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A IMPORTÂNCIA DA CALIBRAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE MEDIÇÃO E MONITORAMENTO

 

As ferramentas precisam adotar sistematicamente a calibração dos equipamentos de medicação. É importante assegurar a confiabilidade dos resultados de medições através da manutenção correta dos dispositivos e do treinamento adequado de seus operadores, garantindo a qualidade final das peças produzidas.

Questões referentes a calibração propriamente dita, interpretação e análise dos Certificados de Calibração, validação dos resultados, critérios de aceitação e adequação da freqüência de calibração são temas recorrentes e geram dúvidas inclusive em empresas já certificadas sendo freqüentemente fontes de não conformidade em auditorias de certificação e auditorias de clientes.

O que fazer com o Certificado de Calibração será o tema central deste artigo. Como utilizar suas informações para agregar valor ao produto e ao processo, medir melhor para medir menos, garantir a confiabilidade metrológica das medições e inspeções ao invés de simplesmente arquivar o Certificado de Calibração.

RASTREABILIDADE

 

Para que possamos entender o conceito de rastreabilidade é necessário compreendermos a origem da metrologia e das medições
Vamos trazer uma abordagem histórica sobre a criação das unidades de medidas e padrões de referencia.

HISTORIA DAS UNIDADES DE MEDIDA [1]

A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das civilizações. Por longo tempo cada país, cada região, teve seu próprio sistema de medidas. Essas unidades de medidas, entretanto, eram geralmente arbitrárias e imprecisas, como por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano: palmo, pé, polegada, braça e côvado.
Isso criava muitos problemas para o comercio, porque as pessoas de uma região não estavam familiarizadas com o sistema de medir das outras regiões e também porque os padrões adotados eram, muitas vezes, bastante subjetivos. As quantidades eram expressas em unidades de medir pouco confiáveis, diferentes umas das outras e que não tinham correspondência entre si.

A necessidade de converter uma medida em outra era tão importante quanto a necessidade de converter uma moeda em outra. Na verdade, em muitos países, inclusive no Brasil dos tempos do Império, a instituição que cuidava da moeda também cuidava do sistema de medidas.

Em 1789, em uma tentativa de resolver esse problema, o Governo Republicano Fracês pediu à Academia de Ciência da França que criasse um sistema de medidas baseado em uma constante natural, ou seja, não arbitrária. Assim foi criado o Sistema Métrico Decimal, constituído inicialmente de três unidades básicas: o metro, que deu nome ao sistema, o litro e o quilograma (posteriormente, esse sistema seria substituído pelo Sistema Internacional de Unidade – SI).

Dentro do Sistema Métrico Decimal, a unidade de medir a grandeza comprimento foi denominada metro e definida como “a décima milionésima parte da quarta parte do meridiano terrestre” (dividiu-se o comprimento do meridiano por 4.000.000). para materializar o metro, construiu-se uma barra de platina de seção retangular, com 25,3 mm de espessura e com 1 metro de comprimento de lado a lado.

Essa medida materializada, datada de 1799, conhecida como o “metro do arquivo”, não é mais utilizada como padrão internacional desde a nova definição do metro feito em 1983 pela 17ª Conferência Geral de Pesos e Medidas. A partir dessa data, o metro é obtido em um equipamento que utiliza a tecnologia de laser estabilizado.
Na figura 1 o protótipo internacional do metro utilizado entre 1889 e 1960.


Na figura 2, o cofre de padrões internacionais, mostrando na prateleira superior o estojo que contém o padrão do metro e na inferior, ao centro, o protótipo internacional do quilograma ladeado por cópias identificadas.

 

 

 

Conceito de rastreabilidade

Conforme o VIM (Vocabulário Internacional de Metrologia), 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.

Aplicabilidade da rastreabilidade

Após definidos os Padrões Primários Internacionais de cada grandeza, o principal desafio da metrologia é assegurar que todo o mundo efetua suas medições utilizando destas referências. Assim foram criadas cópias e equipamentos de medição para fornecer a rastreabilidade das medições para todo o mundo. Na figura 3 ilustramos o que podemos chamar de cadeia de rastreabilidade, onde o Instituto Nacional de Metrologia – Inmetro calibra sua massa padrão com o padrão primário na França para confirmar que seu padrão tem realmente 1 kg; o Instituto – IPT por sua calibra sua massa padrão com o Inmetro; e assim sucessivamente até chegar ao instrumento de medição utilizado no chão de fábrica.

