Calibração de balanças: procedimento, pesos padrão e com que frequência calibrar

O que a calibração de uma balança verifica

Uma calibração aplica cargas de ensaio, registra a indicação de cada uma e calcula o erro e a sua incerteza. O Guia de Calibração n.º 18 da EURAMET (cg-18, versão 4.0, 2015) é o guia europeu para a calibração de instrumentos de pesagem não automáticos. Ele descreve três ensaios: repetibilidade, erros de indicação ao longo da faixa e excentricidade. Ele trata de instrumentos com indicação automática, e os exemplos resolvidos vão de uma balança de 220 g a uma de 30.000 kg.

A cg-18 não fixa limites de erro próprios. Para dizer aprovado ou reprovado é preciso uma tolerância que venha da classe de exatidão da balança, da especificação do fabricante ou do seu processo, e a cg-18 mostra como declarar conformidade com essa tolerância levando em conta a incerteza.

A calibração normalmente é feita no local de uso. A gravidade local, o ambiente e o transporte afetam uma balança, por isso a cg-18 alerta que mudá-la de lugar depois da calibração pode invalidar o resultado.

• Calibração vs verificação

Classes de exatidão e divisão de verificação

A OIML R 76-1:2006, a recomendação internacional para instrumentos de pesagem não automáticos, os divide em quatro classes de exatidão: especial (I), fina (II), média (III) e ordinária (IIII). A classe depende do valor da divisão de verificação e e do número de divisões n, que é a carga máxima Max dividida por e. Uma balança classe III com e de 5 g ou mais, por exemplo, tem entre 500 e 10.000 divisões. As células de carga dentro de uma balança têm classes de exatidão próprias, de A a D, pela OIML R 60.

A divisão real d é o passo que o mostrador exibe. A divisão de verificação e é o valor em que se baseiam a classe e os seus limites. Só instrumentos das classes I e II podem ter um dispositivo indicador auxiliar que mostre um passo mais fino que e, então nas balanças das classes III e IIII e e d normalmente são iguais.

O NIST Handbook 44, o código dos EUA para instrumentos de pesagem e medição de uso comercial, segue a mesma ideia com as classes I, II, III, III L e IIII. A sua tabela 7a dá a classe típica para cada uso: classe I para pesagem de precisão em laboratório, classe II para pesagem de laboratório e metais preciosos, classe III para a maior parte das demais pesagens comerciais e classe III L para balanças rodoviárias, de gado, ferroviárias, de guindaste e de tremonha, exceto as tremonhas de grãos.

• Calibração de células de carga

Erros máximos admissíveis por classe

A R 76 expressa cada limite em múltiplos de e, e o limite cresce com a carga. A tabela mostra os erros máximos admissíveis na verificação inicial. Para instrumentos em uso, a R 76 admite o dobro desses valores.

Tolerâncias do Handbook 44 para balanças comerciais nos EUA

A R 76 parte dos limites iniciais e os dobra em uso. O Handbook 44 parte do outro lado. A sua tabela 6 dá as tolerâncias de manutenção, que valem para equipamentos em uso, e as tolerâncias de aceitação são a metade delas. Elas valem para equipamentos novos, para o seu primeiro ensaio oficial dentro de 30 dias após a entrada em serviço e para o primeiro ensaio oficial dentro de 30 dias depois de corrigida uma rejeição ou depois de uma reforma geral.

No exemplo de 30 kg, as tolerâncias de aceitação da classe III do HB 44 ficam iguais aos limites iniciais da R 76, e as tolerâncias de manutenção iguais aos limites em uso da R 76. Os dois esquemas não coincidem em todas as cargas e classes, então uma balança comercial nos EUA é julgada pelo HB 44 conforme adotado pelo seu estado.

Pesos padrão: classes da OIML R 111 e a regra de um terço

A OIML R 111-1:2004 classifica os pesos nas classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3 e M3, do mais exato ao menos exato. Cada classe tem um erro máximo admissível para cada valor nominal. A R 111 também exige que a incerteza expandida da calibração de um peso (k = 2) não passe de um terço desse erro. As classes M1-2 e M2-3 são para pesos de 50 kg a 5.000 kg usados com balanças classe III.

Os pesos precisam ser bons o bastante para a balança. O item 3.7.1 da R 76 diz que o erro dos pesos padrão não pode passar de um terço do erro máximo admissível da balança para a carga aplicada. No exemplo de 30 kg, o limite inicial com carga total é ±15 g, então os 30 kg de pesos podem errar no máximo 5 g. Pesos classe M1 atendem: a R 111 permite a um peso M1 de 10 kg ±500 mg e a um de 20 kg ±1 g.

A metrologia legal dos EUA usa a mesma regra. O apêndice A do HB 44 diz que um padrão usado sem correção deve ter erro e incerteza combinados abaixo de um terço da tolerância do instrumento. O NIST Handbook 105-1 (2019) faz os fiscais escolherem os pesos padrão de campo pela ASTM E617 ou pela OIML R 111.

