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Qual a importância da calibração de medidores de vazão na indústria de processo e manufatura?

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Qual a importância da calibração de medidores de vazão na indústria de processo e manufatura?

INTRODUÇÃO

As medidas de capacidade de volume são de fundamental importância para a indústria de processo e de modo geral para todos os segmentos industriais e a calibração destes medidores deve ser realizada de forma periódica. Estas medições são utilizadas para comercialização de líquidos, para calibração de medidores de vazão e totalizadores de volume, para verificação e aprovação de modelos na metrologia legal, e em outras aplicações. Assim sendo, a medição de volume é um fator importante para a garantia da qualidade de produtos e serviços em muitos processos produtivos, nos ensaios e nas calibrações, tendo importância, em termos financeiros. Instrumentos de baixa qualidade ou inadequados para uma determinada aplicação podem causar grandes prejuízos financeiros. Podemos citar aqui vários exemplos e dentre eles, referenciamos a Indústria de Petróleo. Hoje a produção média de petróleo no Brasil, é de aproximadamente de 2,4 milhões de barris de petróleo diários, se considerarmos um valor médio de 54 dólares por barril, teremos uma produção estimada de 129,6 milhões de dólares por dia. Desta forma se houver 0,25% de erro nas medições realizadas com os medidores de vazão, o prejuízo diário será de cerca de 0,324 milhões de dólares e o prejuízo anual (365 dias) será próximo de 118,26 milhões de dólares. Desta forma, podemos afirmar que a qualidade principal de um instrumento de medição de vazão é a de medir com o mínimo erro. Vale lembrar que existem outros exemplos de medições que poderíamos citar não apenas em termos de valores, como em termos de qualidade do produto final.

Contudo com o desenvolvimento tecnológico por parte dos vários fabricantes de medidores de vazão, observamos que as incertezas de medições de vazão estão diminuindo, devido as exigências em termos de conhecer e melhorar a incerteza dos instrumentos de medição. Entretanto, pôr melhor que sejam as características de um instrumento de medição, este sempre apresentará erros. A perfeita caracterização destes erros é de grande importância para que o resultado da medição possa ser determinado de maneira segura. Embora, em alguns casos, os erros de um instrumento de medição possam ser analítica ou numericamente calculados, na prática são utilizados procedimentos experimentais quase que exclusivamente. E podemos afirmar também que sua instalação pode afetar de forma direta esta medição. Temos encontrado muitos e muitos casos na qual a instalação compromete de forma direta a exatidão da medição.

CALIBRAÇÃO

O propósito deste artigo é apresentar de forma objetiva e resumida a maneira como a calibração de medidores de vazão deve ser realizada e de que modo ela contribui positivamente para a qualidade nos processos industriais. A calibração pode ser caracterizada pelo conjunto de operações que estabelecem, sob condições especificadas no teste ou avaliação de um instrumento de medição, com referência de outro instrumento de medição da mesma variável de processo que seja um padrão rastreado.

Podemos afirmar que no caso de medidores de vazão, 100% destes instrumentos irão perder ao longo do tempo suas características de medição mencionada no catálogo de referencia / manual do fabricante. Desta forma estes equipamentos devem necessariamente ser calibrados periodicamente para não comprometer a qualidade do processo industrial ao qual estão instalados.

FATOR DE CALIBRAÇÃO DE MEDIDORES DE VAZÃO

Atualmente existem vários tipos de tecnologias para executar a medição de vazão e devemos ter claro que existem medidores com e sem Fator K. Há medidores que possuem o fator K, que relaciona a vazão com a grandeza física gerada. A desvantagem desta classe de medidores é a necessidade de outro medidor padrão de vazão / peso / volume, para a sua calibração periódica. São exemplos de medidores com fator K:

Medidores Tipo Turbina

Medidores Tipo Eletromagnético

Medidores Tipo Coriolis (mássicos)

Medidores Tipo Vortex

Já os sistemas de medição de vazão sem Fator K, podemos referenciar os elementos deprimogênicos. O mais tradicional exemplo é a placa de orifício. A mesma é dimensionada a partir de equações matemáticas e dados experimentais disponíveis e podemos afirmar que a grande vantagem da medição com placa de orifício é a sua calibração direta, sem necessidade de simulação de vazão conhecida ou de medidor padrão de referência.