 

 

Assim, cada vez que efetuamos uma medição estabelecemos a relação entre o objeto medido e o padrão primário da grandeza em questão e isso é fundamental para assegurar que tanto fornecedor como cliente medem utilizando uma mesma referência.
Em uma situação onde esta cadeia seja quebrada, pode acontecer de no Brasil utilizarmos um padrão que sofreu algum dano e teve suas medidas alteradas, e todos os equipamentos utilizados no País serem regulados por este padrão. Quando algum produto medido com estas referências for exportado será gerado um impasse, porque os resultados das medições serão divergentes.


INCERTEZA DE MEDIÇÃO

A própria definição de rastreabilidade traz associado o conceito de incerteza e este é um parâmetro importante para ser analisado nas calibrações e validação de Certificados de Calibração. Conforme o vocabulário internacional de metrologia, incerteza de medição é o parâmetro, associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamentadamente atribuídos a um mensurado.

Na prática nós sabemos que nenhum processo de medição é perfeito e a calibração, como sendo um processo de comparação entre o instrumento a calibrar e um padrão de referência, também não é perfeita, embora no processo todas as condições que possam influenciar o resultado permaneçam sob controle. Todavia, mesmo sob controle geram uma margem de dúvida sobre o resultado da calibração.

Existem técnicas estatísticas para calcular qual a dispersão máxima em torno do resultado da calibração, considerando um nível de confiança de 95%, ou seja, qual a margem de dúvida sobre o resultado da calibração. Uma parte da incerteza deve-se a toda cadeia de rastreabilidade que vai agregando incertezas aos padrões, mas uma contribuição significativa deve-se ao próprio instrumento a calibrar, suas condições de repetitividade e resolução.

Na figura 4 está demonstrado um esquema para ilustrar algumas contribuições para incertezas de medição.

 

CERTIFICADOS DE CALIBRAÇÃO.

Como já definido anteriormente, a calibração é uma comparação do instrumento a calibrar com um padrão conhecido para identificar os erros do instrumento a calibrar.

Os resultados são expressos em um Certificado de Calibração que deve apresentar os erros do instrumento calibrado e também a incerteza de medição que é a margem de dúvida sobre os valores informados.
Além do erro e da incerteza, que devem ser utilizados para aprovar ou reprovar o instrumento calibrado, para validar o Certificado também deve ser evidenciada a rastreabilidade da calibração. Se não houver rastreabilidade a um padrão primário de referência, todos os resultados serão inválidos. A rastreabilidade pode ser evidenciada através dos Certificados de Calibração dos padrões utilizados ou se o instrumento for calibrado por um laboratório acreditado a Rede Brasileira de Calibração – RBC, o próprio Inmetro atesta a rastreabilidade da calibração. Na figura 5 é apresentado um modelo de Certificado.

 

Se o Certificado tiver rastreabilidade, a próxima etapa é a análise dos resultados.
Deve-se calcular o máximo desvio (MD) do instrumento, somando o erro com a incerteza (U) conforme a fórmula abaixo:

MD = | erro | + U

Observe que o erro é somado em módulo. Este é o máximo desvio que o instrumento pode gerar em condições normais de utilização. O equipamento foi calibrado para verificar suas condições e através do Certificado podemos calcular o máximo desvio do equipamento. Quando o instrumento tiver uma faixa de medição ampla, como o paquímetro, deve-se considerar o pior erro dentre a faixa que o equipamento é utilizado. No exemplo da figura 5, o máximo desvio do paquímetro é de 0,03 mm. O resultado do máximo desvio deve ser comparado com os critérios de aceitação para aprovar ou reprovar o equipamento.

Critérios de Aceitação Adequação ao Uso

Quando o equipamento de medição e monitoramento for utilizado exclusivamente (dedicado) em determinado controle, o seu critério de aceitação (CA) deve ser definido em função da tolerância e característica que controla. Quando o equipamento for de uso geral, deve-se estabelecer um critério de aceitação compatível com as suas características construtivas, através de recomendações de normas técnicas/fabricantes/experiência, e depois utilizar o equipamento somente nas medições com tolerância compatível com o critério de aceitação definido.

