Quando executar calibração, verificação ou ambos?

Frequentemente, profissionais ligados à metrologia (calibração) e à qualidade se deparam com dúvidas sobre as distinções entre “verificação” e “calibração”. Para esclarecer esses termos e responder a perguntas associadas, surgem indagações como:

• Como determinar a necessidade de efetuar calibração ou ajuste?
• Qual deve ser priorizado: calibrar ou verificar?

Conforme a norma ISO 9001:2015, um requisito crucial para instrumentos de medição é a confirmação da precisão desses dispositivos. A resposta para essa indagação só é alcançada por meio da realização de calibração e/ou verificação dos instrumentos.

A norma, especificamente no item 7.1.5.2, estabelece: “Os equipamentos de medição devem passar por calibração ou verificação, ou ambos, em intervalos determinados ou antes do uso, seguindo padrões de medição rastreáveis a normas internacionais ou nacionais.”

Alguns cenários específicos, especialmente para instrumentos analíticos como o eletrodo de pH, requerem calibração e/ou verificação antes de serem utilizados. Isso é crucial em situações particulares de aplicação, visto que os eletrodos de vidro podem sofrer desvios que prejudicam a exatidão das medições.

Portanto, compreender as distinções entre calibração e verificação é fundamental para compreender claramente as expectativas em relação a requisitos de medição. Neste artigo, vou abordar quando utilizar apenas calibração, apenas verificação ou quando ambas as operações são necessárias.

Para uma implementação eficaz de cada processo de medição, iniciaremos explorando a diferenciação entre calibração e verificação.

O que é calibração?

Em meio a várias definições que circundam o termo, é relevante estabelecer que nossa abordagem se concentra no âmbito da instrumentação. Nesse contexto, basearemos nossa definição no renomado dicionário da ISA (Sociedade Internacional de Automação), que se dedica a esclarecer conceitos relacionados à automação, sistemas e instrumentação.

A definição adotada pela ISA ressalta que a calibração constitui um procedimento que implica na aplicação de valores conhecidos de uma grandeza mensurável ao transdutor. Sob condições específicas, as leituras resultantes das saídas desse transdutor são registradas. Em suma, podemos simplificar esse conceito ao perceber a calibração como um processo de comparação entre um instrumento de medição e um padrão de maior precisão.

A ideia subjacente a essa comparação é a identificação e compreensão das discrepâncias de medição. Ao confrontar os resultados do instrumento sob análise com os valores confiáveis fornecidos pelo padrão, torna-se possível verificar a exatidão do instrumento em questão. Além disso, esse procedimento permite a correção de quaisquer desvios encontrados e, consequentemente, o ajuste necessário para assegurar que as futuras medições realizadas pelo instrumento sejam confiáveis e acuradas.

Dessa maneira, a calibração não é apenas um processo de confirmação da exatidão do instrumento, mas também uma oportunidade de ajustar e documentar as correções efetuadas. É um passo fundamental no domínio da instrumentação, garantindo a integridade e qualidade das medições, bem como a confiança nos resultados obtidos.

O que significa a sigla (DUT)

No contexto de calibração e medição, “DUT” é uma sigla que significa “Device Under Test”, que pode ser traduzido para o português como “Dispositivo Sob Teste”. O DUT é o dispositivo ou instrumento que está sendo testado ou calibrado para verificar sua precisão, exatidão e desempenho em relação a padrões de referência ou especificações estabelecidas.

No exemplo que discutimos anteriormente sobre a calibração de um manômetro, o manômetro em si é o DUT, ou seja, o dispositivo sob teste. Durante o processo de calibração, o manômetro é submetido a diferentes pressões conhecidas e suas leituras são comparadas com as leituras de um equipamento de referência confiável. Isso permite determinar o erro do manômetro e avaliar se ele está dentro dos limites aceitáveis estabelecidos pela especificação.

O uso do termo “DUT” é comum em contextos de metrologia e calibração, onde a precisão e a confiabilidade das medições são fundamentais. É uma forma de se referir ao objeto de interesse que está sendo testado ou avaliado em um processo de medição ou calibração.

