Laboratorios
Como resultado del esfuerzo interdepartamental que hizo posible la creación del Programa, el PósMQI/PUC-Rio cuenta con acceso a una excelente infraestructura física y documental que respalda sus actividades técnico-científicas, incluyendo:
(i) infraestructura de laboratorios; (ii) infraestructura de apoyo computacional; (iii) infraestructura de bibliotecas y documentación, esta última con acceso virtual a importantes bases de datos nacionales e internacionales.
En el contexto de la amplia articulación institucional que permitió su consolidación, el PósMQI se beneficia de una infraestructura laboratorial excelente y diversificada, abarcando diversas áreas del conocimiento.
A continuación, se describe la infraestructura laboratorial disponible:
Laboratorio de Biometrología
Dedicado a la instrumentación biomédica y a la metrología aplicada a las biociencias. Muchas de sus líneas de trabajo involucran mediciones eléctricas, magnéticas y ópticas de la actividad bioeléctrica, así como estudios teóricos y simulaciones para el cálculo del campo eléctrico y magnético generado por dicha actividad.
El laboratorio diseña y desarrolla transductores magnéticos basados en el efecto de magnetoimpedancia gigante (GMI), con alta sensibilidad y bajo costo de fabricación y operación, destinados a diversas aplicaciones biomédicas, tales como:
– Sistemas de localización de cuerpos metálicos extraños en el cuerpo humano para orientar procedimientos quirúrgicos.
– Registro de la onda de pulso arterial
– Detección no invasiva de la actividad bioeléctrica primaria.
Dispone de una cama móvil para pacientes, sistema automatizado para el manejo de muestras, motores paso a paso, motores de corriente continua, baterías LiPo, sistema de calentamiento y conservación de muestras de tejidos biológicos, microcomputadoras y un sofisticado instrumental electromecánico, que incluye:
– Medidor RLC De Precisión (4285A, Agilent),
– Analizador De Seguridad Biomédica (601 Pro, Fluke),
– Simulador Multiparámetros De Pacientes (MPS450, Fluke),
– Sistemas Multicanal AD/DA Para Adquisición De Datos (NI USB-6221 Y NI USB-6229),
– Fuentes De Alimentación De Corriente Continua,
– Generadores De Señales,
– Osciloscopios,
– Medidor De Ganancia Y Fase,
– Balanza De Precisión,
– Gaussímetro Fluxgate Triaxial (FVM-400, MEDA),
– Multímetros,
– Mesa Digitalizadora,
– Interfaz GPIB/USB,
– Estetoscopio Digital (4000, Littmann),
– Lupa De Banco,
– Calibrador Digital,
– Electrocardiógrafo,
– Transductor De Temperatura Multicanal (8 Canales).
Además, gracias al financiamiento de las agencias CAPES, FAPERJ, CNPq y FINEP para la realización de mediciones biomagnéticas, el laboratorio fue equipado con un transductor magnético ultrasensible monocanal en configuración gradiométrica, tipo SQUID (601-MFP, Tristan), y para ensayos in vitro, con una cámara cilíndrica de blindaje magnético compuesta por tres capas de mu-metal y una capa de aluminio, con 1 metro de diámetro interno y 1 metro de altura (Magnetic Shields Ltd).
El laboratorio también cuenta con diversos softwares que apoyan los desarrollos realizados, tales como:
Matlab R2021, LabVIEW 2009, Multisim 11.0, TopSpice 7.17e, CircuitMaker 2000, AutoCAD 2011, ViziMag 3.191 y COMSOL Multiphysics 3.5.
Laboratorio de Investigación y Desarrollo en Electrónica (LPDE)
Diversos proyectos de investigación desarrollados en el ámbito de la ingeniería y las ciencias exactas requieren circuitos electrónicos con características especiales, asociadas a su sector de aplicación y a los avances que se desean alcanzar.