Todas as normas técnicas exigem que o instrumento de medição deva ser capaz de garantir a exatidão requerida na medição, ou seja, seu máximo desvio deve ser substancialmente menor que a tolerância a ser controlada.

Recomenda-se que o desvio total do instrumento (erro não corrigido + incerteza) não seja maior que um décimo (10%) do intervalo de tolerância da característica a ser controlada. Em situações que esta condição não puder ser atendida, deve-se ao menos garantir que o desvio total do instrumento não seja maior que um terço (1/3) do intervalo de tolerância.


DT = IT
10

IT = Ls – Li


DT = E + U

 

 

Aonde:

DT – desvio total;
IT – intervalo de tolerância;
Ls – limite superior da tolerância do produto;
Li – limite inferior da tolerância do produto;
E – erro não corrigido do instrumento;
U – incerteza do instrumento e;
CA – critério de aceitação.

Quando o critério de aceitação foi previamente definido, é possível utilizá-lo no lugar do desvio total para análise de adequação ao uso e seleção do instrumento de medição.
Ou seja, o critério de aceitação deveria ser menor que um décimo (10%) do intervalo de tolerância da característica a ser controlada, ou no pior caso, menor que um terço (1/3) do intervalo de tolerância. Por exemplo, na medição de um diâmetro externo de 20,00 com tolerância de +0,02 mm/-0,01 mm podemos ter três faixas conforme demonstra a tabela 1.
Neste caso, deve-se selecionar um instrumento de medição cujo critério de aceitação seja menor ou igual a 0,003 mm.. ou, no pior dos casos, que seja menor ou igual a 0,01 mm. Recomendamos, contudo, que o critério “IT + 3” não seja utilizado porque efetivamente não garante a confiabilidade metrológica da medição. O ideal é utilizar o critério de “IT : 5”.

Assim, quando a engenharia for elaborar o desenho do produto a ser fabricado, de posse dos critérios de aceitação definidos dos instrumentos de medição, pode indicar no próprio desenho qual instrumento utilizar para controlar cada característica em função da tolerância de projeto, garantindo assim uma medição confiável. Nas situações em que o desenho é fornecido pelo cliente, o registro dos instrumentos a utilizar pode ser feito na ordem de fabricação ou plano de controle.

Nas condições mais críticas, simplesmente aplicar um redutor para a tolerância do produto (seja IT/10, IT/5 ou IT/3), e assumir esse valor como critério para aceitação do instrumento de medição, significa aceitar uma zona de incerteza (de 10%, 20% ou 33,3% respectivamente) nos limites do intervalo de tolerância do produto, onde existe o Risco de Reprovar Peças Boas e/ou Aprovar Peças Ruins (figura 6).

 

 

 

A faixa de incerteza é o campo onde existe o Risco de Aprovar Peças Ruins e de Reprovar Peças Boas e o tamanho deste campo é definido pelo critério de aceitação do instrumento em função da tolerância a ser controlada, tanto menor será o campo de dúvida (incerteza).
Algumas empresas diminuem a tolerância do produto e o critério de aceitação do instrumento, eliminando assim o risco de aprovar peça ruim. Outras admitem uma faixa de incerteza de 10% (IT:10) ou 20% (IT:5), sem reduzir a tolerância do produto, porque entendem que no projeto a tolerância do produto já é reduzida como fator de segurança, sendo que reduzir novamente através da incerteza da medição poderia tornar muito cara a produção.

Não deve ser esquecido de somar os desvios dos dispositivos de medição quando esses são utilizados em rede para determinado controle. Por exemplo: um sistema de controle de temperatura é composto por um sensor, um cabo de conexão e um indicador.
Para fazer sua adequação ao uso devem ser somados os desvios de todos dispositivos envolvidos.

