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CONTROLO METROLÓGICO DOS ALCOOLÍMETROS E CINEMÓMETROS
NO IPQ
A.Furtado; C.M.Pires; M.C.Ferreira, O.Pellegrino
Departamento de Metrologia, Instituto Português da Qualidade
RESUMO
De acordo com o Decreto-Lei nº 291/90 e a Portaria nº 962/90 que regulamentam em geral o Controlo Metrológico
dos instrumentos de medição em Portugal e as portarias específicas dos alcoolímetros e cinemómetros nºs 784/94
e 714/89, respectivamente, as operações do Controlo Metrológico são da competência do Instituto Português da
Qualidade (IPQ). Este texto faz o ponto da situação destas actividades no Departamento de Metrologia do IPQ,
descrevendo em que consistem os ensaios destas operações. Com efeito, esta actividade, que envolve as
verificações anuais obrigatórias de mais de 120 cinemómetros e de 500 alcoolímetros, garante a boa e credível
aplicação do Código de Estrada. Com a apresentação das inovações tecnológicas introduzidas nestes
instrumentos, nomeadamente programas informáticos que garantem maior rigor e segurança nos dados
adquiridos e registados, este texto aponta a necessidade da actualização daqueles respectivos regulamentos de
Controlo Metrológico, prevista para breve.
ABSTRACT
According to the Decree-Law nº 291/90 and the implementing order nº 962/90 that regulate in general the
Metrological Control of the measuring instruments in Portugal and the specific implementing orders for the
alcoholmeters and speedometers, respectively Ns. 784/94 and 714/89, the Instituto Português da Qualidade (IPQ)
is in charge of the Metrological Control operations. This text describes the state of art of these activities at the
Department of Metrology of IPQ. Indeed, this activity, that involves the annually mandatory verifications of more
than 120 speedometers and more than 500 alcoholmeters, ensures the correct and credible application of the
traffic rules. By displaying the technological innovation of these instruments, like the software that assures
correctness and security of the data acquisition, and registration, this text also points out the need for the next
updating of those respective national regulations.
1. Introdução
O Decreto-Lei nº 44/2005, de 23 de Fevereiro, define
o novo Código de Estrada de Portugal. O artigo 27.º
define os valores das coimas a pagar pelo condutor
em caso de excessos dos limites de velocidade.
Estas coimas podem ir de 60 €, para excesso de
velocidade de 20 km/h dentro das localidades até
2 500 €, para excessos de velocidade em mais de
80 km/h fora das localidades. O artigo 81.º define os
valores das coimas a pagar pelo condutor que conduz
sob a influência de álcool, i.e. com uma taxa de álcool
no sangue (TAS) superior a 0,5 grama por litro. Estas
coimas podem ir de 250 €, para valores de TAS iguais
a 0,5 g/L, até 2 500 € para valores de TAS superiores
a 1,2 g/L. A fiscalização do cumprimento das
disposições do Código de Estrada e legislação
complementar cabe à Autoridade Nacional de
Segurança Rodoviária (ANSR), à Brigada de Trânsito
da Guarda Nacional Republicana, ao Instituto das
Estradas de Portugal e às Câmaras Municipais,
consoante a natureza das vias públicas. Finalmente,
os equipamentos de fiscalização são homologados
pelo Despacho 12 594/2007 da predecessora à
ANSR, a Direcção-Geral Viação (DGV), Despacho
que resume os diferentes Despachos publicados pela
DGV. O Instituto Português da Qualidade (IPQ) que é
a entidade que aprova os modelos de instrumentos
utilizados na fiscalização em estradas efectua a sua
aprovação metrológica. Com efeito, para garantir os
resultados das medições com esses instrumentos,
foram publicadas o Decreto-Lei nº. 291/90 de 20 de
Setembro e a Portaria nº 962/90, que regulamentam e
descrevem o Controlo Metrológico dos instrumentos
de medição em Portugal, sendo o IPQ a entidade
competente das operações de Controlo Metrológico
destes instrumentos.
Em particular, a Portaria específica de número 784/94
de 13 de Agosto define o Regulamento do Controlo
Metrológico dos alcoolímetros, que são equipamentos
de fiscalização da taxa de álcool no ar expirado
(TAE), que é a grandeza medida por estes
instrumentos de medição. A indicação do resultado
em TAS, é efectuada mediante conversão, cujo factor
de conversão se encontra definido no artigo 81.º do
Código de Estrada.
