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Guia completo: Calibração de instrumentos! Sumário 1 2 3 4 5 6 7 8 - O que é calibração? - Ajuste x Regulagem x Verificação - Para que serve a calibração - Porque calibrar um instrumento de medição? - Onde devo calibrar meu instrumento? - Os requisitos para a calibração - Posso confiar no que o instrumento de medição indica? - Rastreabilidade - Periodicidade de Calibração O que é calibração? 1 “Operação que estabelece, sob condições especificadas, numa primeira etapa, uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas; numa segunda etapa, utiliza esta informação para estabelecer uma relação visando a obtenção dum resultado de medição a partir duma indicação.” Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia - VIM 2012 Item 2.39, a calibração é definida como: Albertazzi, 2018, complementa ainda que a calibração é um procedimento experimental em que é possível verificar a maneira efetiva como os valores indicados pelo instrumento de medição se relaciona com os valores do mensurando. Essa informação é geralmente usada para encontrar o resultado da medição a partir das indicações obtidas. Segundo o VIM, a calibração não deve ser confundida com ajuste, regulagem ou verificação. O termo “aferição” já esteve presente na publicação do VIM em edições anteriores, porém na edição de 2012 este termo já não existe e está em desuso. De uma maneira abstrata, vamos tentar elucidar o que é a calibração com uma comparação médica. Vamos supor que o seu instrumento de medição não esteja apresentando uma aparência muito saudável, suas medições parecem estar com erros acima dos limites permitidos, e não é possível confiar nos resultados apresentados. O que fazemos então? Enviamos o instrumento para uma clínica especialista para realizar alguns exames. A clínica nada mais é do que o LABORATÓRIO DE CALIBRAÇÃO competente, e os exames que serão feitos é a chamada CALIBRAÇÃO. Após os exames, os pacientes recebem os resultados em diversos formatos como radiografia, exames de sangue, etc. No caso da calibração, o resultado do exame do instrumento é o CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO. Quem deve analisar os resultados da calibração e fazer o papel de MÉDICO RESPONSÁVEL é o cliente, ou responsável pelo instrumento. É ele quem deve tomar as medidas necessárias ou o responsável, como ajuste ou até mesmo a troca deste instrumento por um outro. Ajuste x Regulagem x Verificação Regulagem também é uma operação corretiva com o objetivo de fazer coincidir, da melhor forma possível, o valor indicado pelo instrumento de medição com o valor correspondente do mensurando. Sua diferença em relação ao ajuste é que ela é realizada pelo usuário comum, através de controles externos disponibilizados ao usuário pelo fabricante para este fim. São exemplos de regulagem: A regulagem do “zero” em uma balança eletrônica mediante um botão apropriado A sincronização de um relógio com uma base de tempo de referência. A alteração do fator de amplificação (sensibilidade) de um medidor elétrico de forças por meio de um potenciômetro interno A regulagem do zero de um manômetro por meio de um parafuso interno Ajuste Conforme o VIM ajuste é uma operação corretiva destinada a fazer que o instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. O ajuste é uma operação normalmente efetuada após uma calibração ou verificação, quando é detectado que o desempenho metrológico Regulagem VerificaçãoAjuste ? não está compatível com o seu uso. Após o ajuste, é necessário realizar uma nova calibração, visando conhecer o desempenho do instrumento de medição na nova condição. São exemplos de ajustes: 2 Para que serve a calibração? Verificação é chamada as vezes como uma versão simplificada da calibração, sendo utilizada para testar se um instrumento de medição está em conformidade com determinada especificação técnica. Por exemplo, pela aplicação de um padrão qualquer disponível no instrumento de medição a verificar, são quantificados os erros de medição apresentados, que são comparados aos limites de especificação, critérios de aceitação, erros máximos permissíveis ou resultados das últimas calibrações. O teste será bem-sucedido se, nos pontos verificados, os valores não ultrapassarem os limites estabelecidos. Neste caso, o instrumento de medição está apto para uso. Caso contrário, deverá ser submetido a uma nova calibração antes de retornar ao uso. Na calibração, os valores de referência são estabelecidos por padrões. O Padrão é uma medida materializada, instrumento de medição, material de referência ou instrumento de medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referência. Vamos pegar o exemplo da balança. Na calibração deste instrumento de pesagem, o padrão utilizado como