Calibração de manómetros: procedimento, classes de exatidão e intervalos

O que a calibração de um manómetro verifica

Uma calibração compara o manómetro com um padrão de referência cujos valores são conhecidos e rastreáveis. A referência é uma balança manométrica, também chamada manómetro de pistão, ou então um manómetro de referência ou um calibrador digital mais exato do que o manómetro a calibrar. Em cada ponto de ensaio, anota a indicação do manómetro e o valor de referência. A diferença é o erro.

Num manómetro analógico, a OIML R 101 começa com uma inspeção visual e uma verificação preliminar e depois determina os erros e a histerese (secção 8). A verificação preliminar confirma que o ponteiro se move com suavidade, sem prender, e que repousa no zero à pressão ambiente (10.2). Os erros são lidos em pontos distribuídos pela gama, primeiro com a pressão a subir e depois a descer.

Comparar os erros com o limite do manómetro e anotar conforme ou não conforme é uma verificação face a uma especificação. Um certificado pode incluir tanto os erros medidos como essa declaração.

• Calibração vs verificação

As normas: ASME B40.100, EN 837-1, OIML R 101 e DKD-R 6-1

A ASME B40.100-2022 é a norma norte-americana para manómetros e respetivos acessórios. Abrange os manómetros de mostrador que detetam a pressão com um elemento elástico, como um tubo de Bourdon, bem como os separadores de membrana, os amortecedores de pulsação e as válvulas limitadoras de pressão. Inclui uma tabela de graus de exatidão com o número recomendado de pontos de ensaio (tabela 2-2.4-1) e uma secção sobre o ensaio de manómetros (2-5). A ASME colocou-a em manutenção estabilizada, pelo que a edição de 2022 continua em vigor.

A EN 837-1:1996 é a norma europeia para manómetros de tubo de Bourdon nos tamanhos nominais 40 a 250, com gamas até 1600 bar. Define classes de exatidão, requisitos e métodos de ensaio. As edições nacionais, como a DIN EN 837-1 e a BS EN 837-1, estão em vigor.

A OIML R 101:1991 é a recomendação internacional para manómetros indicadores e registadores correntes com elemento sensor elástico e limites superiores de 0,05 MPa a 1000 MPa. Define as classes de exatidão, os erros máximos admissíveis e um método de verificação. A OIML R 109:1993 faz o mesmo para os manómetros de nível de referência, a que chama instrumentos padrão. Ambas estão disponíveis gratuitamente na OIML e constam como em vigor.

A DKD-R 6-1 é o guia de calibração do Serviço Alemão de Calibração, publicado pelo PTB. Abrange manómetros de tubo de Bourdon, manómetros elétricos e transmissores de pressão com saída elétrica, e define três sequências de calibração conforme a incerteza pretendida. A edição 03/2014, revisão 3, está disponível gratuitamente no PTB.

O que uma classe de exatidão permite

A classe de exatidão de um manómetro corrente é uma percentagem da sua gama. Segundo a OIML R 101 (4.1.1), um manómetro em serviço pode errar até ao número da sua classe multiplicado por 1% do limite superior da gama de medição. Um manómetro novo ou reparado tem de cumprir 0,8 vezes esse valor. Num manovacuómetro, a base é a soma dos limites superiores das gamas de pressão e de vácuo.

O limite é o mesmo em qualquer ponto da escala. Um manómetro da classe 1 de 0 a 10 bar pode errar 0,1 bar tanto a 1 bar como a 10 bar, o que corresponde a 10% da indicação a 1 bar. A R 101 define também um limite normal de utilização (3.1.2): nos manómetros com limite superior abaixo de 100 MPa, três quartos do limite superior para pressão estável e dois terços para pressão variável.

• A histerese tem de ficar dentro do mesmo limite. A R 101 não permite que o erro de histerese ultrapasse o erro máximo admissível (4.1.2).
• À pressão ambiente, o ponteiro tem de repousar no zero dentro do erro máximo admissível (10.2.3).
• A R 101 exige que o mostrador indique o limite superior e a classe de exatidão (6.1.1).
• A ASME B40.100 usa graus de exatidão e a EN 837-1 classes próprias. O limite do seu manómetro vem da norma indicada na ficha técnica, ou da especificação do fabricante, se esta for mais rigorosa.

Escolher a referência: balança manométrica ou manómetro de referência

Uma balança manométrica gera pressão com massas conhecidas sobre um pistão de área efetiva conhecida. A DKD-R 6-1 inclui as balanças manométricas entre as referências com estabilidade a longo prazo, e os manómetros elétricos entre as menos estáveis (secção 3).