O processo de calibração abrange os seguintes passos:

1. Realizar medições do Dispositivo Sob Teste (DUT) de acordo com um procedimento de calibração específico.
2. Contrastar as medições obtidas do DUT com as medições do padrão de referência estabelecido. Durante essa comparação, são calculados o erro e/ou a correção do DUT em relação ao padrão.
3. Calcular a incerteza de medição, que é uma estimativa da margem na qual o valor real medido pode variar. Isso permite determinar a faixa em que o valor verdadeiro provavelmente se encontra.
4. Com base nos resultados dos passos anteriores, é possível avaliar a precisão do DUT, ou seja, o quão próximo ele está do valor verdadeiro que se deseja medir.
5. Todo esse processo e seus resultados são documentados em um certificado de calibração. Esse certificado contém informações detalhadas sobre as medições realizadas, os valores calculados de erro e incerteza, bem como a avaliação da precisão do DUT em relação ao padrão de referência.

O certificado de calibração é uma peça fundamental, pois fornece evidências concretas de que o DUT foi submetido a um processo de calibração rigoroso e demonstra sua confiabilidade e conformidade com os padrões estabelecidos. Ele serve como um registro oficial que pode ser referenciado para verificar a qualidade das medições realizadas pelo DUT e garantir a precisão nos resultados.

Um dos principais objetivos na calibração é determinar a precisão do DUT. A precisão nos mostrará o quão próximo ou distante o valor medido está do valor padrão. Mas como a precisão é determinada?

Você pode determinar a precisão usando o valor de referência e o valor DUT que você adquire a partir dos resultados de calibração.

Este resultado de calibração nos levará ao valor do “erro”, calculado durante a comparação da norma e do DUT.

ERRO

O processo envolve a avaliação do erro, que é calculado com base nos resultados obtidos durante a calibração. Esse erro é então confrontado com uma especificação predefinida. Essa especificação é um conjunto de critérios que estabelecem os limites aceitáveis para o erro. O objetivo desse confronto é determinar se o resultado está dentro dos parâmetros aceitáveis ou se excede esses limites. Se o erro estiver dentro dos limites estabelecidos, o resultado é considerado aprovado. Caso contrário, se o erro ultrapassar os limites permitidos, o resultado é marcado como reprovado. Esse processo de comparação entre o erro calculado e a especificação definida é crucial para avaliar se o sistema, equipamento ou processo está operando dentro dos padrões desejados e é fundamental para garantir a qualidade e a confiabilidade do produto ou serviço.

O “erro” é calculado, com a fórmula abaixo:

Erro = Valor DUT – Valor de Referência

Uma vez calculado o “erro”, agora você pode usar a fórmula abaixo:

Precisão = % Erro = (Valor real – valor real/ Valor real )X 100%

Quanto menor o erro % , mais preciso o DUT.

Você já sabia o erro e quão preciso é o seu DUT, mas como usuário ou proprietário do DUT, isso significa algo para você?

Não temos base para confirmar que um ‘valor de erro’ é grande ou pequeno se não tivermos uma especificação. Ou, em outras palavras, um valor de erro é mais significativo se tivermos limites de tolerância que seguimos.

É aqui que entra a verificação. Para dar sentido ao seu valor medido, para que você decida se os resultados medidos são aceitáveis ou não com base em uma especificação que normalmente é o limite de tolerância.

Vamos a um exemplo para melhor entender o que já foi apresentado

Suponha que estamos calibrando um manômetro que será usado para medir a pressão em um sistema industrial. A especificação para esse manômetro estabelece que ele deve ter uma precisão de ±0,5% em relação à pressão real. Isso significa que o erro máximo permitido no resultado da medição do manômetro é de 0,5% do valor da pressão real.

Durante a calibração, o manômetro é conectado a um equipamento de referência de pressão que é conhecido por fornecer leituras precisas. A pressão é aplicada ao manômetro e sua leitura é registrada. Suponhamos que o equipamento de referência indique uma pressão de 100 psi (libras por polegada quadrada).

