Validação, Qualificação e
Verificação de Instrumentos
7 de Novembro de 2006
e parte da aula de 3 de Novembro de 2006
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Âmbito da Validação ou
Qualificação de Equipamentos
• A Validação Instrumental é um tema muito vasto pois
há muitos tipos de ensaios utilizados em laboratórios
de controlo de qualidade e podem considerar-se
equipamentos diversos para a realização de cada tipo
de ensaio.
• Assim a discussão destes assuntos será encaminhada
para alguns equipamentos mais correntes mas que
permitem ilustrar o que se pretende que seja feito no
laboratório em termos de validação ou qualificação
de equipamentos e as preocupações que devem
orientar estes trabalhos.
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Terminologia de Qualificação de
Equipamentos (1de3)
• Está mais ou menos consagrada uma terminologia
de qualificação de equipamentos:
– Qualificação de Projecto (DQ “Design
Qualification”): refere-se à correspondência que deve
existir entre os requisitos do utilizador e as
especificações (funcionais e operacionais) dos
equipamentos.
Relativamente às Qualificações do Fornecedor, além da
competência para construção dos equipamentos, podese incluir as competências para instalação e assistência
técnica aos equipamentos instalados.
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Terminologia de Qualificação de
Equipamentos (2de3)
– A Qualificação de Instalação (IQ ”Installation
Qualification”) atesta a instalação correcta dos
equipamentos e tem que ser realizada no local em que é
instalado o equipamento e onde vai ficar a funcionar em
rotina. Muitas vezes, este trabalho é requisitado ao
fornecedor juntamente com o passo seguinte.
– Depois da Instalação é necessário assegurar que o
equipamento funciona de modo adequado. Nesta
Qualificação Operacional (OQ “Operational
Qualification”), terão que ser feitos ensaios destinados
a verificar se o equipamento está a trabalhar de acordo
com as especificações.
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Terminologia de Qualificação de
Equipamentos (3de3)
– A sigla IQ/OQ designa “Installation Qualification /
Operational Qualification” e, no caso de ser
requisitada, tem que ser feita por técnico(s)
especialmente qualificado(s) e diferente(s) daquele(s)
que fez (fizeram) a instalação do equipamento.
– Qualificação de Desempenho (PQ “performance
qualification”): já em rotina devem ser feitos
regularmente ensaios destinados a verificar se o
equipamento se mantém em boas condições de
utilização para o(s) ensaio(s) em que é utilizado.
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Trabalhos de Validação Instrumental
• Admitindo que os equipamentos existentes no Laboratório
são adequados (adequabilidade será mais uma palavra a
considerar para equipamentos e métodos), deverão existir
procedimentos escritos para verificar se estes equipamentos
estão ou não a trabalhar de acordo com as especificações
necessárias aos trabalhos a executar o que corresponde à
Qualificação de Desempenho referida anteriormente.
• Por vezes, estes ensaios de validação vão ser executados
pelo pessoal do laboratório. De qualquer modo, tem que
haver confiança nos resultados dos ensaios de validação
executados e que têm que ficar devidamente documentados
e guardados em arquivo.
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Verificação e Calibração de
Aparelhos de Medida
• Mediante ensaio simples com padrões, será possível fazer
a verificação de aparelhos de medida: verifica-se se o
valor medido para o padrão está (ou não) de acordo com
o(s) valor(es) conhecido(s) do padrão (ou padrões) e
poderá concluir-se se o aparelho está ou não a apresentar
desvios inaceitáveis.
• Por outro lado, há procedimentos mais complicados e que
envolvem a utilização de padrões adequados para fazer
calibração desses aparelhos de medida. Nestes casos, é
indispensável indicar a rastreabilidade e incerteza dos
valores de calibração. Se for necessário, essa calibração
permite corrigir os valores medidos com o aparelho
calibrado.
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Cadernos e Registos de Laboratório
Sistemas de Aquisição de Dados
• Tradicionalmente e ainda hoje em muitos casos, os valores
lidos em ensaios eram registados em cadernos de
laboratório que tinham que ser devidamente preenchidos.
• Tem-se observado tendência crescente para facilitar e
automatizar essas tarefas: os valores medidos no
equipamento experimental são transferidos (na forma
analógica ou digital) para o sistema de dados (aquisição,
registo e tratamento) onde são guardados.
• Estes sistemas facilitam os trabalhos de laboratório mas
também deverão ser validados.
• Para facilitar a discussão considera-se este assunto
relacionado com o uso de computadores que estão cada
vez mais a ser utilizados para este fim.
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Computadores e “Software”
• Geralmente os computadores fazem parte dos sistemas de
aquisição de dados o que facilita o registo dos dados em
bruto bem como tratamento desses dados e podem ser
ligados ao sistema geral de informação do laboratório.
• A validação de “hardwares” e de “softwares” de
computadores para laboratório é difícil mas tornou-se
indispensável até porque, em caso de erro, não se pode
responsabilizar por isso o computador ou o software que
está a ser usado.
