CONAEND 030
IMPORTÃNCIA DA CONFIABILIDADE METROLÓGICA NAS
ATIVIDADES DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS
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Paulo Cezar da Costa Lino Dunham ,Marcio Machado (b)
Copyright 2006, ABENDE
Trabalho apresentado no CONAEND&IEV 2006, São Paulo, 2006
As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do (s) autor(es).
1 - SINOPSE
No processo de inspeção de equipamentos realizam-se várias medições, cujos resultados são
utilizados para tomadas de decisão. Tendo como base os resultados das medições, os equipamentos
assim como as instalações, podem ser considerados em conformidade ou não, com relação às suas
respectivas especificações. Um bom exemplo que se pode apresentar, encontra-se na estimativa da
vida residual de um equipamento, a partir dos resultados das medições de espessura de parede. A
qualidade principal dos instrumentos ou padrões de medição, consiste em apresentar resultados com
a confiabilidade metrológica requerida, para a atividade a ser executada, ou seja, com o menor erro
possível, assim como baixo valor da incerteza de medição; no entanto, todo instrumento por melhor
que seja, apresenta erros e incerteza de medição e sua caracterização é de suma importância para
que os resultados da medição, sejam determinados de forma segura e suas conformidades sejam
definidas de forma clara e objetiva. Desta forma, a determinação dos erros e incerteza da medição
dos instrumentos utilizados na inspeção, é de altíssima importância. Um sistema de gestão
metrológica eficaz assegura que os instrumentos e processos de medição, sejam utilizados de forma
adequada ao uso pretendido, visando alcançar a qualidade necessária para a realização de medições
nas mais diversas inspeções, além de possibilitar o gerenciamento dos diversos riscos nos processos
produtivos. Devido à falta de especialistas em metrologia nas atividades de inspeção de
equipamentos de maneira geral, a gestão do sistema medição pode ficar relegada o segundo plano,
colocando em dúvida os resultados das medições realizadas; desta forma, torna-se necessário que as
atividades de inspeção de equipamentos e instalações, possuam um sistema de gestão de medição
eficaz visando assegurar a confiabilidade dos resultados de suas inspeções.
2 - INTRODUÇÃO
O trabalho apresenta a importância da metrologia nas atividades de inspeção de equipamentos,
mostrando que decisões equivocadas podem ser tomadas, em virtude de erros que venham
acontecer nas medições que são realizadas nos ensaios não destrutivos e na inspeção de
equipamentos de uma forma geral. Demonstra que estes erros podem ter sua origem nos aparelhos
de inspeção, nos inspetores e nos processos de medição que são utilizados. Apresenta alguns
exemplos que podem ocorrer, em virtude do conhecimento limitado em metrologia dos
profissionais que atuam na área de ensaios não destrutivos e inspeção de equipamentos. Um estudo
de caso realizado na UN-BSOL, utilizando dez profissionais certificados em medição de espessura
é apresentado com resultados surpreendentes. Uma proposta de um sistema de gestão metrológica
para as atividades de ensaios não destrutivos e inspeção equipamentos, é apresentada para debate da
comunidade de inspeção de equipamentos.
3 – CONFIABILIDADE METROLÓGICA NA INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS
3.1 – Características do sistema
Nas atividades de inspeção de equipamentos e ensaios não destrutivos, inúmeras medições são
realizadas, onde poderão ser avaliadas grandezas de influência, como por exemplo, nível de
luminosidade ou temperatura de uma superfície nos ensaios de líquido penetrante, partículas
magnéticas, ultra-som, etc., ou podem ser utilizadas medições, cujos resultados são considerados
para tomadas de decisão, como a pressão de abertura de uma válvula de segurança, a espessura de
parede de um vaso de pressão, a dureza de uma peça soldada, etc. Os usuários de instrumentos de
medição, nas atividades de inspeção, normalmente possuem um requisito para utilizar a inspeção,
medições e testes o qual consiste apenas em atestar que os instrumentos estão calibrados, e desta
forma atender a fontes externas, tais como a portaria do INMETRO 16/2001, ISO 9000, entre
diversas outras.
Muitos engenheiros e técnicos engajados nas atividades de inspeção, encaram a calibração como
não agregante de valor a atividade relacionada, cujo único motivo de sua existência é para
atendimento aos requisitos normativos. Tendo como base os parâmetros de rapidez, alta qualidade e
baixo custo, a escolha normalmente recairá na rapidez e o menor custo possível, estando
normalmente, mais preocupados com o atendimento à conformidade dos requisitos normativos, do
que com a qualidade do processo de medição.
Atentamos para o fato, de que, uma confiabilidade metrológica deficiente, pode afetar a
qualidade e confiabilidade dos resultados de uma inspeção, testes ou ensaios.
A seguir apresentamos alguns exemplos fictícios de medições, onde não são levados em
consideração os fatores metrológicos.
Medição de espessura de um vaso
No projeto de um vaso de pressão, foi estabelecida uma espessura mínima na parede do casco de
15,0 mm. Na inspeção deste vaso, um profissional certificado pelo SNQC, encontrou o valor de
15,2mm e o vaso foi considerado aprovado sem restrição. No entanto, avaliando o processo de
medição, verificou-se que a incerteza deste foi avaliada em U=±0,5mm (95,5%); de onde se conclui
que a espessura do vaso pode encontrar-se no intervalo de [14,7 @ 15,7]mm, ou seja, existe uma
probabilidade de a espessura encontrar-se abaixo do valor mínimo especificado.
Espessura
encontrada
15,2 mm
Medidor de
espessura
E=0,0 mm
U=±0,5mm
Espessura
mínima
especificada
15,0 mm
14,7
15,7
Ilustração 1: Resumo esquemático da medição de espessura do vaso. ‘
Calibração de uma válvula de alívio de pressão
Uma válvula de segurança tem sua pressão de ajuste especificada em Paj=8300kPag±3%. Com isso
esta PSV pode ser ajustada no intervalo de Pac=[8290 @ 8549] kPag. Durante o teste de bancada a
PSV foi ajusta em 8500 kPag, valor que esta dentro das suas tolerâncias e a PSV foi liberada para
operação. No teste foi utilizado um manômetro classe A1, com escala de 0 @ 21000 kPag. Na
calibração deste manômetro foi encontrado um erro máximo de 210 kPag, na faixa entre 8000 @
9000 kPag e este manômetro foi aprovado, pois o erro máximo encontra-se dentro da sua tolerância.
Verifica-se, entretanto, que o valor da pressão ajustada em bancada pode encontrar-se na faixa de
Pa=[8290 @ 8710] kPag, existindo uma probabilidade da válvula ter sido ajustada acima da
tolerância permissível.
Pressão
ajuste
8300 kPag
Tc±3%
de
Pa=8500 kPag
8290 kPag
8051 kPag
8710 kPag
8549 kPag
Ilustração 2: Esquema da calibração da válvula de segurança
Determinação da vida residual de uma tubulação
Em uma inspeção realizada três anos atrás, o ponto de monitoramento de uma tubulação
apresentava a espessura de parede de 5,0mm. Esta tubulação tem uma taxa de corrosão real de
0,17mm/a, significando que sua espessura atual encontra-se em 4,5mm. Tendo em vista que a
espessura mínima de projeto desta tubulação é 4,2mm, conclui-se que a mesma tem uma vida
residual de 1,76anos. No entanto, na medição de espessura atual, foram encontrados 4,75mm, tendo
em vista que o processo de medição (instrumento/procedimento/meio/inspetor) apresentou um erro
de +0,2mm. Diante destes dados, os cálculos levaram a determinar a taxa de corrosão de 0,08mm/a
e uma vida residual estimada em 6,88 anos, isto é, quatro vezes acima da real.
3.2 – Não conformidades verificadas
Na lista abaixo, verifica-se algumas não conformidades que ocorrem devido à falta de um
tratamento adequado aos requisitos metrológicos.
a) Equipamentos de inspeção não calibráveis, sem identificação desta situação;
b) Equipamentos de controle de grandezas de influência não inseridos no plano de
comprovação metrológica (termômetros);
c) Procedimentos sem especificares as condições ambientais em que devem ser realizadas as
medições;
d) Auditórias não são eficientes na área de confiabilidade metrológica;
e) Tratamento inadequado das não conformidades;
f) Falta de procedimentos para alguns processos de medição (dimensional, dureza, rugosidade,
etc);
g) Falta de procedimentos estabelecendo os critérios de determinação da freqüência de
calibração;
h) Falta de critérios de avaliação dos instrumentos após calibração;
i) Certificados de calibração sem realização de análise crítica;
j) Utilização de planilhas de cálculo sem processo de validação;
k) Deficiência de capacitação do pessoal envolvido com relação a cadeira de metrologia;
l) Fornecedores externos não submetidos a processo de qualificação adequado;
m) Falta de evidência de rastreabilidade de padrões de laboratórios de calibração, quando estes
não são acreditados;
n) Falta de monitoramento dos processos de medição;
o) Não existência de um responsável designado com capacitação adequada, para gestão
metrológica nas atividades de inspeção.
p) As tolerâncias de instrumentos são estabelecidas empiricamente sem considerar os
requisitos metrológicos.
4 – SISTEMA DE GESTÃO DE METROLÓGICA
4.1 – Modelo de gestão
A gestão de medição eficaz, busca assegurar que o equipamento em medição, e os processos nos
quais se encontram tais instrumentos, estão adequados para o uso pretendido e é importante para
atingir a qualidade dos produtos, assim como gerenciar riscos inerentes ao processo.
Basicamente, para a gestão da medição, são necessários que:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
Sejam definidos os objetivos da qualidade para o processo produtivo.
Os riscos inerentes ao processo sejam mapeados e avaliados quanto a sua importância.
Sejam definidos os critérios de aceitação de cada ponto de medição.
Sejam definidas as características metrológicas do instrumento de medição para os pontos
em questão.
Fornecedores de serviços de calibração que possuam competência técnica para realização da
atividade e preferencialmente o serviço prestado seja acreditado pelo INMETRO.