A leitura do manômetro é então comparada com a pressão real medida pelo equipamento de referência. Se a leitura do manômetro for de 99,5 psi, o cálculo do erro seria:

Erro = Valor Medido – Valor Real Erro = 99,5 psi – 100 psi Erro = -0,5 psi

Agora, vamos comparar esse erro com a especificação de ±0,5%. A pressão real é 100 psi, e 0,5% disso é 0,5 psi. Como o erro calculado (-0,5 psi) está dentro do limite permitido de ±0,5 psi, podemos considerar que o manômetro passou na calibração e está em conformidade com a especificação. Portanto, ele é considerado aceitável para uso.

No entanto, se o erro calculado fosse, por exemplo, -1 psi, isso excederia o limite de ±0,5 psi, indicando que o manômetro está fora de especificação e não passou na calibração. Nesse caso, medidas corretivas podem ser necessárias, como ajustes no manômetro ou sua substituição, para garantir medições precisas no ambiente industrial.

Essa comparação entre o erro calculado e os limites de especificação é essencial para determinar se um instrumento de medição, como um manômetro, está funcionando de acordo com as normas e garantindo a precisão necessária nas medições.

O que é verificação?

E agora, vamos definir a Verificação.

Conforme definido pelo “Guia para a Expressão de Incerteza de Medição” (JCGM 200:2012), a verificação é o processo mediante o qual são apresentadas evidências tangíveis que demonstram de forma objetiva que um determinado item está em conformidade com requisitos específicos preestabelecidos.

A verificação abrange a validação do cumprimento de requisitos predefinidos. Nesse contexto, ela se destina a confirmar se um valor de medição específico (saída do Dispositivo Sob Teste, ou DUT) está alinhado com os critérios que foram estabelecidos ou seguidos. Os critérios em questão são muitas vezes representados por “critérios de aceitação”, um “limite de tolerância” ou um “Erro Máximo Admissível” (MPE). Embora haja outros requisitos possíveis, concentramos nossa atenção nessas medidas para avaliar os resultados de medição.

Imagine a verificação de um medidor de pressão, onde usamos sua classe de precisão como referência para definir um “limite de tolerância”. Isso nos permite determinar se o resultado é considerado “pass” (dentro das especificações aceitáveis) ou “fail” (fora das especificações aceitáveis). O “erro” é obtido a partir dos resultados de calibração e é usado para efetuar essa avaliação.

O objetivo primordial aqui é estabelecer se o DUT atende aos requisitos preestabelecidos e se a indicação de saída está ou não dentro das especificações necessárias.

Vale ressaltar que, enquanto a calibração envolve a comparação da leitura do DUT com um Valor de Referência conhecido, a verificação se concentra na confirmação de que a leitura do DUT está dentro do intervalo definido pelo “Limite de Tolerância”.

Uma vez que confirmamos que a saída do DUT está dentro do seu limite de tolerância, uma decisão ‘Pass’ ou ‘Fail’ é tomada. É aí que uma “regra de decisão” também é implementada.

É por isso que a verificação dá mais significado ao resultado da calibração.

Um processo de verificação simples inclui:

1. Usando um padrão de referência rastreável para obter a leitura de saída do DUT. O resultado é o valor medido com base em um procedimento de verificação.
2. Defina o limite de tolerância ou MPE.
3. Verifique se o valor medido está dentro do limite de tolerância.
4. Em seguida, com base no resultado, decida se é um Passe ou um Fail.
5. Registo em um relatório de verificação e determine a disposição.

Observe que o processo de coleta de dados para verificação é o mesmo que calibração. Ainda estamos usando um padrão de referência, o que significa que temos um valor esperado que é de um padrão de referência antes de fazer a leitura do DUT- um estágio de comparação.

É importante usar um padrão de verificação calibrado e rastreável. Isso ocorre porque não podemos garantir a confiança do nosso resultado de verificação se a precisão do nosso padrão de verificação for questionável

Mas há momentos em que o padrão de referência ou o padrão de verificação usado para verificação não é necessariamente calibrado regularmente, desde que seja devidamente controlado e usado apenas para fins de verificação.

