Medição de Pressão e a Metrologia
Introdução
O procedimento de medição da pressão está amplamente difundido dentro dos processos industriais, abrangendo diversas áreas, como siderúrgica, metalúrgica, automobilística, meteorológica, aviação, entre outras.
A confiabilidade destas medições está associada às questões de comércio, qualidade, saúde e segurança. Desta forma, uma medição errônea pode acarretar desde problemas de qualidade no processo industrial até mesmo acidentes fatais. Por isso, as empresas procuram, cada vez mais, formas robustas e confiáveis de monitorar seus processos. Mas para que este monitoramento seja eficaz, não basta ter instalado na planta da fábrica vários equipamentos e medidores de pressão. É necessário ter a certeza de que o valor medido pelo instrumento está correto. E é aí que entra a Metrologia.
Conforme o vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais da metrologia (VIM), a metrologia é “a ciência da medição”, e abrange todos os aspectos que influenciam em um processo de medição. Com o processo de globalização da produção, a metrologia assume destacada importância à medida que as medições estão presentes em praticamente todos os processos de tomada de decisão, abrangendo as áreas industriais, comercial, a saúde e o meio ambiente.
O processo de calibração de um medidor de pressão é uma atividade complexa e requer o atendimento de diversas exigências impostas pelas normas pertinentes. A execução da calibração compete a laboratórios acreditados pelo Inmetro, ou que, pelo menos, possuam rastreabilidade aos padrões nacionais.
Definições
Pressão: A medição de pressão é sempre realizada a partir de um valor referencial. Dependendo do referencial utilizado, as modalidades de pressão medida são: pressão absoluta, pressão manométrica, vácuo e pressão diferencial.
Pressão Absoluta: A pressão absoluta (pabs) é a pressão que está acima da pressão “zero absoluto”.
Pressão Manométrica (Relativa ou Positiva): A pressão manométrica é um caso especial de medição de pressão diferencial, quando a pressão absoluta medida for maior que a pressão atmosférica local. A pressão manométrica avalia o quanto seu valor está acima da pressão atmosférica local.
pe = pabs − patm
Vácuo (Pressão Negativa): Vácuo é um caso especial de medição de pressão diferencial, quando a pressão absoluta medida for menor que a pressão atmosférica local. Vácuo avalia o quanto a pressão está abaixo da pressão atmosférica local.
pe = pabs − patm
Pressão Diferencial: A diferença entre duas pressões p1 e p2 é denominada pressão diferencial. Nesta modalidade de pressão o valor da pressão referencial, p1 ou p2, não é a pressão atmosférica local.
p = p1 − p2
Figura 1 – Conceitos básicos de pressão
Calibração: A calibração é o conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados no processo de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.
Erro máximo admissível: Valor extremo do erro de medição, com respeito a um valor de referência conhecido, admitido por especificações ou regulamentos para uma dada medição, instrumento de medição ou sistema de medição.
Erro de histerese: Diferença máxima entre as indicações crescentes e decrescentes, em qualquer ponto da escala, em uma calibração.
Erro de repetibilidade: Diferença máxima entre um número consecutivo de indicações para uma mesma pressão, em iguais condições de operação, em um mesmo sentido de aplicação de pressão.
Erro de linearidade: Diferença máxima entre a curva obtida pela média das indicações crescentes e decrescentes, em uma calibração, e a reta teórica do instrumento.
Erro Fiducial: O erro fiducial de um medidor de pressão é determinado a partir da relação entre o maior erro de medição do instrumento pela amplitude de medição expressa em percentagem.
Nota: O erro fiducial determina a classe de exatidão do instrumento sob calibração.
Classe de Exatidão: Classe de instrumentos de medição ou de sistemas de medição que atendem a requisitos metrológicos estabelecidos para manter os erros de medição ou as incertezas de medição instrumentais dentro de limites especificados, sob condições de funcionamento especificadas.
Calibração – exemplo para manômetro digital
A calibração consiste na comparação entre os valores indicados pelo manômetro que está sendo calibrado (LI) e os valores indicados pelo manômetro padrão (LPT), quando submetidos a mesmos níveis de pressão (pontos de calibração). Na calibração em questão, foi utilizado o método de comparação indireta. A pressão foi gerada por um timoneiro (bomba de pressão hidráulica) e os valores indicados pelo manômetro foram comparados com os valores indicados pelo manômetro padrão.
