Resultados da Calibração

Os resultados de uma calibração são geralmente destinados:

a) Para verificar que o instrumento de medição está em conformidade com uma norma, especificação legal ou tolerância definida para o produto a ser medido,

b) visando determinar dados e parâmetros para a operação de ajuste;

c) Levantamento detalhado da curva de erros e tabelas com valores da correção e sua incerteza, com o objetivo de corrigir tendências, visando assegurar resultados de medição confiáveis;

Mais sobre Calibração

1. Nenhum instrumento funciona de modo perfeito ou pelo menos de forma aceitável durante longos períodos. Ocorrem desgastes ou degenerações de componentes de modo que o comportamento e o desempenho deste equipamento ficam comprometidos.

Assim existe a necessidade de calibrações periódicas, ou a intervalos regulares, para que instrumentos, padrões e outras referências sejam revalidados.

2. A calibração permite comparar se os erros de indicação (valor indicado por um instrumento menos o valor de Referência, indicado pelo padrão), não sejam superiores aos erros máximos admissíveis para o instrumento de medição em questão. Pode-se aceitar ou rejeitar o uso de um instrumento a partir do resultado de uma calibração.

Curiosidade Metrológica

Em 1305, na Inglaterra, o rei Eduardo I decretou que fosse considerada como uma polegada a medida de três grãos secos de cevada, colocados lado a lado para uniformizar as medidas em certos negócios.

Os sapateiros ingleses gostaram tanto da idéia que passaram a fabricar, pela primeira vez na Europa, sapatos com tamanho padrão baseados nessa unidade. Desse modo, um calçado medindo quarenta grãos de cevada passou a ser conhecido como tamanho 40, e assim por diante.

Parabéns Inmetro pelos seus 40 anos

O Inmetro completou 40 anos no dia 11 de dezembro.

Com um grande desenvolvimento nos últimos anos, não podemos deixar de agradecer o empenho de todos os funcionários do Inmetro, que elevaram o Instituto ao posto de um dos mais respeitados do mundo.

Desejamos muito mais sucesso ao ainda jovem Inmetro.

Verificações Intermediárias e CEP

Você  pode utilizar os dados das verificações intermediárias para estudar a estabildade do equipamento com o tempo. A pergunta é: o equipamento que utilizo é estável com o tempo? 

A verificação intermediária nos ajuda a identificar os problemas de funcionamento do equipamento de medição, pois se algo aconteceu com ele, ou seja, a sua resposta em termos de curva de calibração mudou, será detectado nos gráficos de controle sugeridos pelo CEP.

Portanto, o Controle Estatístico de Processo (CEP) confirma a sua característica de ser um método preventivo de se comparar, continuamente, os resultados de um processo de medição, identificando a partir de dados estatísticos as tendências para variações significativas, a fim de eliminar/controlar essas variações. O objetivo principal no CEP é reduzir cada vez mais a variabilidade de um processo.

Um pouco mais sobre o termo Precisão.

Vamos exemplificar o uso do termo através da medição do pH de duas soluções com o mesmo pHmetro e com 3 repetições cada. Os valores medidos foram:

Solução 1: 7,4 / 7,2 e 7, 6 pH

Solução 2: 7,0 / 6,5 / 7,5 pH

Onde a precisão é melhor?

Como a precisão mede a dispersão (variabilidade) dos resultados,  a precisão pode ser dita como melhor na medição da solução 1.

O que não é precisão:

- o número de casas decimais com que conseguimos medir. Quem define o número de casas decimais e a sua variação é a resolução.

- não é sinônimo de incerteza de medição, pois esta considera várias componentes de incerteza.

- é um termo que deve ser usado com cuidado, portanto é desrecomendável o seu uso.

- pode ser quantificado pelo uso do desvio padrão experimental.

- dificilmente vocês encontrarão este termo sendo utilizado em algum certificado de calibração.

- muito utilizado pelos fabricantes de equipamentos de medição já que ajuda “a vender” mais do que o termo incerteza.

