Calibração: um custo com retorno

Por Paulo Cabral, Responsável pelo Gabinete de Relações Institucionais do IEP

Todos os técnicos que trabalham com equipamentos de medição mais cedo ou mais tarde acabam por ser confrontados com uma pergunta sacramental: “E esse equipamento está calibrado?”. No presente artigo procura explicar-se por que razão surge essa pergunta, e de que forma lhe podemos responder.

MEDIÇÃO E MEDIDA
Comecemos por nos questionar para que serve um equipamento de medição, qualquer que ele seja. Sabemos que um voltímetro nos permite conhecer a tensão de um circuito eléctrico; que um termómetro nos ajuda a saber a temperatura de uma máquina; que usamos uma fita  métrica para medir alturas, larguras e distâncias; que com um luxímetro ficamos a saber se a iluminação de um local é suficiente para o fim a que se destina; etc. Todos esses instrumentos de medição (voltímetro, termómetro, fita métrica, luxímetro, entre muitos outros) têm algo em comum: o conhecimento que nos dão sobre o mundo que nos rodeia, conferindo-nos a capacidade de tomar decisões adequadas e  tecnicamente fundamentadas.
Podemos assim afirmar que medir é saber.
A palavra medição designa o acto de medir. Chama-se medida ao resultado da medição. Utiliza-se também o termo unidade de medida para nos referirmos à grandeza com a qual comparamos outra grandeza (do mesmo tipo) para a exprimir sob a forma de um valor numérico (por exemplo, em “230 V, 50 Hz, 16 A” são utilizadas três unidades de medida: Volt, Hertz e Ampere, respectivamente).
Para que o nosso conhecimento seja correcto e assim possamos tomar decisões adequadas, é essencial que a informação que nos chega seja rigorosa. Ora, os equipamentos de medição são produtos mais ou menos complexos e são constituídos por numerosos componentes, cada um dos quais está sujeito à variabilidade inevitável de todos os dispositivos físicos. Estão sujeitos a utilização em condições que muitas vezes estão longe de ser as ideais (por exemplo em locais que tanto podem estar a temperaturas muito altas como muito baixas, com poeiras, com humidade, etc). Sofrem quedas no transporte e sobrecargas durante o seu uso. Sabemos também que a passagem do tempo exerce a sua acção inexorável sobre qualquer objecto. É por isso fácil de perceber que qualquer equipamento de medição pode apresentar erros que comprometem a sua adequada utilização. Mesmo que o equipamento seja novo (e até mesmo de alguma marca muito reputada), o erro estará sempre presente nas medições que com ele efectuarmos. Não é por isso exagero dizer também que medir é errar.
Se o erro da medição for demasiado elevado, e tendo em conta que há decisões importantes que são tomadas em função dos resultados obtidos nas medições, as consequências desse erro podem ser muito sérias: por exemplo, aprovar uma máquina que apresenta deficiências graves (com impactos negativos para os utilizadores dessa máquina e em consequência disso com prejuízos para a empresa), ou reprovar uma outra que na verdade cumpre os respectivos requisitos (com óbvios prejuízos para o seu fabricante).
Os custos de uma má decisão (baseada em medições erradas) podem ser muito elevados, ou mesmo incomportáveis para a empresa.

