v-cone meter has good reliability in natural gas flow rate measurement under wet gas conditions, allowing it to be used in applications found in E and P.