Laboratórios

Dedicado à instrumentação biomédica e à metrologia aplicada às biociências. Muitas das suas linhas de atuação envolvem medições elétricas, magnéticas e ópticas da atividade bioelétrica, assim como estudos teóricos e simulados para o cálculo do campo elétrico e magnético gerado por tal atividade. Projeta e desenvolve transdutores magnéticos baseados no efeito da magnetoimpedância gigante (GMI), com elevada sensibilidade e baixo custo para fabricação e operação, destinados a diversas aplicações biomédicas, como sistemas de localização de corpos estranhos metálicos no corpo humano para orientação da conduta cirúrgica, registro da onda de pulso arterial, detecção não invasiva da atividade bioelétrica primária.

Dispõe de uma cama móvel para pacientes, sistema automatizado para movimentação de amostras, motores de passo, motores CC, baterias de LiPo, sistema de aquecimento e manutenção de amostras de tecidos biológicos, microcomputadores e um sofisticado instrumental eletromecânico, incluindo: medidor RLC de precisão (4285A, Agilent), analisador de segurança biomédica (601 Pro, Fluke), equipamento simulador multiparâmetros de pacientes (MPS450, Fluke), sistemas multicanais AD/DA para aquisição de dados (NI USB-6221 e NI USB-6229), fontes de alimentação CC, geradores de sinais, osciloscópios, medidor de ganho-fase, balança de precisão, gaussímetro fluxgate triaxial (FVM-400, MEDA), multímetros, mesa digitalizadora, interface GPIB/USB, estetoscópio digital (4000, Littmann), lupa de bancada, paquímetro digital, eletrocardiógrafo e transdutor de temperatura multicanal (8 canais). Além disso, por meio de recursos das agências CAPES, FAPERJ, CNPq e FINEP para a realização de medições biomagnéticas, foi equipado com um transdutor magnético ultra-sensível monocanal, em configuração gradiométrica, do tipo SQUID (601-MFP, Tristan) e, para ensaios in-vitro, com uma câmara cilíndrica magneticamente blindada, por 3 camadas de mu-metal e 1 camada de alumínio, com 1 m de diâmetro interno e 1 m de altura (Magnetic Shields Ltd).

O Laboratório dispõe ainda de diversos softwares que auxiliam os desenvolvimentos realizados, como Matlab R2021, LabVIEW 2009, Multisim 11.0, TopSpice 7.17e, CircuitMaker 2000, AutoCAD 2011, ViziMag 3.191 e COMSOL Multiphysics 3.5.

Diversos projetos de pesquisa desenvolvidos no campo das engenharias e ciências exatas em geral necessitam de circuitos eletrônicos com características especiais, associadas ao seu respectivo setor de aplicação e aos avanços pretendidos. O LPDE foi criado por meio de uma colaboração entre o Departamento de Engenharia Elétrica e o PósMQI e tem por objetivo atuar no projeto e desenvolvimento de tais circuitos, contribuindo para o desenvolvimento de projetos de pesquisa científica que necessitem de instrumentação eletrônica e, consequentemente, fomentando a colaboração multi-departamental e multi-institucional.

A equipe do laboratório agrega o conhecimento de pesquisadores advindos de diversas áreas da engenharia, possibilitando assim o desenvolvimento de sistemas complexos, que demandem este tipo de trabalho colaborativo. Os trabalhos desenvolvidos unem pesquisa pura e aplicada, atendendo às demandas e aos interesses do mercado.