El LPDE fue creado mediante una colaboración entre el Departamento de Ingeniería Eléctrica y el Programa de Posgrado en Metrología (PósMQI), con el objetivo de diseñar y desarrollar dichos circuitos, contribuyendo al desarrollo de proyectos científicos que requieren instrumentación electrónica y, en consecuencia, fomentando la colaboración multidisciplinaria e interinstitucional.
El equipo del laboratorio reúne conocimientos de investigadores provenientes de distintas áreas de la ingeniería, lo que permite el desarrollo de sistemas complejos que demandan este tipo de trabajo colaborativo.
Los proyectos desarrollados combinan investigación básica y aplicada, respondiendo a las demandas e intereses del mercado.
La infraestructura disponible incluye un sofisticado instrumental electromecánico, compuesto por:
– Microcomputadoras
– Generador de formas de onda arbitrarias: 4 canales analógicos, 36 canales digitales, 16 bits, 125 MHz (ArbStudio 1104D, Lecroy)
– Amplificador Lock-In de 200 MHz (SR844, SRS)
– Fuentes de alimentación de corriente continua (PS-6000, PS-5000 y PS-4000, ICEL; 6281A y 6920B, HP)
– Fuente de alimentación controlable vía interfaz GPIB (E3648A, Agilent)
– Generadores de señales (3320A, Agilent y 8111A, HP)
– Osciloscopio de alta resolución (HRO 64Zi, Lecroy)
– Osciloscopios (54603B, HP y CS-4125, Kenwood)
– Prototipadora de PCBs para impresión de circuitos en sustratos flexibles y rígidos (S103, LPKF)
– Sistema semi-automático Pick&Place para montaje de componentes SMD (ProtoPlace S, LPKF)
– Fuente de tensión/corriente de precisión (100 nV–210 V / 10 fA–10,5 A, 31,8 W) (B2962A, Agilent)
– Estación de retrabajo completa con herramientas para soldadura y desoldadura (I-CON VARIO 4, ERSA)
– Medidor de ganancia y fase (3575A, HP)
– Estación de soldadura digital (WD1, Weller)
– Balanza de precisión (MARK 500, BEL)
– Multímetros (87 V, Fluke; IK-1000A, ICEL; DM27XT, Wavetek)
– Mesa digitalizadora (34180, Calcomp)
– Interfaz GPIB/USB (82357B, Agilent)
– Calibrador digital (CD-8’’ CSX-B, Mitutoyo)
– Micrómetro externo digital 0–25 mm (110.284, Digimess)
– Analizador de espectro (SR785, Stanford Research Systems)
– Bobina de Helmholtz uniaxial de 30 cm de diámetro
– Baño térmico con temperatura controlable (DC1-B3, Haake)
– Transductor de temperatura multicanal (10 canales) basado en sensores PT-100 de alta precisión (TERMAX 5, IOPE Instrumentos de Precisión)
Además, el laboratorio cuenta con diversos softwares que apoyan los desarrollos realizados, tales como:
Matlab R2021a, LabVIEW 2011, Maple 14 Professional, Multisim 11.0, TopSpice 7.17e, CircuitMaker 2000 Professional Edition SP1, AutoCAD 2011, ViziMag 3.191, COMSOL Multiphysics 3.5 y Maxwell 14.
Laboratorio de Energía Solar (LES)
Con el objetivo de fortalecer la línea de investigación “Redes Inteligentes (Smart Grid)”, se construyó a lo largo del año 2019 un nuevo Laboratorio de Energía Solar, que desempeña un papel relevante en el perfeccionamiento de la formación de los estudiantes en dos temas de gran actualidad: la energía solar fotovoltaica y el almacenamiento de energía.
Hasta el momento, en este laboratorio se han instalado paneles solares fotovoltaicos monocristalinos junto con un inversor convencional.
En 2021 se incorporaron dos nuevas tecnologías de módulos: policristalino y mono-PERC, además de instalarse un nuevo inversor híbrido, lo que permitirá en el futuro la integración de baterías.