Sobre o Ajuste de um Equipamento de Medição

- Os laboratórios que executam calibração não são obrigados a realizar ajustes no equipamento. Assim, você poderá mandar calibrar um equipamento e ele retornar ainda com erros elevados;

- O ajuste não faz parte da acreditação do laboratório. A Coordenação de Acreditação do Inmetro somente acredita a atividade de calibração. No entanto, o laboratório acreditado poderá realizar o ajuste do equipamento caso ele entenda que tecnicamente seja viável;

- Se você quer que o equipamento seja ajustado, pergunte ao laboratório que realiza  a calibração se ele faz o ajuste. O ajuste deve ser autorizado pelo dono do equipamento;

- Mesmo após o ajuste o equipamento pode apresentar erros de medição, embora, provavelmente, menores do que os anteriores;

- O ajuste não reduz a incerteza de medição associada ao equipamento. Ele reduz apenas o erro de medição.

Mais Sobre Incerteza de Medição

- Quando se expressa o resultado de uma medição, alem do valor estimado do mensurando, é necessário avaliar e expressar a incerteza da medição como variação da qualidade do resultado de uma medição. A incerteza da medição é considerada como uma informação fundamental, um índice de qualidade da medição realizada que proporciona uma base para a comparação dos resultados da medição, dando uma medida da confiabilidade aos resultados.

- O resultado de uma medição não está completo quando falta à declaração da incerteza do resultado da medição com um nível de confiança ou probabilidade de abrangência determinada. A incerteza do resultado da medição não é equivalente ou sinônimo de erro de medição ou da precisão da mesma sob condições de repetitividade ou de reprodutibilidade.

- A incerteza do resultado da medição é muitas vezes qualificada como um grande problema, por alguns até julgada como extremamente complicada de se determinar. Verdadeiramente não é assim e não existe situação real alguma onde seja, embora tenhamos que concordar que algumas vezes a sua determinação seja trabalhosa.

Fonte: Incerteza de Medição para Iniciantes, de Gilberto Carlos Fidélis. Livro publicado pelo CECT.

Resolução X Precisão

Não confunda resolução com precisão.A resolução é o menor valor que você pode medir com um instrumento de medição. Nos instrumentos digitais é a variação que ocorre no último dígito.

Exemplo, uma balança com resolução de 0,0001 g significa que podemos medir uma massa até a quarta casa da grama, ou seja 0,1 mg, e que é possível medir diferenças de massa até 0,1 mg. A precisão está relacionada com a dispersão dos resultados em torno de um valor médio e pode ser quantificada através do desvio padrão das medições.

Por exemplo, se com uma balança de resolução 0,01 g você medir uma mesma massa 3 vezes e obter os resultados 0,25 g, 0,23g e 0,27 g o desvio padrão será igual a ± 0,02 g e você poderá relatar que a precisão dessa medição foi, portanto, igual a ± 0,02 g. Mas se os resultados fossem 0,25 g, 0,24g e 0,26 g o desvio padrão seria igual a ± 0,01 g. Da mesma forma, você poderia afirmar que a precisão foi de ± 0,01 g.

A precisão não é sinônimo de incerteza de medição.

10 Normas para uma Ótima Medição

A Medição é uma operação simples, porém só poderá ser bem efetuada por aqueles que se preparam para tal fim.

O aprendizado de medição deverá ser acompanhado por um treinamento, quando o aluno será orientado segundo as “normas” gerais de medição, que citamos abaixo:

1 – Tranqüilidade por parte do operador

2 – Limpeza do ambiente do trabalho e do que será medido

3 – Cuidado na realização da medição, seguindo procedimento documentado de medição.

4 – Paciência, pois na grande maioria dos casos a medição é um trabalho que demanda tempo

5 - Senso de responsabilidade ou seja, não inventar resultados e estar comprometido com a verdade

6 – Sensibilidade para entender o processo de medição e buscar as principais fontes de erros e incertezas.

7 – Treinamento adequado, isto é, saber exatamente o que deve ser medido e como fazer a medição.

8 – Usar um instrumento de medição calibrado e adequado para a aplicação. A calibração não garante que o instrumento é adequado. Deve ser realizado uma análise dos erros e incertezas levantadas na calibração frente a tolerância do produto ou do processo a ser medido.

