Processos de Medição e equipamentos de Medição

Introdução:

Um sistema de medição eficaz assegura que o equipamento de medição e os processos de medição são adequados para o seu uso pretendido e é importante para atingir os objetivos da qualidade do produto e gerenciar o risco de resultado de medição incorreta.

Terminologia:

·         Sistema de gestão de medição (3.1) – conjunto de elementos inter-relacionados e interativos, necessários para obter a comprovação metrológica e o controle contínuo dos processos de medição.

·         Processo de medição (3.2) – conjunto de operações para determinar o valor de uma grandeza.

·         Equipamento de medição (3.3) – instrumento de medição, programa de computador, padrão de medição, material de referência ou dispositivos auxiliares, ou uma combinação deles, necessários para executar um processo de medição.

·         Comprovação metrológica (3.5) – conjunto de operações necessárias para assegurar que um equipamento de medição atende aos requisitos do seu uso pretendido.

NOTA 1         Comprovação metrológica normalmente inclui calibração ou verificação, qualquer ajuste ou reparo necessário, e subseqüente recalibração, comparação com os requisitos metrológicos para o uso pretendido do equipamento, assim como qualquer etiqueta ou lacre necessários.

NOTA 2          Comprovação metrológica não é alcançada, até que, e a menos que, a adequação do equipamento de medição para o seu uso pretendido tenha sido demonstrada e documentada.

NOTA 3          Os requisitos para o uso pretendido incluem considerações tais como amplitude, resolução, erro máximo/erro permitido.

NOTA 4          Os requisitos de comprovação metrológica são normalmente distintos dos requisitos do produto, e não estão especificados nestes requisitos. (do produto)

NOTA 5          Um diagrama dos processos envolvidos na comprovação metrológica é apresentado à seguir:

[Clique sobre a figura para ampliar]

Comprovação Metrológica

A comprovação metrológica deve ser projetada e implementada para assegurar que as características metrológicas do equipamento de medição satisfação aos requisitos metrológicos do processo de medição. A comprovação metrológica compreende a calibração e a verificação do equipamento de medição.

Orientação: recalibração de um equipamento de medição não é necessária se o equipamento já estiver em uma situação de calibração válida. Procedimento de comprovação metrológica pode incluir métodos para verificar que as incertezas de medição e/ou        erros de equipamento de medição estão dentro dos limites permissíveis especificados nos requisitos metrológicos.

Informação pertinente à comprovação metrológica da situação do equipamento de medição deve estar prontamente disponível para o operador, incluindo quaisquer limitações ou requisitos especiais.

As características metrológicas do equipamento de medição devem ser adequadas para seu uso pretendido.

NOTA             Características metrológicas de equipamento de medição são fatores que contribuem para a incerteza de medição, os quais possibilitam comparação direta com os requisitos metrológicos no estabelecimento da comprovação metrológica.

Exemplos de características para equipamentos de medição incluem:

A- “faixa”;

Faixa de indicação [range of indication / étendue des indications, f ]

Conjunto de valores limitados pelas indicações extremas.

Observações:

1) Para um mostrador analógico pode ser chamado de faixa de escala;

2) A faixa de indicação é expressa nas unidades marcadas no mostrador, independentemente da unidade do mensurando e é normalmente estabelecida em termos dos seus limites inferior e superior, por exemplo 100ºC a 200ºC;

Observação:

Em algumas áreas, a diferença entre o maior e o menor valor é denominada faixa

(4.19 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

B- “tendência”;

Tendência (de um instrumento de medição) [bias (of a measuring instrument) /

erreur de justesse (d’un instrument de mesure), f]

Erro sistemático da indicação de um instrumento de medição.

Observação:

1) Tendência de um instrumento de medição é normalmente estimada pela média dos erros de indicação de um número apropriado de medições repetidas.

(5.25 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

C- “repetitividade”;

Repetitividade (de um instrumento de medição) [repeatability (of a measuring

instrument) / fidélité (d’un instrument de mesure), f]

Aptidão de um instrumento de medição fornecer indicações muito próximas, em repetidas aplicações do mesmo mensurando, sob as mesmas condições de medição.