Cada módulo será supervisado individualmente, ya que este año se instalarán convertidores CC/CC, lo que permitirá medir la potencia generada por cada panel de forma independiente.
Además, se conectarán sensores de temperatura (termopares) a los módulos, y se instalará un sistema de monitoreo del estado del cielo (cámaras), con el propósito de que en futuras investigaciones se pueda prever la generación solar a partir de imágenes de nubes (skyscanner).
Este laboratorio también cuenta con equipos para la medición automática de la curva de estado de carga y del estado de vida de celdas de baterías de ion-litio, lo que permite realizar ensayos y estudios sobre este tema.
El laboratorio también es utilizado por los estudiantes de los cursos de extensión y de posgrado Lato Sensu en Energía Solar ofrecidos por el PósMQI.
Laboratorio de Temperatura
El Laboratorio de Temperatura de la PUC-Rio fue el primero en Brasil en recibir acreditación, en 1988, para la prestación de servicios de calibración de medidores de temperatura.
Las incertidumbres autorizadas por la Red Brasileña de Calibración (RBC) son:
– (a) ±0,1 °C para temperaturas entre –50 °C y 100 °C
– (b) ±0,2 °C para temperaturas entre 100 °C y 200 °C
– (c) ±0,3 °C para temperaturas entre 200 °C y 300 °C
Laboratorio de Presión
El Laboratorio de Presión de la PUC-Rio está acreditado en Brasil para la prestación de servicios de calibración de medidores de presión.
Cuenta con los siguientes equipos y capacidades:
– (a) Una balanza de presión con una incertidumbre de ±0,015 % del valor medido, en el rango de hasta 1200 bar
– (b) Un conjunto de masas con valores de 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 g, clase F1, para mejorar la resolución de la balanza en el rango de hasta 60 bar, alcanzando una resolución de 0,001 bar
– (c) Un conjunto de masas de 20 kg, clase M1, para calibrar balanzas
– (d) Una balanza de presión diferencial, para la calibración de transmisores de presión diferencial de hasta 2 bar, con una incertidumbre de ±40 ppm + 0,0013 psi. Esta se utiliza en medidores de caudal por placa de orificio, en líneas de presión de hasta 200 bar, con una incertidumbre de ajuste de 0,25 % de la amplitud del medidor, cubriendo así una carencia de laboratorios especializados en Brasil.
Laboratorio Dimensional
El Laboratorio Dimensional está destinado a la inspección de placas de orificio conforme a la norma ISO 5167:2003, utilizadas en la medición para transferencia de custodia de gas natural.
De esta forma, responde a las necesidades de las industrias en Brasil y de las empresas que comercializan este producto, en conformidad con las directrices de la Portaria Conjunta nº 1 ANP/INMETRO y las normas de la ABNT.
El laboratorio cuenta con instrumentos para la medición de:
– Dimensiones
– Planicidad
– Perpendicularidad
– Rugosidad
– Proyectores de imagen
Laboratorio de Computadores de Caudal
El laboratorio tiene como objetivo realizar pruebas en computadores de caudal (CFs) utilizados para petróleo, sus derivados, gas natural y alcohol, empleados en sistemas de medición fiscal, apropiación y transferencia de custodia de PETROBRAS.
Laboratorio de Humedad
El laboratorio está dedicado a la calibración de medidores de humedad.
Cuenta con los siguientes equipos:
– Una cámara climática
– Un medidor patrón de punto de rocío
– Un barómetro digital
Laboratorio de Medición de Flujo de Líquidos
Se trata de un circuito compuesto por tuberías y depósitos de almacenamiento, destinado a la calibración de medidores de flujo de líquidos de hasta 50 m³/h.