9 - Domínio sobre a operação e funcionamento do instrumento de medição, de forma a assegurar resultados confiáveis

10. Fazer uma última pergunta: Será que o resultado “espelha a realidade?” Ainda há algo a ser melhorado ou refeito?

Programação de Cursos para o Segundo Semestre de 2011

Novembro de 2011

- Metrologia e Confiabilidade Metrológica: Como Assegurar Resultados Confiáveis

17 a 18 de novembro - Presencial em Curitiba-PR

- Interpretação da NBR ISO/IEC 17.025: 2005 – À Distância (EaD)

21 a 23 de novembro

- Tratamento de Não Conformidades e Implantação de Ações Corretivas

24 a 25 de novembro, Presencial em Curitiba-PR

- MSA - 4ª edição

30 de novembro a 02 de dezembro, Presencial em Curitiba-PR

Dezembro de 2011

- Interpretação e Critérios de Aceitação de Certificados de Calibração

À Distância (EaD) 05 a 06 de dezembro

- Calibração, Ajuste, Verificação e Certificação de Instrumentos de Medição

07 a 09 de dezembro - Presencial m Curitiba– PR

- Validação de Métodos para Iniciantes

À Distância (EaD) 12 a 13 de dezembro

- Incerteza de Medição em Calibrações, Medições e Ensaios

14 a 16 de dezembro - Presencial em Curitiba - PR

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Como avaliar a incerteza de medição da combinação de massas

Segue a pergunta de um aluno sobre a avaliação de incerteza de massas padrão.

"Gilberto,

Por gentileza, estou com uma duvida quando estou calibrando uma balança e uso dois pesos ( padrão ) cada qual com uma incerteza no seu certificado de calibração Ex.

Peso padrão de 5 Kg com incerteza de 0,08g

Peso padrão de 10 Kg com incerteza de 0,15g

Quando estou emitindo o certificado de calibração da balança no momento do calculo que pede a incerteza do instrumento-padrão.

Eu vedo somar as incertezas ( 0,08 + 0,15 ) ?

Obrigado"

A resposta:

Prezado Carlos,

Você deve sim somar as incertezas, mas o procedimento é o seguinte:

1. Transformar as incertezas em incertezas padrão
Cada incerteza que foi relatada para as massas padrão deve ter um correspondente fator de abrangência "k", também informado no certificado.

Vamos supor que para a massa de 5 kg o valor de k é 2,15 e que para a massa de 10 kg seja k = 2,18.
Lembre-se que somente podemos somar incertezas quando elas estiverem na condição de incerteza padrão. Assim:

uc = incerteza padrão combinada da soma das massas = (0,08/2,15) + (0,15/2,18) = 0,11 g
Lembre-se que esta incerteza emgloba apenas 68% dos possíveis resultados, por isso é chamada de incerteza "padrão" combinada.
A soma de incertezas de massas padrão deve ser sempre feita de forma linear, ou seja, soma direta e não soma quadrática como exigido pela OIML-Organização Internacionalde Metrologia Legal, na recomendação técnica R111.

2. Você precisa determinar o número de graus de liberdade dessa combinação pela equação de Welch-Satterwaite.

3. Não se esqueça de somar as massas para obter a massa resultante levando em consideração o valor "convencional da massa" informado no certificado de cada massa padrão.

Um pouco da História da Qualidade

Durante a II Guerra Mundial (dezembro de 1940) o Departamento de Guerra dos Estados Unidos da América formou um comitê para sugerir padrões de qualidade em diversas áreas. À mesma época o Departamento de Material Bélico do Exército estava tendo problemas em conseguir grandes quantidades de armamento e munição dos vários fornecedores, com níveis de Qualidade aceitáveis. Surgiu, então a necessidade de se criar um sistema de procedimentos de amostragem para aceitação de lotes fabricados, que seriam aplicados pelos inspetores do governo. Criou-se uma seção de controle da qualidade no Departamento de Guerra, tendo como maioria de seus membros os estatísticos da Bell Laboratories.