Haja capacitação de pessoal para realização das atividades de ensaio e principalmente,
realização das medições necessárias.
A utilização dos erros e incertezas dos instrumentos de medição durante o processo de
medição.
Sejam definidos os métodos utilizados para avaliação da conformidade dos instrumentos de
medição.
Sejam definidas as formas como o sistema será monitorado visando atuar de forma
preventiva.
Fornecedores de serviços de medição possuam competência técnica e tenham um sistema de
gestão metrológica em conformidade com a norma NBR ISO 10012:2004.
No Esquema abaixo apresentamos um modelo básico de um sistema de gestão de medições.
Responsabilidade
da direção
Análise e
melhorias
Gestão de
recursos
Comprovação
metrológica
Requisitos
Metrológicos
Processo de
medição
Resultado da
medição
Ilustração 3: Modelo de um sistema de gestão de medições
4.2 - Requisitos Metrológicos
Os requisitos metrológicos são as necessidades de medição que o órgão de inspeção precisa atender,
para o desempenho das suas funções, no sentido de verificar a conformidade dos equipamentos e
instalações, com suas respectivas especificações. Para determinação destes requisitos metrológicos,
deve ser levado em consideração os fatores a seguir:
a)
b)
c)
d)
e)
Requisitos normativos;
Especificações de fabricantes dos equipamentos;
“Data book” de instalações e equipamentos;
Variáveis de processo;
Riscos dos efeitos causados por medições inadequadas.
Os requisitos metrológicas devem ser expressos em termos de faixa de medição, erro máximo
permissível, limites operacionais, etc. Devem ser suficientemente detalhados, para permitir a
avaliação de um equipamento de medição particular é capaz ou não de controlar, medir, monitorar a
variável ou quantidade especificada com o seu uso pretendido.
Para exemplificar, suponha-se que exista a necessidade de realizar a inspeção de pintura interna de
tanque de armazenamento, cuja camada de tinta teve a espessura especificada em e=(500µm±10%),
a qual consiste no requisito metrológico. Para avaliar esta pintura, o órgão de inspeção especifica
um instrumento com faixa de medição de (0 @ 1000)µm e erro máximo de 2% da leitura.
4.3 – Equipamentos de medição
A partir dos requisitos metrológicos são estabelecidas as características necessárias dos
equipamentos de medição, de forma que estes sejam adequados ao uso pretendido.
Algumas características metrológicas podem ser encontradas na lista abaixo:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Faixa de medição;
Resolução;
Estabilidade temporal;
Estabilidade térmica;
Erro máximo;
Linearidade;
Sensibilidade.
Na fase de aquisição, é de fundamental importância que sejam considerados aspectos técnicos,
metrológicos, operacionais, facilidade de manutenção, disponibilidade de utilidades como
fornecimento de energia, documentos técnicos, recomendações de uso, preservação, manutenção
preventiva e corretiva, um indicativo do intervalo inicial de calibração, procedimento de calibração,
etc.
Os equipamentos de medição devem ser identificados univocamente, sendo esta estabelecida pelo
usuário. Deve haver, também, identificação relacionada à situação de comprovação metrológica:
calibrado, não conforme, restrição ao uso, etc. No caso de restrição ao uso, deve estar informado
sua restrição e alertar ao usuário a se informar desta antes de utilização do mesmo. Na identificação
da situação deve contar a validade da calibração, de forma que o usuário possa verificar se o
equipamento de medição esta dentro ou fora do prazo de calibração. Equipamento de medição não
controlado deve ser identificado, de forma a não haver confusão, entre seu estado de não controlado
ou extravio da identificação.
Os equipamentos de medição devem ser usados em ambientes cujas variáveis sejam conhecidas
e/ou controladas. Quando o equipamento de medição for utilizado em condições ambientais fora
das especificadas pelo fabricante, correções devem ser consideradas na extensão necessária para
assegurar resultados válidos de suas medições. Equipamentos de medição usados, para monitorar e
registrar grandezas de influência, devem ser incluídos no sistema de gestão metrológica.
4.4 – Requisitos de pessoal
Deve ser assegurado que o pessoal envolvido nas medições tenha competência, capacitação e
habilidade para o exercício das atividades de medição. Quando necessário, os treinamentos devem
ser focados nas necessidades identificadas, e sua eficácia verificada.
Alguns equipamentos de medição podem dispensar treinamento detalhado, no entanto, os usuários
devem ter total domínio de suas características e suas principais fontes de erros; um estudo
detalhado do manual do fabricante pode ser uma pratica adequada nestes casos. Para alguns outros
equipamentos, entretanto, um treinamento formal ministrado por um especialista deve ser
realizado. Todos os usuários dos equipamentos de medição, devem ter conhecimentos básicos de
confiabilidade metrológica. Salientamos, que treinamento em metrologia dimensional é
indispensável nas atividades de inspeção.
Os usuários devem ser treinando nos procedimentos do sistema de gestão metrológica, de forma a
ficarem aptos à sua correta utilização e tomarem conhecimento de suas atribuições que foram
inseridas no mesmo.
O sistema de gestão metrológica deve ser coordenado por profissional, com conhecimentos
específicos e adequados em confiabilidade metrológica, de forma que possa gerir o sistema
corretamente. Este profissional deve ser capaz de realizar as seguintes tarefas entre outras:
a) Elaborar e alterar o plano de comprovação metrológica e assegurar sua implementação;
b) Estabelecer o intervalo inicial de calibração e realizar avaliações periódicas de sua validade,
alterando estes intervalos caso necessário, de acordo com as metodologias especificadas;
c) Acompanhar a execução do plano de comprovação metrológica, avaliando seus resultados e
promovendo ações de melhorias;
d) Realizar análise crítica dos certificados de calibração e avaliação de conformidade dos
equipamentos de medição;
e) Participar das equipes de tratamentos de não conformidades encontradas;
f) Especificar equipamentos de medição, quando houver necessidade de compra;
g) Estabelecer os critérios de aceitação dos instrumentos, considerando os requisitos
metrológicos de cada processo;
h) Realizar seleção e qualificação de laboratórios externos;
i) Avaliar e participar de estudos nos laboratórios internos da empresa, com relação à sua
capacitação para realização de calibração dos instrumentos de inspeção;
j) Realizar estudos estatísticos de processos de medição.
4.5 – Gestão de informações
Um sistema de gestão eficaz exige o estabelecimento de uma sistemática de controle de
informações, embasada por documentos que devem ser adequadamente controlados. Dentro deste
contexto, podemos incluir:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Normas técnicas;
Manuais e especificações de fabricantes;
Procedimentos e instruções de trabalho;
Fichas de controle e cadastros;
Listas de laboratórios acreditados e qualificados;
Contratos;
Programas de computador;
Literatura técnica.
Um documento muito importante é o plano de comprovação metrológica, o qual estabelece as
diretrizes e a política da qualidade metrológica da organização, refletindo o sistema de gestão
metrológica. Pode existir um único plano para a organização, ou o orgão de inspeção pode elaborar
um plano específico para suas atividades, alinhado com o plano geral da organização.
Programas de computador e suas revisões que são usados nos processos de medição e cálculos,
devem ser identificados, documentados, testado e validados por profissional capacitado. Um
exemplo que se encaixa nesta situação, são os programas e planilhas utilizados para cálculo de
PMTA ou vida residual de equipamentos e instalações; neste caso, devem ser testados e validados
por um profissional habilitado.
Os procedimentos e instruções de trabalho do sistema de gestão de metrológica devem ser
documentados e validados assim como suas alterações. Uma instrução de trabalho pode consistir
em uma lista de tarefas emitida conjuntamente com a ordem de serviço de calibração.
Programas de computador específicos para o controle de comprovação metrológica, pode ajudar a
tornar o sistema mais confiável e agilizar todo o processo de controle. Existem vários programas
comerciais destinados especificamente para esta atividade.
Os registros do sistema de gestão de medições devem ser controlados seguindo os mesmos critérios
utilizados para controle dos documentos, sendo que, tais procedimentos de controle devem
estabelecer a identificação, sistema de armazenamento, proteção, recuperação, tempo de retenção,
responsabilidades, etc. Os certificados de calibração e seus resultados de avaliação devem ser
mantidos por tempo suficiente, de forma a permitir análise histórica dos equipamentos de medição.
Podem ser considerados registros do sistema de gestão metrológica:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Relatórios de medição;
Relatórios de inspeção;
Certificados de calibração;
Relatórios de parecer técnico;
Relatórios de auditoria interna e externa;
Relatórios de qualificação de laboratórios externos.
4.6 – Comprovação metrológica
Entende-se por comprovação metrológica, o conjunto de atividades necessárias para assegurar que
as características metrológicas do equipamento de medição, atendem aos requisitos metrológicos do
processo de medição. A comprovação inclui a calibração, ajuste, re-calibração, análise crítica de
certificado, avaliação de conformidade, marcação, preservação, etc. Através da comprovação
metrológica, pode-se alcançar os seguintes objetivos:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Garantir que um equipamento de medição esta adequado ao uso pretendido;
Melhorar e manter a qualidade de um sistema de inspeção;
Atender exigências legais;
Determinar propriedades metrológicas;
Determinar tendências e incertezas;
Determinar correções.
4.7 – Intervalo de comprovação
A característica principal no estabelecimento ou alteração dos intervalos entre calibração dos