Outro requisito importante para a verificação é o limite de tolerância, devemos conhecer primeiro o limite de tolerância antes de realizar a verificação.

O limite de tolerância pode ser estabelecido com base em diversos elementos, tais como “critérios de aceitação”, o Erro Máximo Admissível (MPE) ou a própria “precisão” indicada nas especificações fornecidas pelo fabricante.

No processo de verificação, é essencial utilizar os resultados obtidos durante a calibração, onde se incluem de maneira específica os valores de “erro” e “incerteza”.

Para verificar, calibrar ou ambos?

Quando realizar a calibração?

A calibração se torna um imperativo sempre que usamos um instrumento de medição com impacto na qualidade dos produtos ou serviços que oferecemos.

Os principais objetivos (do ponto de vista técnico) que nos conduzem à necessidade de realizar calibrações são:

1. Estabelecer os valores exatos dos parâmetros de saída dos nossos instrumentos, garantindo a sua precisão.
2. Determinar e avaliar a incerteza de medição, a qual influencia diretamente a validade dos resultados obtidos por meio da medição.
3. Calcular os fatores de correção a serem aplicados no nosso processo de medição, visando a redução ou compensação dos erros identificados.

Além disso, a calibração é necessária se:

1. Relatório de Calibração para Precisão e Correção: Quando se requer um relatório de calibração para avaliar a exatidão dos instrumentos e, se necessário, aplicar correções aos valores medidos. Isso assegura que as medições sejam feitas com alta confiabilidade.
2. Exigências de Clientes, Padrões ou Regulações: Quando clientes, padrões setoriais, processos internos ou regulamentações exigem a garantia da confiabilidade dos instrumentos utilizados nas medições. Isso é crucial para assegurar que os resultados sejam confiáveis e cumpram com as expectativas e regulamentos estabelecidos.
3. Estabelecimento de Traços Metrológicos: A calibração é necessária para estabelecer os chamados traços metrológicos, ou seja, uma ligação confiável entre os instrumentos de medição utilizados e os padrões de referência. Isso é especialmente importante quando se busca rastreabilidade e confiabilidade nas medições.
4. Equipamentos Sobrecarregados ou Danificados: Se os equipamentos foram submetidos a condições inadequadas, tratamento incorreto, sobrecarga ou estão gerando resultados duvidosos, a calibração é essencial para restaurar a confiabilidade e a precisão das medições.
5. Requisitos da ISO 9001: Em conformidade com a cláusula 7.1.5.2 da norma ISO 9001, qualquer instrumento usado para verificar a conformidade dos produtos ou que seja crucial para garantir a confiabilidade do processo de medição deve passar pelo processo de calibração. Isso é um passo importante para manter a qualidade e a conformidade com as normas internacionais.

A calibração proporciona resultados de medição que possibilitam o cálculo dos erros e das incertezas associadas. Esses dados, por sua vez, oferecem uma compreensão sobre a precisão dos seus instrumentos simplesmente através da análise dos erros identificados. Quanto menor for a magnitude dos erros, maior será a precisão dos instrumentos.

Uma vez que os erros tenham sido determinados, você está habilitado a identificar as correções necessárias para efetuar ajustes no processo de medição. Esse ajuste pode ocorrer de duas formas: por meio do ajuste do próprio sistema (através de processos automatizados) ou pela aplicação de um “fator de correção”. Através da adoção de fatores de correção ou ajustes automatizados (em certos instrumentos), é possível aprimorar a precisão do instrumento de medição.

Em síntese, o processo de calibração permite avaliar erros e incertezas, o que, por sua vez, revela a precisão dos instrumentos. A partir dessa avaliação, é viável efetuar correções que levam a ajustes que aprimoram a precisão do instrumento, seja por meio de fatores de correção ou processos automatizados.

Quando realizar a verificação?

