Calibração dos Geradores Primários de Umidade
Calibração dos Geradores Primários de Umidade
do DCTA / IFI, INPE / CPTEC e PAME-RJ
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.
{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).
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 . cl im ae am bi en te .w or dp re ss .c om
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UR
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. w w w .p or ta ld et ei xe ira .c om
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Sensores de Umidade Relativa
Sensores de Umidade Relativa
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Termohigrômetros
Barotermohigrômetros
Meios para geração de umidade
Meios para geração de umidade
Câmaras climáticas Gases engarrafados Sais
Geradores de umidade (ou ponto de orvalho)
Calibração utilizando câmara climática (foto:LIM/CPTEC)
Gerador de umidade por princípio de dupla pressão (foto: LIM/CPTEC)
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Geradores de umidade
relativa /
Temperatura de ponto
de orvalho
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
Gerador de umidade relativa pelo método de dupla-pressão
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 1.951. (S. Hasegawa and J. W. Little, The NBS Two-Pressure Humidity
Generator, Mark 2, Journal of Research of the NBS, jan-feb., 1977)
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.
Válvula de expansão e câmara de teste - NBS
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).
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).
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Procedimento de
Procedimento de
calibração do Gerador de
calibração do Gerador de
Umidade Relativa
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
two-pressure humidity generator, Thunder Scientific Co, procedure version 17/10/2013 - 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?
Calibração dos geradores primários de umidade relativa do ar
Calibração dos geradores primários de umidade relativa do ar
DCTA / IFI (1) - INPE / CPTEC / LIM (1) - PAME-RJ (2)
DCTA / IFI (1) - INPE / CPTEC / LIM (1) - PAME-RJ (2)
Fevereiro / Março de 2015
Calibração da Temperatura de Ponto de Orvalho
Padrões utilizados / Rastreabilidade Metrológica:
Higrômetro óptico, Optidew/ST2 - espelho resfriado, Michell Instruments Ltd.
Números de série: 114446 / 120644 - Certificado: DIMCI 2321/2013 - Validade: NOV-2015 -Rastreabilidade: INMETRO/LAHIG Termômetro padrão de resistência de platina, modelo 162CE, Rousemount
Número de série: 3081 - Certificado: DIMCI 2262/2013 - Validade: 18/10/2015 - Rastreabilidade: INMETRO/LATER Multímetro Digital, modelo 3458A, HP
Calibração de
Temperatura
Padrões utilizados / Rastreabilidade Metrológica:
Termômetro padrão de resistência de platina, modelo 8163Q, YellowSpring
Número de série: C91333
Certificado: DIMCI 2261/2013 Validade: 21/10/2015 Rastreabilidade: INMETRO/LATER
Multímetro Digital, modelo 3458A, Agilent Número de série: MY45041948
Certificado: LIT06-LIT00-CC-7521 Validade: 01/08/2015
Calibração de
Pressão
Padrão utilizado / Rastreabilidade Metrológica: Piston-Cylinder, modelo 2465-730, Fluke Número de série: 6148 Certificado: 1500154826 Validade: 09/10/2015 Rastreabilidade: Fluke Calibration Phoenix / Primary Pressure and Flow Laboratory
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);
Resultados
Resultados
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 Metro-Meteoro 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.
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.