instrumentos, encontra-se na previsibilidade de desempenho do mesmo, de forma a garantir uma
baixa probabilidade de utilização do instrumento fora das suas tolerâncias, com custos aceitáveis.
Uma freqüência de calibração demasiadamente alta, pode gerar altos custos de manutenção, além de
deixar o instrumento indisponível por um maior espaço de tempo. A freqüência de calibração com
intervalos elevados, pode proporcionar perdas das características metrológicas dos instrumentos, em
função de alteração de estabilidade ou desgaste, colocando em dúvida suas medições anteriores.
Neste caso, pode ser necessária a reavaliação de todas as medições realizadas desde a última
calibração.
No estabelecimento da freqüência de calibração, vários parâmetros devem ser levados em
consideração, entre eles os que se segue:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Comportamento do instrumento ao longo do tempo. Estudo de tendência.
Características metrológicas do instrumento (incerteza de medição, estabilidade, linearidade, etc);
Severidade e freqüência de uso;
Riscos e penalidades envolvidos na medição;
Orientação dos fabricantes dos instrumentos;
Experiência anterior com instrumentos semelhantes;
Exatidão requerida na medição;
Custos envolvidos.
Podemos observar várias metodologias que são utilizadas para alteração dos intervalos de
calibração dos instrumentos, conforme relação a seguir.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Analise da conformidade do resultado da calibração;
Analise da amplitude dos desvios encontrados em relação ao tolerável;
Analise da conformidade do resultado atual e anteriores;
Análise da conformidade considerando intervalos anteriores e níveis de confiança desejados;
Análise da confiabilidade observada com a confiabilidade desejada;
Gráfico de controle;
Agrupamento de instrumentos similares.
Tabela 1. Comparação entre as diversas metodologias de alteração de freqüência
Método
Tratamento
Análise
Ação Preventiva
Dificuldade
histórica
operacional
A
B
C
D
E
F
G
Individual
Individual
Individual
Individual
Individual
Individual
Grupo
Não
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Não
Não
Não
Não
Não
Não
Sim
Não
Baixa
Baixa
Baixa
Média
Média
Alta
Média
4.8 – Fornecedores de serviços de calibração
Na realização de medições visando garantir a confiabilidade metrologica, temos com base dois
grandes pilares que são: procedimento de medição, estando este ligado a forma como uma
medição é executa incluindo a capacitação técnica do executante e a confiabilidade nos resultados
fornecidos pelo instrumento de medição utilizado no processo, estando este diretamente ligado ao
fornecedor de serviço de calibração, e sendo de grande importância para o processo de medição.
Faremos inicialmente breve análise segundo requisitos das principais normas de Certificação
utilizadas no Brasil.
NBR ISO 9001:2000 (Sistemas de gestão de qualidade – Requisitos) no item 7.4 (Aquisição), esta
estabelece que fornecedores sejam avaliados e selecionados e com base na sua capacidade de
fornecer produtos e serviços de acordo com os requisitos da organização, sendo que o item 7.6
(Controle de dispositivos de medição e monitoramento) recomenda a utilização da NBR ISO
10012:2004 (Sistemas de gestão de medição – Requisitos para os processos de medição e
equipamentos de medição) para orientação, visando à implementação do Sistema de Gestão de
Medição. A NBR ISO 10012:2004 no item 6.4 (Fornecedores externos) orienta que os fornecedores
de serviços de calibração sejam capazes de demonstrar competência técnica com a norma NBR
ISO/IEC 17025:2005 (Requisitos gerais para competência de laboratórios de ensaio e calibração).
Com base na análise realizada acima, vemos com grande importância que os fornecedores sejam
avaliados segundo os requisitos da ISO/IEC 17025:2005, sendo esta utilizada pelo INMETRO para
Acreditação de prestadores de serviços de calibração.
Quando buscamos fornecedores e utilizamos serviços de calibração devemos, inicialmente verificar:
Serviço acreditado.
O fato do prestador de serviço possuir Acreditação junto ao INMETRO, ou seja, pertencer a RBC
(Rede Brasileira de Calibração) não significa que todos os serviços prestados possam ser fornecidos
com Certificado contendo o selo da RBC. O INMETRO estabelece qual o escopo de serviço de um
laboratório de calibração, ou seja, define qual a faixa de medição e principalmente a menor
incerteza de medição (Melhor capacidade de medição) que o laboratório poderá declarar no
Certificado de Calibração. Isso não quer dizer que o laboratório devera realizar somente as
atividades contidas no escopo de serviço, porém o mesmo não poderá emitir Certificados de
Calibração com o selo da RBC, assim como os serviços que estiverem fora do escopo definido, não
sofrerão avaliação do INMETRO.
Melhor capacidade de medição.
Conforme tratado no item anterior, a melhor capacidade de medição, diz respeito a menor incerteza
de medição que poderá ser apresentada pelo laboratório. Este dado é de extrema importância, pois
ira definir quanto o percentual referente à incerteza de medição ira contribuir para incerteza do
ensaio realizado. O prestador de serviço deverá realizar o cálculo de incerteza de medição, segundo
o Guia da Expressão da Incerteza de Medição, editado pelo BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC,
IUPAP e OIML.
Quando realizamos avaliação em fornecedores devemos ter como base:
Instrumentos de medição.
Deverão ser verificados se os padrões utilizados possuem característica metrológica superior ao
instrumento calibrado, ou seja, são de classe de exatidão superior. É importantíssimo que o
resultado (tendência mais incerteza da medição) do padrão utilizado seja verificada, visando
analisar quantitativamente o quanto tais valores irão contribuir, para os resultados das medições nas
inspeções, principalmente o valor referente à incerteza da medição.
Capacitação técnica.
Os conhecimentos metrológicos dos colaboradores deverão ser avaliados, de forma que possam
cumprir com suas responsabilidades e possam avaliar o trabalho realizado. A capacitação técnica
esta diretamente ligada à atividade realizada pelo colaborador.
Sistema de gestão.
Este ira controlar todos os processos de medição, assim como as atividades realizadas e avaliação
das mesmas, de forma a garantir que os métodos de calibração sejam cumpridos, e que as falhas
observadas sejam corrigidas e não voltarão a acontecer.
Certificado de calibração.
A NBR ISO/IEC 17025:2005 no item 5.11 (Apresentação dos resultados) descreve o conteúdo
mínimo que um Certificado de Calibração devera conter. Entre os diversos requisitos iremos
destacar:
- Condições ambientais em que o instrumento foi calibrado.
- Descrição do erro e da incerteza de medição.
- Não devera haver qualquer comentário ou nota referente à validade do Certificado de Calibração.
- Identificação do(s) padrão(ões) utilizado(s).
- Assinatura do signatário autorizado para realização da atividade.
Nota: No item 4.9, daremos mais detalhes referentes a analise de Certificados de Calibração.
É de grande importância que o fornecedor seja avaliado periodicamente, tendo como objetivo o
acompanhamento da evolução do sistema de gestão implementado e que o serviço esteja em
conformidade com NBR ISO/IEC 17025:2005, quer sejam laboratórios externos ou internos à
organização.
A verificação de atendimento aos requisitos da norma NBR ISO 17025:2005, pode ser realizada
através de auditorias utilizando pessoal próprio desde que devidamente capacitados para esta
atividade, ou pode-se contratar um empresa para faze-la. Nestas auditorias, deve ser determinado a
faixa na qual o laboratório esta apto a realizar calibração em cada grandeza, e as suas respectivas
“melhores capacidades de medição”.
4.9 – Análise de conformidade
A ISO/IEC 17025:2005 estabelece, no item 5.10 (Apresentação de resultados) o conteúdo mínimo
que um Certificado de Calibração devera ter possuir, visando que este seja claro e que possua as
informações necessárias para avaliação do instrumento de medição.
A portaria do INMETRO 16/001 em seu item 9.2, estabelece que as incertezas dos resultados dos
ensaios e medições realizadas pelos dispositivos de medição, sejam conhecidas e consistentes com
as necessidades do processo.
O usuário deve analisar o certificado recebido, principalmente os resultados relatados, com base nos
critérios preestabelecidos, e a partir desta análise, decidir o caminho a tomar, pois um certificado
de calibração apenas fornece um diagnóstico do objeto que foi submetido a calibração, sendo
insuficiente para garantir que o mesmo esta adequado ao uso, ou atendendo algum requisito
estabelecido.
A análise de um certificado de calibração pode ser dividida em duas etapas:
a) Verificar se são atendidos os requisitos com relação ao conteúdo do certificado:
Padrões utilizados.
Os padrões deverão possui característica metrológica superior ao instrumento calibração, além de
comprovar sua rastreabilidade ao Sistema Internacional de Unidades. Além disso, deve deixar claro
o prazo de validade da última calibração dos padrões utilizados.
Procedimento de medição utilizado.
O Certificado de Calibração devera descrever de forma resumida o procedimento utilizado na
calibração do instrumento.
Condições ambientais.
Informações como temperatura e umidade relativa do ar são de extrema importância, pois poderão
ser necessárias correções nas medições realizadas com base nestes dados. Caso existam outras
grandezas de influência no processo de calibração, estas também devem ser informadas, bem como
as correções realizadas.
Resultado da medição.
O resultado de uma medição compreende em Tendência mais Incerteza da Medição. Segundo o
VIM (Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia), Tendência é
definido como o erro sistemático de um instrumento de medição. Devemos analisá-los de forma a
verificar se o conjunto Tendência ± Incerteza de Medição esta nos limites referente ao critério de