Observações:

1) Estas condições incluem:

- redução ao mínimo das variações devido ao observador;

- mesmo procedimento de medição;

- mesmo observador;

- mesmo equipamento de medição, utilizado nas mesmas condições;

- mesmo local;

- repetições em um curto período de tempo.

2) Repetitividade pode ser expressa quantitativamente em termos das características da dispersão das indicações.

(5.27 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

D- “estabilidade”;

Estabilidade [stability / constance, f]

Aptidão de um instrumento de medição em conservar constantes suas características metrológicas ao longo do tempo.

Observações:

1) Quando a estabilidade for estabelecida em relação a uma outra grandeza que não

o tempo, isto deve ser explicitamente mencionado;

2) A estabilidade pode ser quantificada de várias maneiras, por exemplo:

- pelo tempo no qual a característica metrológica, varia de um valor determinado; ou

- em termos da variação de uma característica em um determinado período de tempo.

(5.14 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

E- “histerese”;

A histerese é a tendência de um material ou sistema de conservar suas propriedades na ausência de um estímulo que as gerou. Podem-se encontrar diferentes manifestações desse fenômeno. A palavra "histerese" deriva do grego antigo υστέρησις, que significa 'retardo', que foi cunhada pelo Sir James Alfred Ewing em 1890.

Histerese magnética

Uma família de curvas de histerese medida com uma densidade de fluxo modulada sinusoidalmente com frequência de 50 Hz e campo magnético variável de 0,3 T a 1,7 T.

B = Densidade de fluxo magnético
H = Campo magnético
B_R = Remanência
H_C = Coercividade

Quando o campo magnético aplicado em um material for aumentado até a saturação e em seguida for diminuído, a densidade de fluxo B não diminui tão rapidamente quanto o campo H. Dessa forma quando H chega a zero, ainda existe uma densidade de fluxo remanescente, Br. Para que B chegue a zero, é necessário aplicar um campo negativo, chamado de força coercitiva. Se H continuar aumentando no sentido negativo, o material é magnetizado com polaridade oposta. Desse modo, a magnetização inicialmente será fácil, até quando se aproxima da saturação, passando a ser difícil. A redução do campo novamente a zero deixa uma densidade de fluxo remanescente, -Br, e, para reduzir B a zero, deve-se aplicar uma força coercitiva no sentido positivo. Aumentando-se mais ainda o campo, o material fica novamente saturado, com a polaridade inicial.

Esse fenômeno que causa o atraso entre densidade de fluxo e campo magnético é chamado de histerese magnética, enquanto que o ciclo traçado pela curva de magnetização é chamado de ciclo de histerese.

[Clique para ver a figura]

Exemplo de histerese com metais

Quando o ferro não está magnetizado, seus domínios magnéticos estão dispostos de maneira aleatória. Porém, ao aplicar uma força magnetizante, os domínios se alinham com o campo aplicado. Se invertemos o sentido do campo, os domínios também inverterão sua orientação. Num transformador, o campo magnético muda de sentido muitas vezes por segundo, de acordo com o sinal alternado aplicado. E o mesmo ocorre com os domínios do material do núcleo. Ao inverter sua orientação, os domínios precisam superar o atrito e a inércia. Ao fazer isso, dissipam uma certa quantidade de potência na forma de calor, que é chamada de perda por histerese.

Em determinados materiais, a perda por histerese é muito grande. O ferro doce é um exemplo. Já no aço, esse tipo de perda é menor. Por isso, alguns transformadores de grande potência utilizam um tipo de liga especial de Ferro-silício, que apresenta uma perda por histerese reduzida. Esse tipo de problema também aumenta junto com a freqüência do sinal. Um transformador que apresenta baixa perda nas freqüências menores, pode ter uma grande perda por histerese ao ser usado com sinais de freqüências mais altas.

A histerese produz-se devido ao gasto de energia para inverter os dipolos durante uma mudança de campo eletromagnético.

[Clique para ver a figura]

Eletrônica

Curva de histerese de um Schmitt trigger

Histerese pode ser utilizada para filtrar sinais de forma que a saída reaja de maneira retardada à história desse sinal. Por exemplo, um termostato controlando um aquecedor pode acioná-lo quando a temperatura cai abaixo da temperatura de 'A' graus Celsius, mas só desligará quando a temperatura ultrapassar 'B' graus Celsius.