A infraestrutura disponível conta com um sofisticado instrumental eletromecânico, contendo: microcomputadores, Gerador de formas de onda arbitrárias: 4 canais analógicos, 36 canais digitais, 16 bits, 125 MHz (ArbStudio 1104D, Lecroy), Amplificador Lock-In 200 MHz (SR844, SRS), fontes de alimentação CC (PS-6000, PS-5000 e PS-4000, ICEL; 6281A e 6920B, HP), fonte de alimentação CC controlável via interface GPIB (E3648A, Agilent), geradores de sinais (3320A, Agilent e 8111A, HP), osciloscópio de alta resolução (HRO 64Zi, Lecroy), osciloscópios (54603B, HP e CS-4125, Kenwood), Prototipadora de PCBs para impressão de circuitos em substratos flexíveis e rígidos (S103, LPKF), Pick&Place semi-automática para montagem de componentes SMD (ProtoPlace S, LPKF), Fonte de Tensão/Corrente de Precisão (100 nV-210 V / 10 fA-10,5 A, 31,8 W) (B2962A, Agilent), Estação de Retrabalho completa com ferramentas para soldagem e dessoldagem (I-CON VARIO 4, ERSA), medidor de ganho-fase (3575A, HP), estação de solda digital (WD1, Weller), balança de precisão (MARK 500, BEL), multímetros (87 V, Fluke; IK-1000A, ICEL; e DM27XT, Wavetek), mesa digitalizadora (34180, Calcomp), interface GPIB/USB (82357B, Agilent), paquímetro digital (CD-8’’ CSX-B, Mitutoyo), micrômetro externo digital 0-25mm (110.284, Digimess), analisador de espectro (SR785, Stanford Research Systems), Bobina de Helmholtz uniaxial com 30 cm de diâmetro, banho térmico com temperatura controlável (DC1-B3, Haake), transdutor de temperatura multicanal (10 canais) baseado em sensores PT-100 de alta precisão (TERMAX 5, IOPE Instrumentos de Precisão). Dispõe-se ainda de diversos softwares que auxiliam os desenvolvimentos realizados, como por exemplo 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 e Maxwell 14.

Para fortalecimento da linha de pesquisa ‘Redes Inteligentes (Smart Grid)’, um novo Laboratório de Energia Solar foi construído ao longo do ano de 2019, tendo papel relevante para aprimorar os ensinamentos dos alunos acerca de dois temas bastante relevantes nos dias de hoje, o da energia solar fotovoltaica e do armazenamento de energia. Até o momento, neste laboratório, foram instalados painéis solares fotovoltaicos monocristalinos e com um inversor comum.

Em 2021 foram instaladas mais 2 tecnologias de módulos, policristalino e mono-PERC, além de ser instalado um novo inversor híbrido, possibilitando que no futuro sejam instaladas baterias. Os módulos serão supervisionados um a um, uma vez que neste ano serão instalados conversores CC/CC, possibilitando, desta forma, a medição da potência dos painéis por módulo. Além disso, aparatos de medição de temperatura serão conectados aos módulos (termopares) e ainda será instalado aparato para medição do estado do céu (câmeras), pois em futuras pesquisas se pretende prever a geração solar a partir de imagens de nuvens (skyscanner). Este laboratório conta ainda com aparatos de medição para medição automática da curva de estado de carga e estado de vida de células de baterias de íon-lítio, possibilitando fazer ensaios e pesquisas com este tema. Este laboratório é também usado pelos alunos dos cursos de extensão e de Lato Sensu em Energia Solar oferecidos pelo PósMQI.

O Laboratório de Temperatura da PUC-Rio foi o primeiro, em 1988, a ser acreditado no Brasil para prestação de serviços de calibração de medidores de temperatura. Suas incertezas autorizadas pela Rede Brasileira de Calibração são: (a) ±0,1 °C, para temperaturas entre -50 °C e 100 °C, (b) ±0,2 °C, para temperaturas entre 100 °C e 200 °C, (c) ±0,3 °C, para temperaturas entre 200 °C e 300 °C.

O Laboratório de Pressão da PUC-Rio é acreditado no Brasil para prestação de serviços de calibração de medidores de pressão. Possui (a) uma balança de pressão com incerteza de ±0,015 % do valor medido na faixa até 1200 bar, (b) Um conjunto de massas com valores de 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 e 500 g, classe F1, para melhorar a resolução da balança, na faixa até 60 bar, para 0,001 bar, (c) Um conjunto de massas de 20 kg da classe M1 para calibrar balanças, (d) Uma balança de pressão diferencial, para calibração de transmissores de pressão diferencial até 2 bar, com incerteza de ±40 ppm + 0,0013 psi, usados em medidores de vazão por placa de orifício, na pressão da linha até 200 bar, com incerteza de ajuste de 0,25% da amplitude do medidor, preenchendo uma lacuna de laboratórios no Brasil.

O laboratório é destinado a inspecionar placas de orifício conforme norma ISO 5167:2003 a serem utilizadas na medição de transferência de custódia de gás natural, e desta maneira atender às necessidades das indústrias no Brasil e das empresas que comercializam este produto, em consonância com as diretrizes da Portaria Conjunta nº 1 ANP/INMETRO e normas ABNT. Conta com instrumentos de medição de dimensão, planicidade, perpendicularismo, rugosidade, projetores de imagem.