CALIBRAÇÃO DE MEDIDORES DE VAZÃO

A exatidão de qualquer medição é o grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor verdadeiro do mensurando. Logo a manutenção de medidores de vazão que estão envolvidos de forma direta e indireta nas operações unitárias e na qualidade do produto final do processo produtivo é de fundamental importância.  O desempenho de todo o sistema depende diretamente da exatidão de cada componente. Embora o equipamento de medição muito exato tenha um valor elevado, o usuário sempre deve trabalhar para melhor especificar o equipamento para a sua necessidade, pois baratear este equipamento significa piorar o seu desempenho e diminuir sua exatidão. Porém ter o instrumento calibrado é fundamental e os principais motivos para justificar a calibração de um medidor de vazão são:

Garantir de que a medição do instrumento seja mais exata possível;

Melhorar e manter a qualidade do sistema que depende da medição do instrumento;

Atendimento de exigências legais ou de contratos comerciais, principalmente quando está envolvida a compra e venda de produtos através da medição.

COMPROVAÇÃO METROLÓGICA

Comprovação ou confirmação metrológica é o conjunto de operações necessárias para assegurar-se que um dado equipamento de medição está em condições de conformidade com os requisitos para o uso pretendido. Efetuar a calibração em laboratórios que são acreditados pela Rede Brasileira de Calibração ou que possuem rastreabilidade de seus padrões, fundamentalmente possuem procedimentos e política de qualidade, e que atenda a todos os requisitos da norma NBR-ISO/IEC 17025 é simplesmente obrigatório.

 TIPOS DE CALIBRAÇÃO

 Calibração de Forma Direta e Indireta

A calibração direta com a fonte de entrada conhecida é da mesma ordem de exatidão que a calibração primária. Os equipamentos que são calibrados diretamente são também usados como dispositivos de calibração secundária. Por exemplo, um medidor coriolis ou eletromagnético que efetua medição de vazão pode ser diretamente calibrado, usando uma medição primária, tal como o método do tanque gravimétrico. Depois, estes medidores podem ser usados para a calibração secundária de outros medidores, tais como os próprios medidores eletromagnéticos, coriolis, entre outros como medidores tipo turbina, tipo vortex, através do método comparativo. A calibração indireta é baseada na equivalência de dois diferentes equipamentos que podem ser empregados para medir uma determinada quantidade física. Por exemplo, a exigência da similaridade dinâmica entre dois medidores de vazão geometricamente similares é obtida através da igualdade dos números de Reynolds. Assim, se pode prever o desempenho de um medidor em função do estudo experimental de outro ou se pode calibrar um medidor usando outro líquido diferente que o do processo.

 

Calibração de Rotina

 

A calibração de rotina é o procedimento de verificar periodicamente a condição de funcionamento do instrumento, comparando-o com padrões conhecidos e facilmente reproduzíveis. A calibração envolve vários itens como a verificação da leitura e da magnitude da saída. Na calibração feita segundo procedimentos escritos; tipicamente são executados os seguintes passos:

 

Inspeção visual do instrumento para os defeitos físicos explícitos e óbvios;

Verificação do instrumento quanto a instalação, de acordo com as recomendações da literatura do fabricante e das normas de engenharia;

Ajuste de zero, da largura de faixa, da linearidade dos indicadores, quando aplicável;

Testes operacionais para detectar defeitos maiores.

 

Calibração Interna ou Externa

 

A calibração pode ser realizada da seguinte forma:

 

Pelo próprio usuário, utilizando instrumentos adequados, procedimentos de trabalho e padrões de laboratório rastreáveis;

Por um laboratório na qual cuja seus padrões sejam rastreáveis a Rede Brasileira de Calibração ou órgãos reconhecidamente aceitáveis como as conceituadas Redes de Calibração Estaduais, como:

Justifica-se calibrar nas próprias oficinas do usuário:

Instrumentos que não estejam envolvidos na forma direta ou indireta na qualidade do produto final;

Equipamentos utilizados em monitoramento de variáveis na qual possam ser calibrados com os padrões disponíveis na própria Unidade Industrial;

Quando a quantidade de instrumentos é muito grande, justificando economicamente ter um laboratório para a calibração periódica destes instrumentos.

Pelo fabricante do instrumento, desde que efetue sua calibração de acordo com a Normas Nacionais e Internacionais.

