pr042-06-manômetro método de peso morto

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CONTROLE DE REVISÃO DE DOCUMENTOS Aprovação:

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6

Anexo: AN-006 / Rev.: 03 / Data: 15/08/05

TÍTULO: Procedimento para Calibração de Manômetros/Vacuômetros Analógicos/digitais utilizando

como referencia Balança de Pressão (Principio de Peso Morto)

ESTE PROCEDIMENTO DEVERÁ SER IMPRESSO EM SUA TOTALI DADE

REV. DATA DESCRIÇÃO DA ALTERAÇÃO 0 1 2 3 4 5 6

05/10/95

30/09/99

06/12/00

18/09/01

19/09/03

16/09/05

13/03/07

Emissão. Este procedimento substitui o procedimento PR-05/CM-09 rev.0 Revisão geral atendendo às não conformidades da auditoria. Revisão geral atendendo às não conformidades da auditoria. Conforme RAL 176 Revisão geral atendendo às não conformidades da auditoria. Conforme RAV 249/01 Revisão geral atendendo às não conformidades da auditoria e adequação a nova marca do IFM. Revisão atendendo as observações da auditoria RAV 343/05. Revisão atendendo as observações da auditoria RAV 777/06.

REV. ELABORAÇÂO VERIFICAÇÃO APROVAÇÃO 0 1 2 3 4 5 6

Adilson M. C. Costa

Sup. Técnico

Adilson M. C. Costa Sup. Técnico

Adilson M. C. Costa

Sup. Técnico

Adilson M. C. Costa Sup. Técnico

Adilson M. C. Costa Supervisor Técnico

Adilson M. C. Costa Supervisor Técnico

Adilson M. C. Costa

Gerente Técnico

Luís Cláudio Moura

Gerente da Qualidade

Mário A. F. Silva Gerente da Qualidade

Ocimar M. pinheiro

Coord. Sist. Qualidade

João Manoel S. Bruno Coord. Sist. Qualidade

João Manoel S. Bruno Gerente da Qualidade



Nilson Tutumi

Gerente

Nilson Tutumi Gerente Técnico

Nilson Tutumi

Gerente Técnico


Nilson Tutumi

Gerente Técnico


Nilson Tutumi

Gerente Técnico

ANÁLISE CRÍTICA DO PROCEDIMENTO

DATA VISTO DATA VISTO DATA VISTO DATA VISTO / / / / / / / /

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CALIBRAÇÃO DE MANÔME-TROS/VACUÔMETROS ANALÓGI-

COS/DIGITAIS UTILIZANDO COMO RE-FERENCIA BALANÇA DE PRESSÃO

(PRINCIPIO DE PESO MORTO)

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Não pode ser reproduzida sem autorização expressa do IFM.

1 - OBJETIVO Regulamentar e padronizar o método de calibração de indicadores de pressão utilizando como referência Balança de Pressão (princípio de peso morto), no âmbito do IFM. 2 - ÍNDICE 1- OBJETIVO 2- ÍNDICE 3- REFERÊNCIAS 4- DEFINIÇÕES 5- CUIDADOS ESPECIAIS ANTES DA CALIBRAÇÃO 6- EXECUÇÃO DA CALIBRAÇÃO 7- PROCESSAMENTO DOS CÁLCULOS 8- DETERMINAÇÃO DAS INCERTEZAS DE MEDICÃO 9- VALIDAÇÃO DOS RESULTADOS 10- EXPRESSÃO DOS RESULTADOS NO CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO 3 - REFERÊNCIAS MA-10/CM-01 - Manual da Qualidade PR-09/CM-65 - Procedimento para cálculos de incertezas de medição VIM - Vocabulário Internacional de Metrologia Res. CONMETRO N° 12 /1988 - Quadro Geral de Unidade de Medidas ABNT- NBR 14105 - Manômetros c/ sensor de elemento elástico recomendação de fab. e uso. 4 - DEFINIÇÕES - Pressão: É definida pela relação força por unidade de área, exercida por um fluido sobre a superfície da pare-