A pressão gerada por uma balança manométrica depende da aceleração da gravidade local, da temperatura do pistão e do cilindro e da impulsão do ar sobre as massas. A OIML R 110 indica os seus erros máximos admissíveis para a gravidade normal, 9,80665 m/s², e para 22 °C ± 3 °C (4.4). Uma balança usada noutro local precisa, por isso, das correções indicadas no seu certificado ou manual. A DKD-R 6-1 pede aos laboratórios que usam manómetros de pistão que registem a pressão atmosférica, além da temperatura ambiente (secção 6).

Um manómetro de referência ou um calibrador de pressão digital é mais rápido de usar e pode cobrir várias gamas. Precisa da sua própria calibração válida, com incerteza declarada. Quando a referência é um instrumento indicador, a DKD-R 6-1 conta a sua resolução uma segunda vez na incerteza (secção 3).

Quanto melhor tem de ser a referência? A OIML R 101 admite que os erros do equipamento de verificação sejam no máximo um quarto do erro máximo admissível do manómetro verificado (9.1). A DKD-R 6-1 recomenda que a incerteza da referência não ultrapasse um terço da incerteza pretendida para o manómetro.

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

Montagem: posição, altura e fluido de pressão

Monte o manómetro tal como é utilizado. A R 101 faz da posição de utilização indicada pelo fabricante uma condição de referência (4.1.3), e o mostrador pode indicar a posição normal de utilização (6.1.1). A DKD-R 6-1 pede que a posição de montagem seja tida em conta durante a calibração e indicada no certificado.

Coloque os níveis de referência do manómetro e da referência à mesma altura, ou corrija a diferença. Uma coluna de líquido acrescenta uma pressão de ρgh. Com água na linha, 10 cm de diferença de altura dão quase 1 kPa, que é todo o erro máximo admissível de um manómetro da classe 1 com gama de 0 a 100 kPa. A R 101 exige que o erro devido a uma diferença de nível fique abaixo de um décimo do erro máximo admissível (9.4).

Use o fluido certo. A R 101 prevê um gás inerte até 0,5 MPa e um líquido não corrosivo acima disso, a não ser que a troca entre um e outro altere a indicação em menos de um quinto do erro máximo admissível (4.1.3). Quando o manómetro e a referência usam fluidos diferentes, um separador não pode deslocar a indicação mais de um décimo do erro máximo admissível (9.2).

Verifique primeiro as fugas. A R 101 sugere subir a pressão até ao limite superior, isolar o manómetro durante 3 minutos e depois observá-lo mais 2. Uma queda de no máximo 1% do limite superior conta como estanque (10.2.1).

Deixe o manómetro e a referência estabilizarem à temperatura da sala. A R 101 usa 20 °C como temperatura de referência. A DKD-R 6-1 admite um laboratório entre 18 °C e 28 °C e recomenda manter a temperatura dentro de ±1 K durante a calibração e registá-la. Dê aos manómetros elétricos o seu tempo de aquecimento.

Pontos de ensaio: quantos e por que ordem

Distribua os pontos de forma uniforme pela gama, do zero ao limite superior. A R 101 pede pelo menos 8 pontos nos manómetros da classe 0,6 ou melhor, 5 nas classes 1 a 2,5 e 3 nas classes 4 e 5 (10.3.1). Leia cada ponto com a pressão a subir, mantenha o limite superior durante 5 minutos e depois leia os mesmos pontos com a pressão a descer. Leia o zero ao fim de 5 minutos de volta à pressão ambiente.

A DKD-R 6-1 ajusta o esforço à incerteza pretendida (tabela 1). Primeiro leva o manómetro até ao máximo, com pelo menos 30 segundos no topo e entre as pré-cargas, e depois acerta o zero, se o manómetro o permitir. Cada patamar de pressão espera pelo menos 30 segundos antes da leitura, e os manómetros de tubo de Bourdon levam pancadas leves para soltar o ponteiro do atrito (secção 7).

• Folha de leituras antes do ajuste e após o ajuste, com pontos de ensaio por toda a gama

Histerese, repetibilidade e zero

A histerese é a diferença entre as indicações na mesma pressão quando esta é atingida por baixo e por cima. A R 101 define-a assim e deixa de fora as duas extremidades da gama, onde só existe um sentido (T.8). Calcule-a em cada ponto como a leitura descendente menos a leitura ascendente e compare o maior valor com o limite.

A DKD-R 6-1 regista o zero antes e depois de cada ciclo de subida e descida e indica a maior alteração como desvio do zero (8.6.2). Calcula a histerese a partir de leituras corrigidas desse zero (8.6.5). Quando uma sequência tem duas séries ascendentes, como A e B, a diferença entre elas dá a repetibilidade (8.6.3).

Nos manómetros de nível de referência, a R 109 faz duas leituras em cada ponto, uma imediata e outra depois de uma pancada leve na caixa. A diferença mostra o atrito no mecanismo e não pode ultrapassar metade do erro máximo admissível (6.3.7.2 e 4.2.1.3).