Esse grupo criou um conjunto de tabelas de amostragem baseadas no conceito de Níveis de Qualidade Aceitáveis (NQA) para o produto, ou seja, a “pior” qualidade que um fornecedor poderia manter num determinado período e, mesmo assim, ser considerado satisfatório.

Em 1947, William Edwards Deming, antes designado como consultor técnico do Serviço de Material Bélico do Exército, foi recrutado pelo Gen. Mac Arthur para prestar colaboração às forças americanas de ocupação no Japão, procurando preparar o país para o censo de 1951. A estada de Deming no Japão favoreceu a que ele proferisse um série de palestras para os líderes da indústria japonesa, revolucionando os conceitos da qualidade no processo de produção. A absorção dos conceitos pelos japoneses, levou o Japão à liderança, em apenas 25 anos, na gestão das empresas no mundo. O reconhecimento ao trabalho pioneiro de Deming foi a criação do Prêmio Deming da Qualidade e Produtividade (1951) naquele país.

Critério de Aceitação de Certificados de Calibração

DEVEM existir critérios de aceitação/rejeição (nomeadamente valores máximos ou mínimos aceitáveis, face aos fins e usos a que se destinam os equipamentos) que permitam analisar os resultados das calibrações/verificações efetuadas e tomar decisões quanto ao seu uso (apto, uso parcial ou restrito,reclassificação, aguarda reparação ou ajuste ou retirada de serviço).

Recomenda-se que, na ausência de outra especificação (imposta por documento normativo,
regulamento, etc), seja usado o seguinte critério de aceitação da calibração:

· a soma do módulo do erro da medição com o módulo da incerteza associada seja
inferior ou igual ao Erro máximo Admissível (EMA) para o equipamento, isto é,

| erro | + | incerteza | <= | EMA |.

Estatística e a Metrologia

Embora a estatística também seja uma ciência, ela não consegue por si só, expressar de forma eficaz, os processos metrológicos de calibração, ensaio e medição. Por exemplo, por muitos anos a incerteza de medição era avaliada como sendo o intervalo de confiança determinado por métodos estatísticos puros, isto é, considerando apenas a repetitividade das medições. As demais componentes, utilizadas atualmente na metrologia moderna, deixavam de ser contabilizadas tornando as incertezas subestimadas. A estatística, considerava, por exemplo, que o instrumento de medição era uma caixa preta de funcionamento quase perfeito, sem problemas de influência da temperatura, sem o efeito de arredondamento da resolução, sem influência do operador, com estabilidade com o tempo perfeita, sem problemas de linearidade, entre outras. Isto evidencia que a metrologia nos últimos anos tem utilizado à estatística como uma aliada, uma ferramenta, mas não a solução para explicar todos os processos metrológicos.

A origem da Distribuição "t" de Student

William Sealey Gosset (1876-1937) estudou Química e Matemática na New College Oxford. Em 1899 foi contratado como Químico da Cervejaria Guiness em Dublin, desenvolvendo um trabalho extremamente importante na área de Estatística. Devido à necessidade de manipular dados provenientes de pequenas amostras, extraídas para melhorar a qualidade da cerveja, Gosset derivou o teste t de Student baseado na distribuição de probabilidades t.

Esses resultados foram publicados em 1908 na revista Biometrika, sob o pseudônimo de Student, dando origem a uma nova e importante fase dos estudos estatísticos. Gosset usava o pseudônimo de Student, pois a Cervejaria Guiness não desejava revelar aos concorrentes os métodos estatísticos que estava empregando no controle de qualidade da cerveja.

O uso do Sol para Medir o Tempo

O sol foi por muito tempo usado pelo homem como um relógio simples. A hora era estimada por meio do comprimento da sombra e a duração do tempo pelo aumento ou diminuição dessa sombra. Como anteparo para produzir sombra, o homem utilizava um objeto de comprimento estipulado, como por exemplo, no Egito, uma vara de aproximadamente 50 cm. Durante milênios o relógio do sol, com inúmeras formas de execução, foi o medidor de tempo mais utilizado.

