Análise de matrizes de calibração de balança aerodinâmica e incertezas associadas - Daniel Simão Alves de Lima (2015)
Este estudo apresenta uma análise sobre o estudo de calibração da balança aerodinâmica do Túnel Aerodinâmico número 2, pertencente à Divisão de Aerodinâmica do Instituto de Aeronáutica e Espaço, IAE/ALA/TA-2. Trata-se de uma balança externa com seis componentes que permite instalação de diferentes conjuntos de transdutores de força, de acordo com os requisitos do ensaio. Balanças multi-componentes são utilizadas em túneis de vento para medição de esforços aerodinâmicos dos modelos ensaiados. A balança é calibrada anteriormente a uma campanha de ensaios e como resultado é fornecida uma matriz de calibração. O processo de calibração consiste na aplicação de cargas conhecidas na balança e na leitura dos sinais fornecidos por transdutores de força instalados na base da balança. As cargas são aplicadas no local onde o modelo a ser ensaiado será fixado. A modelagem matemática da calibração é multicomponente e relaciona as grandezas de saída (os mensurandos), que são forças e momentos aerodinâmicos, às grandezas de entrada, que são as leituras dos transdutores. Ajuste de curva utilizando o método de mínimos quadrados é aplicado aos dados experimentais considerando a modelagem matemática adotada. Diferentes valores de incerteza foram atribuídos aos mensurandos: incerteza igual a 1, desvio padrão do ajuste, desvio padrão experimental e desvio padrão da média. A redução de dados fornece, além da matriz de calibração, a incerteza dos valores estimados e a qualidade do ajuste de curva. A avaliação de incerteza segue a padronização internacional adotada pelos países da Convenção do Metro, da qual o Brasil é um Estado-Membro. Um conjunto de dados de um histórico com oito calibrações da balança provenientes de diferentes campanhas realizadas entre 2005 e 2010 foi selecionado para ser estatisticamente analisado. O objetivo específico desta análise é caracterizar o comportamento metrológico da balança no tempo. O modelo matemático adotado para representar o comportamento da balança foi a média ponderada. Para comparar os dados experimentais originados nas oito diferentes calibrações, foi utilizada uma versão adimensionalizada da matriz de calibração. A adimensionalização da balança é obtida a partir da conversão dos valores dos sinais elétricos dos transdutores em valores de força utilizando informações declaradas nos certificados de calibração dos transdutores. Um código computacional foi elaborado para tornar possível o armazenamento sistematizado de dados de calibração e a redução de dados. Com a inclusão de informação de novas calibrações na base de dados, espera-se que no futuro seja obtida a deriva do instrumento no tempo. Como resultado, são apresentados os parâmetros e incertezas associadas que representam o comportamento da balança no tempo e verificou-se que o desvio padrão experimental resultou em melhor qualidade de ajuste.