Desenvolvimento de um sistema de medição para rastreabilidade metrológica da tensão de ruptura dielétrica

Abstract

Esta dissertação caracteriza experimentalmente a tensão de ruptura dielétrica (VB) do argônio ultrapuro, sob condições controladas de pressão e de distância entre eletrodos, com o objetivo de estabelecê-la como grandeza passível de padronização metrológica e de validar a Lei de Paschen. O trabalho articula da seguinte forma: os fundamentos físicos das descargas em gases (campos elétricos, geometria de eletrodos, emissão eletrônica primária e secundária e o mecanismo de Townsend), as práticas metrológicas aplicadas ao vácuo e à alta tensão (com ênfase em rastreabilidade e avaliação de incertezas segundo o GUM) e a Design Science Research (DSR) como método de pesquisa tecnológica, que conduzem à construção e à avaliação de um artefato. Os experimentos, realizados em arranjo encapsulado com eletrodos semiesféricos de alumínio e rastreáveis às referências internacionais (IEC, ABNT, INMETRO, BIPM), tiveram a condição de 500 mbar selecionada para análise detalhada por sua estabilidade e aderência ao modelo teórico; a análise de incerteza apontou a distância entre eletrodos como principal fonte de variabilidade, com contribuições secundárias da pressão e da tensão. Os resultados mostraram concordância entre valores previstos e medidos, com erros relativos inferiores a 1% nos pontos críticos de 46,30 kV e 61,43 kV e correlação de Pearson superior a 0,99, confirmando a robustez do sistema de medição. Conclui-se que a integração entre fundamentos físicos, práticas metrológicas e método de pesquisa tecnológica fortalece a confiabilidade dos ensaios de alta tensão e fornece parâmetros validados (A e B) mais representativos para gases nobres encapsulados do que os valores generalistas da IEC 60052, em alinhamento com os ODS 7 e 9 e com a consolidação da infraestrutura metrológica nacional em alta tensão.