Vários são os órgãos que atuam em melhorar a capacidade técnica dos usuários de forma Estadual e Nacional e podemos citar várias referencias como:

INMETRO

Rede Metrológica Alagoas

SBM – Sociedade Brasileira de Metrologia

Rede Baiana de Metrologia e Ensaios

RMCE – Associação Rede Cearense de Laboratórios de Metrologia

RCM – Associação Rede Capixaba de Metrologia e Ensaios

Rede Metrológica de Goiás

Rede Metrológica de Minas Gerais

Rede Metrológica do Pará

REMEQ-PB – Rede de Metrologia e Qualidade da Paraíba

REMEPE – Rede Metrológica de Pernambuco

Rede Metrológica do Piauí

Rede Paranaense de Metrologia e Ensaios Rio-Metrologia

Rede de Metrologia do Rio de Janeiro

Rede Metrológica do Rio Grande do Norte

Rede Metrológica do Rio Grande do Sul

RMSC – Rede Metrológica de Santa Catarina

REMESP – Rede Metrológica de São Paulo

ASPECTOS TÉCNICOS E COMERCIAIS

A calibração de um instrumento possui dois tipos, sendo:

Técnico

Comercial

O enfoque comercial envolve os aspectos de datas, intervalos de calibração, manutenção de banco de dados atualizados, registro de relatórios e certificados de calibração, garantia da existência e principalmente do uso dos procedimentos.

Já o enfoque técnico da calibração envolve as classes de exatidão relativas do padrão e do instrumento sob calibração, elaboração técnica dos procedimentos claros e simples, manutenção e preservação dos padrões, estudo estatístico dos relatórios para verificar erros aleatórios e sistemáticos.

Um programa de calibração reúne estes dois aspectos técnico e comercial e cuida de materiais, equipamentos, instrumentos, procedimentos, condições ambientais e pessoas. Este sistema deve garantir a utilização de padrões de referência para calibração do instrumento de medição e teste. Esta calibração, por sua vez, deve ter seus padrões rastreável a um laboratório da Rede Brasileira de Calibração ou ainda ser derivada de valores aceitos por associações reconhecidas nacionalmente. Para garantir uniformidade de desempenho e continuidade operacional, todos os procedimentos associados à calibração devem ser devidamente documentados. Os parâmetros a serem definidos são:

Fixar intervalos de calibração adequados e compatíveis com a realidade dos instrumentos, padrões e processos envolvidos;

Listar todos os padrões de referência com nomenclatura própria e números de identificação;

Fornecer ambiente adequado para a calibração, mantendo temperatura, pressão, umidade e dentro de faixas estreitas e definidas;

Fazer procedimentos de calibração para todos os instrumentos e padrões;

Seguir os procedimentos na hora de fazer as calibrações, gerando relatórios e documentos simples, objetivos e claros;

Prover meios de verificação dos equipamentos e padrões, incluindo cross-checking, periodicamente;

Corrigir imediatamente as irregularidades encontradas;

Usar etiquetas coláveis ou fixáveis, dependuradas, indicando o status da calibração;

 

 

INMETRO

Rede Metrológica Alagoas

SBM – Sociedade Brasileira de Metrologia

Rede Baiana de Metrologia e Ensaios

RMCE – Associação Rede Cearense de Laboratórios de Metrologia

RCM – Associação Rede Capixaba de Metrologia e Ensaios

Rede Metrológica de Goiás

Rede Metrológica de Minas Gerais

Rede Metrológica do Pará

REMEQ-PB – Rede de Metrologia e Qualidade da Paraíba

REMEPE – Rede Metrológica de Pernambuco

Rede Metrológica do Piauí

Rede Paranaense de Metrologia e Ensaios Rio-Metrologia

Rede de Metrologia do Rio de Janeiro

Rede Metrológica do Rio Grande do Norte

Rede Metrológica do Rio Grande do Sul

RMSC – Rede Metrológica de Santa Catarina

REMESP – Rede Metrológica de São PauloFixar intervalos de calibração adequados e compatíveis com a realidade dos instrumentos, padrões e processos envolvidos;Fazer formulários para serem preenchidos como registros, folhas de dados, relatórios de ensaios, certificados, comunicação de não-conformidade.