STATUS DE CALIBRAÇÃO E PROTEÇÃO AJUSTES

Todo dispositivo de medição e monitoramento, independente de ser calibrado ou não, ou ainda de estar fora de uso, deve ser identificado para possibilitar que a situação da calibração seja determinada e evitar a utilização indevida. Qualquer limitação na comprovação ou restrição de uso deve também ser indicada no equipamento. O equipamento de medição que não quer comprovação deve ser claramente identificado como tal, de modo a diferenciar-se dos demais que a requerem e que, eventualmente, tenham extraviado a etiqueta. Na figura 7 estão alguns exemplos de etiquetas adesivas que podem ser utilizadas para este fim.
Formas para prevenir o acesso a pontos nos dispositivos de medição e monitoramento cujo ajuste afete seu desempenho devem ser adotadas logo após a calibração, a fim de evitar adulterações por pessoal não autorizado. Isto pode ser feito por meio de lacres ou selos, tais como etiquetas, soldas, arames, tinta e outros. Esses lacres devem ser projetados de maneira a permitir que qualquer adulteração seja facilmente percebida.

DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO E MONITORAMENTO NÃO CONFORME

Quando um dispositivo de medição e monitoramento é calibrado e está com desvios acima dos estabelecidos nos critérios de aceitação, é necessário avaliar o impacto destes desvios sobre os produtos produzidos desde a calibração anterior.


Se for constatado que os desvios do equipamento podem ter comprometido a qualidade dos produtos e serviços fornecidos, as ações corretivas necessárias devem ser tomadas (como, por exemplo: recolher os produtos suspeitos, notificar os clientes, inspecionar produtos acabados no estoque e outros). Normalmente esta avaliação é conduzida com um RNC (Relatório de Não Conformidade).

Assim encerra-se o mito na metrologia sobre a questão da validade da calibração. A calibração não tem validade, o que tem validade são os produtos perecíveis. Quando o instrumento é calibrado e considerado aprovado, é disponibilizado para utilização. Porém, logo após a calibração, não temos garantias se o equipamento permanece conforme. Somente após a próxima calibração, se o equipamento permanecer aprovado, é que são validadas todas as medições realizadas. Da mesma forma, quando na calibração o instrumento é reprovado, este coloca em dúvida todas as medições realizadas desde a calibração anterior.

Por este motivo é importante estabelecer freqüências de calibração razoáveis que permitam detectar desvios no instrumento, tornando possível uma ação de contenção e uma retroatividade com os produtos já entregues. Quando uma característica é controlada por mais de um instrumento ou quando verificação simples nos instrumentos são realizadas pelo próprio usuário entre os intervalos de calibração, este risco é minimizado e os intervalos de calibração podem ser um pouco maiores.

MISSÃO DA METROLOGIA

Tudo o que foi apresentado busca garantir a confiabilidade dos instrumentos de medição e dos resultados das medições e inspeções. O dispositivo de medição e monitoramento é um dos fatores que mais afetam a qualidade da medição. Outro fator tão importante quando é o operador, e este deve estar devidamente treinado e apto para produzir resultados confiáveis.

Alguns estudos estatísticos podem ser aplicados para avaliar o desempenho dos operadores, mas o treinamento e conscientização são fundamentais.

Por fim, é importante entender que a missão da metrologia é “selecionar, desenvolver, implementar, manter e melhorar sistemas de medição confiáveis, robustos e disponíveis, que não exijam excessivas qualificações e não consumam demasiados recursos durante seu uso, dentro do orçamento previsto, determinando os riscos e assegurando o atendimento às especificações e legislações aplicáveis.”

 

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] WWW.ipem.sp.gov.br
[2] WWW.pt.wikipedia.org
[3] Ferreira, Aurélio Buarque de Holanda;
Novo dicionário Aurélio da língua portuguesa, 3ª Edição, Editora Positivo, Curitiba, 2004.

Cleber Valle – Técnico em Metalurgia pela Escola Técnica Tupy – ETT, Bacharelado em Economia pela Universidade da Região de Joinville – Univille e Pós-Graduado em Planejamento e Gerenciamento Estratégico pela Pontifícia Universidade Católica – PUC-PR. Tem 14 anos de experiência em metrologia, dos quais sete anos atuando como Gerente da Qualidade e Signatário Autorizado em Laboratório Acreditado a Rede Brasileira de Calibração – RBC. É Gerente da K&L Laboratório da Metrologia, unidade de São José dos Pinhais – PR. Fonte :Revista Ferramental

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