Calibração de comparador: procedimento, normas e com que frequência calibrar

O que verifica a calibração de um comparador

A calibração compara as leituras do comparador com deslocamentos conhecidos de uma referência rastreável. Regista o erro em cada ponto de ensaio, juntamente com a incerteza da verificação. Comparar esses erros com um erro máximo admissível (EMA) e registar aprovado ou reprovado é uma verificação, e a maioria dos certificados inclui ambas.

A diretriz alemã de calibração de comparadores, DKD-R 4-3 Blatt 11.1, publicada pelo PTB, enumera cinco características a determinar. A tabela resume-as.

• Calibração vs verificação

As normas: ISO 463, ISO 9493 e ASME B89.1.10M

A ISO 463:2006 define as características de conceção e metrológicas dos comparadores mecânicos de mostrador, os instrumentos de haste a que nos Estados Unidos se chama dial indicators. Um mecanismo amplia o movimento da haste, e um ponteiro mostra-o numa escala circular. A norma dá valores de EMA e limites para várias características metrológicas, tem uma secção sobre as forças de medição e trata a calibração num anexo informativo. Tem duas retificações técnicas, de 2007 e 2009, e a ISO confirmou-a pela última vez em 2020.

Está em curso uma revisão. A ISO/DIS 463, um projeto com título para indicadores em geral, vai substituir tanto a ISO 463:2006 como a ISO 13102:2012, a norma dos comparadores eletrónicos com indicação digital. A votação do projeto terminou em março de 2026. Enquanto a nova edição não for publicada, a ISO 463:2006 e a ISO 13102:2012 são as normas em vigor.

A ISO 9493:2010 trata dos comparadores de alavanca, nos quais um apalpador que roda em torno de um pivô move o ponteiro. Designa três tipos comuns pela posição do mostrador: S (standard), H (horizontal) e V (vertical). O comparador tem de medir com o apalpador deslocado para qualquer um dos lados da posição de repouso. A ISO confirmou-a pela última vez em 2021.

A ASME B89.1.10M-2001, reconfirmada em 2021, é a norma americana para comparadores que medem uma dimensão linear ou uma variação em relação a uma dimensão de referência.

Equipamento e condições

Há duas formas de aplicar deslocamentos conhecidos. Um banco de calibração de comparadores desloca a haste em distâncias definidas com uma cabeça micrométrica ou um sistema de medição de comprimento. Blocos-padrão de aço aderidos em escada sobre um plano de vidro ou uma mesa de desempeno dão degraus fixos. O procedimento de calibração DI-010 do CEM, o instituto nacional de metrologia de Espanha, descreve as duas.

• Um banco cujo curso cubra o do comparador. O CEM recomenda que a incerteza do banco não ultrapasse metade da divisão de escala do comparador.
• Ou blocos-padrão de aço utilizados um de cada vez, e não empilhados. Para uma divisão de escala de 0,001 mm ou maior, o CEM aceita as classes 0, 1, 2 ou K.
• Um suporte rígido que mantenha o comparador perpendicular à referência.
• Uma sala estável. A diretriz DKD pede no mínimo 20 °C ± 1 K. O CEM aceita (20 ± 3) °C para uma divisão de escala de 0,001 mm ou maior, depois de o equipamento ter passado 24 horas na sala.
• Luvas, para que o manuseamento não aqueça os blocos nem o suporte. O CEM espera pelo menos 15 minutos depois da montagem antes de começar.

• Calibração de blocos-padrão

Pontos de ensaio em todo o curso, nos dois sentidos

Comece no zero e leia o comparador em pontos distribuídos por todo o curso com a haste a entrar. Depois volte pelos mesmos pontos com a haste a sair, sem voltar a pôr a zero. Chegue a cada ponto vindo de um único sentido, para que o ponteiro coincida com o traço sem recuar. O erro em cada ponto é a leitura menos o deslocamento de referência.

Escolha pontos que deixem o ponteiro em posições diferentes do mostrador. Um erro que se repete a cada volta do ponteiro só aparece se os pontos de ensaio caírem em ângulos diferentes. As duas diretrizes nacionais definem os mínimos da tabela.