• Rastreabilidade metrológica explicada

O ensaio de repetibilidade

Coloque a mesma carga na balança várias vezes, nas mesmas condições, e anote cada indicação. A cg-18 pede pelo menos 5 colocações, ou pelo menos 3 quando a carga é de 100 kg ou mais. A carga deve ser, se possível, um corpo único. Ela não precisa ser um peso calibrado, a menos que os seus resultados também contem para os erros de indicação. Uma carga entre metade e a capacidade total é comum.

Zere a indicação antes de começar. Depois de cada retirada, confira o zero e zere de novo se for preciso. Anote se o dispositivo de manutenção de zero está ligado. O resultado é o desvio-padrão das indicações repetidas dessa única carga.

Para a verificação, a R 76 pede uma série em cerca de 0,8 Max: três pesagens em balanças das classes III e IIII, seis nas classes I e II. Pelo item 3.6.1, os resultados não podem diferir mais que o erro máximo admissível para essa carga. O HB 44, no item T.N.5, fixa a mesma regra com a tolerância de manutenção.

• Calculadora de incerteza do Tipo A

Erros de indicação ao longo da faixa

Este é o ensaio de linearidade. A cg-18 pede pelo menos cinco cargas de ensaio distribuídas de forma razoavelmente uniforme pela faixa, por exemplo zero ou Min, um quarto, metade e três quartos de Max, e Max. Cada erro é a indicação menos a massa convencional da carga de ensaio.

A R 76 acrescenta que as cargas de ensaio devem incluir Max e as cargas em que o erro máximo admissível muda, que numa balança classe III são 500 e e 2.000 e. Escolha o modo de carregamento conforme o uso da balança. A cg-18 descreve descarregar entre os degraus, ir carregando em degraus sem descarregar e subir em degraus e depois descer.

Em balanças grandes, a carga de ensaio pode ser montada por substituição. Os pesos padrão são colocados e a indicação é anotada. Depois eles são trocados por qualquer outra carga estável até a balança mostrar a mesma indicação, e os pesos voltam por cima. Para a verificação, a R 76 pede pesos padrão de pelo menos metade de Max quando se usa substituição, ou menos se a balança repete bem.

Anote as indicações como foram lidas, não os erros. A cg-18 pede as indicações originais para que os erros possam ser calculados e conferidos depois.

O ensaio de excentricidade (carga nos cantos)

Coloque uma carga de ensaio no centro da plataforma. Depois leve-a para quatro posições perto dos cantos: frente à esquerda, fundo à esquerda, fundo à direita e frente à direita. Anote a indicação em cada posição. Cada indicação deve ficar dentro do erro máximo admissível para essa carga (item 3.6.2 da R 76). A cg-18 sugere uma carga de cerca de um terço de Max. A R 76 usa um terço da soma de Max com qualquer tara aditiva, aplicado por vez aos quatro quartos do receptor de carga numa balança com até quatro pontos de apoio. A R 76 manda desligar o zero automático e a manutenção de zero durante o ensaio.

Uma balança com mais de quatro pontos de apoio é carregada sobre cada apoio. A R 76 aplica 1/(n − 1) da soma de Max com a tara aditiva em cada um dos n apoios.

O Handbook 44 chama isso de ensaio de deslocamento (shift test). Numa balança com capacidade de 500 kg (1.000 lb) ou menos, ele usa uma carga de ensaio de um terço da capacidade, entre 30 % e 35 %, centrada em cada quadrante. Uma balança maior pode usar esse esquema ou uma carga de um quarto da capacidade sobre cada canto.

Condições no local

Calibre nas condições normais de uso da balança. Correntes de ar, vibração e inclinação da plataforma aparecem então nos resultados e na incerteza deles. Meça a temperatura do ar perto da balança pelo menos uma vez durante a calibração.

Deixe os pesos chegarem à temperatura da sala. Um peso mais quente ou mais frio que o ar cria correntes de ar que mudam a indicação, e o efeito cresce com o tamanho do peso. A cg-18 observa que ele pode ser significativo em pesos de alta exatidão, como os das classes E2 e F1.

Resultados antes do ajuste e após o ajuste

Faça os ensaios antes que alguém ajuste a balança. Esses são os resultados antes do ajuste, e mostram como a balança pesou desde a última calibração. Se ela for ajustada em seguida, repita os ensaios e anote os resultados após o ajuste. A cg-18 pede que o certificado informe qualquer ajuste e, num ajuste com peso externo, qual peso foi usado.

Quando um erro antes do ajuste fica fora do limite, o requisito 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que você determine se resultados anteriores foram afetados adversamente e que aja quando necessário. Numa balança, isso são os lotes ou os resultados de ensaio que ela pesou desde a última calibração boa. O sinal do erro importa. Quando você enche até um peso-alvo, uma balança que indica a mais deixa as embalagens com peso a menos, e uma que indica a menos as enche demais.