de que o contém em relação a uma referência. - Pressão Absoluta: Força por unidade de área exercida por um fluido sobre a superfície da parede que o con-

tém em relação à pressão zero absoluto. - Pressão Ambiente: Força por unidade de área exercida pela atmosfera em um local (pressão barométrica

local) - Pressão Diferencial: Diferença entre quaisquer duas pressões. - Pressão Relativa Positiva/ Negativa (Vácuo): Força por unidade de área exercida por um fluido sobre a su-

perfície da parede que o contém em relação à pressão ambiente. - Classe de Exatidão : Classe de instrumentos de medição que satisfazem a certas exigências metrológicas

destinadas a conservar os erros dentro de limites especificados. - Erro de um Instrumento de Medição: Indicação de um instrumento de medição menos um valor verdadeiro

da grandeza de entrada correspondente. - Valor de uma divisão: Diferença entre os valores da escala correspondentes a duas marcas sucessivas. - Amplitude da faixa nominal: Diferença entre módulo, entre os dois limites de uma faixa nominal. - Exatidão: Aptidão do instrumento em dar respostas próximas ao valor verdadeiro convencional. - Faixa de indicação: Conjunto de valores limitados pelas indicações extremas.

1) Para um mostrador analógico pode ser chamado de faixa de escala; 2) A faixa de indicação é expressa nas unidades marcadas no mostrador, independente da unidade do men-

surando e é normalmente estabelecida em termos dos seus limites inferior e superior, por exemplo -10 PSI a 30 PSI;

5 - CUIDADOS ESPECIAIS ANTES DA CALIBRAÇÃO 5.1 - Verificação do estado do instrumento a ser ca librado

Verificar o estado de conservação do instrumento se o mesmo se encontra em condições de ser calibrado como por exemplo: Se o vidro não está quebrado;

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Se as roscas das conexões, marcação da escala e ponteiro estão em perfeitas condições de uso; Nos casos de equipamentos que dependem de outros acessórios, ou componentes tais como fios, tubos, conexões, esquema de ligação, manual de operação, etc. Verificar se os mesmos foram enviados pelo cliente; 5.2 - PADRÃO 5.2.1 - Seleção do Padrão: Selecionar a balança de pressão de referencia adequada à capacidade e tipo de fluido do manômetro/vacuômetro a ser calibrado. 5.2.2 - Validade do Padrão Verificar se a balança a ser utilizada está calibrada e dentro da validade de calibração. 5.3 - Limpeza Antes da calibração deve-se:

Realizar a limpeza e descontaminação do Instrumento a ser calibrado e retirando todo óleo ou qualquer espécie de impurezas e lavá-lo com um desengordurante apropriado, (Por exemplo álcool isopropílico).

No caso de balança de pressão operada a óleo, Avaliar o estado de conservação do fluído hidráulico da mesma e se constatado alto nível de contaminação, extrair o óleo, descontaminar a balança e colocar um novo fluído. A característica do fluido a ser utilizado deverá ser conforme recomendação do fabricante da balança.

No caso de balanças de pressão pneumáticas, deverá ser utilizado como fonte de pressão, um gás seco e puro preferencialmente nitrogênio.

Antes de iniciar a calibração, realizar limpeza do conjunto pistão/cilindro com papel toalha ou uma flanela seca e limpa e se necessário lavar o mesmo com água e sabão neutro.