A Portaria específica de número 714/89 de 23 de
Agosto define o Regulamento do Controlo Metrológico
dos equipamentos de fiscalização de velocidade dos
veículos abrangidos pelo Código de Estrada, os
cinemómetros.
Em Portugal, existem mais de 500 alcoolímetros e
cerca de 120 cinemómetros. A aplicação do Controlo
Metrológico é efectuada no Departamento de
Metrologia (LCM) do IPQ e os ensaios das operações
aos alcoolímetros são realizadas no Laboratório de
Química-Física (LQF) [1] e os aos cinemómetros no
Laboratório
de
Fotometria,
Radiometria
e
Radiofrequências (LFR) e em estrada [2].
Após uma apresentação sucinta dos modos de
funcionamento desses instrumentos de medição, as
operações do Controlo Metrológico serão brevemente
descritas, no intuito de cumprir as exigências dos
respectivos Controlos Metrológicos. Face a novas
funcionalidades associadas aos equipamentos,
principalmente proporcionados pela introdução de
programas informáticos, novas necessidades serão
levantadas neste texto para actualização dos
respectivos Regulamentos do Controlo Metrológico.
2. Princípios de Funcionamento
2.1
Alcoolímetros
A quantificação do álcool no ar expirado baseia-se na
determinação quantitativa da molécula de etanol,
presente no volume de ar alveolar expirado.
Para o controlo da alcoolemia, existem basicamente
duas tipologias de alcoolímetros: os alcoolímetros de
despiste, também designados por alcoolímetros
qualitativos, e os alcoolímetros evidenciais ou
quantitativos.
Os alcoolímetros qualitativos não são submetidos a
Controlo Metrológico, porque não satisfazem os
requisitos técnicos da Portaria 784/94 de 13 de
Agosto, sendo aconselhável uma calibração
periódica. Realizam a determinação da TAS com
células de combustível que são dispositivos
electroquímicos produtores de corrente eléctrica
(contínua). Esta corrente provém das reacções que
envolvem o consumo do etanol e do oxigénio
presentes no gás expirado, selectivo e compatível
com os eléctrodos da célula.
Os alcoolímetros quantitativos apresentam na sua
constituição uma célula electroquímica e um segundo
circuito de quantificação da vibração da ligação C-O
da molécula de etanol, por espectroscopia de
infravermelho. Estes instrumentos cumprem os
requisitos regulamentares, sendo submetidos a
Aprovação de Modelo e Controlo Metrológico.
As verificações metrológicas destes instrumentos de
medição baseiam-se na comparação dos valores de
TAS indicados pelos instrumentos e dos valores de
referência determinados por padrões certificados.
2.2
Cinemómetros
A fiscalização de velocidade dos veículos em Portugal
é efectuada com dois tipos de cinemómetros
aprovados e com verificação metrológica em
Portugal. Para os cinemómetros com princípio de
funcionamento segundo o efeito Doppler, a mudança
do valor da frequência (fD) duma radiação (de
comprimento de onda λ), reflectida sobre um objecto
em movimento, dá a velocidade deste objecto (v)
através de: fD = 2v cosα / λ (onde α é o ângulo entre
o eixo da radiação e o do movimento). Para os
cinemómetros-vídeo, a velocidade do veículo
fiscalizado é dada pela velocidade do carro
fiscalizador, s, que o persegue a uma velocidade
relativa nula durante um intervalo de tempo, t, e sobre
uma distância conhecida, d, o que se escreve:
s = 3,6 d / t = 3600 f / k. Nesta expressão, t é
expresso em segundos, k é uma constante de
calibração e f uma frequência associada ao
funcionamento do veículo.
As verificações metrológicas destes equipamentos
consistem na comparação dos valores das
velocidades medidas com esses equipamentos com
as medidas por um cinemómetro de referência.
3. Controlo Metrológico
3.1
Alcoolímetros
A definição, através da Portaria nº 748/94, de
determinados erros máximos admissíveis (EMA), quer
para a Aprovação de Modelo e Primeira Verificação,
quer para a Verificação Periódica, visa definir limites
dentro dos quais as indicações dos instrumentos de
medição, obtidas nas condições estipuladas de
funcionamento, são admissíveis. Ou seja, um
alcoolímetro de modelo aprovado e com verificação
válida, utilizado nas condições normais, fornece
indicações válidas e fiáveis para os fins legais.