referência pode ser um peso padrão com valor conhecido. A principal razão para a realização da calibração é a manutenção da confiabilidade metrológica do instrumento de medição, onde ao realizar a calibração é possível criar testes de aceitação e investigar uma suspeita de mau funcionamento. Mesmo em condições normais de uso, a degradação da qualidade e o desgaste de um instrumento de medição é inevitável e progressiva. Por isso, as calibrações são frequentemente realizadas como forma de assegurar a manutenção da confiabilidade das medições ao longo do tempo e devem apontar se o instrumento em uso apresenta condições de indicar resultados confiáveis que levem a tomadas de decisões seguras, preservando a qualidade de processos e produtos. As normas da série ISO 9000 estabelecem princípios para a gestão das empresas buscando o caminho da qualidade de uma organização. A calibração tem um grande papel de importância nesse processo, pois um dos requisitos técnicos necessários para que uma empresa obtenha certificação pelas normas da série ISO 9000 é a necessidade de os instrumentos de medição utilizados e os padrões de referência utilizados no processo produtivo estejam atualizados com seus certificados de calibração reconhecidos e dentro do prazo de validade. O resultado de uma calibração geralmente é registrado em um certificado de calibração, que apresenta várias informações acerca do desempenho metrológico do instrumento de medição analisado. Os resultados devem incluir as informações sobre os erros e suas respectivas incertezas, bem como uma informação sobre o nível de confiança da incerteza declarada. 3 Por que calibrar um instrumento de medição? Onde devo calibrar meu instrumento? Com o uso, há uma tendência de o instrumento de medição degradar seu desempenho ao longo do tempo. Para manter a confiabilidade dos resultados de medição, o desempenho do instrumento de medição deve ser verificado periodicamente. A forma usual de caracterizar o desempenho metrológico de um instrumento de medição é pelo procedimento denominado calibração. Através da calibração, é possível verificar de maneira efetiva como os valores indicados pelo instrumento de medição se relacionam com o valor do mensurando. A norma ABNT NBR ISO 9001:2015 estabelece, que a organização deve determinar e prover recursos necessários para assegurar resultados válidos e confiáveis quando monitoramento ou medição for usado para verificar a conformidade de produtos e serviços com requisitos. No caso de empresas com seu sistema de gestão da qualidade em acordo com os requisitos das normas ISO9001 e ISO14001 não existe a necessidade de que o laboratório seja acreditado, somente a evidência da rastreabilidade das medições. com seus cer�ficados de calibração reconhecidos e dentro do prazo de validade. Por que calibrar um instrumento de medição? Com o uso, há uma tendência de o equipamento de medição degradar seu desempenho ao longo do tempo. Para manter a confiabilidade dos resultados de medição, o desempenho doequipamento de medição deve ser verificado periodicamente. A forma usual de caracterizar o desempenho metrológico de um equipamento de medição é pelo procedimento denominado calibração. Através da calibração, é possível verificar de maneira efe�va como os valores indicados pelo equipamento de medição se relacionam com o valor do mensurando. CONDIÇÕES ESTABELECIDAS (Temperatura, Umidade e Pressão Atmosférica) PADRÃO INSTRUMENTO DE MEDIÇÃO INDICAÇÃO VALOR DE REFERÊNCIA Já as empresas que possuem o sistema de gestão da qualidade em acordo com os requisitos das normas ISO TS16949, existe a necessidade de que o laboratório seja acreditado e seu sistema de gestão laboratorial atenda aos requisitos da norma ABNT NBR ISO/IEC 17025. Os laboratórios acreditados pelo CGCRE fazem parte da Rede Brasileira de Calibração, a RBC. A acreditação subentende a comprovação da competência técnica, credibilidade e capacidade operacional do laboratório e seu sistema de gestão deve obrigatoriamente atender a ABNT NBR ISO/IEC 17025. 4 Requisitos para a Calibração 1. Identificação do instrumento Todo instrumento utilizado em um processo de medição deve possuir uma identificação única. Muitas vezes chamado de TAG ou código, essa informação deve constar no instrumento e no certificado de calibração. 