• Continua a ser tema actual e uma discussão pormenorizada
deste assunto vai merecer um tratamento separado.
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Ensaios Simples e Águas de
Laboratório
• Há medições que são feitas em rotina e que se tornam tão
familiares que passam despercebidas e até pode parecer
que é trivial fazer a sua verificação. Por exemplo:
– Tempo e intervalos de tempo.
– Temperatura que tanto pode dizer respeito a condições para ensaio
químico, como conservação de amostras em frigorífico ou até
condições ambiente em laboratório.
– Outras medições relacionadas com as condições ambiente como,
humidade e pressão atmosférica.
• Também vale a pena ter em atenção a água no laboratório
que tem utilizações diversas e importantes para além das
usuais para a água de rede.
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Medição de Massas, Volumes e pH
• Na maioria dos laboratórios, as pesagens,
medições de volumes e preparação de soluções são
trabalhos correntes.
• A medição de pH também é uma operação de
rotina e por vezes faz-se com rigor acima daquilo
que é necessário como, por exemplo, quando nos
basta ter uma indicação do valor de pH 1.
De qualquer modo, interessa discutir este tema
duma maneira geral até porque há ensaios em que
a medição rigorosa é indispensável.
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Espectrofotómetros e Afins
• As técnicas espectroscópicas são muito usadas
directamente como, por exemplo, a espectrofotometria de
absorção molecular e/ou de infravermelhos aplicada na
análise de compostos ou a espectrofotometria de absorção
atómica usada na análise de elementos.
• Por outro lado, pode haver acoplamento com outras
técnicas como, por exemplo, os espectrofotómetros de
absorção molecular e de fluorescência que são usados
como detectores em cromatógrafos de fase líquida ou em
electroforese capilar.
• O espectrofotómetros de UV-Vis foi apresentado como
exemplou-se para ilustrar métodos de verificação.
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Espectrofotómetros (UV-visível)
• Verificações:
– Escala de comprimentos de onda
– Escala de absorvências (ou absorvâncias)
– Luz parasita (“stray light”).
• No caso de se terem observado desvios no ensaio
de padrões, as calibrações dos espectrofotómetros
podem eventualmente ser feitas com os padrões.
Deve notar-se que nos espectrofotómetros
correntes, os ajustes internos a introduzir no
funcionamento do espectrofotómetro têm que ser
feitas por pessoal técnico especializado.
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Verificações da Escala de
Comprimentos de Onda (1de2)
• Comparação com espectros de arquivo. Estes espectros
poderão eventualmente corresponder aos da solução que
está a ser usada em análise de rotina para calibração do
método de análise.
• Espectro de emissão da lâmpada de deutério que equipa a
maioria dos espectrofotómetros (e que tem emissões
características a 486,0 e 656,1nm).
• Utilização de soluções de hólmio ou de didímio (mistura
de neodímio e praseodímio) que têm espectros de absorção
característicos e que podem ser preparadas no laboratório
de acordo com procedimentos adequados ou então
adquiridas em fornecedor qualificado (nesse caso, vêm
acompanhadas de certificado).
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Verificações da Escala de
Comprimentos de Onda (2de2)
• A maneira mais prática de fazer a calibração da
escala de comprimentos de onda consiste na
utilização de filtros de hólmio ou de didímio
(mistura de neodímio e praseodímio). Trata-se de
placas de vidros especiais contendo óxidos
daqueles metais e que estão montadas em suportes
que se fixam facilmente nos porta-células dos
espectrofotómetros.
• Estes filtros podem adquirir-se facilmente com os
respectivos certificados. “Infelizmente” há prazos
de validade para estes certificados.
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Espectro do Filtro de Hólmio
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Verificações da Escala de
Absorvâncias
• Só interessa fazer estes ensaios depois da
verificação da escala de comprimentos de onda.
– A escala de absorvância pode ser verificada usando
soluções de dicromato de potássio (20, 40, 60, 80, 100
mg/L) em meio ácido (0,4 mL de ácido sulfúrico
concentrado por L de solução ou em ácido perclórico
0,001M): há valores de absorvâncias tabelados para
estas soluções.
– Um método alternativo consiste em utilizar placas de
vidro produzidas para este efeito e que são usadas de
modo semelhante ao descrito para os filtros de hólmio e
didímio. São necessários vários filtros (por exemplo 8)
que se adquirem com os respectivos certificados.
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Teste da Escala de Absorvância
Usando Filtro (Certificado)
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Verificações da Luz Parasita
• A luz parasita resulta de radiação que atinge o
sensor do espectrofotómetro embora tal não
devesse acontecer. Pode aumentar com o desgaste
e envelhecimento do espectrofotómetro.
– A luz parasita (“stray light”) pode ser verificada
recorrendo a soluções aquosas (KCl 12g/L, NaI 10g/L
ou NaNO2 50g/L).
– Um método alternativo consiste em utilizar um filtro
adequado que pode ser adquirido (também com o
respectivo certificado). Trata-se de um vidro especial
que se introduz no porta-células do espectrofotómetro.