Os ensaios de Controlo Metrológico realizam-se em
laboratório com atmosfera controlada e cada
instrumento é submetido inicialmente a uma rigorosa
inspecção visual. Após esta fase, e no caso de não
serem detectadas anomalias, o alcoolímetro é
verificado. Durante este processo, o instrumento é
colocado no banco de ensaios, sendo verificado com
misturas gasosas binárias de etanol em azoto, numa
gama de concentração compreendida entre 0,2 g/L e
2,5 g/L. Para cada concentração, são efectuados
ensaios de repetibilidade, de acordo com o estipulado
pela Recomendação nº 126 da Organização
Internacional de Metrologia Legal (OIML). Essas
misturas gasosas são preparadas e certificadas pelo
Laboratório de Gases de Referência (LGR) do LCM.
Baseando-se o Controlo Metrológico no método
comparativo, para cada ensaio, é determinado o erro
de indicação e comparado com o que está estipulado
na legislação, de acordo com a seguinte tabela:
Tabela 1: Erros Máximos Admissíveis (EMA) para os ensaios de
Primeira Verificação (PV), Verificação Periódica (VP) e Verificação
Extraordinária (VE), resultantes da Portaria nº 748/94
TAS (g/L)
0 < TAS < 0,92
0,92 ≤ TAS < 2,30
2,30 ≤ TAS < 4,60
4,60 ≤ TAS < 6,90
EMA
PV
± 0,046
g/L
±5%
± 10 %
± 20 %
VP e VE
± 0,07 g/L
± 7,5 %
± 15 %
± 30 %
Os EMA são limites definidos convencionalmente em
função não só das características dos instrumentos,
como da finalidade para que são usados. Ou seja,
tais valores limite, para mais e para menos, não
representam valores reais de erro, numa qualquer
medição concreta, mas um intervalo dentro do qual,
com toda a certeza (uma vez respeitados os
procedimentos de medição), o valor da indicação se
encontra.
Assim, os alcoolímetros são ensaiados de forma a
garantir que as suas indicações estão tão próximas
quanto possível de erro zero dentro da sua gama de
medição e, portanto, na sua utilização corrente,
fornecerão valores sempre dentro dos limites de erro
estabelecidos na lei.
Como é do conhecimento, a qualquer resultado de
medição está sempre associada uma incerteza, uma
vez que não existem instrumentos de medição
absolutamente exactos. Esta incerteza de medição é
avaliada no acto da aprovação de modelo por forma a
averiguar se o instrumento durante a sua vida útil
possui características construtivas, por forma a
manter as qualidades metrológicas regulamentares,
nomeadamente fornecer indicações dentro dos erros
máximos admissíveis prescritos no respectivo
regulamento.
Ao longo da vida útil do alcoolímetro, nomeadamente
durante as verificações metrológicas, o valor da
incerteza da medição é igualmente quantificado.
3.2
Cinemómetros
De acordo com os Despachos de Aprovação de
Modelo de cinemómetros, os cinemómetros – radar
por efeito Doppler os erros máximos admissíveis
dizem respeito ao valor da frequência de emissão
(24,1 GHz ou 34,3 GHz, consoante o equipamento) e
ao controlo da directividade da radiação (largura do
pico principal inferior a 7º e atenuação dos picos
secundários superior a 15 dB). Estes ensaios são
efectuados com um programa automático de
aquisição de diagrama de antena de radiação. Para a
primeira verificação, efectua-se uma comparação
estatística dos valores de velocidade indicados pelo
equipamento com os esperados a partir dum sinal de
frequência Doppler conhecido. Os instrumentos de
medição utilizados para as verificações em
Laboratório são: um sensor de potência 47771H2100B da Boonton, um analisador espectral 2792 da
Tektronix, com fidelidade de 0,1 dB. É necessário
para as simulações de velocidade um gerador de
sinais sintetizados 20 MHz Wavetek modelo 90. Para
os cinemómetros – vídeo, efectua-se unicamente o
controlo do relógio interno do equipamento por
comparação com o relógio de referência do
Laboratório de Tempo e Frequência (LTF), do LCM.