2. Faixa de medição, faixa de trabalho e pontos de calibração Aqui precisamos entender a diferença entre faixa de medição, faixa de trabalho e pontos de calibração. A faixa de medição é o range que o instrumento/equipamento consegue medir, desde seu mínimo até o máximo , Por exemplo um termômetro consegue realizar leituras de -10°C até 100°C, sendo essa sua faixa de medição. A faixa de trabalho ou faixa de uso é o range em que o instrumento/equipamento é mais utilizado, seguindo o exemplo do termômetro, este instrumento/equipamento é utilizado sempre na faixa de 5°C a 60°C, sendo essa sua faixa de trabalho. Os pontos de calibração, são os pontos em que o laboratório irá realizar a calibração e deve abranger toda a faixa de trabalho do instrumento/equipamento de medição. Sendo assim, para o exemplo do termômetro, uma sequência de pontos de calibração poderia ser 0°C, 10°C, 30°C, 50°C e 70°C. 3. Frequência de calibração A frequência de calibração é definida sempre pelas organizações e é nada mais como o intervalo definido entre uma calibração e sua próxima calibração. A maioria das organizações ainda têm dúvidas quanto ao melhor prazo a se definir entre uma calibração e outra. Existe uma série de métodos que podem ser aplicados para definir o melhor intervalo. De uma visão geral, a frequência pode ser definida de acordo com o modo de uso do instrumento, a frequência com que ele é usado, recomendações do fabricante, sazonalidade, etc. Os certificados de calibração emitidos por laboratórios pertencentes a RBC são acompanhados de um selo especifico com a logomarca do Inmetro, e o número da autorização da acreditação. Esse selo torna o certificado de calibração oficialmente reconhecido em todo o pais e nos países signatários do acordo de reconhecimento mútuo. 5 Calibração NBR ISO/IEC 17025 CAL 0480 Posso confiar no que o instrumento de medição indica? Sem os resultados de uma calibração é difícil confiar nas medições coletadas com o instrumento de medição. A calibração considera diferentes fontes para chegar ao seu resultado de medição. Dentre eles temos a definição do mensurando que coloca a prova qual grandeza se pretende medir e requer o conhecimento da natureza da grandeza e a descrição do estado do fenômeno, do corpo ou da substância da qual a grandeza é uma propriedade, incluindo qualquer constituinte relevante e as entidades químicas envolvidas (VIM, 2012). Outra fonte de contribuição para a calibração é o procedimento de medição baseado em normas técnicas e em outras referências normativas. As condições ambientais também contribuem para o resultado de medição assim como o operador e o instrumento de medição. Esses e outros fatores influenciam no resultado de medição e não podem ser desconsiderados durante a calibração e também durante o uso do instrumento em seu processo habitual. Definição do mensurado Condições ambientais Operador Instrumento de medição Procedimento de medição Resultado de medição 6 4. Erro máximo permitido/permissível Conhecer o erro máximo permissível do instrumento de medição é fundamental para manter a confiabilidade no sistema de medição. Uma das formas de definir o EMP é conhecer os requisitos do cliente e transformá-los em valores mensuráveis capazes de serem medidos e controlados. O erro máximo permissível (EMP) é um requisito de metrológico do cliente. O erro máximo permissível pode ser determinado pela função metrológica, ou por referência às especificações publicadas do fabricantes, normas ou regulamentos técnicos. O EMP pode ser representado como limites inferior e superior de um processo por exemplo, ou há caso em que apenas o limite superior ou inferior são definidos como critérios permissíveis. Rastreabilidade Calibração direta Em uma calibração pelo método direto, o padrão utilizado é composto de um conjunto de medidas materializadas e diretamente aplicado sobre o instrumento a calibrar. Neste caso, o valor de referência do padrão é comparado a indicação do instrumento em calibração. Por exemplo, tomamos o caso da balança em que um peso padrão de 100 g é colocado sobre o prato de pesagem. A leitura da balança indicou 100,04 g, logo a comparação entre 100 g e 100,04 g é dita como uma calibração direta e determina quanto a medida indicada calibrada difere da medida de referência. Calibração indireta Neste método de calibração, a grandeza que se pretende medir é gerada por meio de um dispositivo auxiliar estável. A medição da grandeza é realizada pelo instrumento de medição e simultaneamente por um padrão de referência e a indicação de ambos são comparadas. Pegamos o exemplo de um manômetro calibrado em um gerador de pressão, neste método a pressão realizada no gerador é medida tanto no instrumento de medição, como no padrão de referência e os valores encontrados são comparados. Segundo Albertazzi, 2018, a rastreabilidade é a propriedade do resultado de uma medição, ou do valor de um padrão, estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. A rastreabilidade refere-se à unidade de medição e não ao instrumento de medição. Assim, o metro australiano, o metro russo, o metro tibetano e o metro brasileiro, são equivalentes, e graças a rastreabilidade é possível hoje encomendar uma peça na Suíça que ela irá se encaixar em uma máquina