aceitação do instrumento. Outro detalhe importante, é o fato da incerteza da medição declarada não
ser inferior a melhor capacidade de medição, conforme comentado no item Fornecedores de
Serviços de Calibração.
A análise de conformidade do instrumento deve ser realizada em cada ponto calibrado, através do
roteiro abaixo:
a) Calcular o erro máximo de cada ponto através das equações:
Em = Ei + U
Ei = Vi − Vvc
Eq: 1
Eq: 2
Onde,
Em: Erro máximo encontrado;
Ei: Erro de indicação do instrumento;
Vi: Valor indicado pelo instrumento;
Vvc: Valor verdadeiro convencional (Indicação do padrão);
U: Incerteza de medição expandida declarada no certificado de calibração.
b) Comparar Em com a tolerância do instrumento. Se o erro máximo for maior do que a tolerância
do instrumento o ponto analisado estará reprovado.
c) Decidir o caminho a tomar. Se todos os pontos estiverem conformes, o instrumento será
aprovado e disponibilizado para uso. Caso um ou mais pontos estiverem não conformes o
instrumento poderá ser aprovado com restrição destes pontos, ser submetido à correção ou
reprovado e indisponibilizado para uso. Caso seja necessária a aplicação de curva de correção, a
incerteza desta curva deve ser determinada e adicionada à incerteza da calibração do equipamento, e
nova análise de conformidade devera ser realizada. A incerteza da curva pode ser determina
utilizando-se e metodologia abaixo:
uc =
∑ (Vi − Vc)
2
n −1
Eq: 3
onde,
uc: Incerteza da curva;
Vc: Valor atual obtido pela curva de correção;
Vi: Valor indicado pelo instrumento;
n: Número de pontos considerados.
2
U 
U c = 2   + u c2
k
onde,
Eq: 4
Uc: Incerteza de medição após a correção;
k: Fator de abrangência obtido no certificado de calibração.
Uma nova análise de conformidade será realizada, comparando-se a tolerância do instrumento com
a incerteza corrigida.
Ajustes realizados no instrumento.
É muito importante que o prestador de serviço informe, quando aplicável, os valores encontrados
antes a execução de ajuste, pois somente desta forma poderá ser possíveis à avaliação das medições
realizadas e suas conseqüências.
4.10 – Transporte e armazenamento.
Devem existir procedimentos específicos para efetuar o uso, manuseio, transporte, armazenamento
dos equipamentos de medição, de forma a prevenir contaminação, deterioração, desgaste prematuro,
alterações de características metrológicas e proteger sua integridade. Os procedimentos devem
individualizar equipamentos de medição que requer tratamentos mais criteriosos, como
decantadores utilizados em inspeção por partículas magnéticas.
4.11 – Processo de medição
Embora a comprovação metrológica possa assegurar que as características metrológicas do
equipamento de medição, atendam aos requisitos metrológicos do processo, não pode garantir a
confiabilidade metrológica adequada deste processo. Mesmo com uso de equipamentos de medição
que atendam aos requisitos do processo, o resultado da medição pode não ser confiável em virtude
da utilização de procedimentos inadequados ou profissionais sem a capacitação necessária para o
exercício destas medições. Desta forma, os processos de medição devem ser planejados, validados,
implementados, documentados e controlados. Os processos de medição e suas grandezas de
influência relacionadas aos processos e inspeção de equipamentos e instalações, também devem
receber o mesmo tratamento dos processos de medição, utilizados para avaliação dos
equipamentos.
Na especificação de um processo de medição de medição, deve-se incluir os seguintes parâmetros:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Relação dos equipamentos de medição e suas características metrológicas;
Procedimentos de medição;
Programa de computador para medição e cálculo;
Condições de uso dos equipamentos de medição;
Condições ambientais;
Capacitação e habilidade dos executantes.
Verifica-se que alguns processos de medições utilizados nas atividades de inspeção de
equipamentos e instalações, sejam para avaliação da conformidade dos mesmos, seja para controle
das grandezas de influências não recebem o tratamento adequado. Em algumas vezes são
mencionados nos procedimentos de inspeção do equipamento, porém, não são especificados os
requisitos necessários para obter uma confiabilidade das medições. Entre estes processos pode-se
citar:
Controle de grandezas de influência
1. Medição de luminosidade em ensaios de LP, PM e US;.
2. Medição de temperatura de chapa em ensaios de LP, PM e US;
3. Medição de campos magnéticos
Medições de características do item inspecionado
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Profundidade de pites e alvéolos;
Medição de espessura de camada de tinta;
Dimensões e massa de cupons de corrosão;
Medições de dimensões de internos de válvulas de segurança;
Medição de dureza;
Medição de rugosidade.
Os elementos e controles dos processos de medição devem ser identificados e compatíveis com a
importância das medições, e os riscos de falha de conformidade com os requisitos especificados. O
grau de controle pode ser determinado, em função de uma análise crítica da importância do
processo de medição. Alguns processos necessitam de alto grau de controle, e outros um grau de
controle menor. No estabelecimento dos procedimentos de controle dos processos de medição.
devem-se incluir:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Uso de equipamento de medição comprovado;
Aplicação de procedimentos de medição validados;
Disponibilidade de fontes de informação necessárias;
Manutenção ou correção das condições ambientais;
Uso de pessoal capacitado e habilitado;
Relato adequado dos resultados;
Implementação de monitoramento do processo.
4.12 – Incerteza de medição
As incertezas de medição devem ser estimadas para cada processo de medição, coberto pelo sistema
de gestão metrológica da atividade de inspeção. Na etapa de planejamento do processo de medição,
todas as fontes de incerteza devem ser inicialmente levantadas, e aquelas consideradas com não
significativas podem ser desprezadas.
Exemplo: Para determinar a taxa de corrosão de um corpo de prova de cobre, são realizadas
medidas do diâmetro do cupom, massa inicial, massa final, tempo do ensaio e temperatura ambiente
durante a medição do diâmetro do corpo de prova. Os dados das medições encontram-se a seguir:
Diâmetro
O diâmetro do cupom foi determinado, utilizando-se um paquímetro digital, com faixa de (0 @
100)mm e incremento digital de 0,01mm, certificado por um laboratório da RBC. A medição foi
realizada na oficina com temperatura ambiente mantida entre (28,0 a 32,0)°C, controlada através de
um termômetro digital, certificado por um laboratório da RBC. Foram realizadas quatro medições
defasadas de 45°, obtendo-se os seguintes resultados:
D1 = 15,79mm
D 2 = 15,81mm
D3 = 15,80mm
D4 = 15,82mm
Massa inicial e final
As medições das massas inicial e final foram realizadas utilizando-se uma balança digital, com
faixa de (0 @ 5)kg e incremento digital de 0,0001g, certificada por um laboratório da RBC. As
pesagens foram realizadas no laboratório de química, com uma temperatura ambiente mantida em
(20,0±0,3)°C, controlada por um termômetro digital certificado por um laboratório da RBC. A
pesagem da massa inicial foi realizada no dia 20/01/2006 e massa final no dia 22/03/2006, no
entanto, não se tem registro do horário de cada pesagem. O cupom foi submetido a quatro
pessagens inicial e final, cujos resultados encontram-se a seguir:
Resultado da pesagem inicial
Pi1 = 17,9545 g
Pi2 = 17,9555 g
Pi3 = 15,9546 g
Pi4 = 15,9556 g
Resultado da pesagem final
Pi1 = 17,9115 g
Pi2 = 17,9095 g
Pi3 = 17,9110 g
Pi4 = 17,9095 g
A taxa de corrosão é calculada pela equação 5 abaixo.
Tx =
k .(Pi − Pf
Π.D 2 .t.ρ
)
Eq: 5
onde,
k: 8,76 x 104 mm/ano (constante);
Pi: Peso inicial;
Pf: Peso final;
D: Diâmetro do corpo de prova;
t: Tempo de exposição;
p: 8,89g/cm3 (Massa específica do cobre obtida em tabelas específicas).
A partir destes dados podemos identificar as fontes de incerteza, conforme tabela 2, abaixo, onde
verifica-se uma relação de fontes de incertezas levantadas a partir do processo de determinação da
taxa de corrosão. Agora vamos dimensionar cada uma dessas fontes de incerteza.
Incertezas associadas a medição do diâmetro do cupom
Tendência do paquímetro obtida através do certificado de calibração: 0,05mm
Incerteza expandida do paquímetro obtida através do certificado de calibração: 0,04m (95,5%,
k=2,0)
Deriva do paquímetro obtida através de análise histórica da tendência: 0,03mm.
Incerteza devido à variabilidade das leituras (0,009mm; 68%; k=1)
Tabela 2: Fontes de incerteza na ensaio de corrosão.
Fonte de incerteza
Origem
Incerteza devido à variabilidade das leituras
Diferença entre as leituras no diâmetro do cupom
Diferença entre as leituras da massa inicial do
cupom
Diferença entre as leituras da massa final do
cupom
Diferença entre expansão térmica do Temperatura de referência registrada no
paquímetro e do corpo de prova.
certificado diferente da temperatura média
verificada durante a medição do diâmetro do
corpo de prova.
Variação da temperatura durante a medição.
Diferença de temperatura entre o paquímetro e o
corpo de prova
Incerteza na leitura do termômetro
Tendência do termômetro
Incerteza de calibração do termômetro
Deriva do termômetro
Incerteza na leitura da balança
Tendência da balança
Incerteza de calibração da balança
Deriva da balança
Incerteza na leitura do paquímetro
Tendência do paquímetro
Incerteza de calibração do paquímetro
Deriva do paquímetro
Medição do diâmetro
Operador
Procedimento
Medição da massa inicial e final
Operador
Procedimento
Incerteza da massa específica do cobre
Massa específica do copo de prova diferente dos
valores tabelados.
Temperaturas de referência na quais os valores
tabelados são especificados, diferente da
temperatura média verificada durante a medição
das massas inicial e final.
Variação da temperatura durante a medição.
Os efeitos das variações de temperatura durante e medição do diâmetro do cupom, foram calculados
utilizando a equação 6, sendo encontrados os respectivos valores:
 α + αC 
∆l =  P
Eq: 6
 * ∆t * l
2


