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

O que a calibração de uma balança verifica

Uma calibração aplica cargas de ensaio, regista a indicação de cada uma e calcula o erro e a respetiva 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 de funcionamento não automático. Descreve três ensaios: repetibilidade, erros de indicação ao longo da gama e excentricidade. Trata de instrumentos de 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 a conformidade com essa tolerância tendo em conta a incerteza.

A calibração faz-se normalmente no local de utilização. A gravidade local, o ambiente e o transporte afetam uma balança, pelo que a cg-18 avisa que mudá-la de sítio depois da calibração pode invalidar o resultado.

• Calibração vs verificação

Classes de exatidão e escalão de verificação

A OIML R 76-1:2006, a recomendação internacional para instrumentos de pesagem de funcionamento não automático, divide-os em quatro classes de exatidão: especial (I), fina (II), média (III) e ordinária (IIII). A classe depende do escalão de verificação e e do número de escalões n, que é o alcance máximo Max dividido por e. Uma balança da classe III com e de 5 g ou mais, por exemplo, tem entre 500 e 10 000 escalões. As células de carga dentro de uma balança têm classes de exatidão próprias, de A a D, segundo a OIML R 60.

O escalão real d é o passo que o mostrador apresenta. O escalão de verificação e é o valor em que assentam a classe e os seus limites. Só os instrumentos das classes I e II podem ter um dispositivo indicador auxiliar que mostre um passo mais fino do que e, pelo que nas balanças das classes III e IIII e e d são normalmente iguais.

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

• Calibração de células de carga

Erros máximos admissíveis por classe

A R 76 exprime cada limite em múltiplos de e, e o limite cresce com a carga. A tabela mostra os erros máximos admissíveis na primeira verificação. Para instrumentos em serviço, a R 76 admite o dobro destes valores.

Tolerâncias do Handbook 44 para balanças comerciais nos EUA

A R 76 parte dos limites da primeira verificação e duplica-os em serviço. O Handbook 44 parte do outro extremo. A sua tabela 6 indica as tolerâncias de manutenção, que se aplicam a equipamento em serviço, e as tolerâncias de aceitação são metade delas. Aplicam-se a equipamento novo, ao seu primeiro ensaio oficial nos 30 dias seguintes à entrada em serviço e ao primeiro ensaio oficial nos 30 dias seguintes à correção de uma rejeição ou a uma revisão geral.

No exemplo de 30 kg, as tolerâncias de aceitação da classe III do HB 44 ficam iguais aos limites da primeira verificação da R 76, e as tolerâncias de manutenção iguais aos limites em serviço da R 76. Os dois esquemas não coincidem em todas as cargas e classes, pelo que uma balança comercial nos EUA é avaliada segundo o HB 44 tal como o seu estado o adotou.

Massas padrão: classes da OIML R 111 e a regra do terço

A OIML R 111-1:2004 classifica as massas nas classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3 e M3, da mais exata à menos exata. Cada classe tem um erro máximo admissível para cada valor nominal. A R 111 exige também que a incerteza expandida da calibração de uma massa (k = 2) não ultrapasse um terço desse erro. As classes M1-2 e M2-3 destinam-se a massas de 50 kg a 5000 kg usadas com balanças da classe III.

As massas têm de ser suficientemente boas para a balança. A secção 3.7.1 da R 76 diz que o erro das massas padrão não pode ultrapassar um terço do erro máximo admissível da balança para a carga aplicada. No exemplo de 30 kg, o limite da primeira verificação com carga total é ±15 g, pelo que os 30 kg de massas podem desviar-se no máximo 5 g. As massas da classe M1 cumprem: a R 111 permite a uma massa M1 de 10 kg ±500 mg e a uma de 20 kg ±1 g.

A metrologia legal dos EUA usa a mesma regra. O anexo A do HB 44 diz que um padrão usado sem correção deve ter erro e incerteza combinados inferiores a um terço da tolerância do instrumento. O NIST Handbook 105-1 (2019) leva os inspetores a escolher as massas padrão de campo segundo a ASTM E617 ou a 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. Não tem de ser uma massa calibrada, a menos que os seus resultados contem também para os erros de indicação. É comum uma carga entre metade e a totalidade do alcance.

Coloque a indicação a zero antes de começar. Depois de cada remoção, confirme o zero e volte a colocá-lo se for preciso. Anote se o dispositivo de manutenção do zero está ativo. O resultado é o desvio-padrão das indicações repetidas dessa única carga.

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

• Calculadora de incerteza de Tipo A

Erros de indicação ao longo da gama

Este é o ensaio de linearidade. A cg-18 pede pelo menos cinco cargas de ensaio distribuídas de forma bastante uniforme pela gama, 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 da classe III são 500 e e 2000 e. Escolha o modo de carregamento consoante a utilização da balança. A cg-18 descreve descarregar entre patamares, carregar por patamares sem descarregar e subir por patamares para depois descer.

Nas balanças grandes, a carga de ensaio pode ser formada por substituição. As massas padrão são colocadas e a indicação é anotada. Depois são trocadas por qualquer outra carga estável até a balança mostrar a mesma indicação, e as massas voltam a ser colocadas por cima. Para a verificação, a R 76 pede massas padrão de pelo menos metade de Max quando se usa substituição, ou menos se a balança tiver boa repetibilidade.