instalada na Argentina. A rastreabilidade pode ser representada visualmente através de uma pirâmide que contém uma cadeia de padrões pela qual é possível rastrear os meios de medição usados na indústria, de acordo com as definições de unidades do SI. As hierarquias apresentadas na pirâmide são estabelecidas com base no nível de incerteza envolvido. Os instrumentos de medição são calibrados utilizando padrões de referência que, por sua vez, são referenciados a outros padrões de qualidade sucessivamente melhores e assim por diante. Mas qual o fim dessa cadeia de padrões? O elemento no topo dessa cadeia é a definição da unidade de medida e está relacionado as unidades básicas do Sistema Internacional de Unidades cuja calibração está rastreada a padrões internacionais. 7 Periodicidade de Calibração Fo nt e In m et ro - 20 19 BIPM Padrões nacionais Calibração e ensaio Laborátórios do chão de fábrica Unidade do SI Padrões internacionais Compartibilidade Padrões dos Institutos Nacionais de Metrologia Padrões de referência dos laboratórios de calibração e de ensaios Laboratórios do chão de fábrica Dissem inação Ra st re ab ilid ad e O uso frequente do instrumento de medição pode levar a uma redução naqualidade das medidas executas, isso porque ao longo do tempo a deterioração das medidas podem levar a erros tão grandes que as medições feitas já não possuem um grau de confiança elevado e é difícil tomar decisões acerca dos resultados encontrados. Para não chegar a esse nível de preocupação, é necessário verificar periodicamente se um instrumento de medição permanece em conformidade com as especificações definidas para uso. A calibração é a maneira mais usual e segura de fazer esse tipo de verificação. O período de tempo entre calibrações deve ser determinado de acordo com uma série de fatores a serem considerados, entre eles podemos destacar as características do instrumento e as condições de uso. Quando por algum motivo o instrumento de medição apresentar resultados duvidosos ou quando o resultado da calibração não atenda aos requisitos para o uso pretendido o intervalo de comprovação metrológica deve ser analisado e se necessário alterado. Instrumentos novos também necessitam de calibração como evidência da comprovação metrológica e do atendimento aos requisitos de medição. Segue abaixo exemplos de intervalos de calibração. Blocos-padrão Paquímetro Micrômetros Trenas Massas padrão Balanças Barômetros Transdutores de força Medidores de pressão Termômetro 12 meses 6 meses 3 a 6 meses 6 meses 24 meses 12 a 36 meses 6 a 12 meses 6 a 12 meses 6 a 12 meses 12 a 24 meses 8 1. ALBERTAZZI, Armando. Fundamentos de Metrologia Cientifica e industrial / Armando Albertazzi, André Roberto de Souza. 2ª edição. Barueri – SP: Editora Manole, 2018. 2. INMETRO e IPQ. Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM): Conceitos Fundamentais e Gerais e Termos Associados - 1º Edição Luso-Brasileira. 2012. 3. INMETRO: Estrutura Hierárquica de Rastreabilidade: http://www.inmetro.gov.br/metcientifica/estrutura.asp. Acesso em 08/01/2019 4. EURAMET. Metrology - In short 3º Edition. 2008. 5. NASA. Metrology - Calibration and Measurement Processes Guidelines. 1994. 6. NPL. Good Practice Guide Nº. 118. A Beginner’s Guide to Measurement. 2010. 7. UNIDO. Role of measurement and calibration in the manufacture of products for the global market. A guide for small and medium-sized enterprises. 2006. 8. Lima, Nilton F. A informação metrológica, de normalização e da qualidade para a competitividade das empresas no mundo globalizado. 1998. 9. Metrologia e Qualidade – Sua importância como fatores de competitividade nos processos produtivos. Fernandes, Wilson D. e Neto, Pedro Luiz O. C. 2009; 10. A informação metrológica, de normalização e da qualidade para competitividade das empresas no mundo globalizado. Silvia, Cícera H. e Coelho, Gilda M. 1998; 11. ABNT NBR ISO 10014 Gestão da Qualidade: Diretrizes para a percepção de benefícios financeiros e econômicos . Associação Brasileira de Normas Técnicas. 2008; Com um corpo técnico altamente qualificado e com mais de 20 anos de experiência podemos ajudar sua empresa a aplicar os conceitos de metrologia produtiva, auxiliando na avaliação de potenciais de melhorias e ações efetivas para garantir a qualidade das medições e assim agregando valor aos seus processos e produtos. Conhecimento metrológico e suas aplicações são fundamentais para a busca da melhoria contínua e para garantir uma boa produtividade e ações assertivas. Entre em contato conosco e entenda como podemos ajudar você a gerar valor! Como podemos te ajudar? Referências www.accmetrologia.com.br /accengenhariademedicao Curitiba – PR (41) 3081-6200 contato.pr@accmetrologia.com.br Av. 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