Manómetros digitais e transmissores de pressão

A DKD-R 6-1 trata três tipos de instrumento com o mesmo método: manómetros de tubo de Bourdon, manómetros elétricos com indicador e transmissores cuja saída é uma corrente, uma tensão ou uma frequência. Num transmissor, o laboratório lê a saída com o seu próprio medidor calibrado, e a incerteza desse medidor entra no balanço (secção 4).

Calibre o instrumento como uma cadeia de medição completa sempre que possível, como recomenda a DKD-R 6-1 (secção 7). Um transmissor e o seu indicador têm cada um o seu erro, e a leitura na instalação depende dos dois.

Dê ao instrumento o seu tempo de aquecimento, aplique a pré-carga e acerte o zero, se ele o permitir, antes da primeira série. Se for preciso um ajuste antes de o calibrar, acorde-o com o proprietário e registe as configurações antes e depois (secção 5).

Leituras antes do ajuste, ajuste e um manómetro fora da tolerância

Faça a primeira série completa de leituras antes de alguém ajustar o manómetro. Estas leituras antes do ajuste mostram como o manómetro media enquanto estava em uso. Se reposicionar o ponteiro ou o zero, ou reparar o mecanismo, repita toda a série de pontos após o ajuste.

Se algum erro antes do ajuste estiver fora do limite, o manómetro esteve fora da tolerância durante uma parte desconhecida do tempo decorrido desde a sua última calibração conforme. A cláusula 7.1.5.2 da ISO 9001 pede que determine se resultados anteriores foram afetados negativamente e que atue conforme necessário. Num manómetro, veja para que serviam as suas leituras, como um ajuste de processo, uma pressão de ensaio de um reservatório ou de uma mangueira, ou um limite de alarme. Depois avalie se o erro pode ter alterado algum desses resultados.

• O que fazer quando um instrumento falha a calibração
• Leituras antes do ajuste e após o ajuste

Com que frequência calibrar um manómetro

Nenhuma norma define um intervalo único para todos os manómetros. O NIST também não recomenda um intervalo de recalibração fixo: depende da exatidão exigida, da estabilidade do instrumento e do ambiente em que trabalha. Para os manómetros sujeitos a controlo metrológico legal, a OIML R 101 deixa a periodicidade à regulamentação nacional (7.3).

A DKD-R 6-1 indica períodos de recalibração recomendados em condições normais de utilização (anexo F). Diz também que se deve recalibrar após uma sobrecarga acima do limite admissível, uma reparação ou um mau manuseamento que possa afetar o resultado, seja qual for a data.

• Manómetros de tubo de Bourdon da classe 0,6 ou melhor: 1 ano. Classes acima de 0,6: 2 anos.
• Manómetros elétricos e transmissores especificados a 0,5% do span ou melhor: 1 ano. Acima de 0,5%: 2 anos.
• Manómetros de pistão, como as balanças manométricas: 5 anos.

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

O que o certificado e o registo devem mostrar

Quer o manómetro vá para um laboratório, quer seja calibrado internamente, guarde um registo que permita a outra pessoa repetir a calibração e chegar à mesma decisão. A DKD-R 6-1 (secção 9) acrescenta dados próprios da pressão ao conteúdo geral do certificado previsto na cláusula 7.8 da ISO/IEC 17025:2017.

• A identificação, a gama e a classe do manómetro, e o limite aplicado.
• O método, por exemplo a sequência C da DKD-R 6-1, e a referência usada, com a sua identificação e a data de validade da sua calibração.
• O fluido de pressão, o nível de referência do manómetro e a posição de montagem durante a calibração.
• Uma tabela com a pressão de referência e a indicação do manómetro em cada ponto, na subida e na descida, com o erro e a histerese.
• As leituras antes do ajuste e, após qualquer ajuste, as leituras após o ajuste.
• A temperatura da sala, a data, quem fez o trabalho e a próxima data de calibração.

• Modelo de certificado de calibração (Excel)
• Requisitos do certificado de calibração

Onde entra o Axiospec

O Axiospec é um software de gestão de calibrações. Guarda cada manómetro com o seu histórico de calibrações, os seus certificados e a próxima data de calibração. Um registo de calibração comporta até 100 pontos de ensaio. Cada ponto tem o seu valor nominal, a sua tolerância como banda absoluta, como percentagem do nominal ou como percentagem do span, o sentido da leitura, ascendente ou descendente, e as leituras antes do ajuste e após o ajuste. O certificado que o Axiospec gera inclui esses pontos.

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. Um Não conforme coloca o manómetro em quarentena, e o registo pergunta o que o manómetro mediu desde o último Conforme. O Axiospec não calcula a histerese nem escolhe a classe ou o intervalo. Isso fica consigo ou com o seu laboratório.

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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