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01/07/2019

Artigo: Medição de pressão e a metrologia

O procedimento de medição da pressão está amplamente difundido dentro dos processos industriais, e sua confiabilidade está associada à questões comerciais, de qualidade, saúde e segurança, uma vez que uma medição errônea pode acarretar desde problemas de qualidade no processo industrial até mesmo acidentes fatais. Confira no artigo algumas definições sobre o tema e um exemplo que demonstra a importância da metrologia dentro da indústria.

Fabiano Schneider Boff
Analista de Metrologia

O procedimento de medição da pressão está amplamente difundido dentro dos processos industriais, abrangendo diversas áreas, como siderúrgica, metalúrgica, automobilística, meteorológica, aviação, entre outras.

A confiabilidade destas medições está associada às questões de comércio, qualidade, saúde e segurança. Desta forma, uma medição errônea pode acarretar desde problemas de qualidade no processo industrial até mesmo acidentes fatais. Por isso, as empresas procuram, cada vez mais, formas robustas e confiáveis de monitorar seus processos. Mas para que este monitoramento seja eficaz, não basta ter instalado na planta da fábrica vários equipamentos e medidores de pressão. É necessário ter a certeza de que o valor medido pelo instrumento está correto. E é aí que entra a Metrologia.

Conforme o vocabulário internacional de termos fundamentais e gerais da metrologia (VIM), a metrologia é “a ciência da medição”, e abrange todos os aspectos que influenciam em um processo de medição. Com o processo de globalização da produção, a metrologia assume destacada importância à medida que as medições estão presentes em praticamente todos os processos de tomada de decisão, abrangendo as áreas industriais, comercial, a saúde e o meio ambiente.

O processo de calibração de um medidor de pressão é uma atividade complexa e requer o atendimento de diversas exigências impostas pelas normas pertinentes. A execução da calibração compete a laboratórios acreditados pelo Inmetro, ou que, pelo menos, possuam rastreabilidade aos padrões nacionais.

Definições

Pressão

A medição de pressão é sempre realizada a partir de um valor referencial. Dependendo do referencial utilizado, as modalidades de pressão medida são: pressão absoluta, pressão manométrica, vácuo e pressão diferencial.

Pressão Absoluta

A pressão absoluta (p_abs) é a pressão que está acima da pressão “zero absoluto”.

Pressão Manométrica (Relativa ou Positiva)

A pressão manométrica é um caso especial de medição de pressão diferencial, quando a pressão absoluta medida for maior que a pressão atmosférica local. A pressão manométrica avalia o quanto seu valor está acima da pressão atmosférica local.

Vácuo (Pressão Negativa)

Vácuo é um caso especial de medição de pressão diferencial, quando a pressão absoluta medida for menor que a pressão atmosférica local. Vácuo avalia o quanto a pressão está abaixo da pressão atmosférica local.

Pressão Diferencial

A diferença entre duas pressões p₁ e p₂ é denominada pressão diferencial. Nesta modalidade de pressão o valor da pressão referencial, p₁ ou p₂, não é a pressão atmosférica local.

Figura 1 - Conceitos básicos de pressão

Calibração

A calibração é o conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados no processo de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.

Erro máximo admissível

Valor extremo do erro de medição, com respeito a um valor de referência conhecido, admitido por especificações ou regulamentos para uma dada medição, instrumento de medição ou sistema de medição.

Erro de histerese

Diferença máxima entre as indicações crescentes e decrescentes, em qualquer ponto da escala, em uma calibração.

Erro de repetibilidade

Diferença máxima entre um número consecutivo de indicações para uma mesma pressão, em iguais condições de operação, em um mesmo sentido de aplicação de pressão.

Erro de linearidade

Diferença máxima entre a curva obtida pela média das indicações crescentes e decrescentes, em uma calibração, e a reta teórica do instrumento.

Erro Fiducial

O erro fiducial de um medidor de pressão é determinado a partir da relação entre o maior erro de medição do instrumento pela amplitude de medição expressa em percentagem.

Nota: O erro fiducial determina a classe de exatidão do instrumento sob calibração.

Classe de Exatidão

Classe de instrumentos de medição ou de sistemas de medição que atendem a requisitos metrológicos estabelecidos para manter os erros de medição ou as incertezas de medição instrumentais dentro de limites especificados, sob condições de funcionamento especificadas.

Calibração – exemplo para manômetro digital

A calibração consiste na comparação entre os valores indicados pelo manômetro que está sendo calibrado (LI) e os valores indicados pelo manômetro padrão (LPT), quando submetidos a mesmos níveis de pressão (pontos de calibração). Na calibração em questão, foi utilizado o método de comparação indireta. A pressão foi gerada por um timoneiro (bomba de pressão hidráulica) e os valores indicados pelo manômetro foram comparados com os valores indicados pelo manômetro padrão.

Dados do manômetro digital calibrado:

Escala: 0 a 10 bar

Resolução: 0,01 bar

Classe de exatidão: A

Erro máximo permitido: ± 1,0% do valor do fundo da escala

Dados do manômetro digital padrão:

Escala: 0 a 35 bar

Resolução: 0,001 bar

Classe de exatidão: 5A

Nota: deve ser analisada a relação da exatidão do padrão e do instrumento a ser calibrado. Para a calibração de manômetros digitais, o padrão deve ter, pelo menos, uma resolução 4 vezes melhor do que a do manômetro em calibração, conforme NBR 14105-2.

Pontos de calibração:

De acordo com a norma NBR 14105-2, um manômetro com classe de exatidão “A” deve ser calibrado, no mínimo, em 5 pontos e quando existente o ponto zero, o mesmo também deve ser verificado.

Valores encontrados durante a calibração:

Resultados obtidos na calibração

Características metrológicas apresentadas em: (bar)

Características metrológicas apresentadas em relação à amplitude da faixa do instrumento: (%)

Analisando os resultados encontrados na calibração constata-se que o medidor de pressão está apresentando erro máximo de indicação (erro diducial) acima do limite estabelecido para sua classe de exatidão. O mesmo deverá ser substituído ou então encaminhado para a assistência técnica do fabricante para realização de ajuste.

Conclusão

No exemplo acima, detectou-se que o desvio de medição do manômetro estava cerca de 30 % acima do permitido para a sua classe de exatidão. O impacto deste desvio pode ser extremamente prejudicial à qualidade do processo ao qual o manômetro é aplicado, além disto, dependendo da aplicação, pode haver comprometimento da segurança e integridade dos equipamentos e das pessoas envolvidas no processo.

Isso demonstra a importância da metrologia dentro dos processos industriais e reforça a ideia de que não basta ter um sistema de monitoramento instalado, é necessário que os resultados apresentados pelo sistema sejam confiáveis.