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Trabalho
apresentado por Slavolhub Garcia Petkovic, do INMETRO, no Encontro
Internacional INMETRO de Tecnologia e Qualidade, abril 2002.
Objetivo:
Apresentar modelos de planilhas de incertezas para padrões
de temperatura, analisando as diferenças entre eles e os
componentes relevantes.
Exemplo
estudado: Calibração de um termopar tipo N a 1000°C.
Origem
das Planilhas Apresentadas: Documento de Referência da
European Co-operation for Accreditation EA - 4/02 - S1 (Exemplos)
e Inmetro / CT 6 (Comitê Técnico de Temperatura).
Tipos
de calibração de sensores de temperatura:
Calibração por pontos fixos
Calibração por comparação
Nota:
Os exemplos mostrados são de calibração por
comparação. Existe a citação de um modelo
de calibração de termopar por pontos fixos
Generalidades:
•
As incertezas expandidas são declaradas com fator de cobertura
k = 2 e foram obtidas a partir da raiz quadrada de uma soma quadrática
de incertezas.
A propagação de incertezas não é objeto
de estudo desses casos.
Esquema
de Calibração de Termopar por Pontos Fixos
Esquema
de Calibração de Termopar por Comparação
Planilha
de Incerteza (temperatura tx do forno) - EA-4/02-S1
Componentes
da Planilha de Incerteza (temperatura tx do forno) - EA-4/02-S1
Planilha
de Incerteza (f.e.m. Vx do termopar a ser calibrado) - EA-4/02-S1
Componentes
da Planilha de Incerteza (f.e.m. Vx do termopar a ser calibrado)
- EA-4/02-S1
Componentes
da Planilha de Incerteza (temperatura tx do forno) - Inmetro / CT-6
Planilha
de Incerteza (f.e.m. Vx do termopar a ser calibrado) - Inmetro /
CT-6
Componentes
da Planilha de Incerteza proposta pelo Inmetro / CT-6 ausentes da
planilha da EA
Componentes
Dominantes das Planilhas de Incertezas
Menores
Incertezas para os Principais Componentes:
• Nanovoltímetro ou voltímetro de 8 1/2 dígitos
com incerteza de 0,05 mV (k =2) = 2 mK (0,002°C);
• Forno com Heat-pipe com incerteza devido aos gradientes térmicos
de 0,058°C (k =1);
•Termopar padrão de Ouro/platina (Au/Pt) com incerteza
de 0,02°C (k =2);
•Incerteza do gelo 0,003°C (k =1);
• Sistema de aquisição de dados => Dispensa
a chave comutadora => desvio padrão das leituras do termopar
padrão 0,0002°C (k =1), desvio padrão das leituras
do termopar em calibração 0,0014°C (k =1);
-• Termopares sem cabos de extensão / compensação.
Incerteza
expandida (k=2) utilizando as menores incertezas na planilha da
EA => U = 0,12°C.
Incerteza expandida (k=2) utilizando as menores incertezas na planilha
do Inmetro / CT 6 => U = 0,23°C.
Incerteza
para termopares tipo N, calibrados pelo método dos pontos
fixos (nos pontos: Sn, Zn, Al, Ag, Cu) U = 0,2°C (k=2). Valor
indicado segundo a literatura do livro TECHNIQUES FOR APPOXIMATING
THE INTERNATIONAL TEMPERATURA SCALE OF 1990 - ITS-90 (BIPM).
Planilha
de Incerteza para Termopar Tipo R Calibrado por Pontos Fixos
Conclisões:
1.
A evolução tecnológica dos fornos, voltímetros
e termopares de metais nobres puros, empregados como padrões,
aproximou os resultados da calibração de termopares
pelos métodos de pontos fixos e comparação;
2.
Em virtude disso, a estabilidade a longo prazo do termopar tornou-se
o principal componente de incerteza da calibração,
quando todos os outros componentes, principalmente os do tipo B,
são reduzidos.
3.
A planilha elaborada pelo Inmetro / CT6 procurou contemplar isso,
incluindo o termo Uest no cálculo. A planilha da EA, por
trabalhar com incertezas mais elevadas, ainda não considerou
a influência desse valor histórico em seu modelo adotado
como exemplo.
4.
Características dos termopares, tais como: Faixa de temperatura
de utilização (em função do diâmetro
dos fios e do tipo), classe (especial, comercial), atmosfera de
uso, procedimentos de recozimento e calibração, profundidade
de imersão durante a calibração, avaliação
das inomogeneidades, etc se tornarão cada vez mais importantes
de se avaliar previamente.
5.
Fica claro assim, a importância de se conhecer detalhadamente
o comportamento do mensurando, tanto a curto prazo quanto a longo
prazo, garantindo ao usuário a validade dos resultados por
um determinado período em que se respeitem os procedimentos
de uso.
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