Vários são os órgãos que atuam em melhorar a capacidade técnica dos usuários de forma Estadual e Nacional e podemos citar várias referencias como:

ASPECTOS TÉCNICOS E COMERCIAIS

A calibração de um instrumento possui dois tipos, sendo:

Técnico

Comercial

O enfoque comercial envolve os aspectos de datas, intervalos de calibração, manutenção de banco de dados atualizados, registro de relatórios e certificados de calibração, garantia da existência e principalmente do uso dos procedimentos.

Já o enfoque técnico da calibração envolve as classes de exatidão relativas do padrão e do instrumento sob calibração, elaboração técnica dos procedimentos claros e simples, manutenção e preservação dos padrões, estudo estatístico dos relatórios para verificar erros aleatórios e sistemáticos.

Um programa de calibração reúne estes dois aspectos técnico e comercial e cuida de materiais, equipamentos, instrumentos, procedimentos, condições ambientais e pessoas. Este sistema deve garantir a utilização de padrões de referência para calibração do instrumento de medição e teste. Esta calibração, por sua vez, deve ter seus padrões rastreável a um laboratório da Rede Brasileira de Calibração ou ainda ser derivada de valores aceitos por associações reconhecidas nacionalmente. Para garantir uniformidade de desempenho e continuidade operacional, todos os procedimentos associados à calibração devem ser devidamente documentados. Os parâmetros a serem definidos são:

Listar todos os padrões de referência com nomenclatura própria e números de identificação;

Fornecer ambiente adequado para a calibração, mantendo temperatura, pressão, umidade e dentro de faixas estreitas e definidas;

Fazer procedimentos de calibração para todos os instrumentos e padrões;

Seguir os procedimentos na hora de fazer as calibrações, gerando relatórios e documentos simples, objetivos e claros;

Prover meios de verificação dos equipamentos e padrões, incluindo cross-checking, periodicamente;

Corrigir imediatamente as irregularidades encontradas;

Usar etiquetas coláveis ou fixáveis, dependuradas, indicando o status da calibração;

Fazer formulários para serem preenchidos como registros, folhas de dados, relatórios de ensaios, certificados, comunicação de não-conformidade.

RESUMO

 

O laboratório de vazão é uma facilidade construída que deve ter como propósito efetuar a medição da vazão em conduto fechado com grande exatidão. Como resultado das limitações práticas, a maioria dos laboratórios usa a água e o ar como os fluidos para líquido e gás respectivamente, devido ao grande acervo de dados experimentais disponíveis. Para aplicações com outros fluidos diferentes da água e do ar ou o desempenho em outras condições de operação, usam-se fatores de correção baseados no fluido real e procura-se manter o mesmo número de Reynolds, para a calibração e para o serviço real. Neste caso, há incertezas introduzidas, que serão mínimas, quando as propriedades do fluido forem definidas e conhecidas. Os laboratórios de vazão são geralmente operados e mantidos por fabricantes de medidores de vazão, que os utilizam para a calibração e estudo dos medidores fabricados. Existem também os laboratórios independentes, que são mais versáteis e extensivos do que os mantidos pelos fabricantes. Há usuários de medidores de vazão que também possuem o seu sistema de calibração de vazão, consistindo principalmente de um medidor padrão rastreado em laboratório de vazão certificado, na qual é usado como padrão de comparação para outros medidores. A maioria dos laboratórios atuais usam computadores para receber os sinais dos sensores, calcular a vazão, documentar os resultados do medidor que esta sendo calibrado e traçar as curvas de calibração. Vale lembrar que efetuar o controle de temperatura e pressão é de fundamental importância, pois estas variáveis têm influencia na calibração dos medidores de vazão. O custo para desenvolver e montar um laboratório de calibração de vazão é proibitivo para o usuário, principalmente quando o número de medidores a calibrar é pequeno. É mais econômico e efetivo usar laboratórios de calibração de fabricantes ou laboratório independente que tenham procedimentos em acordo e conformidade a norma NBR-ISO/IEC 17025 e que seja acreditado ou que possuam padrões rastreáveis a RBC – Rede Brasileira de Calibração.

 

AUTORES

Corpo Técnico – GMG SERVICE

Gilmar Gomes da Silva

[email protected]

Norival Silva

[email protected]

Claudio Henrique

[email protected]

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