Efeito da variação da temperatura média do ensaio com relação à temperatura de referência:
∆l1 = 0,02mm
Efeito da variação da temperatura durante o ensaio.
∆l 2 = 0,01mm
Efeito da tendência do termômetro (Td=0,5°C)
∆l 3 = 0,001mm
Efeito da incerteza do termômetro (U=1,5°C; 95,5%, k=2)
∆l 4 = 0,002mm
Efeito da deriva do termômetro (Df=1,5°C)
∆l 5 = 0,002mm
Efeito da diferença entre as temperaturas da peça e do paquímetro ( ∆T = 0,5 °C)
∆l 6 = 0,001mm
A incerteza relativa do diâmetro é calculada pela pela equação 7.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
 Tdp   Dfp   s   U p   ∆l1   ∆l2   ∆l3   ∆l4   ∆l5   ∆l6 

 
     
 
 
 
 
 

uD =  12  +  12  +  n  +  2  +  12  +  12  +  12  +  12  +  12  +  12 
 D   D   D D  D   D   D   D   D   D 

 
     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

 
Eq: 7
A tabela 3 abaixo apresenta de forma resumida as incertezas encontradas e suas respectivas
contribuições. Todas as incertezas foram transformadas para a forma padronizada de um desvio
padrão.
Tabela 3: Fontes de incerteza identificada da medição do diâmetro do cupom
Fonte
Td
Df
U
ua
∆l1
∆l 2
∆l3
∆l 4
∆l5
∆l6
Valor
Divisor
Incerteza
3,464
3,464
Valor
nominal
15,8
15,8
Tendência
Deriva
0,02
0,02
Incerteza de calibração
Incerteza devido a variabilidade
Diferença da temperatura de
medição/referencia
Variação de temperatura
durante a medição
Efeito da tendência do
termômetro
Efeito da deriva do termômetro
0,03
0,009
0,05
2,000
1,000
3,464
15,8
15,8
15,8
0,001266
0,000570
0,000365
0,01
3,464
15,8
0,000183
0,001
3,464
15,8
0,000018
0,002
3,464
15,8
0,000037
Efeito da incerteza do
termômetro
Diferença de temperatura
paquímetro/cupom
0,002
3,464
15,8
0,000037
0,001
3,464
15,8
0,000018
0,000914
0,000584
Incerteza combinada:
0,0022
Verifica-se claramente na tabela acima que as fontes de incerteza oriundas de ∆l3 , ∆l 4 , ∆l5 e ∆l6
não são significativas e podem ser desprezadas, pois seus valores são muito inferiores aos dos
demais componentes. Se excluirmos estes componentes dos cálculos, o valor de incerteza
combinada não sofrerá sofrerão qualquer alteração. Concluímos desta forma que em se mantendo o
termômetro dentro de certos requisitos metrológicos, as fonte de incerteza que tem origem no
mesmo, não serão significativas para o processo de medição do diâmetro do cupom.
Verificamos também, que podemos tornar não significativas os outros efeitos térmicos, bastando
para isso manter a temperatura do ensaio constante e próxima á temperatura de referência. Caso a
medição do diâmetro também fosse realizada no laboratório de química, onde a temperatura é
mantida a (20,0±0,3)°C, estes poderiam ser desprezados, pois seus valores seriam muito pequenos.
Incertezas associadas às pesagens do cupom.
Tendência da balança obtida no certificado de calibração: 0,0010g;
Incerteza de calibração da balança obtida no certificado de calibração: 0,0050g (95,5%; k=2,0);
Deriva obtida através de análise histórica da balança: 0,0050g;
Variabilidade das medições da massa inicial e final.
A incerteza da massa específica foi tirada em tabela técnica e desta forma vamos estimar sua
incerteza em 0,05g/cm3 .
Não existe registro dos horários em que as pesagens foram realizadas, mas apenas as suas
respectivas datas. Desta forma, vamos estimar uma incerteza de 12h para sua contribuição.
A incerteza relativa do diâmetro é calculada pela pela equação 8.
2
2
2
2
2
2
 Tdb   Dfb   Ub 2  uai   Tdb   Dfb   Ub 2  ua1   ∆ρ   ∆T 

 
     
 
     
 

12
12
4
12
12
4
12
12
2
2




















up =
+
+
+
+
+
+
+
+
+
 Pi   Pi   Pi   P1   Pf   Pf   Pf   Pf   ρ   T 

 
     
 
     
 

 


 
     
 
     