Nos casos de instrumento a ser calibrado que não pode ser contaminado com óleo os mesmo deve ser calibrado em balança que possam utilizar gás como fluído. 5.4 - Aclimatização O instrumento a ser calibrado e balança de pressão de referência a ser utilizada devem ser mantidos no local cli-matizado onde será executada a calibração para aclimatização por um período de tempo mínimo de 4 horas antes do inicio da calibração. 5.5 - Conexões p/ calibração de Manômetros 5.5.1- Conectar o instrumento a ser calibrado na balança de pressão a observando os cuidados necessários para não danificar as conexões. 5.5.2 - Pressurizar o sistema ate o ponto máximo da faixa de indicação do instrumento a ser calibrado e verificar se o sistema está isento de vazamentos. Caso ocorram vazamentos, eliminá-los e repetir a verificação. 5.5.3 - aliviar a pressão do sistema e iniciar a calibração. 5.6 - Conexões p/ calibração de Vacuômetros 5.6.1 - Conectar o instrumento a ser calibrado na balança de pressão de referência conforme orientação do manual de operação da mesma utilizando bomba de vácuo.

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OBS.: No caso de calibração de instrumento eletrônico, este deve ser ligado no mínimo 30 minutos antes do inicio da calibração p/ pré-aquecimento. 5.6.2 - Aplicar vácuo no sistema ate o ponto mais próximo possível do final da faixa de indicação do instrumento a ser calibrado e verificar se o sistema está isento de vazamentos. Caso ocorram vazamentos, aliviar o sistema , eliminar o vazamento e repetir o procedimento aplicando vácuo novamente. 5.6.3 - Aliviar o vácuo do sistema e iniciar a calibração. 6 - EXECUÇÃO DA CALIBRAÇÃO 6.1 - Verificar os cuidados descritos no item 5 6.2 - Determinar os pontos de calibração observando que deverá ser calibrado pelo menos dois ciclos de medição nos sentidos crescente e decrescente da pressão, sendo que cada ciclo deverá contemplar um mínimo de oito pontos distribuídos ao longo da faixa de calibração do instrumento. 6.3 - Preencher a folha de Memorial de Calibração com a identificação e características do instrumento a ser cali-brado e do padrão de referência utilizado. 6.4 - Fazer uma verificação antes da calibração nos pontos a serem calibrados do instrumento no sentido crescen-te, utilizando o procedimento normal de calibração , calcular o erro fiducial em cada um desses pontos e verificar se estes estão dentro dos limites estabelecidos pelo cliente, normas e/ou dentro de limites mínimos pré-estabelecidos pelo IFM, afim de que seja avaliada a necessidade de ajuste e/ou se o mesmo reúne condições para ser calibrado. 6.5 - Ajuste 6.5.1 - O cliente deve ser consultado se deseja ou não que seja realizado o ajuste no seu instrumento e este deve autorizar o ajuste; a menos que já exista uma autorização antecipada pelo cliente. 6.5.2 - Quando for realizado ajuste, os valores lidos na verificação antes do ajuste, deverão ser documentados, com a finalidade de preservar os valores da curva de erro do instrumento antes do ajuste. 6.5.3 - Caso não haja necessidade de ajuste, os valores lidos na verificação podem ser aproveitados para o primei-ro ciclo de calibração crescente da calibração. 6.5.4 - Caso o instrumento não reúna as condições mínimas para ser calibrado, o cliente será informado através de um relatório de insuficiência de desempenho e processo de calibração será encerrado. 6.6 - Calibração pratica de Manômetros/vacuômetros digitais Estando tudo preparado iniciar a calibração da seguinte forma: O ponto a ser calibrado será setados no padrão de referência e as leituras serão feitas no instrumento em calibração. Adicionar na balança, massas equivalentes ao valor de pressão nominal do ponto em calibração. Aplicar pressão na balança até que o pistão flutue em uma altura de aproximada mente 50% do seu curso total. É aconselhável que seja marcada uma altura de referência para garantir que todas as leituras serão feitas com o pistão em uma mesma altura. Registrar nos campos específicos do memorial de calibração a identificação das massas ou o valor do somatório das massas utilizadas no equilíbrio e os respectivos valores de pressão lidos no instrumento que está sendo calibrado.