O laboratório tem como objetivo testar computadores de vazão (CVs) de petróleo, seus derivados, gás natural e álcool, utilizados em sistemas de medição fiscal, apropriação e transferência de custódia da PETROBRAS.

O laboratório se dedica à calibração de medidores de umidade. Possui uma câmara climática, um medidor padrão de ponto de orvalho e um barômetro digital.

É um circuito de tubulações e reservatórios de armazenamento destinado à calibração de medidores de vazão de líquido até 50 m³/h. Possui um padrão ultrassônico de medição de vazão com incerteza de +0,2 % e padrões gravimétricos. Possui uma seção de acidentes para testar o desempenho de medidores com o escoamento em desenvolvimento, principalmente do tipo não intrusivo.

Laboratórios na área de Química Analítica (inorgânica e orgânica), com equipamentos de última geração em análise instrumental: UV-VIS-IV, GC-MS, ICP-MS, ICP-OES, AA, fluorescência por raios-X, nuclear (alfa-beta-gama), NMR, Raman, HPLC, polarografia e outras técnicas, equipado com equipamentos de última geração em análise instrumental espectrométrica: UV-VIS-IV, GC-MS, ICP-MS, ICP-OES, AA, fluorescência por raios-X, nuclear (alfa-beta-gama), NMR, HPLC, polarografia e outros.

Creditado pelo INMETRO junto à Rede Brasileira de Calibração (RBC) desde os primórdios de sua criação, institucionalmente vinculado ao Instituto Tecnológico (ITUC/PUC-Rio), efetua calibrações de blocos padrão, comprimentos externos e internos em instrumentos específicos, medidas angulares, calibradores de todos os tipos de roscas, planeza, e paralelismo (rugosidade e engrenagens, não credenciado pela RBC). Colabora com Centros de Pesquisas de outras áreas, como Odontologia, Ciências dos Materiais, Física, Química etc.

Compondo o sistema de laboratórios acreditados pelo INMETRO, portanto integrante da Rede Brasileira de Calibração (RBC), o laboratório de Força do Instituto Tecnológico (ITUC-PUC-Rio) dispõe de competência técnica e infraestrutura laboratorial para atuar nas atividades de desenvolvimento e qualificação de padrões, células de carga e instrumentos de medição de uso geral.

No contexto de sua ampla infraestrutura laboratorial de calibração, o LEM possui capacitação para medição da grandeza (i) Força, oferecendo rastreabilidade através de sua acreditação INMETRO junto à Rede Brasileira de Calibração (RBC) e (ii) calibração de máquinas de ensaios e transdutores de força (célula de carga), dispondo de uma máquina universal de ensaios INSTRON 5500R (0 a 1 tf e 0 a 10 tf) e uma máquina universal de ensaios AMSLER (0 a 10 tf; 0 a 20 tf; 0 a 50 tf e 0 a 100 tf), ambas com classe de erro máximo de 0,5%. No que concerne sua capacitação laboratorial de ensaios (estáticos e dinâmicos), dispõe de uma máquina WOLPERT, modelo Probat, para ensaios de materiais; ensaios de dureza Brinell, Rockwell (B e C) e Vickers; ensaios dinâmicos de fadiga com movimento axial com capacidades de 0 a ±50 kN (INSTRON 8504) a ±200 kN (INSTRON 8502) e INSTRON 8874 (movimento axial de até ±25 kN e até 100 Nm de torção). Fundamentado nessa capacitação laboratorial, e num amplo acervo de padrões e células de carga calibradas e certificadas, realiza medições de grandezas derivadas (pressão, flexão, torção).

Além das calibrações, o LEM possui infraestrutura e atua fortemente na área de ensaios de materiais, tanto dinâmicos (fadiga) quanto estáticos. Nestes a Metrologia está sempre presente, pois para realizá-los são feitas medições de força, comprimento, temperatura e pressão, que são fundamentais para a garantia da qualidade destes.

Todos os laboratórios acima descritos prestam suporte contínuo ao PósMQI e a outros PPGs da PUC-Rio, notadamente às 2 linhas de pesquisa do PósMQI com viés tecnológico (Instrumentação e Medição; Redes Inteligentes/Smart Grid), permitindo a realização de ensaios e calibrações das mais variadas grandezas e o desenvolvimento de sistemas de medição dedicados, os quais são frequentemente temas de pesquisa de mestrado em Metrologia.