CALIBRAÇÃO E VERIFICAÇÃO
Sendo assim, da mesma forma que um elevador ou um veículo automóvel devem ser periodicamente sujeitos a inspecções que avaliam a sua segurança, também um equipamento de medição deve ser regularmente objecto de uma operação que tem por objetivo avaliar se as suas características metrológicas se mantêm dentro dos limites estabelecidos. Essa operação designa-se por calibração. Em função dos resultados assim obtidos, devem ser tomadas decisões relativas à continuação em serviço do equipamento.
A necessidade de efetuar a calibração dos equipamentos pode surgir da iniciativa do próprio utilizador, que se quer assegurar de que está a medir correctamente, ou ser uma exigência de terceiros, como sejam clientes, organismos oficiais ou entidades certificadoras.
Comecemos por ver algumas definições importantes neste contexto. Para isso, vamos socorrer-nos do Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM), que é o documento oficial nesta matéria. Segundo o VIM (definição 2.39), calibração é a “Operação que estabelece, sob condições especificadas, num primeiro passo, uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas; num segundo passo, utiliza esta informação para estabelecer uma relação visando a obtenção dum resultado de medição a partir duma indicação”.
Nesta definição surge o conceito de incerteza de medição, que segundo o mesmo VIM (2.26) é o “Parâmetro não negativo que caracteriza a dispersão dos valores atribuídos a uma mensuranda, com base nas informações utilizadas.”
É importante perceber que incerteza e erro são conceitos muito diferentes. O erro é a diferença entre o valor indicado pelo equipamento e o valor que ele está efectivamente a medir, ao passo que a incerteza é a “margem de dúvida” em torno do resultado obtido.
Como se percebe da definição, a calibração só por si não assegura que o equipamento está a medir correctamente, pois apenas determina os seus erros (“relação entre os valores […] fornecidos por padrões e as indicações correspondentes [do equipamento]”). A análise dos erros obtidos e as decisões que decorrem dessa análise fazem parte do que se designa por confirmação metrológica, a qual está definida na norma internacional ISO 10012, que pretende ser um documento auxiliar para quem utiliza as normas de sistemas de gestão da série ISO 9000. Na citada norma ISO 10012, secção 3.5, diz-se que a confirmação metrológica é “O conjunto de operações necessárias para assegurar a conformidade de um equipamento de medição com os requisitos da utilização pretendida.”
Na prática, é muito importante perceber a diferença entre os conceitos de calibração e de confirmação metrológica. O mais habitual é que a calibração seja feita por um laboratório acreditado, externo à empresa. Cabe depois ao “dono” do equipamento a responsabilidade de analisar os resultados obtidos (apresentados num certificado de calibração) e de tomar as decisões adequadas no que se refere à reposição em serviço desse equipamento. No caso de equipamentos novos, mesmo que de marcas bem conhecidas, é importante verificar se já são fornecidos com certificados de calibração válidos; não é usual que o fornecedor entregue tais certificados, salvo se a calibração for solicitada em simultâneo com a encomenda do equipamento, o que implica normalmente custos adicionais.
Refira-se ainda que para algumas categorias de equipamentos existem regras legais específicas, enquadradas no que se designa por controlo metrológico, ou metrologia legal. Isso decorre das implicações que tais equipamentos têm para os cidadãos. Aplica-se em equipamentos utilizados em transações comerciais, ou em âmbitos relacionados com a segurança ou com a proteção do ambiente. Alguns exemplos: balanças de supermercado; parquímetros; sonómetros (para medições de ruído); radares e alcoolímetros das polícias; etc. Nestes casos, a operação a efetuar aos equipamentos designa-se por verificação. As regras a que as verificações devem obedecer, bem como as entidades que as podem efetuar e as respetivas periodicidades, encontram-se definidas na legislação.

EXEMPLO PRÁTICO
A título de exemplo, vejamos o caso de uma pinça multimétrica de um modelo bastante comum no nosso mercado. Comecemos por analisar as suas especificações, tal como são apresentadas pelo respetivo fabricante. O quadro seguinte apresenta um excerto dessas especificações.
O que nos é dito é que podemos medir corrente alternada até 600 A. Esta pinça não deverá ter um erro superior a ±[2 % da leitura (em A) + 5 dígitos], se for utilizada à frequência da rede (50 Hz) e num ambiente cuja temperatura esteja entre 18°C e 28°C.
A última parcela, “5 dígitos”, causa frequentemente alguma confusão aos utilizadores.
Isso significa apenas que se devem adicionar “5 vezes a resolução” da leitura (isto é, o algarismo menos significativo que é possível ler na escala em causa). No exemplo acima, a resolução é de 0,1 A, pelo que a parcela “5 dígitos” toma o valor absoluto de 5 X 0,1 A = 0,5 A. Este valor deve ser adicionado a qualquer leitura feita naquela escala. Esta parcela mostra um aspeto importante na utilização do equipamento, que é o efeito da resolução sobre o erro relativo (quociente entre o erro e a leitura, que é habitualmente expresso em percentagem). De facto, para leituras inferiores a 25 A a contribuição dessa parcela para o erro relativo é superior ao da primeira parcela, fazendo com que em vez dos cerca de 2% que pensávamos ter possamos atingir erros relativos que são várias vezes superiores a esse. Tal aspecto deve levar-nos a procurar utilizar os equipamentos de forma a obter leituras o mais possível próximas do final da escala.
Os gráficos seguintes ilustram o andamento dos erros, tanto em valor absoluto (A) como em valor relativo (%), ao longo da escala de 600 A que estamos a analisar.
O utilizador do equipamento deverá estabelecer os seus próprios critérios de aceitação, definidos em função do uso que fizer do equipamento. Poderá seguir as especificações publicadas pelo fabricante, apenas uma parte delas (por exemplo, se no equipamento acima apenas utilizar algumas das suas funções), ou mesmo definir critérios diferentes daqueles que são publicados pelo fabricante. Neste último caso há que ter o cuidado de verificar se os critérios de aceitação não são inferiores aos que foram publicados pelo fabricante, pois nesse caso o equipamento dificilmente poderá cumprir o que dele se espera.
O mais habitual (e porventura mais lógico) é utilizar as especificações do fabricante, pelo menos nos primeiros anos de vida do equipamento. É também essencial ter em conta eventuais requisitos legais, normativos ou contratuais que definam, directa ou indirectamente, quais os erros máximos admissíveis que os equipamentos poderão apresentar.

