Instrumentos a utilizar na tomada de medidas

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Texto por Neville Marcelo Barbosa Fusco, Me. Eng.

Introdução

O instrumento de medição é a parte mais importante do processo de medição e a seleção de um instrumento de medição é uma tarefa que deve ser realizada cuidadosamente. Caso a seleção do instrumento seja realizada de forma inadequada, os resultados de medições obtidos podem fornecer uma informação errada, levando a tomada de decisões incorretas.

Como selecionar o instrumento adequado ao meu processo ou produto? Este artigo apresenta algumas considerações que devem ser observadas durante a seleção e aquisição de um instrumento de medição para uma determinada tarefa.

A resolução

O primeiro requisito de medição a ser observado é a resolução ou valor de uma divisão de um instrumento de medição. A resolução é a menor indicação que pode ser observada no instrumento, por exemplo, em um termômetro digital a indicação do valor medido é realizada de 1ºC em 1ºC, assim a resolução do termômetro é de 1ºC.

Para que a variabilidade do processo possa ser observada é necessário que a resolução do instrumento de medição seja adequada. Por exemplo, se tentarmos utilizar o termômetro acima para medir um processo de (20 +/- 1)ºC, poderíamos ter um sério problema de confiabilidade no resultado e um alto grau de risco em obter medições erradas.

Utilizando o termomêtro acima somente conseguimos medir os seguintes valores: 19 ºC, 20ºC e 21ºC, ou seja, apenas 3 resultados possíveis. Essa é uma informação pouco útil e que não nos permite conhecer a variação do processo. Com um termômetro com resolução de 0,1ºC podemos medir muito pontos dentro do processo: 19,1ºC, 19,2ºC, 19,3ºC, 19,4ºC,19,5ºC, etc, ou seja, mais de 20 resultados possíveis e uma informação útil para conhecermos a variação do processo.

É recomendável que a resolução do instrumento de medição seja de 1/10 da tolerância do processo. Para o exemplo acima, temos uma tolerância do processo de +/- 1 ºC e a resolução recomendada é de 1/10 = 0,1 ºC. Assim o termômetro da figura não atende o processo e não deve ser adquirido para medir o processo de (20 +/- 1)ºC. A razão mínima recomendada entre a resolução e a tolerância do processo é de 1/5.

A faixa de medição

A faixa de medição, corresponde a faixa que o instrumento é capaz de medir com um nível de precisão informado pelo fabricante. A seleção do instrumento de medição com a faixa de medição adequada é fundamental para conseguirmos medir com um nível de erro e precisão adequados.

Por exemplo, em um processo de preparação de um produto é necessário realizar a pesagem de uma matéria prima. Em acordo com esse processo é necessário apenas 10 g dessa matéria prima. Uma balança com indicação de 3 kg foi utilizada, entretanto o fabricante informa que a faixa de medição é de (0,02 a 3) kg. O fabricante garante a precisão dentro da faixa de 20 g até 3kg. Abaixo da faixa de 20g o erro relativo pode ser considerado significativo.

É recomendável que o valor a ser medido, no exemplo 10 g, esteja entre 10% a 90% da faixa de medição do instrumento. Assim, para a medição de 10 g é ideal que a balança tenha uma faixa de medição capaz de medir 10 g com precisão, por exemplo, uma faixa de medição de (0,2 a 200)g.

A precisão e o erro máximo

Uma das informações fornecida por um bom fabricante de instrumentos de medição é sua precisão ou erro máximo. A precisão, em acordo com VIM, refere-se a capacidade do instrumento de medição em repetir seus resultados. O erro máximo é a soma de todos os erros de um instrumentos de medição, como por exemplo: erro de zero, erro de linearidade, erro de histerese, precisão, etc. Infelizmente é incomum um fabricante declarar essa informação de forma completa e detalhada, assim para conhecer o erro de medição do seu instrumento é necessário enviar para calibração.

É comum encontrarmos divergências nesses conceitos pelos fabricantes e algumas vezes também encontrarmos o termo exatidão com um valor declarado, o que pelo VIM é incompatível, pois exatidão é um termo qualitativo e não quantitativo.

Assim, ao selecionarmos um instrumento de medição devemos considerar, pelo menos, a precisão informada pelo fabricante. A precisão informada pelo fabricante deve ser coerente com a tolerância do processo para minimizar os riscos de problemas com os resultados de medição. Por exemplo, no caso de transporte de medicamentos e vacinas é comum a utilização de embalagens e câmaras frias que devem manter a temperatura na faixa de 2ºC a 8ºC, ou seja, a tolerância do processo de armazenamento ou transporte é de (5 +/- 3) ºC.

É recomendável que a precisão do instrumento de medição seja de 1/3 da tolerância do processo. Para o exemplo acima, temos uma tolerância do processo de +/- 3 ºC e a precisão recomendada é de 1 ºC. Assim o termômetro IR da figura não atende o processo e não deve ser adquirido para medir o processo de (5 +/- 3)ºC. Pode-se observar que a precisão básica declarada é de no mínimo 2ºC. C.

Conclusão

A seleção correta de um instrumento de medição reduz o risco de cometer erros nos processos de medição, possibilitando melhorar o conhecimento sobre o processo, aumentar a confiabilidade dos resultados de medição e tomar decisões mais assertivas em relação a ações de melhoria. Um instrumento de medição calibrado, mas inadequado ao processo que está sendo utilizado é um custo desnecessário e que gera outros custos desnecessários.

Resumidamente podemos definir que: a resolução deve ser 1/10 da tolerância do processo, a faixa de medição do instrumento deve estar em acordo com o valor a ser medido e a precisão do instrumento deve ser de 1/3 da tolerância do processo.

A ACC PR Engenharia de Medição pode ajudar a sua empresa a entender melhor os seus requisitos de medição e os seus processos de medição, ajudando você a adquirir e calibrar o instrumento adequado. Minimize os riscos e maximize os resultados com medições confiáveis e que forneçam a informação que você precisa.

Referências:

• ABNT NBR ISO 10012:2004 – Sistema de gestão de medição: Requisitos para os processos de medição e equipamento de medição;
• ABNT NBR ISO 9001:2015 – Sistema de gestão da qualidade: Requisitos;
• Role of measurement and calibration in the manufacture of products for the global market – A guide for small and medium-sized enterprises (UNITED NATIONS INDUSTRIAL DEVELOPMENT ORGANIZATION)
• Good Practice Guide No. 118 – A Beginner’s Guide to Measurement (National Physical Laboratory)

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