Conceção de um Novo Padrão para a Medição de Caudal de Fluidos inferior a 𝟏 𝛍𝐋/𝐡

Abstract

Esta dissertação teve como objetivo investigar a possibilidade de desenvolvimento de um novo padrão de medição de caudal de fluidos para valores abaixo do 1 μL/h. O projeto foi desenvolvido numa parceria entre o Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial (DEMI) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT-UNL) e o Instituto Português da Qualidade (IPQ). Numa primeira fase procedeu-se à revisão bibliográfica, de forma a se identificar as diferentes técnicas e as mais recentes tecnologias usadas para medir volumes e caudal na ordem do microlitro e microlitro por hora, respectivamente, e a possibilidade de estender a gama de medição ao nanolitro, tendo sido considerados, na fase de conceção do projeto, os métodos óptico, gravimétrico e interferométrico. Na presente dissertação sugere-se agregar um sistema interferométrico a um gerador de caudal para realizar o cálculo teórico do caudal debitado pelo instrumento. Desta forma, a montagem experimental realizada utiliza um interferómetro laser, constituído pela unidade laser, dois cubos retrorrefletores e um divisor de feixes; a montagem conta ainda com um gerador de caudal, um cronómetro e um computador para aquisição e tratamento de dados. Com o interferómetro foi possível monitorizar a distância percorrida pelo elemento móvel do gerador de caudal, que se encontra solidário com o êmbolo da seringa de vidro, durante um intervalo de tempo. Com estes valores de medição foi determinada a velocidade de deslocação do êmbolo da seringa e juntamente com o diâmetro interno desta, foi possível calcular o caudal teórico debitado, utilizando o modelo teórico apresentado no capítulo 6. Os ensaios decorridos encontram-se divididos em quatro fases diferentes, com introdução de diferentes melhoramentos visando a diminuição de erros e incertezas experimentais. As fontes de incerteza associadas às medições foram caraterizadas e é apresentado o modelo matemático considerado no sistema experimental implementado, com o qual foi estimado o respetivo balanço de incerteza global de medição. Os resultados obtidos foram satisfatórios, tendo sido possível calcular um caudal de 0,009 μL/h com um erro de medição de 0,0001 μL/h (aproximadamente 1,1 %) e uma incerteza expandida de 0,002 μL/h (cerca de 20,5 %).