El laboratorio cuenta con:
– Un patrón ultrasónico de medición de flujo, con una incertidumbre de ±0,2 %
– Patrones gravimétricos
– Una sección de perturbaciones para probar el rendimiento de medidores en condiciones de flujo en desarrollo, especialmente aquellos de tipo no intrusivo
Laboratorios de Química
Los laboratorios están dedicados al área de Química Analítica, tanto inorgánica como orgánica, y cuentan con equipos de última generación para análisis instrumental espectrométrico, incluyendo:
– UV-VIS-IV
– GC-MS (Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas)
– ICP-MS (Espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente)
– ICP-OES (Espectrometría de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente)
– AA (Espectrometría de absorción atómica)
– Fluorescencia por rayos X
– Equipos nucleares (detección alfa, beta y gamma)
– NMR (Resonancia magnética nuclear)
– Raman
– HPLC (Cromatografía líquida de alta eficiencia)
– Polarografía
– Y otras técnicas avanzadas de análisis químico
Laboratorio de Metrología Dimensional
Acreditado por el INMETRO dentro de la Red Brasileña de Calibración (RBC) desde sus inicios, este laboratorio está institucionalmente vinculado al Instituto Tecnológico (ITUC/PUC-Rio).
Realiza calibraciones de bloques patrón, mediciones de longitudes externas e internas en instrumentos específicos, mediciones angulares, calibradores de todo tipo de roscas, planicidad y paralelismo.
También realiza mediciones de rugosidad y engranajes, aunque estas últimas no están acreditadas por la RBC.
El laboratorio colabora activamente con centros de investigación de otras áreas, como Odontología, Ciencia de los Materiales, Física, Química, entre otras.
Laboratorio de Fuerza
Como parte del sistema de laboratorios acreditados por INMETRO, el Laboratorio de Fuerza del Instituto Tecnológico (ITUC-PUC-Rio) forma parte de la Red Brasileña de Calibración (RBC).
Este laboratorio cuenta con competencia técnica e infraestructura especializada para llevar a cabo actividades de desarrollo y calificación de:
– Patrones de fuerza
– Celdas de carga
– Instrumentos de medición de uso general
Laboratorio de Ensayos Mecánicos (LEM)
En el contexto de su amplia infraestructura de calibración, el LEM está capacitado para la medición de la magnitud de fuerza, ofreciendo trazabilidad mediante su acreditación por INMETRO dentro de la Red Brasileña de Calibración (RBC).
También realiza calibración de máquinas de ensayo y transductores de fuerza (celdas de carga), contando con:
– Una máquina universal de ensayos INSTRON 5500R (rango de 0 a 1 tf y de 0 a 10 tf)
– Una máquina universal de ensayos AMSLER (rango de 0 a 10 tf, 0 a 20 tf, 0 a 50 tf y 0 a 100 tf), ambas con una clase de error máximo de 0,5 %
En cuanto a su capacidad para ensayos (estáticos y dinámicos), el laboratorio dispone de:
– Una máquina WOLPERT, modelo Probat, para ensayos de materiales
– Equipos para ensayos de dureza Brinell, Rockwell (B y C) y Vickers
– Equipos para ensayos dinámicos de fatiga con movimiento axial, con capacidades de:
– 0 a ±50 kN (INSTRON 8504)
– ±200 kN (INSTRON 8502)
– ±25 kN de movimiento axial y hasta 100 Nm de torsión (INSTRON 8874)
Basado en esta infraestructura y en un amplio conjunto de patrones y celdas de carga calibradas y certificadas, el LEM también realiza mediciones de magnitudes derivadas como presión, flexión y torsión.
Además de las calibraciones, el LEM cuenta con infraestructura sólida y actúa intensamente en el área de ensayos de materiales, tanto dinámicos (fatiga) como estáticos.
La metrología está siempre presente en estos procesos, ya que para realizarlos se requiere la medición de fuerza, longitud, temperatura y presión, fundamentales para garantizar la calidad de los resultados.
Todos los laboratorios anteriormente descritos brindan apoyo continuo al Programa de Posgrado en Metrología (PósMQI) y a otros programas de posgrado (PPGs) de la PUC-Rio, especialmente a las dos líneas de investigación tecnológicas del PósMQI:
– Instrumentación y Medición
– Redes Inteligentes (Smart Grid)
Esto permite la realización de ensayos y calibraciones de diversas magnitudes, así como el desarrollo de sistemas de medición dedicados, que frecuentemente son objeto de investigación en las tesis de maestría en Metrología.