Histerese, repetibilidade e erro num troço curto

A histerese é a diferença entre as leituras no mesmo ponto com a haste a entrar e a sair. Um comparador que lê valores crescentes e decrescentes leva a sua histerese para o resultado.

A repetibilidade é a dispersão de leituras repetidas num ponto nas mesmas condições, afastando a haste e trazendo-a de volta ao ponto. A diretriz DKD pede pelo menos cinco leituras. Para comparadores com divisão de escala de 0,001 mm ou maior, o CEM faz pelo menos seis leituras em cada extremo do curso e combina os dois desvios-padrão num único valor com pelo menos dez graus de liberdade.

O erro num troço curto deteta uma falha local que passos largos não veriam. A diretriz DKD acrescenta-o quando os passos ultrapassam dez divisões de escala. Conta sobretudo na medição por comparação, em que o comparador é posto a zero sobre um padrão e só lê pequenas diferenças numa parte curta do curso.

Força de medição e estado mecânico

Examine o comparador antes de o calibrar. A haste deve deslizar suavemente em todo o curso, com uma força de medição constante, o ponteiro não deve prender e o mostrador deve ser fácil de ler. O procedimento do CEM não avança enquanto uma falha encontrada nesta fase não for reparada. A diretriz DKD acrescenta que a repetibilidade tem de ser claramente menor do que os limites de erro do comparador para que a calibração faça sentido.

A ISO 463 e a ISO 9493 têm cada uma uma secção sobre as forças de medição (a secção 5.3 em ambas). Quando a força for importante para as suas peças, verifique-a com um dinamómetro face ao requisito da norma ou da especificação do fabricante.

Comparadores de alavanca

Um comparador de alavanca lê o movimento de um apalpador que roda em torno de um pivô. A ISO 9493 diz que indica o deslocamento perpendicular ao apalpador, e que uma leitura feita com qualquer outro ângulo precisa de correção, com notas de utilização no seu anexo D. Na prática, coloque o apalpador o mais paralelo possível à superfície. Com um ângulo, o comparador lê mais do que o movimento real.

Calibre um comparador de alavanca nos dois sentidos de medição, já que tem de medir com o apalpador deslocado para qualquer um dos lados. A diretriz DKD para comparadores de alavanca, DKD-R 4-3 Blatt 11.3, faz as leituras em passos de cinco divisões de escala em cada sentido, com a referência a deslocar-se perpendicularmente ao apalpador. Quando os erros em dois pontos seguidos diferem em mais de meia divisão, acrescenta aí uma verificação num troço curto, em dez passos de uma divisão.

Registe a posição do comparador e a do apalpador durante a calibração. A diretriz DKD pede ambas, porque os erros podem mudar com a posição.

Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Registe as leituras em cada ponto antes de limpar, ajustar ou reparar o que quer que seja. São as leituras antes do ajuste, e mostram como o comparador media enquanto estava em uso. Anote onde o zero foi posto, porque a diretriz DKD pede a posição do zero no registo. Depois de uma reparação ou de uma limpeza do mecanismo, repita a calibração e registe as leituras após o ajuste.

Quando um erro antes do ajuste está fora do limite, a secção 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que determine se resultados anteriores foram afetados negativamente e que atue quando necessário. Veja a dimensão e o sentido do erro na parte do curso em que o comparador foi utilizado. Um comparador posto a zero sobre um padrão e utilizado para pequenas diferenças só é afetado pelo erro nesse troço.

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

Com que frequência calibrar um comparador

Nenhuma norma define um intervalo único. A ISO 9001 pede calibração ou verificação a intervalos especificados, ou antes da utilização. O ILAC-G24 e o OIML D 10 (edição de 2022) enumeram os fatores a ponderar, como o desgaste, quanto e com que intensidade o equipamento é utilizado, o seu ambiente e o historial de calibração.