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Cada ponto ser calibrado deve ser submetido a pressões continuamente até que o sistema atinja o ponto a ser setado tomando o cuidado de não ultrapassá-lo e tomando o cuidados de nunca inverter o sentido de pressão até varrer toda a faixa de indicação do instrumento para o respectivo ciclo crescente ou decrescente. No caso de instrumentos com mais de um sensor, Deverá ser feita uma calibração independente para cada sen-sor. No caso de Instrumento c/ varias escalas, deverá ser observado no certificado que a calibração refere-se somente às escalas calibradas. 6.7 - Calibração pratica de Manômetros/Vacuômetros Analógicos Estando tudo preparado iniciar a calibração da seguinte forma: O ponto a ser calibrado será no instrumento em calibração e as leituras feitas no padrão de referência. Adicionar na balança, massas e aplicar pressão até que o ponteiro do instrumento em calibração atinja o ponto a ser indicado. Enquanto estiver aplicando pressão, dar leves batidas no manômetro de modo a minimizar os atritos. Usar massas complementares se necessário para atingir o ponto de indicação desejado. Aplicar pressão na balança até que o pistão flutue em uma altura de aproximada mente 50% do seu curso total. É recomendado que seja marcada uma altura de referência para garantir que todas as leituras serão feitas com o pistão em uma mesma altura. Registrar nos campos específicos do memorial de calibração a identificação das massas ou o valor do somatório das massas utilizadas no equilíbrio e os respectivos valores de pressão lidos no instrumento que está sendo calibrado. Cada ponto ser calibrado deve ser submetido a pressões continuamente até que o sistema atinja o ponto a ser setado tomando o cuidado de não ultrapassá-lo e tomando o cuidados de nunca inverter o sentido de pressão até varrer toda a faixa de indicação do instrumento para o respectivo ciclo crescente ou decrescente. Os instrumento com mais de uma escala de unidades, poderão ser calibrados em apenas uma de suas escalas preferencialmente a escala mais externa do mostrador, porém deverá ser observado que o certificado refere-se somente a escala calibrada. 7 - PROCESSAMENTO DOS CÁLCULOS 7.1 - Fatores de conversão Os valores indicados deverão ser expressos na unidade do instrumento calibrado e na unidade do SI , múltiplos ou submúltiplos, utilizando-se para tal, os fatores da tabela de conversão de unidades de pressão (anexo AN-024). Quando as referências tais como temperatura e densidades de referência, utilizadas não são as originais da tabela de conversão, deverão ser feitas às devidas correções considerando as respectivas equações abaixo. 7.1.1 - Equação para cálculo da massa específica do mercúrio

[ ]tCPot HgHg γρρ −°= 1),()(

onde: t = temperatura

γ = Coeficiente de expansão volumétrica do mercúrio )/1081,1( 4 C°× −

),( CPoHg °ρ = 13595,08 kg/m³

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7.1.2 - Referencias relações de densidade da água em função da temperatura

32 /10004 mkgCOH =°ρ

32 /2,99820 mkgCOH =°ρ

7.2 - Determinação dos valores de pressão de referê ncia

( )[ ]( ) ( ) CONVERSÃO0,20

F 1 20 1 A

C g 1

×+−++

+

−

=∑

Pntpc

m

PL

m

ar

λαα

σρρ

onde: Σ m = Somatório dos valores de massa utilizadas na calibração do ponto (kg) P = Pressão medida pelo instrumento (Pa)

ar ρ = Massa especifica do ar no ambiente (kg/m³)

mρ = Massa especifica do das massas do padrão( kg/m³ )

gL = gravidade local ( m/s² )

A 0 20, = Área do conjunto pistão/cilindro do padrão em m² na pressão atmosférica e temperatura de 20°C (m²)

α α c , p = Coeficiente de dilatação térmica do conjunto cilindro/pistão ( 1−°C )

t = temperatura do conjunto pistão-cilindro no momento da medição ( °C)

λ = coeficiente de deformação elástica do conjunto pistão-cilindro ( 1−Pa ) Pn = Pressão nominal medida ( Pa )

CONVERSÃOF = Fator de conversão de Pa para unidade da escala de indicação do instrumento.