O nosso principal objetivo ao realizar verificações é confirmar se o valor medido pelo nosso instrumento de medição (a saída do Dispositivo Sob Teste, ou DUT) está alinhado com os critérios de aceitação previamente estabelecidos ou com os limites de tolerância específicos, o que nos conduz a determinar se o resultado é “aprovado” ou “reprovado”.

A verificação pode ocorrer antes ou depois de uma calibração. Ela é parte integrante do controle de qualidade, permitindo uma avaliação do estado do DUT antes e após intervenções. Veja o item #6 abaixo para mais detalhes.

Segue uma lista de razões que orientam a realização de verificações:

1. Garantir a Precisão no Uso: Verificar que um instrumento de medição em utilização está operando com precisão enquanto permanece dentro do intervalo de calibração (ou seja, antes da data de vencimento da última calibração). Isso se enquadra na categoria de “Verificação Intermediária”.
2. Após Instalação ou Mudança: Após a instalação ou reinstalação de um novo instrumento em um sistema de medição.
3. Mudanças Significativas: Em caso de mudanças relevantes nos instrumentos de medição, como a realocação para um novo local ou a atualização de software.
4. Testes de Qualificação: Ao conduzir um teste para determinar se um instrumento “passará” ou “falhará”, resultando em uma decisão.
5. Precisão em Intervalos Específicos: Quando se deseja avaliar a precisão somente em um intervalo específico.
6. Após Calibração de Terceiros: Parte do controle de qualidade, onde realizamos verificações toda vez que o instrumento retorna de uma calibração realizada por terceiros. Isso é um requisito estabelecido na cláusula 6.4.4 da ISO 17025:2017, que indica que o laboratório deve verificar a conformidade do equipamento antes de ser colocado ou retornado ao serviço.
7. Adequação de Métodos: Para garantir que um método de calibração seja adequado às normas de referência existentes, antes de sua aplicação em procedimentos de calibração. Isto é exigido pela cláusula 7.2.1.5 das Normas ISO 17025:2017, que requer que o laboratório verifique se é capaz de executar adequadamente os métodos, assegurando o desempenho necessário.
8. Equipamentos Sobrecarregados ou Danificados: Se um instrumento de medição foi submetido a maus tratos, sobrecarga ou está gerando resultados questionáveis.
9. Após Calibração ou Uso de Padrões de Referência: Quando um DUT é recém-calibrado ou após a utilização de um padrão de referência no local. Isso também pode ser considerado uma verificação intermediária.

Além disso, é crucial realizar verificações para determinar se um instrumento de medição continua adequado para sua finalidade pretendida. Por exemplo, se o propósito do instrumento é monitorar temperaturas em uma faixa específica, verificar se essa faixa permanece dentro dos limites de tolerância é fundamental.

E o que segue após a verificação?

Dependendo dos resultados obtidos, diversas ações podem ser tomadas. Aqui estão algumas opções após a verificação:

• Recalibração: Quando os resultados da verificação indicam que o instrumento está fora dos critérios de aceitação, uma recalibração é recomendada para realinhar o instrumento com os padrões de referência.
• Ajuste: Caso a verificação revele que o instrumento tem erros sistemáticos, podem ser aplicados ajustes. Isso pode ser feito de forma automática, mecânica ou por meio da utilização de fatores de correção.
• Extensão/Restrição de Uso ou Intervalo de Calibração: Baseado nos resultados da verificação, pode ser decidido estender ou restringir o uso do instrumento, ou mesmo ajustar o intervalo entre as próximas calibrações.
• Descarte ou Obsolescência: Se o instrumento não atender aos padrões exigidos após a verificação e não for possível ajustá-lo ou recalibrá-lo de forma adequada, pode ser necessário considerar sua sucata ou torná-lo obsoleto.

Ambos os Processos (Calibração e Verificação)

Tanto a calibração quanto a verificação são práticas essenciais para garantir a confiabilidade dos recursos de monitoramento e medição em diversos setores industriais.

Ao estabelecer um laboratório de calibração, seja ele interno ou externo, esses dois processos frequentemente trabalham em conjunto para assegurar a integridade dos resultados.