Eq: 8
A tabela 4 abaixo apresenta de forma resumida as incertezas encontradas e suas respectivas
contribuições. Todas as incertezas foram transformadas para a forma padronizada de um desvio
padrão.
Tabela 4: Fontes de incerteza identificas nas pesagens do cupom.
Td
Df
U
Uai
Fonte
Tendência (pesagem inicial)
Deriva (pesagem inicial)
Valor
0,0010
0,0050
Divisor
3,464
3,464
Valor nominal
17,9551
17,9551
Incerteza
0,000016
0,000080
Incerteza de calibração (pesagem inicial)
Variabilidade da pessagem inicial
0,0050
0,0003
2,000
1,000
17,9551
17,9551
0,000139
0,000017
Tendência (pesagem final)
Deriva (pesagem final)
0,0010
0,0050
3,464
3,464
17,9120
17,9120
0,000016
0,000080
Incerteza de calibração (pesagem final)
Variabilidade da pessagem inicial
0,0050
0,0004
2,000
1,000
17,9120
17,9120
0,000139
0,000017
Incerteza da massa específica
0,05
3,464
8,89
0,001624
Efeito da incerteza espaço de tempo
12
3,464
Td
Df
U
Ua f
∆ρ
∆T
2256
0,001536
Incerteza combinada: 0,0023
Verificamos que as fontes de incerteza da balança são pequenas e pouco significativas para o
resultado final da medição. No entanto, as incertezas devido ao espaço tempo decorrido entre a
pesagem inicial e final e a incerteza estimada da massa específica, consistem nas maiores fontes de
incerteza do processo. Isto nos mostra que devemos melhorar o processo de forma a obter dados
mais reais e assim diminuir estas fontes de incerteza.
Calculo da taxa de corrosão
k .(Pi − Pf )
87600 * (17,9551 − 17,9104)
Π.D .t.ρ
3,1416 * 1,582 * 2256.8,89
Tx = 0,0250mm / a
Tx =
2
=
U Tx = k uD2 + ub2 = 2. 0,00222 + 0,00232
U Tx = 0,006
U Tx = 0,006 * 0,0249
U Tx = 0,0002mm / a
Avaliação
Tx = (0,0249 ± 0,0002)mm / a
Tabela 5: Classes de corrosão segundo a NACE RP 7556
Taxa de corrosão
<0,0250
0,0250 a 0,1260
>0,1260
Classe
Baixa
Moderada
Severa
Tx=0,0249mm/a
0,0247
0,0251
0,0250
0,126
Ilustração 4: Diagrama da determinação da taxa de corrosão considerando a incerteza
Analisando o exemplo supracitado, sem considerar a incerteza do processo de medição, a taxa de
corrosão seria avaliada como baixa; no entanto, pode ser verificado que existe uma probabilidade de
a mesma encontrar-se na faixa de corrosão moderada, ficando claro a importância do controle de
um processo de medição, de forma a determinar sua incerteza, para melhor tomar as decisões
baseadas em resultados de medições. Após esta análise de incerteza o técnico responsável pelo
ensaio de corrosão ainda poderia classifica-la como baixa, mas teria consciência dos riscos
assumidos de a taxa de corrosão poder encontrar-se na faixa moderada. Salientamos entretanto que
a incerteza poderia ser bem inferior se tivéssemos melhor controle sobre a incerteza do espaço de
tempo do ensaio bem como da incerteza na determinação da massa específica. Salientamos,
contudo, que muitas fontes de incerteza foram eliminadas em virtude das condições ambientais
controladas e os instrumentos comprovados metrologicamente.
4.13 – Rastreabilidade
O sistema de gestão de medição deve estabelecer mecanismos que assegurem a rastreabilidade das
medições, às unidades padrão do Sistema Internacional de Unidades (SI). Esta rastreabilidade é
alcança, através de uma cadeia de calibração dos padrões hierarquicamente superior ao
equipamento de medição, até alcançar os padrões primários. Em cada escala, o nível superior, devese manter a regra 4:1 a 10:1 entre a incerteza do equipamento de medição hierarquicamente inferior,
com relação ao superior, isto é, a incerteza do equipamento de medição superior deve ser de (4 a 10)
menor do que a incerteza do inferior.
No Esquema abaixo apresentamos um modelo básico com alguns caminhos para obter a
rastreabilidade de um equipamento de medição.
BIPM
Laboratório Nacional
de Metrologia
(INMETRO/NIST/PTB)
RBC
Laboratório da
empresa
Equipamentos de
medição da inspeção
Equipamentos de
medição da inspeção
Laboratório externo
Laboratório externo
qualificado
Equipamentos de
medição da inspeção
Equipamentos de
medição da inspeção
Ilustração 5: Cadeia de rastreabilidade
A rastreabilidade é assim alcança, realizando a calibração do equipamento de medição em
laboratórios de calibração, que além de possuírem padrões rastreáveis a padrões primários, possua
capacitação técnica confiável, para realização das mesmas.
Quando a calibração não é realizada em laboratórios pertencentes à RBC, deve ser solicita cópia dos
certificados dos padrões, para que seja evidenciada a rastreabilidade pretendida.
Na ilustração acima, verificamos quatro caminhos para obter a rasteabilidade das medições
realizadas com um equipamento de medição, de uma atividade de inspeção.
a) Rastreabilidade obtida por intermédio de laboratório da organização, que possua padrões
rastreáveis ao SI.
b) Rastreabilidade obtida por intermédio de laboratório externo qualificado que possui padrões
rastreáveis ao SI.
c) Rastreabilidade obtida calibrando o equipamento de medição diretamente em laboratórios da
RBC.
d) Rastreabilidade obtida através de laboratório externo que possua padrões rastreáveis a um
Laboratório Nacional de Metrologia; como por exemplo: INMETRO/Brasil, NIST/USA,
PTB/Alemanha, etc.
Quando forem utilizados laboratórios que não pertençam à RBC, os mesmos devem ser qualificados
de acordo com procedimentos específicos, visando avaliar sua competência técnica e a
rastreabilidade dos seus padrões ao Sistema Internacional de Unidades. È importante à manutenção
dos certificados de calibração dos padrões, pelo tempo estabelecido no sistema de gestão.
4.14 – Análise de melhorias
É muito importante o estabelecimento de procedimentos de monitoramento, análises e melhorias
necessárias, para assegurar a conformidade e melhorar continuamente o sistema de gestão
metrológica, através de auditorias, monitoramento, análises estatísticas e outras técnicas pertinentes,
podendo-se usar dos seguintes mecanismos:
Análise crítica do sistema de gestão metrológico;
O responsável pelo sistema de gestão metrológica, deve realizar análises críticas periódicas, visando
detectar, identificar e avaliar falhas, tomando as ações necessárias para suas correções.
Auditorias específicas para o sistema de gestão metrológica
a) Devem ser planejadas, implementadas e conduzidas auditorias internas periódicas, visando
avaliar e assegurar conformidade do sistema de gestão metrológica com os requisitos
especificados. Estas auditorias devem cobrir as atividades de comprovação metrológica com
e processos de medição. As auditorias devem ser realizadas por equipe de auditores que não
estejam envolvidos com as atividades do sistema de gestão metrológica, de forma que seja
mantida sua independência e não existam influências e direcionamentos. Os auditores
devem ser capacitados para realização da auditoria e pelo menos um auditor deve possuir
conhecimentos metrológicos suficientes, possibilitando a avaliação dos processos. Temos
verificado que muitas auditorias em sistemas de gestão metrológica são muito ineficazes,
por estarem incluídas em um contexto maior (ISO 9000, SPIE, etc.) e por este motivo são
muito superficiais e nada acrescentam para melhoria do sistema de gestão metrológica.
Monitoramento de processos de medição específicos
Os principais processos de medição devem ser monitorados periodicamente utilizando
procedimentos específicos. O monitoramento tem como objetivo prevenir desvios dos requisitos
metrológicos, assegurando a detecção e identificação das deficiências, de forma que sejam
adotadas medidas para a pronta correção e prevenção de sua repetição.
A experiência prática demonstra que o resultado de medições, pode variar em função da variação de
alguns fatores, por exemplo:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Operador;
Equipamento utilizado;
Calibração do instrumento;
Condições ambientais;
Procedimento de medição;
Condições em que as medições são realizadas.
Desta forma, o monitoramento de processos de medição deve ser realizado, de forma a verificar a
variação nos resultados das medições, quando um ou mais parâmetros são alterados. Por exemplo:
pode ser verificado qual será a variação no resultado da medição de espessura de parede de um
equipamento, quando as medições são realizadas por diferentes inspetores ou com diferentes
instrumentos.
Ensaio de proficiência
Quando a atividade de inspeção utilizar laboratório da própria organização para realizar calibração
em seus equipamentos de medição, é conveniente a realizados de programas de intra-comparações,
de forma a verificar a homogeneidade dos seus resultados. Estes programas devem ser realizados
através de procedimentos específicos, tendo como objetivos:
a) Analisar a consistência entre as medições realizadas pelos metrologistas ou a efetividade de
treinamento;
b) Estimar a grandeza das variabilidades devidas a fontes internas;
c) Avaliar repetitividade e reprodutividade de processos de medição.
Quando a atividade de inspeção utilizar laboratório externo para realizar a calibração de seus
equipamentos de medição, é conveniente a realização de programas de inter-comparações, de forma
a verificar a homogeneidade dos seus resultados. Estes programas devem ser realizados através de
procedimentos específicos, tendo como objetivo:
a) Determinar fontes de erros existentes entre laboratórios
b) Identificar, entre vários laboratórios, aqueles que necessitam se ajustar aos demais em
termos em exatidão e repetitividade.
Controle das não conformidades
O sistema de gestão metrológica deve assegurar que equipamentos e processos não conformes
sejam identificados e não devem ser usados até que ações corretivas e preventivas sejam tomadas,
visando corrigir os parâmetros que geraram as não conformidades, de forma a atuar em suas causas.
Se um processo de medição não conforme for identificado, o responsável pelo sistema de gestão
metrológica deve realizar estudo minucioso, determinando as conseqüências potenciais que a não
conformidade pode ter causando e recomendar e/ou tomar as ações necessárias para sua correção.
Um equipamento de medição deve ser considerado não conforme quando apresentar alguma das
situações abaixo:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
Ter sofrido algum tipo de dano;
Ter sofrido alguma sobrecarga;
Estar com suspeita de mau funcionamento que possa invalidar seus requisitos metrológicos;
Produzir resultados de medição incorretos;
Estar com validade de sua comprovação metrológica vencida;
Ter sido manuseado incorretamente;
Ter o selo de proteção danificado;
Ter sido exposto a grandezas que possam afetar adversamente seu uso pretendido;
Apresentar erro máximo acima da tolerância;
5 – ESTUDO DE CASO
5.1 – Especificação do processo
Foi realizado um estudo referente à medição de espessura de parede de dois tubos, contendo quatro
pontos de medição cada, realizadas por dez profissionais certificados pelo SNQC/END. Cada
inspetor utilizou dois instrumentos diferentes e foram realizadas três séries de medições com cada
instrumento. Desta forma cada pondo foi submetido a três leituras por cada instrumento. Para este
estudo foram estabelecidas as seguintes condições.
a) Medições realizadas por profissionais certificados pelo SNAC/END em US-N1-ME ou USN1-CL;
b) Procedimento de inspeção qualificado por um inspetor nível 3 em US;
c) Bloco padrão calibrado e comprovado metrológicamente;
d) Mesmo corpo de prova;
e) Mesmas condições ambientais.
No sentido de padronizar as tarefas, foi também estabelecido o seguinte roteiro para cada série de
medições:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Ajustas o instrumento 01;
Realizar as quatro medições com o instrumento 01 em cada um dos tubos;
Desligar o instrumento 01;
Ajustas o instrumento 02;
Realizar as quatro medições com o instrumento 02 em cada um dos tubos.
Desligar o instrumento 02;
5.2 – Critério de aceitação de valores extremos
Quando se realiza uma série de medições, existe a possibilidade de ocorrerem erros espúrios tendo
como conseqüência valores que estão fora da distribuição. Existem vários fatores que contribuem
para provocar a existência destes valores espúrios, entre os quais podemos citar:
a) Avaliação equivocada da indicação;
b) Erro de registro;
c) Mau posicionamento do equipamento de medição com relação ao mensurando;
d) Cansaço, falta de atenção, fatores emocionais, negligência do operador.
Tendo em vista que estes valores podem não pertencer à amostra, deve-se realizar uma avaliação
para verificar se os mesmos devem ou não ser descartados, através de uma análise criteriosa e
baseada em técnicas adequadas. Uma ferramenta muito utilizada para verificar se um valor extremo
pertence a uma amostra é o critério de Grubbs, o qual estabelece que uma medida xi deve ser
descartada, se o valor Tx calculado, for maior do que o valor crítico. O valor de Tx é calculado
utilizando a equação 09, abaixo:
Tx =
xi − x m
Eq: 9
s
Onde
Xi: Valor extremo
Xm: Média da amostra
S: desvio padrão
O valor crítico para um nível de significâcia de 5% e 30 medições, conforme nosso caso é de:
Tx5% = 2,91
Extremo superior do instrumento 01
Tx =
xn − xm
s
Tx = 1,50
=
5,9 − 5,71
0,127
Extremo inferior do instrumento 01
Tx =
xn − xm
s
Tx = 3,57
=
5,71 − 5,30
0,115
Extremo superior do instrumento 02
Tx =
xn − xm
s
Tx = 0,93
=
5,90 − 5,79
0,122
Extremo inferior do instrumento 02
Tx =
xn − xm
s
Tx = 3,16
=
5,79 − 5,40
0,122
Utilizando o critério de Grubbs, verificamos que os valores mínimos para ambos instrumentos
foram considerados como não consistentes, e foram excluídos do estudo.
Novos cálculos foram realizados, considerando os novos extremos de 5,5mm para o instrumento 01
e 5,6mm para o instrumento 02, e os resultados foram considerados consistentes.
Extremo inferior do instrumento 01
Tx =
xn − xm
s
Tx = 2,25
=
5,73 − 5,50
0,102
Extremo inferior do instrumento 02
Tx =
xn − xm
s
Tx = 2,00
=
5,80 − 5,60
0,100
5.3 – Compatibilidade entre variâncias
Uma outra analise que deve ser realizada consiste na verificação de compatibilidade entre
variâncias. Uma boa ferramenta para fazer esta avaliação consiste no critério de Cochram, que
consiste na razão da maior variância com relação ao somatório de todas as variâncias, conforme
equação 10 abaixo:
Cx =
2
s max
p
∑s
Eq: 10
2
i
i =1
O valor crítico para um nível de significância de 5% e 10 inspetores com 3 leituras cada um,
conforme nosso caso é de:
Cx = 0,445.
Variabilidade do instrumento 01
Cx =
2
smax
p
∑s
2
i
=
0,115 2
0,028
i =1
Tx = 0,472
Variabilidade do instrumento 02
Cx =
2
smax
p
∑s
2
i
0,115 2
=
0,033
i =1
Tx = 0,401
Utilizando o critério de Cochran, as variabilidade das medições realizadas utilizando cada
instrumento foram avaliados e a variabilidade do instrumento 01 foi considerada não consistente,
pois ficou acima do valor crítico adotado para a amostra.
5.4 – Análise dois resultados
Para o julgamento da qualidade dos resultados das medições, foi utilizada a técnica estatística
através do o cálculo do erro normalizado (En), a qual permite avaliar se dois ou mais resultados de
uma medição tem a mesma informação e por conseguinte conduzem a mesma decisão com relação
ao “valor verdadeiro da grandeza”. Esta técnica, amplamente utilizada na inter-comparação
laboratorial, pode ser facilmente adaptada ao exemplo deste trabalho, substituindo a variável
laboratório pela variável inspetor, sendo um bom auxílio para analisar a reprodutibilidade entre os
inspetores e entre instrumentos. Para realização deste cálculo foi determinada a incerteza de cada
série de medição com cada um dos dois instrumentos. O En é avaliado de forma que valores
inferiores à unidade são considerados aceitáveis.
O método é conveniente para o julgamento da qualidade de um resultado de medição e é obtido
através da equação 11, abaixo:
En =
m2 − m1
Eq: 11
U 12 + U 22
m1 : Média encontrada utilizando o instrumento 01;
m2 : Média encontrada utilizando o instrumento 02;
U 1 : Incerteza das medições utilizando o instrumento 01;
U 2 : Incerteza das medições utilizando o instrumento 02;
As incerteza foram calculadas utilizando as seguintes equações:
2
2
 s   U   0,1 
U i = 2.  i  +   + 