Um Schmitt trigger é um circuito eletrônico simples que também exibe essa propriedade. Geralmente, uma quantidade de histerese é intencionalmente adicionada ao circuito eletrônico (ou algoritmo digital) para prevenir chaveamentos (troca de estados) rápidos.

(http://pt.wikipedia.org/wiki/Histerese)

F- “variações”;

variação
va.ri.a.ção
sf (lat variatione) 1 Ato ou efeito de variar. 2 Modificação, variante. 3 Mudança. 4 Inconstância ou variedade de princípios, de sistema etc.

(http://michaelis.uol.com.br/moderno/portugues/index.php?lingua=portugues-portugues&palavra=varia%E7%E3o)

G- efeitos de “grandeza” que influenciam;

Grandeza (mensurável) [(measurable) quantity / grandeur (mesurable),f]

Atributo de um fenômeno, corpo ou substância que pode ser qualitativamente distinguido e quantitativamente determinado.

Observações:

1) O termo “grandeza” pode referir-se a uma grandeza em um sentido geral (veja exemplo a) ou a uma grandeza específica (veja exemplo b) .

Exemplos:

a) Grandezas em um sentido geral: comprimento, tempo, massa, temperatura, resistência elétrica, concentração de quantidade de matéria;

b) Grandezas específicas:

- comprimento de uma barra

- resistência elétrica de um fio

- concentração de etanol em uma amostra de vinho

2) Grandezas que podem ser classificadas, uma em relação à outra, em ordem crescente ou decrescente, são denominadas grandezas de mesma natureza.

3) Grandezas de mesma natureza podem ser agrupadas em conjuntos de categorias de grandezas, por exemplo:

- Trabalho, calor, energia.

- Espessura, circunferência, comprimento de onda.

4) Os símbolos das grandezas são dados na norma ISO 31.

(1.1 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

H- “resolução”;

Resolução (de um dispositivo mostrador) [resolution (of a displaying device) /

résolution (d’un dispositif afficheur), f]

Menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que pode ser significativamente percebida.

Observações:

1) Para dispositivo mostrador digital, é a variação na indicação quando o dígito menos significativo varia de uma unidade.

2) este conceito também se aplica a um dispositivo registrador.

(5.12 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

I- discriminação (“limite”);

Erros máximos admissíveis (de um instrumento de medição) [maximum

permissible errors (of a measuring instrument) / erreurs maximales tolérées

(d’un instrument de mesure), f]

Limites de erros admissíveis (de um instrumento de medição) [Limits of

permissible error (of a measuring instrument) / limites d’erreur tolérées (d’un

instrument de mesure), f]

Valores extremos de um erro admissível por especificações, regulamentos, etc para um dado instrumento de medição.

(5.21 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

J- erro;

Erro (de indicação) de um instrumento de medição [error (of indication) of a

measuring instrument / erreur (d’indication) d’un instrument de mesure, f]

Indicação de um instrumento de medição menos um valor verdadeiro de grandeza de entrada correspondente.

Observações:

1) Uma vez que um valor verdadeiro não pode ser determinado, na prática é utilizado um valor verdadeiro convencional (ver. 1.19 e 1.20).

2) Este conceito aplica-se principalmente quando o instrumento é comparado a um padrão de referência.

3) Para uma medida materializada, a indicação é o valor atribuído a ela.

(5.20 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

K- “faixa nominal”.

Faixa nominal [nominal range / calibre, m]

Faixa de indicação que se pode obter em uma posição específica dos controles de um instrumento de medição.

Observações:

1) Faixa nominal é normalmente definida em termos de seus limites inferior e superior, por exemplo, “100ºC a 200ºC”. Quando o limite inferior é zero, a faixa nominal é definida unicamente em termos do limite superior, por exemplo, a faixa nominal de 0 V a 100 V é expressa como “100 V”.

(5.1 - Portaria InMetro nº 29 de Março de 1995)

Fonte (Exceto quando indicado):

NBR ISO 10012:2004 - Requisitos para os Processos de Medição e equipamentos de Medição