Exemplos de Aplicação:

• Após cada processo de calibração, uma verificação subsequente é realizada para avaliar a aceitabilidade dos resultados, assegurando que os instrumentos calibrados estejam operando corretamente e dentro dos limites estabelecidos.
• Antes da calibração propriamente dita, uma verificação prévia é conduzida para avaliar se o Dispositivo Sob Teste (DUT) está funcionando adequadamente e dentro das tolerâncias. Esse estado é conhecido como “como encontrado”. Caso o DUT esteja dentro das tolerâncias, um ajuste não é necessário, prosseguindo-se com a calibração conforme o procedimento estabelecido, e um relatório de calibração é emitido.
• Tanto a calibração quanto a verificação são também aplicadas durante a análise dos resultados em um relatório de calibração. Essa abordagem envolve uma revisão inicial dos resultados da calibração, seguida pela verificação utilizando os limites de tolerância definidos. Isso é feito ao comparar os resultados de “erro” com o limite de tolerância do DUT, conforme apresentado no certificado de calibração. Veja o exemplo abaixo para mais clareza:

Certificação Após Calibração e Verificação

O processo de calibração e verificação culmina na emissão de um certificado de calibração, o qual é um elemento fundamental para compreender e validar os resultados. Nesta etapa, é essencial aprender a interpretar esse certificado, analisando as observações e avaliando eventuais falhas ou desvios em relação às tolerâncias predefinidas.

É importante notar que o “processo de verificação” deve estar em conformidade com os requisitos estabelecidos pelo “processo de calibração” para que os resultados da verificação possam ser considerados válidos e confiáveis.

Uma ilustração prática desse fluxo ocorre no caso das balanças de pesagem, que são rotineiramente verificadas e calibradas. Utilizando pesos padrão, realizamos tanto a calibração quanto a verificação.

Primeiramente, executamos a verificação da escala, posicionando os pesos padrão em sua plataforma. Durante esse processo, é necessário conhecer os valores esperados e os limites de tolerância estabelecidos.

Se a leitura medida da escala estiver dentro dos limites de tolerância, a verificação é bem-sucedida, e a calibração não é requerida. Caso contrário, um ajuste é necessário, seguido pela calibração.

Após a calibração, reavaliamos os resultados de medição e realizamos uma nova verificação, assegurando que a balança esteja novamente apta para uso.

A cada aprovação da verificação, a balança pode continuar sendo empregada. Porém, quando a balança se encontra fora dos limites de tolerância, é o momento de realizar a calibração ou enviar o equipamento para a calibração.

Conclusão

Agora, ao responder à pergunta “o que deve ser feito primeiro, verificar ou calibrar?”, concluímos que a calibração deve ocorrer antes da verificação. Isso se dá, em grande parte, porque os dados da calibração (leitura medida e/ou erro) são essenciais para conduzir uma verificação bem fundamentada, considerando as especificações do instrumento de medição.

Além disso, a prática recomendada é executar a verificação após a calibração, para assegurar que o processo de calibração foi eficaz e os resultados estão em conformidade. Caso os resultados não atendam aos critérios, ajustes e recalibração do instrumento são necessários.

Outro método de determinar a precedência da calibração é através do próprio certificado de calibração. Ao observar os resultados da calibração, é crucial calcular o erro, subtraindo os valores obtidos entre o Padrão de Referência e o Dispositivo Sob Teste (DUT). Posteriormente, esse erro ou valor medido é comparado com o limite de tolerância ou o Erro Máximo Admissível (MPE).

Quando se trata de escolher entre calibrar ou verificar, questione-se: “Qual é o meu objetivo ao realizar essa medição? É determinar a precisão (erro ou correção) ou verificar se o instrumento ainda é adequado para sua finalidade?”

Se o foco é determinar a “precisão” do DUT, visando corrigir ou compensar erros, a calibração é o procedimento adequado. Por outro lado, se o objetivo é verificar se um instrumento está “dentro de suas especificações e apto para uso”, a verificação usando um padrão calibrado é a abordagem recomendada.