Infraestructura de apoyo computacional
El Programa cuenta con una excelente infraestructura computacional propia, con una red interna integrada a la de la Universidad, disponible las 24 horas del día para docentes y estudiantes.
A través de su centro de excelencia en informática (RDC – Rio Data Centro), que dispone de recursos computacionales y aplicaciones orientadas a las áreas de investigación y desarrollo (I+D) de la Universidad, el Programa accede a bases de datos estratégicas.
Con el apoyo de otros departamentos que colaboran con el PósMQI, los estudiantes de maestría utilizan diversos programas estadísticos y de ingeniería con licencia para fines didácticos y de investigación, como:
Ansys, Fluent, Rampant, MatLab, Olga, Maple, LabVIEW, entre otros.
El Programa también ofrece una sala de estudios equipada con:
– Recursos de proyección y multimedia
– Red interna integrada
– Acceso al sistema de Biblioteca Virtual de la Universidad y a sus bases de datos
– Microcomputadoras conectadas en red con acceso a internet
Esta sala está disponible para los alumnos los siete días de la semana.
Además, el Programa utiliza el Laboratorio de Computación Avanzada, que permite el acceso a centros de supercomputación en Estados Unidos, y el Centro de Idiomas de la Universidad, que cuenta con infraestructura adecuada para el estudio de lenguas extranjeras.
Infraestructura de bibliotecas y documentación
Con un acervo de más de 250 mil títulos, entre libros, monografías, tesis y revistas científicas, el sistema de bibliotecas de la PUC-Rio es considerado uno de los mejores del Estado de Río de Janeiro.
Coordinado por la División de Bibliotecas y Documentación (dbd.puc-rio.br), el sistema está compuesto por:
– Biblioteca Central
– Biblioteca del Centro Técnico Científico
– Biblioteca del Centro de Ciencias Sociales
– Biblioteca del Centro de Teología y Ciencias Humanas
Los estudiantes de maestría tienen acceso libre a todas las bibliotecas de la Universidad, además de poder utilizar los servicios disponibles en la página web, como:
– Consultas
– Préstamos
– Reservas
– Renovaciones
– Servicio COMUT, que permite solicitar copias de artículos de revistas ubicadas en otras instituciones
La PUC-Rio también ofrece acceso al Portal de Periódicos de CAPES desde cualquier computadora conectada al dominio institucional, así como desde computadoras personales de profesores, alumnos y funcionarios, mediante acceso remoto proporcionado por la Biblioteca (testaremoto.dbd.puc-rio.br).
El Centro de Documentación del Programa de Maestría dispone de un acervo especializado que incluye:
– Revistas científicas
– Tesis y tesis de maestría en metrología
– Informes técnicos
– Actas de congresos
– Seminarios y eventos en el área de metrología
El Programa mantiene además un intercambio académico con el Programa de Posgrado en Metrología de la Universidad Federal de Santa Catarina, en Florianópolis, actualmente vinculado al área temática de posgrado en Ingeniería Mecánica.
Nuevo espacio para infraestructura física
La higiene, el confort y el acceso a la infraestructura computacional son preocupaciones constantes de la Coordinación del PósMQI.
Al final de cada año académico, se realiza una revisión de la infraestructura física de apoyo —sala de alumnos, aulas y salas de reuniones— y se llevan a cabo obras de mantenimiento.
Gracias a los recursos asignados por la Universidad y a los fondos obtenidos por la prestación de servicios externos y los overheads de proyectos patrocinados, el PósMQI/PUC-Rio mantiene actualizada su infraestructura física y computacional, que actualmente incluye:
– Modernas instalaciones administrativas
– Salas confortables para profesores y alumnos
– Espacios de trabajo para investigadores vinculados a proyectos patrocinados de I+D