CERTIFICADOS DE CALIBRAÇÃO
Suponhamos agora que enviámos esta pinça para calibração. Vejamos então como serão apresentados os resultados dessa calibração no respectivo certificado, emitido por um laboratório acreditado (estatuto evidenciado pela aposição do símbolo “Acreditação IPAC”).
Após receber de volta o equipamento, acompanhado pelo respetivo certificado de calibração, é necessário analisar os resultados e em consequência decidir o que fazer com o equipamento, procedendo-se assim à tarefa de confirmação metrológica já mencionada.
Há que verificar antes de mais se o próprio certificado satisfaz os requisitos formais que são exigidos aos laboratórios acreditados (de acordo com a secção 7.8 da Norma NP EN ISO/IEC 17025:2018). Em seguida, deve ser feita uma análise técnica do certificado, o que nos vai permitir averiguar se a pinça satisfaz, ou não, as suas especificações. Para a escala que estamos a considerar no exemplo, verifica-se que para os vários pontos calibrados (60 A; 100 A; 550 A) o erro que a pinça apresenta é sempre inferior ao erro máximo admissível. Mesmo que nesta análise se inclua o efeito da incerteza (|Erro| + |Incerteza|), tal afirmação permanecerá válida.
Feita esta análise, é recomendável identificar o estado de calibração do equipamento, apondo-lhe uma etiqueta que evidencie as datas da última e da próxima calibrações, qual é a entidade calibradora, bem como outras indicações que forem de interesse para quem vai utilizar o equipamento (por exemplo, informação de alguma escala que esteja com problemas e que não deva ser utilizada).


PRAZOS DE CALIBRAÇÃO
Uma vez concluído o processo de confirmação metrológica (calibração e subsequentes análise e decisão), o equipamento é reposto em uso, até à sua próxima calibração. Uma questão que surge com frequência nesta fase é: “De quanto em quanto tempo devo calibrar o equipamento?”. Não existe uma resposta única a esta pergunta. Na definição dos prazos de calibração deverão ter-se em conta aspectos tais como a frequência e a severidade de utilização, o tipo de equipamento em causa, o desgaste que apresenta, as derivas esperadas tendo em conta o histórico das calibrações anteriores, e ainda as recomendações do fabricante desse equipamento.
Note-se que é usual os fabricantes apresentarem as especificações dos equipamentos para o prazo de 1 ano após a calibração, o que significa que após esse período não se dispõe de elementos seguros para prever o seu comportamento. São também de ter em conta as eventuais consequências de não calibrar o equipamento dentro do período coberto pelas suas especificações, com todas as implicações que daí poderão resultar para a empresa, como por exemplo aceitar indevidamente máquinas não-conformes (e que deviam por isso ser rejeitadas), ou reprovar instalações que estão conformes.
Na falta de outras orientações vinculativas é por isso usual estabelecer-se um prazo inicial de 1 ano, o qual poderá ser posteriormente ajustado em função dos resultados encontrados nas sucessivas calibrações a que o equipamento for submetido.
Excluem-se, naturalmente, desta análise os instrumentos de medição abrangidos pelas disposições do controlo metrológico legal, conforme anteriormente se referiu. Nestes casos os prazos são fixados na legislação respectiva.

Artigo redigido de acordo com a antiga ortografia.

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