ATENÇÃO: Nos casos de fatores de conversão p/ mmHG ou mmH2O, atentar para utilização do fator de conver-são de acordo com a respectiva temperatura de referência do fluido (vide 6.1). Quando a balança de pressão de referência for operada a óleo, deve ser feita a correção da pressão ρg ∆ h refe-rente a diferença da coluna entre a base do Pistão e a base do manômetro. Onde: ρg ∆ h = coluna de pressão proveniente do h∆ entre o pistão da referência e o manômetro padrão ( Pa ) onde: ρ = massa específica do fluido da balança que o pistão estiver mais alto ( kg/m³). g = gravidade local ( m/s² ) h∆ = diferença de altura entre a base do pistão da referência e a base do manômetro objeto da calibração ( m ) OBS.: Se o pistão da referência estiver mais alto que o manômetro, o ρg ∆ h será positivo e vice-versa 7.3 - Determinação dos valores de pressão de referê ncia para classes piores que 1%

∑ ×=gN

gLVPNREFERENCIADEPRESSÃO )(

Onde:

∑ =)(VPN Somatório dos valores nominal de pressão de cada massa na gravidade normal.

gL = Gravidade Local gN= Gravidade normal

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7.4 - Média das Leituras de cada ponto

)(

:

)( 1

esdecrescentcrescentespontonoleiturasdeNúmeron

esdecrescentecrescentesasincluindopontonoLeituraleitura

Onden

leituraLeiturasdasMédia

i

n

ii

+==

=∑

=

7.5 - Erro Fiducial em Percentual

EscaladaalNoFaixadaAmplitudeFEAmpl

alConvencionVerdadeiroValorCVV

calibradooinstrumentnoindicandoValorVi

Onde

FEAmpl

VVCViFiducialErro

min.

:

100.

%

===

×−=

8 - DETERMINAÇÃO DAS INCERTEZAS DE MEDICÃO 8.1 - Incertezas tipo “A” A incerteza do tipo A (IA1) é determinada pelo desvio padrão experimental da média das leituras em um ponto médio da faixa de indicação pela seguinte equação:

:

1

Onden

SIA =

( )

)(

)(1

1

1

2

esdecrescentecrescentespontonoLeiturasndasMédiax

xdeleituraésimaix


xxn

AmostralPadrãoDesvioS

i

n

ii

==

+=

−×−

== ∑=

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8.2- Incerteza Combinadas para instrumentos Analógi cos

COMPONENTES UTILIZADAS PARA CÁLCULO DA INCERTEZA CO MBINADA COMPO-NENTE

PROVENIENCIA TIPO DE DISTRIBUICÃO DA ESTIMATIVA

DIVISOR

IA1 DISPERSÃO DAS LEITURAS N Normal 1

IB0 ERRO DO AJUSTE R Retangular 3 IB1 INCERTEZA DO PADRÃO N Normal Kp

IB2 RESOLUÇÃO DO MENSURANDO T Triangular 6

IB3 HISTERESE (Amplitude) R Retangular 32

IB4 EFEITO DA TEMPERATURA R Retangular 3 IB5 PARALAXE DO MENSURANDO R Retangular 3

DETERMI-NAÇÃO DA INCERTEZA COMBINA-

DA

222222

2

3

5

3

4

3

3

6

21

3

01

+

+

+

+

+

+= IBIBIBIB

Kp

IBIBIAIC

8.3- Legenda das componentes utilizados nos cálculo s das Incertezas IA1 = DISPERSÃO DAS LEITURAS incerteza determinada pelo desvio padrão experimental da média das leituras (em unidade de pressão) Distribuição normal do tipo (a) Divisor =1 IB0 = AJUSTE Incerteza do ajuste da curva de correção dos erros do padrão (em unidade de pressão) Distribuição retangular