• Leituras antes do ajuste e após o ajuste
• O que fazer quando um instrumento é reprovado na calibração

Calibração vs verificação de balanças de uso comercial

Uma balança usada para vender por peso está sujeita à legislação de pesos e medidas. Nos EUA, o NIST Handbook 44 reúne as especificações e tolerâncias adotadas pelo National Council on Weights and Measures, que as recomenda aos estados para o controle de instrumentos de uso comercial. Fora dos EUA valem as regras nacionais de metrologia legal. A OIML espera que os seus estados-membros adotem a R 76 o máximo possível, e a Europa usa a EN 45501, que a cg-18 cita ao lado da R 76.

Verificação, nesse sentido, é um ensaio oficial contra tolerâncias legais, e uma balança aprovada pode receber uma marca de verificação ou um lacre. Ela decide se a balança pode ser usada no comércio. A calibração informa os erros da balança e a incerteza deles para as suas próprias medições. Uma balança usada no comércio e em decisões de qualidade pode precisar das duas.

O código geral do HB 44, no item G-S.8, exige um lacre que precisa ser rompido, ou uma trilha de auditoria aprovada, antes que alguém altere um ajuste eletrônico que afete a exatidão. Fale com o órgão de pesos e medidas antes de ajustar uma balança lacrada.

O HB 44 também pode servir para balanças que não são usadas no comércio. A introdução dele observa que ele pode ser citado como norma num sistema de qualidade ou num contrato.

• Calibração vs verificação

Com que frequência calibrar uma balança

Nenhuma norma define um único intervalo para todas as balanças. O ILAC-G24 / OIML D 10 (edição de 2022) lista os fatores a ponderar, entre eles a incerteza de que você precisa, o risco de ultrapassar os limites em uso, a recomendação do fabricante, o desgaste e a deriva, quanto e com que intensidade a balança é usada, o ambiente, o transporte e os resultados das verificações intermediárias. Ele também recomenda calibrar equipamentos novos com mais frequência no início.

Entre calibrações, verifique a balança com um peso de controle antes do uso ou uma vez por dia. Coloque uma carga próxima da faixa que você usa no centro da plataforma e compare a indicação com o valor encontrado na última calibração. O item 6.4.10 da ISO/IEC 17025:2017 pede verificações intermediárias quando forem necessárias para manter a confiança no equipamento. Um registro dessas verificações também é a evidência para um intervalo mais longo no futuro.

Recalibre depois que a balança for mudada de lugar, consertada ou sobrecarregada. Uma verificação reprovada, ou uma deriva em direção ao limite, é motivo para encurtar o intervalo.

• Como definir intervalos de calibração
• Calculadora de intervalo de calibração
• Modelo de registro de calibração

O que o certificado e o registro devem mostrar

A EURAMET cg-18 lista o que o certificado de calibração de uma balança deve trazer, em linha com a ISO/IEC 17025. O essencial está abaixo.

• A identificação, o fabricante, o tipo, Max, d e o local de instalação da balança.
• A data, o local e as condições durante a calibração, e qualquer ajuste feito.
• Os pesos usados, com a classe e os números dos certificados, para a rastreabilidade.
• A indicação e o erro em cada carga de ensaio, antes do ajuste e, depois de qualquer ajuste, após o ajuste.
• O desvio-padrão do ensaio de repetibilidade e os resultados do ensaio de excentricidade.
• A incerteza expandida de cada erro, com o seu fator de abrangência k.
• Qualquer declaração de conformidade, a tolerância usada no julgamento e a regra de decisão.

• Requisitos do certificado de calibração
• Modelo de certificado de calibração
• Planilha de leituras antes do ajuste e após o ajuste

Como o Axiospec ajuda nos registros de balanças

O Axiospec é um software de gestão de calibração. Cada balança tem um registro com as calibrações, os certificados e a próxima data de vencimento. Uma calibração pode conter pontos de ensaio, cada um com a carga nominal, a tolerância e as leituras antes do ajuste e após o ajuste.

Cadastre o seu conjunto de pesos como padrão de referência e selecione-o em cada calibração. O registro do conjunto passa a listar as calibrações em que ele foi usado, então um conjunto encontrado fora da tolerância leva você às balanças que ele verificou. Quando uma calibração é registrada como Reprovado, a balança entra em quarentena e o registro pede o impacto de estar fora da tolerância. O Axiospec não ensaia a balança nem a torna apta para o comércio. Em uma calibração interna, uma leitura final fora da sua tolerância define o resultado como Reprovado, e registrar um Aprovado mesmo assim exige um motivo por escrito. A tolerância, a regra de decisão e o intervalo ficam com você ou com o seu laboratório. A aprovação legal fica com o órgão de pesos e medidas.

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