[pt] DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA DE CALIBRAÇÃO DE TRANSDUTOR PIEZELÉTRICO DE PRESSÃO UTILIZADO EM BALÍSTICA INTERNA - ALFREDO JORGE BAHIA HEINE (2004)
[pt] A presente pesquisa de mestrado, de interesse da indústria de armamento, mais especificamente no controle de qualidade de lotes de munição, relaciona-se com o desenvolvimento de metodologia para calibração de transdutor piezelétrico para medição de pressão transiente cuja duração é da ordem de milisegundos. Como sua principal contribuição, o trabalho disponibiliza metodologia própria de calibração ainda não disponível no País, atribuindo confiabilidade a medições realizadas em fenômenos associados ao que se denomina balística interna, que se constitui no estudo científico dos processos que ocorrem no interior de uma arma de fogo a partir do instante de iniciação (ignição) do propelente. Não obstante a faixa de pressão estudada, de 34,7 a 349,8 bar), ser baixa se comparada com as pressões desenvolvidas na balística interna, que podem até superar 6000 bar, a simples substituição do gerador de pressão por outro de maior capacidade é suficiente para a calibração numa faixa mais larga utilizando-se a mesma metodologia. O complexo processo de balística interna foi simulado em condições laboratoriais pela submissão brusca do sensor piezelétrico, objeto da calibração, originalmente montado em uma câmara diminuta (cerca de dez vezes menor que o volume total de fluido pressurizado) de óleo à pressão atmosférica, a um pico de pressão induzido pela comunicação da câmara a uma linha de óleo pressurizada à pressão de calibração pré-determinada através de uma bomba hidráulica, pressão esta que caracteriza um ponto de calibração. Complementando o aparatus experimental utilizado para simular o fenômeno da balística interna, foi utilizado um sistema de medição com tempo de resposta compatível (rise time < 5 us) à ordem de grandeza da duração do fenômeno estudado. O aparatus experimental utilizado é tal que permite alterar a duração desses eventos por meio de uma válvula de restrição, o que resultou em eventos com duração de 2 a 2200 ms. O monitoramento do sinal de resposta do transdutor piezelétrico no curso da calibração realizada permite estabelecer o tempo-limite associado ao qual o sinal mantém-se isento de indesejável atenuação, considerada fonte de erro na medição de pressão. O processo de calibração desenvolveu-se para 10 pontos distintos, perfazendo um total de 340 experimentos (variando-se o transiente de pressão imposto ao transdutor), monitorando-se o sinal de resposta do transdutor contra o valor da pressão medida por um manômetro calibrado pelo laboratório de pressão da PUC-Rio, credenciado pelo INMETRO e, portanto, assegurando rastreabilidade das medições ao Sistema Internacional de Unidades. Alterações no aparatus experimental permitem que calibrações usualmente realizadas em regime de pressurização sejam também realizadas em regime de despressurização, viabilizando, dentre outras análises possíveis, o estudo de estabilidade e histerese do sinal do transdutor. O método experimental desenvolvido não apenas mostrou-se tecnicamente viável e adequado às condições laboratoriais da faixa de pressão na qual foi validado (34,7 a 349,8 bar), como também se mostrou viável economicamente. A incerteza associada a esse método, obviamente, é maior que aquela obtida com uma balança de peso morto, que se baseia num método primário. A incerteza associada ao método de calibração desenvolvido no presente trabalho de pesquisa pode ser diminuída se for usado um sistema de medição de tensão com melhor exatidão.