Divisor = 3 IB1 = PADRÃO: Incerteza declarada no certificado de calibração do padrão Distribuição normal (em unidade de pressão) (Divisor = Kp especificado no certificado e calibração do padrão)

( )

)(

)(

1

1

:

1

2

1

esdecrescentecrescentespontonoLeiturasndasMédiax

xdeleituraésimaix


xxn

AmostralPadrãoDesvioS

Onden

SIA

i

n

ii

==

+=

−×−

==

=

∑=

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IB2=RESOLUÇÃO DO MENSURANDO: (valor de uma divisão / por um fator de interpolação) (em unidade de pressão) Distribuição triangular Divisor = 6 IB3=HISTERESE: Máximo Valor de Histerese entre os pontos Calibrados (em unidade de pressão) Distribuição retangular

Divisor = 32 IB4=EFEITO DA TEMPERATURA: Valor estimado percentual de variação de pressão do afastamento da temperatura de 20°C (em unidade de pressão) Distribuição retangular Divisor = 3 IB5=PARALAXE DO MENSURANDO: Valor de ½ resolução do Mensurando (em unidade de pressão) Distribuição retangular Divisor = 3 8.4 - Incerteza Combinada Expandida (ICExp) A incerteza combinada expandida será determinada pela equação:

leiturasdenúmeron

leiturasdasdispersãoAtipoIncertezaIA

CombinadaIncertezaIC

Onden

IA

ICVefliberdadedeGrau

VefliberdadedeGrauaoenteCorrespondKFatorKp

Onde

ICKpICExp

===

−

==

=

×=

)(

:1

)(

:

1

41

4

9 - ACEITAÇÃO/VALIDAÇÃO DOS RESULTADOS 9.1 - Após terminar a calibração fazer uma análise dos valores registrados para verificar a coerência com resultados desejados e caso seja detectado alguma incoerência nos valores registrados, proceder à verificação e correção do mesmo, e caso não seja possível resgatar o valor correto, invalidar os resultados fazer uma nova calibração parcial ou total do instrumento dependendo da necessidade. 9.2 - A aceitação dos Erros e incertezas de medição apresentados pelo Objeto da calibração, será facultada ao cliente, salvo quando for formalmente estabelecido outro critério pelo cliente. Os erros e incertezas serão declara-dos em certificado para julgamento. 9.3 - Após calibração construir o gráfico de erros de calibração do instrumento para facilitar avaliação de possíveis erros no processo tais como anotação de valores de leituras errados, erros de digitação, e etc.

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10 - EXPRESSÃO DOS RESULTADOS NO CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO 10.1 - Folha de Capa: A folha de capa do certificado deverá ser elaborado em conformidade com documento RBC para elaboração de certificados em vigência e c/ revisão atualizada devendo conter no mínimo: - Logotipo / endereço completo do IFM - Título “Certificado de Calibração” - Etiqueta RBC e número do credenciamento no caso de serviços credenciados - Número do Certificado - Data da Emissão - Identificação/endereço do Cliente - Características do instrumento - Descrição sucinta do procedimento de calibração - Identificação do padrão utilizado, sua rastreabilidade e validade - Observações e restrições do Instrumento ou da calibração quando aplicável - Pé da pagina conforme exigências RBC em vigência - Nome/Assinatura do Gerente Técnico ou do Gerente Técnico Substituto do Laboratório 10.2 - Declaração dos resultados Os resultados da calibração serão expressos no certificado de forma tabular composto no mínimo as seguintes informações para cada ponto calibrado: - Valor indicado no instrumento calibrado - Conversão do valor indicado para unidade do SI - Valores das leituras dos ciclos crescente e decrescente - Média das leituras - Erro Fiducial (percentual) - Incerteza Combinada Expandida expressas em forma de percentual, PPM, ou na unidade de pressão indicada

no instrumento calibrado. - Intervalo de confiança dotado para cálculo da incerteza, valor de K.

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