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

O ensaio de excentricidade (carga nos cantos)

Coloque uma carga de ensaio no centro da plataforma. Depois leve-a a quatro posições perto dos cantos: frente à esquerda, atrás à esquerda, atrás à direita e frente à direita. Anote a indicação em cada posição. Cada indicação deve ficar dentro do erro máximo admissível para essa carga (secção 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 à vez aos quatro quartos do recetor de carga numa balança com até quatro pontos de apoio. A R 76 manda desligar o zero automático e a manutenção do 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-lhe ensaio de deslocamento (shift test). Numa balança com alcance de 500 kg (1000 lb) ou menos, usa uma carga de ensaio de um terço do alcance, entre 30 % e 35 %, centrada em cada quadrante. Uma balança maior pode usar esse esquema ou uma carga de um quarto do alcance sobre cada canto.

Condições no local

Calibre nas condições normais de utilização da balança. As correntes de ar, as vibrações e a inclinação da plataforma aparecem então nos resultados e na respetiva incerteza. Meça a temperatura do ar perto da balança pelo menos uma vez durante a calibração.

Deixe as massas atingir a temperatura da sala. Uma massa mais quente ou mais fria do que o ar cria correntes de ar que alteram a indicação, e o efeito cresce com a dimensão da massa. A cg-18 observa que pode ser significativo em massas de alta exatidão, como as das classes E2 e F1.

Resultados antes do ajuste e após o ajuste

Faça os ensaios antes de alguém ajustar a balança. Esses são os resultados antes do ajuste, e mostram como a balança pesou desde a última calibração. Se for ajustada a seguir, repita os ensaios e anote os resultados após o ajuste. A cg-18 pede que o certificado indique qualquer ajuste e, num ajuste com massa externa, qual a massa usada.

Quando um erro antes do ajuste fica 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. Numa balança, trata-se dos lotes ou dos resultados de ensaio que pesou desde a última calibração boa. O sinal do erro importa. Quando enche até um peso-alvo, uma balança que indica a mais deixa as embalagens com falta de produto, e uma que indica a menos enche-as demasiado.

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

Calibração vs verificação de balanças de uso comercial

Uma balança usada para vender a 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 controlo dos instrumentos de uso comercial. Fora dos EUA aplicam-se as regras nacionais de metrologia legal. A OIML espera que os seus estados-membros apliquem a R 76 tanto quanto possível, e a Europa usa a EN 45501, que a cg-18 cita a par da R 76.

A verificação, neste sentido, é um ensaio oficial face a tolerâncias legais, e uma balança aprovada pode receber uma marca de verificação ou um selo. Decide se a balança pode ser usada no comércio. A calibração indica os erros da balança e a respetiva incerteza 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 ponto G-S.8, exige um selo que tem de ser quebrado, ou um registo de auditoria aprovado, antes de alguém alterar um ajuste eletrónico que afete a exatidão. Contacte o serviço de pesos e medidas antes de ajustar uma balança selada.

O HB 44 também pode servir para balanças que não são usadas no comércio. A sua introdução observa que 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 intervalo único para todas as balanças. O ILAC-G24 / OIML D 10 (edição de 2022) enumera os fatores a ponderar, entre eles a incerteza de que precisa, o risco de ultrapassar os limites em utilização, a recomendação do fabricante, o desgaste e a deriva, quanto e com que intensidade a balança é utilizada, o ambiente, o transporte e os resultados das verificações intermédias. Recomenda também calibrar equipamento novo com mais frequência no início.

Entre calibrações, verifique a balança com uma massa de controlo antes da utilização ou uma vez por dia. Coloque uma carga próxima da gama que usa no centro da plataforma e compare a indicação com o valor obtido na última calibração. A secção 6.4.10 da ISO/IEC 17025:2017 pede verificações intermédias quando forem necessárias para manter a confiança no equipamento. Um registo dessas verificações é também a evidência para um intervalo mais longo no futuro.

Volte a calibrar depois de a balança ser mudada de sítio, reparada ou sobrecarregada. Uma verificação falhada, 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 registo de calibração

O que o certificado e o registo devem mostrar

A EURAMET cg-18 enumera o que o certificado de calibração de uma balança deve indicar, 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.
• As massas usadas, 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 respetivo fator de expansão k.
• Qualquer declaração de conformidade, a tolerância usada na avaliação e a regra de decisão.

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

Como o Axiospec ajuda nos registos de balanças

O Axiospec é um software de gestão de calibrações. Cada balança tem um registo com as calibrações, os certificados e a próxima data de validade. 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.

Registe o seu conjunto de massas como padrão de referência e selecione-o em cada calibração. O registo do conjunto passa a listar as calibrações em que foi usado, pelo que um conjunto encontrado fora da tolerância o leva às balanças que verificou. Quando uma calibração é registada como Não conforme, a balança entra em quarentena e o registo pede o impacto de estar fora da tolerância. O Axiospec não ensaia a balança nem a torna apta para o comércio. 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. A aprovação legal fica a cargo do serviço de pesos e medidas.

É gratuito 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. Carregamos os seus registos existentes sem custos, em qualquer plano.

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