Calibração dos Geradores Primários de Umidade do DCTA / IFI, INPE / CPTEC e PAME-RJ

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Afonso Vilalobos Bandeira
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1 Calibração dos Geradores Primários de Umidade do DCTA / IFI, INPE / CPTEC e PAME-RJ Alexandre Terra, Luiz Silva, Cesar Botura, Erik Almeida, Guilherme Vieira, Júlio Mesquita, Márcio Santana, Marcos Cavalcante, Patrícia Guimarães, Pedro Pompéia, Roberto Carlos, e Washington Rodrigues.

2 climaeambiente.wordpress.com {Meteorologia} Umidade relativa do ar É a razão entre a pressão de vapor de água do ar (E) e a pressão de vapor de saturação (Es). UR pv 100 psv Onde: Pv = pressão parcial do vapor d água : parcela da pressão total do gás que é exercida pelo vapor d água. Psv = pressão de saturação do vapor d água : pressão máxima que o vapor d água pode exercer no gás em uma determinada temperatura. Usualmente, é a quantidade de vapor de água contida no ar.

3 Porque medir umidade relativa do ar? Porque afeta muitas propriedas do ar e dos materiais em contato com o ar. Para a observação meteorológica, porque o vapor de água é um agente fundamental para a previsão de tempo e clima. Porque afeta criticamente processos de fabricação, armazenamento, transportes, agrícolas e testes. Para evitar condensação, corrosão, mofo, deformação ou deterioração de produtos (alimentos, produtos farmacêuticos, produtos químicos, combustíveis, madeira, papel, etc). Para monitoramento e controlar as condições do ar condicionado em edifícios. Para tomar ações para prevenir/minimizar as descargas elétricas (eletricidade estática). Porque afeta diretamente à Saúde Humana.

5 Sensores de Umidade Relativa

6 Termohigrômetros Barotermohigrômetros Estações meteorológicas compactas

7 Meios para geração de umidade Câmaras climáticas Gases engarrafados Sais Geradores de umidade (ou ponto de orvalho) Calibração utilizando câmara climática (foto:lim/cptec) Ajuste de higrômetro utilizando sais (foto:lim/cptec) Gerador de umidade por princípio de dupla pressão (foto: LIM/CPTEC)

8 Geradores de umidade relativa / Temperatura de ponto de orvalho

9 Especificações técnicas do Gerador de Umidade Relativa Thunder Scientific, modelo 2500 ST Faixa: 10 a 95 % R.H. Incerteza*: 0,5 % R.H. Faixa de temperatura da câmara*: 0 a 70 oc Uniformidade de temperatura na câmara*: ± 0,1 oc Incerteza da temperatura na câmara*: 0,06 oc Taxa média de aquecimento/resfriamento: 2,5 min / oc Dimensões da câmara: (381 x 381 x 305) mm

Gerador de umidade relativa pelo método de dupla-pressão O método de duas pressões para gerar ou produzir ar com umidade conhecida envolve a saturação do ar ou outro gás em alta pressão e em seguida

10 Gerador de umidade relativa pelo método de dupla-pressão O método de duas pressões para gerar ou produzir ar com umidade conhecida envolve a saturação do ar ou outro gás em alta pressão e em seguida a expansão do ar para uma pressão mais baixa. O processo de geração de umidade pelo método dupla-pressão" envolve a saturação do ar com vapor de água (destilada) a uma temperatura e pressão conhecidos. O ar saturado em alta pressão flui através de uma válvula redutora de pressão, onde o ar é isotermicamente reduzido para a pressão de teste (Pc) em uma temperatura desejada (Tc). Esta tecnologia* de gerador de umidade relativa pelo método de duas pressões foi desenvolvido pelo NBS - National Bureau of Standards (atual NIST - National Institute of Standards and Technologies) em 1976 para substituir um modelo antigo que estava em uso, desde (S. Hasegawa and J. W. Little, The NBS Two-Pressure Humidity Generator, Mark 2, Journal of Research of the NBS, jan-feb., 1977) Válvula de expansão e câmara de teste - NBS

11 Usuários: Institutos Nacionais de Metrologia. Laboratórios de metrologia Aeroespacial: Boeing, Lockheed, Northrop Grumman, Raytheon e DCTA/IFI. Laboratórios de Institutos/Centros Meteorológicos: NOAA, WMO-RICs, INPE/CPTEC, INMET. Laboratórios da área Militar: U.S. Air Force, Army and Navy e DECEA/PAME-RJ. Laboratórios de Indústrias farmacêuticas: Abbott Laboratories, Merck, and Eli Lilly. Laboratórios de Indústrias em geral: Johnson Controls, GE Companies, Honeywell, Intel, Vaisala e Fluke Instruments. No Brasil: Aché (1), PAME-RJ (2), CPTEC (1), IFI (1) e INMET (1). jila-kecklab.colorado.edu