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Teste da Luz Parasita Usando Filtro
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Validação de Cromatógrafos e
Métodos Cromatográficos
• A cromatografia é uma técnica que tem um grande número
de aplicações e só por isso já mereceria destaque num
módulo de validação de instrumentos e métodos de análise
química.
• Para além disso, há uma grande diversidade de
cromatógrafos e métodos cromatográficos que permitem
exemplificar muitos aspectos da validação.
• Finalmente, este tratamento relativo à cromatografia pode
ser adaptado sem grandes dificuldades para a
instrumentação e métodos de electroforese capilar.
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Sistemas Modulares e
Metodologias de Ensaios
• Os cromatógrafos podem ser encarados como
sistemas modulares havendo diferentes
metodologias de ensaio:
– Tal como é feito no controlo de qualidade da fábrica que
produz os equipamentos, pode verificar-se o
funcionamento de cada um dos módulos
independentemente dos outros. Depois haveria que ligar
os vários módulos e fazer um ensaio simples do conjunto.
– Nos procedimentos de ensaio que são realizados em
rotina no laboratório, convém manter as montagens
experimentais com os vários módulos ligados.
• Relativamente aos procedimentos de ensaio
propriamente ditos pode ser sugerido um conjunto
de padrões mas nada impede que se consigam fazer
ensaios semelhantes com as soluções de padrão
usadas nas rotinas do laboratório.
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Validação de Cromatógrafos de
Fase Líquida
• Para facilitar a discussão deste tema serão
consideradas as montagens mais correntes
utilizadas em cromatografia líquida de alta
eficiência (HPLC).
• Não se discutirá o uso de reactores (pré- ou
post-coluna cromatográfica) e o detector
utilizado como exemplo será o detector de
absorção no ultravioleta e visível.
• Outras opções relativamente a
equipamentos para HPLC poderão ser
discutidas como extensões das montagens
mais simples.
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Esquema de Cromatógrafo de
Fase Líquida
bomba
programador
de eluentes
injector
coluna
detector
tratamento
de dados
amostrador
eluentes
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Ensaios de Verificação
Começando no Sistema de Dados
• Sendo o cromatógrafo um sistema modular, uma
ordenação possível quanto à realização dos
ensaios de verificação consistiria em começar pelo
sistema de aquisição e tratamento de dados do
cromatógrafo e que na prática pode ser feito com:
– Registadores potenciométricos.
– Integradores.
– Computador com “hardware” e “software” para
aquisição e tratamento de dados.
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Sistemas de Aquisição e
Tratamento de Dados
• A verificação do sistemas de aquisição e
tratamento de dados pode ser feita por:
– Como a maior parte dos detectores tem duas saídas de
sinal pode fazer-se a comparação dos cromatogramas
obtidos em dois sistemas diferentes de aquisição e
tratamento de dados usados simultaneamente para o
mesmo cromatógrafo na mesma análise.
– Utilização de um gerador de sinal eléctrico conhecido
como é exemplificado no exemplo apresentado no
diapositivo seguinte.
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Cromatograma “Artificial” Tratado
pelo Sistema de Dados
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Utilização de Dispositivos de
Simulação de Cromatogramas
• O exemplo anterior ilustra o caso de cromatógrafos
que têm um modo de funcionamento em que é
transmitido para o sistema de dados um
cromatograma conhecido: No exemplo dado,
tratava-se de um conjunto de 3 picos distanciados
de 0,50min e com relação de áreas 100:10:1 que se
pode repetir várias vezes para estudar a
repetibilidade das medições.
• Na aula discutiu-se como uma possibilidade mais
elaborada mas também de aplicação simples o uso
de um dispositivo que se liga ao sistema de dados e
que permite simular um cromatograma havendo
versões comerciais destes dispositivos.
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Incertezas em Resultados de
Calibrações, Verificações e Análises
• Quando é feita a calibração dum equipamento é obrigatório
indicar a incerteza e rastreabilidade das medições feitas.
• Não se pretende transformar um laboratório de análises
químicas para incluir uma extensa secção de metrologia
mas convém ter uma ideia geral de como é que se pode
fazer algumas calibrações. Isso torna mais fácil a redacção
de relatórios ou o uso dos certificados de calibração e pode
servir para inspirar possíveis métodos de verificação a
realizar no laboratório.
• Em Análise Química, torna-se cada vez mais corrente a
preocupação em que os resultados venham acompanhados
das incertezas correspondentes.
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Considerações Finais
• Já se referiu a diversidade de equipamentos
disponíveis para a realização de ensaios
laboratoriais e o mesmo se poderia dizer
relativamente a métodos de ensaio utilizáveis em
controlo de qualidade.
• Assim, foram apresentados com mais pormenor
alguns exemplos correntes em laboratórios de
análises químicas. Se for necessário tratar da
validação dum novo equipamento (ou método de
ensaio), haverá a possibilidade de, sem grande
dificuldade, adaptar algumas das metodologias
discutidas.
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