A Escala de Temperatura Kelvin

A escala Kelvin (K) é uma homenagem ao Lord Kelvin, cujo nome inteiro era Sir William Thomson, Baron Kelvin of Largs, Lord Kelvin of Scotland. Lord Kelvin levou a idéia da temperatura um passo adiante com a invenção da escala Kelvin em 1.848. A escala Kelvin mede a temperatura mais baixa que pode existir. Ele afirmava que não há limite para quão alto a temperatura pode alcançar, mas que existia um limite para o quão baixa ela pode chegar. Kelvin desenvolveu então a idéia do Zero Absoluto. Sua escala começa nesse zero, 0 K que equivale a – 273,15ºC.

Nessa temperatura o movimento dos elétrons em um átomo pára completamente. Até o momento cientistas afirmam que não há nada no universo que chegue a atingir a temperatura absoluta de zero K.

A influência da Temperatura nas Medições

Será que o comportamento variável da temperatura do ar pode afetar a indicação de um instrumento de medição que está operando naquele ambiente?

Sempre foi evidenciado que a temperatura é o inimigo maior do metrologista, pois geralmente atua no sentido de prejudicar ou invalidar os resultados obtidos.

Mais importante do que medir é planejar a medição detalhadamente. Outros cuidados são necessários para a redução de erros durante a medição a fim de garantir resultados confiáveis.

A temperatura pode provocar dois efeitos. O efeito sistemático, um erro de medição, cujo valor podemos corrigir matematicamente da indicação do instrumento de medição. O segundo, denominado aleatório, é a componente de incerteza de medição devido à influência da temperatura.

A maioria dos instrumentos de medição são sensíveis às alterações nas condições ambientais, principalmente à temperatura. Se você observar o manual de um instrumento de medição, na seção especificação ou dados técnicos, conseguirá a informação de como se comporta este instrumento se a temperatura mudar durante o seu uso. Os fabricantes analisam o comportamento dos instrumentos realizando calibrações em diferentes temperaturas. No final deste estudo é determinado um “coeficiente de temperatura” muitas vezes denominado “temperature drift”.

No manual de uma balança, se você encontrar um coeficiente de temperatura igual a ± 2 ppm/°C implica que a indicação se altera em 2 vezes o valor da indicação, dividido por um milhão (que é o ppm = partes por milhão) a cada grau Celsius de variação de temperatura no ambiente. Note que neste exemplo não aparece o termo “indicação” no próprio coeficiente, mas é necessário multiplicar por este valor para encontramos o erro, devido ao efeito da temperatura, em unidade de massa.

Auditoria Interna de Serviço Realizado em Campo

Quando o laboratório realiza serviços em campo ele também deve auditar esta atividade. Por que?

Realizar serviços em campo é na maioria das vezes diferente de se realizar o serviço de calibração ou ensaio dentro do próprio laboratório. As principais são:

- o ambiente de trabalho: Nem sempre temos nas instalações do cliente um ambiente organizado e climatizado, limpo, sem vibrações e tensão elétrica estabilizada, por exemplo. Estes são fatores que sempre influenciam na qualidade dos resultados.

- Interesses comercias dos clientes: muitas e muitas vezes fiz serviços em campo e em algumas delas o cliente, contratante do serviço, costumava acompanhar de perto o trabalho preocupado se o resultado da calibração seria "bom" para ele ou não. Saber "segurar" a vontade louca dessas pessoas em nos influenciar para darmos um jeitinho no resultado é muito importante.

O que o auditor quer é que seja evidenciado nos serviços em campo que o serviço realizado não é influenciado pelos aspectos comentados acima e por outros que você eventualmente possa complementar.

Quais as evidências que você pode apresentar que a auditoria interna em campo foi realizada?

a) A auditoria de serviços em campo deve estar contemplada no plano de auditoria.

b) Incluir no relatório de auditoria interna dados que evidenciem a realização da auditoria: Local, serviços auditados, pessoas que representavam a empresa, com assinatura, documentos analisados (quando cabível), citar os registros dos serviços executados, e se houverem as não conformidades, o relato destas.

Não esqueça de realizar nas próximas auditorias, aquelas em campo.

Grande abraço,

Gilberto Carlos Fidélis
CECT
48 9977 2827
48 3234 3920