Metrologia e a calibração de sensores de temperatura

Todos os processos de medição, independente do instrumento utilizado, estão sujeitos a variações conhecidas como “erros”. Você já deve ter observado, por exemplo, que ao pesar-se em balanças de duas farmácias diferentes, provavelmente obterá resultados diferentes. Mas qual das balanças está correta?

A resposta é que ambas podem estar corretas, dentro de uma margem de erro aceitável, que chamaremos de “Incerteza de Medição“. Desde que tenham sido devidamente avaliadas e ajustadas, através de procedimentos técnicos específicos.

Periodicidade

Variações na qualidade dos materiais utilizados, processo de fabricação, condições ambientais, desgaste físico de componentes mecânicos ou eletrônicos, e a própria interpretação do usuário, poderão introduzir pequenas variações nos resultados medidos. Por isso é tão importante avaliar periodicamente a qualidade das medições produzidas por estes equipamentos, e aplicar os devidos ajustes.

Esta analogia do caso da balança, pode também ser aplicada a qualquer equipamento de medição. Isso inclui os termômetros, termo-higrômetros, e outros sensores de condições ambientais, que também apresentarão erros em suas medições, em maior ou menor grau.

Calibração

Uma destas técnicas é conhecida como Calibração, que nada mais é do que o processo de descobrir, experimentalmente, o Erro Sistemático (uma espécie de “desvio” constante) e a máxima Incerteza de Medição associada a um determinado instrumento. A Incerteza de Medição, de maneira bastante simplificada, é uma medida estatística da qualidade dos resultados apresentados por um determinado instrumento. Assim, um instrumento com baixa Incerteza de Medição, terá a tendência de apresentar resultados mais próximos ao valor “verdadeiro” da medição.

Os resultados da calibração são então documentados em um registro oficial denominado “Certificado de Calibração”.

A forma mais comum de se realizar uma calibração é através da comparação direta do instrumento a ser calibrado, com um instrumento de procedência conhecida, que é periodicamente avaliado com base em normas internacionais, conhecido como “Padrão”. Por exemplo, um sensor de Temperatura a ser calibrado e o Padrão são imersos em um mesmo líquido, em condições de laboratórios controladas, para que as duas medições possam ser comparadas e analisadas matematicamente.

Quilograma Padrão (Wikipedia)

Cada tipo de grandeza de medição (dimensional, massa, temperatura etc.) possui Padrões, físicos ou matemáticos, que indicam o valor “verdadeiro” ou “oficial” da sua escala. Por muito tempo, por exemplo, um “metro padrão” era armazenado em segurança, em institutos nacionais de pesos e medidas, para definição oficial daquela grandeza. Hoje, o metro é definido matematicamente, em função de comprimentos de onda de uma radiação de luz especifica.

Calibração das temperaturas

No caso da temperatura, assumimos como padrões físicos, os pontos de 0°C e 100°C – respectivamente; a temperatura do ponto triplo (onde gelo, líquido e vapor coexistem) e da ebulição da água destilada; ao nível do mar. Esta escala é então dividida em 100 partes iguais de “um grau Celsius”.

No Brasil, O INMETRO é responsável pela gestão dos dados de padrões primários e secundários, que são as referências oficiais para todo o sistema metrológico nacional.

Como na prática seria impossível calibrar cada sensor utilizado no país, comparando-o diretamente com estes padrões de alta exatidão. Existe uma cadeia de padrões de  referência, padrões de trabalho (para uso cotidiano nos laboratórios), instrumentos intermediários e assim por diante. Ou seja,  tendo cada padrão sido calibrado (comparado) em relação ao o padrão “superior” em sua cadeia. A linha que liga cada sensor ao padrão primário, passando por todos os padrões intermediários, é conhecida como “rastreabilidade metrológica“. Por isso a rastreabilidade daquele sensor, que pode ser imaginada como uma espécie de “pedigree” do instrumento.

Exemplos de Calibração

Se um sensor de temperatura sempre apresenta em média, 2 décimos de grau “acima” do padrão, podemos descontar estes 2 décimos no software do sensor, e vice-versa. Já a incerteza de medição, mostrará uma medida aproximada dos erros aleatórios, que podem acontecer tanto para cima, como para baixo. Um sensor com incerteza de +/- 1 °C, por exemplo, apresentará na maioria das vezes, uma variação de no máximo 1 grau (para cima ou para baixo) em relação ao valor do padrão, não devendo portanto ser usado em processos que exijam uma exatidão superior a esta. Conhecendo um pouco mais sobre este processo, podemos afirmar que a calibração de um sensor é essencial para garantir a confiabilidade do valor medido.

Imagine que a calibração de um sensor indique um erro sistemático de -2 graus (dois graus negativos), e este erro não tenha sido compensado no sensor ou no software: quando estiver aplicado em uma câmara de vacinas e indicando 2°C, o que é aparentemente aceitável, na verdade estaria referindo-se a uma temperatura de 0°C – o que já pode ter causado congelamento e consequente inutilização das vacinas, devido à cristalização de alguns de seus componentes.

As consequências da falta de calibração

O mesmo pode ocorrer com sensores que apresentem valores de Incerteza de Medição muito altos, ou que simplesmente não tenham sido calibrados. As consequências da falta de cuidados com calibração podem ser tanto de congelamento indesejado de insumos, como também de degradação dos mesmos, por estarem em temperaturas acima do que as efetivamente indicadas.

Todos os sensores da Sensorweb são calibrados periodicamente através de laboratórios certificados INMETRO – como parte de nosso serviço de medição online, sempre oferecido como um pacote completo. Além de não se preocupar com backups e infra-estrutura de Tecnologias de Informação, nossos clientes podem ficar tranquilos também em relação à calibração e confiabilidade metrológica dos equipamentos.

Tem mais dúvidas sobre calibração? Então nos pergunte através do nosso contato!