De acordo com os Despachos de Aprovação de
Modelo dos cinemómetros e da a Portaria nº. 714/89,
os erros máximos admissíveis (EMA) sobre as
velocidades medidas dependem da operação do
Controlo Metrológico e do tipo e modelo do
cinemómetro. Na Tabela 2, apresenta-se os EMA em
função desses parâmetros e das condições de
utilização do cinemómetro.
Tabela 2a: Erros Máximos Admissíveis (EMA) resultantes da
Portaria nº. 714/89, para Primeira Verificação
Velocidade V
Cinemómetro
V > 100 km/h
V ≤ 100 km/h
EMA (% de V)
EMA (km/h)
Fixo
±3
Radar 1
Móvel
±4
Radar 2
Cinemómetro vídeo
Fixo
Móvel
±3
±5
Móvel
±5
Tabela 2a: Erros Máximos Admissíveis (EMA) resultantes da
Portaria nº. 714/89, para Verificação Periódica e Verificação
Extraordinária
Velocidade V
Cinemómetro
V > 100 km/h
V ≤ 100 km/h
EMA (% de V)
EMA (km/h)
Todos
±5
Para estimar os EMA, utiliza-se um cinemómetro de
«referência» de utilização flexível, porque os ensaios
aplicam-se a todos os equipamentos do território do
Continente assim como aos das Regiões Autónomas
da Madeira e dos Açores.
Trata-se de um receptor GPS portátil comercial, o
Garmin modelo 76 com uma antena exterior GBR-27,
calibrado no Laboratório de Trânsito da Metrologia e
Acreditação Suíça (METAS), tendo uma fidelidade em
condições operacionais óptimas de 0,2 km/h. É
necessário efectuar estes ensaios de estrada num
local permitindo a recepção duma constelação de
sinais de 8 satélites. Graças a um protocolo de
cooperação entre o IPQ e a Força Aérea Portuguesa,
o LFR tem acesso à pista aérea desafectada da base
da Ota, onde está instalado um segundo cinemómetro
de referência, o cinemómetro de resolução elevada
HADER, da SAGEM, baseado no efeito Doppler. Este
cinemómetro é calibrado pelos serviços nacionais do
Controlo Metrológico de França. Nessa pista, efectuase também a calibração da constante k dos
cinemómetros –vídeo.
4. Tendências
Desde os últimos cinco anos, começaram a ser
aprovados, em Portugal, cinemómetros radar com
câmaras fotográficas digitais. Oferecendo melhor
flexibilidade da aquisição e tratamento dos dados,
aumentam a eficácia da fiscalização dos limites de
velocidade nas estradas. No entanto, as opções
ligadas ao programa informático associado exigem
uma maior atenção durante as Aprovações de Modelo
e verificações metrológicas.
Também novos tipos de cinemómetros foram
recentemente aprovados em Portugal. Trata-se de
cinemómetros com sensores estáticos constituído de
laço de indução magnética e instalados dentro das
faixas de rodagem. Esses equipamentos apresentam
sempre câmaras digitais e programas informáticos
cujas garantias de confidencialidade e segurança dos
dados têm de ser efectuadas durante as operações
do Controlo Metrológico.
O progresso tecnológico tem permitido a evolução
dos princípios de medição dos alcoolímetros, sendo
uma certeza que as tecnologias actualmente
existentes evidenciam uma melhoria na qualidade das
medições. Esta evolução passará certamente pela
introdução no mercado de novos instrumentos cujas
características permitam reduzir o volume de amostra
de ar expirado bem como a redução do tempo de
resposta. O processo de melhoria contínua associado
aos componentes informáticos do alcoolímetro e
respectivos acessórios serão também um outro
aspecto a alterar a curto prazo.
REFERÊNCIAS
[1] M.C. Ferreira, A. Cruz ”Controlo Metrológico no
Instituto Português da Qualidade”, 2º Encontro
Nacional da Sociedade Portuguesa de Metrologia,
Novembro 2006, Lisboa.
[2] O. Pellegrino “Controlo Metrológico dos
Cinemómetros”, 1º Encontro Nacional da Sociedade
Portuguesa de Metrologia, Novembro 2004, Lisboa.