 n   k   12 
U = U 12 + U 22
2
Eq: 12
Eq: 13
s: Desvio padrão das obtido nas três série de medição por cada inspetor utilizado cada instrumento.
N: Número de séries
U: Incerteza expandida do bloco padrão
k: Fator de abrangência obtido no certificado de calibração do bloco.
O fator
0,1
12
foi considerado com fonte de incerteza devido á instabilidade na leitura do
instrumento.
Na tabela 05, apresentamos um resumo das medições realizadas por cada inspetor, utilizando cada
um dos dois instrumentos, onde podemos verificar o valor das incertezas expandias de cada série de
medição, da incerteza combinada considerando os dois instrumentos, e o erro normalizado de cada
inspetor, relacionado ao par de instrumentos utilizados.
Nesta tabela, verifica-se que os resultados das medições do instrumento 02 foram ligeiramente
superiores aos resultados das medições obtidas com o instrumento 01.
Também é possível verificar que o inspetor “F” apresentou o erro normalizado, 81% acima do valor
máximo e destacando-se negativamente dos demais inspetores. Verifica-se também que o inspetor
“D” apresentou erro normalizado muito próximo do limite de tolerância.
Outra observação que merece destaque consiste no alto valor encontrado na incerteza do inspetor
“B”, valendo salientar, que o único fator variável no cálculo da incerteza, encontra-se na
variabilidade das medidas encontradas pelos inspetores.
As amplitudes, diferença entre os valores máximos e mínimos, obtidas com cada instrumento,
também foram elevadas, ficando em 0,4mm para o instrumento 01 e 0,3mm para o instrumento 02.
Tabela 6: Resumo do resultado das medições
Inspetor
Instrumento 01
m1
U1
Instrumento 02
m2
U2
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
5,80
0,08
5,80
5,57
0,15
5,67
5,70
0,08
5,73
5,83
0,10
5,90
5,60
0,08
5,70
5,70
0,08
5,90
5,80
0,08
5,83
5,67
0,10
5,70
5,75
0,13
5,83
5,83
0,10
5,90
Instrumento 01
Máximo:
5,90
Mínimo:
5,50
Amplitude:
0,40
Diferença
m2 − m1
0,08
0,15
0,10
0,08
0,08
0,08
0,08
0,14
0,10
0,08
0,00
0,10
0,03
0,07
0,10
0,20
0,03
0,03
0,08
0,07
Máximo
Mínimo
Amplitude
U = U 12 + U 22
En =
0,11
0,22
0,13
0,13
0,11
0,11
0,13
0,17
0,16
0,13
Instrumento 02
5,90
5,60
0,30
m2 − m1
U 12 + U 22
0,00
0,46
0,23
0,53
0,91
1,82
0,23
0,18
0,50
0,54
Ilustração 6: Apresentação gráfica do erro normalizado
Erro normaliz ado comparando os dois instrumentos
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
A tabela 07 apresenta o cálculo dos erros normalizados de cada inspetor, com relação a um valor de
referência que foi adotado de 5,80mm. Nesta tabela, pode-se observar que dois inspetores
apresentaram valores do erro normalizado acima da tolerância e 05 tiveram seus valores de erro
normalizado próximo do limite de 1,00.
Tabela 7: Valores de En dos inspetores com relação ao valor de referência
Instrumento 01
Inspetor
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
Instrumento 02
En
0,00
1,27
0,79
0,23
1,59
0,79
0,00
0,94
0,31
0,23
Inspetor
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
Em
0,00
0,73
0,47
0,79
0,79
0,79
0,23
0,59
0,23
0,79
Ilustração 7: Apresentação gráfica do erro normalizado em relação ao valor de referência
Erro normalizado comparando cada instrumento com o valor
de referência
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
A ilustração 08 apresenta graficamente a diferença entre a média das medições de cada inspetor e o
valor de referência com suas incertezas associadas. Nesta ilustração, é fácil verificar que existem
vários pares de medidas que não são compatíveis, como por exemplo: E1/D2, D1/E2, F1/F2,
G2/H1, B1/J2. A1/E1, C2/D2, F2/H2, entre outros.
Ilustração 8: Resultado das medições e suas respectivas incertezas, onde verifica-se que as
medidas do "F" foi incompatíveis
Resultado das medições com suas respectivas incertezas
0,30
0,20
0,10
0,00
A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2 E1 E2
F1 F2 G1 G2 H1 H2
I1
I2
J1
J2
-0,10
-0,20
-0,30
-0,40
-0,50
A tebela 8 abaixo apresenta vários pares de medições com erro normalizado acima da tolerância, ou
seja, incompatíveis.
Tabela 8: Comparação entre vários pares de medições.
Grupo
E1/D2
D1/E2
F1/F2
G2/H1
B1/J2
A1/E1
C2/D2
F2/H2
Inspetor 01
m1
U1
5,60
5,83
5,70
5,83
5,57
5,80
5,73
5,90
0,08
0,10
0,08
0,08
0,15
0,08
0,10
0,08
Inspetor 02
m2
U2
5,90
5,70
5,90
5,67
5,90
5,60
5,90
5,70
0,08
0,08
0,08
0,10
0,08
0,08
0,08
0,14
Diferença
m2 − m1
U = U 12 + U 22
0,30
0,13
0,30
0,16
0,33
0,20
0,17
0,20
0,12
0,13
0,12
0,13
0,17
0,12
0,13
0,15
En =
E rro n ormaliz ad o p ares d e in sp eto res
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
D1E 2
F1F2
H1G2
B 1J2
A 1E 1
C2D2
U 12 + U 22
2,50
1,00
2,50
1,23
1,94
1,67
1,31
1,33
Ilustração 9: Apresentação gráfica do erro normalizado por pares de medições
E 1D2
m2 − m1
F2H2
6- Conclusões
A necessidade de estabelecer e manter um sistema gestão metrológica, em um órgão de inspeção de
equipamentos e instalações, é fator importante e estratégico para organização, visto que decisões
importantes são tomadas, em função dos resultados das medições realizadas, assim como, todo o
controle do processo, tendo reflexos de caráter técnico e financeiro para organização.
O gerenciamento metrológico deverá abranger os fornecedores de serviços de calibração, visto que
as atividades realizadas pelos mesmos, contribui diretamente com os resultados das medições,
podendo levar a resultados equivocados. Desta forma, deverão atender, em sua totalidade, a NBR
ISO/IEC 17025:2005, sejam estes pertencentes a organização ou não.
Um Sistema de Gestão Metrológica deve ser implementado nas atividades de inspeção de
equipamentos e instalações, em conformidade com a norma NBR ISO 10012:2004, de forma gerar
mecanismos que possam assegurar a sua confiabilidade metrológica.
O processo produtivo deverá ser conhecido em detalhes, incluindo as fontes de influencia, de forma
a possibilitar que critérios de aceitação sejam definidos, e que decisões possam ser tomadas com
segurança.
As atividades de inspeção de equipamentos devem planejar não apenas auditorias no sistema de
comprovação metrológica, mas também implementar mecanismos de controle e monitoramento dos
seus processos de medição mais críticos.
Os técnicos de inspeção de equipamentos, e profissionais de ensaios não destrutivos devem ser
capacitados em confiabilidade metrológica, de forma que tenham condições de identificar as fontes
de incerteza inerentes aos trabalhos que executam, e tomar ações que minimizem seus efeitos no
resultado das medições.
No estudo realizado, podemos verificar que mesmo utilizando profissionais capacitados,
instrumentos comprovados e procedimentos qualificados, verificamos que não houve
reprodutividade dos resultados considerando as variáveis inspetor e instrumento, o que poderia ter
levado a decisões diferenciadas com relação à continuidade ou retirada de um equipamento de
operação, ou estimativa equivocada da sua vida residual.
Um programa de controle e monitoramento de processos de medição, pode detectar estas situações
e adotar medidas corretivas e preventivas, apontando para a necessidade de implementar um
sistema de gestão metrológica eficaz, abrangendo tanto o pilar da comprovação metrológica como o
pilar do controle dos processos de medição.
MENSAGEM FINAL
A avaliação da incerteza de medição não é uma tarefa de rotina nem uma tarefa puramente
matemática; ela depende de conhecimento detalhado da natureza do mensurando e da medição. A
qualidade e utilidade da incerteza indicada para o resultado de uma medição, dependem, portanto,
e em última análise, da compreensão, análise crítica e integridade daqueles que contribuem para o
estabelecimento do seu valor.
Referências bibliográficas
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equipamentos de medição, Maio/2004
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calibração, 2005
[3] NBR ISO 9001, Sistemas de gestão para qualidade – Requisitos, 2000
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20-04-2006
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http://www.grupocalibracao.com/arquivos-htm/downloads.htm Acesso: 20-04-2006
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[20] Instituto Brasileiro de Petróleo. Conceitos básicos de estatística aplicada a metrologia.
Abril.2000
[21] Fundação Centro de Referência em Tecnologia Inovadoras. Incerteza de medição.
Agosto/2000.
______________________________
1 Técnico de inspeção de equipamentos II, profissional certificado em END(SM-ACFM-N2/LPN2-G/PM-N2-SY/US-N1-CL), metrologista – PETROBRAS/UN-BSOL
[email protected], [email protected]
2 Metrologista, Técnico em Mecânica Industrial - Gerente Técnico e Comercial da AUNA
Assessoria em Metrologia e Qualidade – [email protected]