Dados do manômetro digital calibrado:
Escala: 0 a 10 bar
Resolução: 0,01 bar
Classe de exatidão: A
Erro máximo permitido: ± 1,0% do valor do fundo da escala
Dados do manômetro digital padrão:
Escala: 0 a 35 bar
Resolução: 0,001 bar
Classe de exatidão: 5A
Nota: deve ser analisada a relação da exatidão do padrão e do instrumento a ser calibrado. Para a calibração de manômetros digitais, o padrão deve ter, pelo menos, uma resolução quatro vezes melhor do que a do manômetro em calibração, conforme NBR 14105-2.
Pontos de calibração:
De acordo com a norma NBR 14105-2, um manômetro com classe de exatidão “A” deve ser calibrado, no mínimo, em 5 pontos e quando existente o ponto zero, o mesmo também deve ser verificado.
| Ponto | Valor (bar) |
| Ponto inicial | 0,00 |
| 1º Ponto | 2,00 |
| 2º Ponto | 4,00 |
| 3º Ponto | 6,00 |
| 4º Ponto | 8,00 |
| 5º Ponto | 10,00 |
Valores encontrados durante a calibração:
Resultados obtidos na calibração
| Indicação do Instrumento | Indicação do Padrão de Trabalho (bar) | |||||
| PRESSÃO | 1° Ciclo | 2° Ciclo | Média | |||
| SI (MPa) | Instrumento (bar) | Crescente | Decrescente | Crescente | Decrescente | |
| 0,000 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
| 0,200 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 2,01 | 2,00 |
| 0,400 | 4,00 | 4,02 | 4,01 | 4,01 | 4,00 | 4,01 |
| 0,600 | 6,00 | 6,03 | 6,03 | 6,04 | 6,03 | 6,03 |
| 0,800 | 8,00 | 8,07 | 8,05 | 8,07 | 8,08 | 8,07 |
| 1,000 | 10,00 | 10,12 | 10,12 | 10,13 | 10,13 | 10,13 |
Características metrológicas apresentadas em: (bar)
| INCERTEZA DE MEDIÇÃO: | 0,02 | REPETITIVIDADE: | 0,03 |
| ERRO MÁXIMO (ERRO FIDUCIAL): | -0,13 | HISTERESE: | 0,02 |
Características metrológicas apresentadas em relação à amplitude da faixa do instrumento: (%)
| INCERTEZA DE MEDIÇÃO: | 0,20 | REPETITIVIDADE: | 0,30 |
| ERRO MÁXIMO (ERRO FIDUCIAL): | -1,30 | HISTERESE: | 0,20 |
Analisando os resultados encontrados na calibração constata-se que o medidor de pressão está apresentando erro máximo de indicação (erro diducial) acima do limite estabelecido para sua classe de exatidão. O mesmo deverá ser substituído ou então encaminhado para a assistência técnica do fabricante para realização de ajuste.
Conclusão
No exemplo acima, detectou-se que o desvio de medição do manômetro estava cerca de 30 % acima do permitido para a sua classe de exatidão. O impacto deste desvio pode ser extremamente prejudicial à qualidade do processo ao qual o manômetro é aplicado, além disto, dependendo da aplicação, pode haver comprometimento da segurança e integridade dos equipamentos e das pessoas envolvidas no processo.
Isso demonstra a importância da metrologia dentro dos processos industriais e reforça a ideia de que não basta ter um sistema de monitoramento instalado, é necessário que os resultados apresentados pelo sistema sejam confiáveis.
Artigo escrito por Fabiano Schneider Boff, Analista de Metrologia da NOVUS.
Referências
NBR14105-2: Medidores de pressão – Parte 2: Medidores digitais de pressão – Requisitos de fabricação, classificação, ensaios e utilização
Vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais da metrologia (VIM)
DIMEC/GC-09: Calibração de transdutor/transmissor de pressão
DOQ-CGCRE-14: Orientação para a realização de calibração de medidores digitais de pressão
DOQ-CGCRE-47: Orientações para a apresentação de certificado de calibração de medidores de pressão
Leia também:
Laboratório de Metrologia da NOVUS renova acreditação CGCRE em inovadora auditoria remota
Calibrar instrumentos de medição: como ajudar o cliente a pular esta etapa