O procedimento DI-010 do CEM dá valores orientativos para comparadores em utilização normal numa sala de metrologia: 6 a 24 meses para uma divisão de escala de 0,001 mm ou maior, e 6 a 12 meses para as mais finas. Para uma utilização intensa ou um ambiente mais agressivo, como a oficina, recomenda um intervalo mais curto, mesmo abaixo desses valores. A decisão cabe sempre ao utilizador.

Entre calibrações, verifique o comparador num bloco-padrão ou num padrão com a dimensão que utiliza, e volte a verificá-lo depois de uma queda. A secção 6.4.10 da ISO/IEC 17025:2017 chama-lhes verificações intermédias e espera um procedimento para elas quando são necessárias para manter a confiança no equipamento.

• Como definir intervalos de calibração
• Calculadora de intervalo de calibração
• Calculadora de intervalo pela taxa de deriva

TUR e resolução

O rácio de incerteza de ensaio (TUR) compara o limite verificado com a incerteza expandida da verificação. Para um limite simétrico de ±T e uma incerteza expandida U com uma probabilidade de expansão de cerca de 95 %, TUR = T / U. A ANSI/NCSL Z540.3 aceita um TUR de pelo menos 4:1 quando não é praticável estimar a probabilidade de falsa aceitação. Pergunte ao seu laboratório que regra de decisão seguem as suas declarações de aprovado ou reprovado.

A resolução acrescenta incerteza, porque a leitura é arredondada para o último incremento. O GUM (JCGM 100:2008, F.2.2.1) dá como incerteza-padrão o incremento dividido por √12, cerca de 0,29 vezes o incremento. Para um comparador digital com resolução de 0,001 mm, isso dá cerca de 0,29 µm. Num mostrador, a incerteza de leitura depende da forma como se lê. O CEM lê no traço mais próximo e por isso usa a divisão de escala dividida por √12, e a diretriz DKD inclui a incerteza de leitura no seu balanço.

• Calculadora de TUR e TAR
• Calculadora de incerteza devida à resolução
• Como elaborar um balanço de incerteza de medição

O que o certificado e o registo devem mostrar

Quer o trabalho seja feito internamente quer por um laboratório, o registo de cada calibração deve permitir que outra pessoa o confira mais tarde.

• A identificação, o tipo, o curso e a divisão de escala ou o incremento digital do comparador.
• O banco ou os blocos-padrão utilizados, com os números dos certificados e as datas de validade.
• A posição do comparador durante a calibração e onde o zero foi posto. Num comparador de alavanca, também a posição do apalpador.
• Os erros em cada ponto com a haste a entrar e a sair, a histerese e a repetibilidade, antes do ajuste e após o ajuste.
• A temperatura, a incerteza da calibração e a regra de decisão em que assenta qualquer declaração de aprovado ou reprovado.
• A data, a pessoa ou o laboratório e a data da próxima calibração.

• Requisitos do certificado de calibração
• Modelo de certificado de calibração

Como o Axiospec ajuda com comparadores

O Axiospec é um software de gestão de calibrações. Não calibra o comparador. Numa calibração interna, uma leitura final fora da sua tolerância define o resultado como Não conforme, e registar um Conforme mesmo assim exige um motivo escrito. A tolerância, a regra de decisão e o intervalo ficam a seu cargo ou do seu laboratório. O Axiospec guarda o registo de cada calibração junto do comparador.

Quando regista uma calibração, cada ponto de ensaio tem a sua própria linha com o valor nominal, as leituras antes do ajuste e após o ajuste e a tolerância. Um ponto pode ser marcado como Ascendente ou Descendente, pelo que a ida e a volta ficam no mesmo registo. Cada leitura mostra se está dentro da tolerância ou quanto está fora. O banco ou o jogo de blocos-padrão é escolhido no inventário como padrão de referência, com o seu próprio certificado e a data de validade na sua ficha.

Uma calibração registada como Não conforme coloca o comparador em quarentena, e o registo que falhou pede o impacto do resultado fora da tolerância. O plano gratuito cobre até 50 instrumentos ativos. Um espaço de trabalho novo começa com um período experimental de 45 dias do Professional, com espaço para 1500 instrumentos ativos e sem cartão de crédito. Carregamos os seus registos existentes sem custos, em qualquer plano.

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