12 Procedimento de calibração do Gerador de Umidade Relativa O procedimento de calibração baseia-se na comparação indireta aos padrões de referência de temperatura de ponto de orvalho do INPE/CPTEC e de temperatura (Escala Internacional de Temperatura de 1990) e pressão do DCTA/IFI, conforme documento Calibration of the twopressure humidity generator, Thunder Scientific Co, procedure version 17/10/ pag. 64. A incerteza expandida de medição (incerteza da calibração) relatada equivale à incerteza padrão combinada multiplicada pelo fator de abrangência k, para um nível de confiança de 95,45%, e foi determinada pelo software Humicalc da empresa Thunder Scientific Corporation. E porque calibrar no Bra$il?

13 Calibração dos geradores primários de umidade relativa do ar DCTA / IFI (1) - INPE / CPTEC / LIM (1) - PAME-RJ (2) Fevereiro / Março de 2015

14 Calibração da Temperatura de Ponto de Orvalho Padrões utilizados / Rastreabilidade Metrológica: Higrômetro óptico, Optidew/ST2 - espelho resfriado, Michell Instruments Ltd. Números de série: / Certificado: DIMCI 2321/ Validade: NOV Rastreabilidade: INMETRO/LAHIG Termômetro padrão de resistência de platina, modelo 162CE, Rousemount Número de série: Certificado: DIMCI 2262/ Validade: 18/10/ Rastreabilidade: INMETRO/LATER Multímetro Digital, modelo 3458A, HP Número de série: 2823A Certificado: LIT06-LIT00-CC Validade: 18/06/ Rastreabilidade: INMETRO/RBC/LIT

15 Calibração de Temperatura Padrões utilizados / Rastreabilidade Metrológica: Termômetro padrão de resistência de platina, modelo 8163Q, YellowSpring Número de série: Certificado: Validade: Rastreabilidade: C91333 DIMCI 2261/ /10/2015 INMETRO/LATER Multímetro Digital, modelo 3458A, Agilent Número de série: Certificado: Validade: Rastreabilidade: MY LIT06-LIT00-CC /08/2015 INMETRO/RBC/LIT

16 Calibração de Pressão Padrão utilizado / Rastreabilidade Metrológica: Piston-Cylinder, modelo , Fluke Número de série: 6148 Certificado: Validade: 09/10/2015 Rastreabilidade: Fluke Calibration Phoenix / Primary Pressure and Flow Laboratory

17 Equipes do DCTA / IFI / CMA, INPE / CPTEC / LIM e COMAER / DECEA / PAME-RJ: Alexandre Terra Alves de Lima (CPTEC); André Luiz Silva de Almeida (IFI); Cesar Augusto Botura (IFI); Erik Valter Almeida (IFI) Guilherme Franco Vieira (IFI); Júlio Mesquita (PAME RJ); Márcio A. A. Santana (CPTEC); Marcos Cavalcante de Melo (IFI); Patrícia L. O. Guimarães (CPTEC); Pedro José Pompéia (IFI); Roberto Carlos Duarte de Freitas (CPTEC) e Washington Luiz Rana Rodrigues (IFI).

18 Resultados

19 Resultados

20 Resultados

21 Sensores de temperatura - RTD0, RTD1, RTD2 e RTD3

22 Resultados

23 Resultados

24 Resultados

25 Resultados

26 Considerações finais O propósito deste trabalho era de aprimorar e adquirir o conhecimento sobre a utilização e a calibração dos geradores de umidade relativa utilizados no PAME, INPE e DCTA. Parte do resultado está apresentado neste seminário. A primeira experiência mostrou que a motivação persistente nos encontros MetroMeteoro fez as equipes tecerem soluções alternativas, sobrepondo as condições de contorno do cenário atual e obtendo resultados que realimentarão futuros trabalhos, para resolver os novos questionamentos adquiridos. Na sequência, uma comparação interlaboratorial com um termohigrômetro deve ser realizada. Sugestões, como uma agenda formal para as próximas calibrações dos geradores e a elaboração de procedimento de calibração de termohigrômetros interinstitucional, devem ser avaliadas pelas equipes.

27 Agradecimentos: Ao IFI/CMA, ao CPTEC/LIM, ao DECEA/PAME-RJ e à INCAL pelo apoio e aos participantes dos Encontros Metro-Meteoro e ao INMETRO/LAHIG pelo incentivo constante.

28 sieitreinamentos.com.br M RCIO.S NT profmarciosantana@hotmail.com

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