Calibração Industrial
Instrumentos Medidores de Temperatura

1. Introdução
São inúmeros os instrumentos usados para indicação, controle e registro da temperatura em uma planta industrial. Esses instrumentos indicam o valor da temperatura de forma analógica ou digital, utilizando meios elétricos ou eletrônicos para tratamento do sinal gerado por um termopar ou termômetro de resistência, principalmente. Indicadores, controladores, CLP’s e registradores são alguns dos instrumentos mais utilizados e que, via de regra, necessitam de calibrações periódicas que visam garantir que seu desempenho continua sendo aquele especificado pelo fabricante.

2. A Escolha do Sistema de Calibração
A calibração pode ser feita por uma equipe externa ou interna.
Se o usuário optar por contratar um terceiro para realizar suas calibrações deverá selecionar um prestador de serviços cuja melhor capacidade de medição seja pelo menos três vezes melhor que o limite de erro dos instrumentos que serão calibrados.
Se o usuário optar pela calibração interna, deverá especificar equipamentos de calibração adequados, dentre as inúmeras opções disponíveis no mercado. Idealmente, o instrumento selecionado como padrão deve ser de uma classe metrológica superior, ou seja, ter um limite de erro e uma resolução melhor do que o objeto da calibração. Mais importante ainda é a seleção do laboratório que irá certificar esse padrão: sempre que possível, a melhor capacidade de medição do laboratório deve ser pelo menos três vezes melhor que o limite de erro especificado para o padrão.

3. O Instrumento Padrão
O padrão a ser usado na calibração de indicador de temperatura para termopar, pode ser um gerador de sinal ou um instrumento de medição de tensão elétrica. No caso de ser um indicador de temperatura para termoresistência, pode ser um gerador de sinal, uma década de resistência ou um instrumento de medição de resistência elétrica.
O gerador de sinal pode gerar mVCC ou ohms de forma contínua ou em valores discretos, porém, em ambos os casos, deve-se observar o efeito do casamento de impedância entre o gerador de sinal e o instrumento a calibrar, visto que grandes diferenças de impedância podem provocar erros na calibração.
Quando se usar um instrumento de medição elétrica como padrão, ele poderá ser um medidor de tensão contínua (um voltímetro ou um potenciômetro) ou um medidor de resistência elétrica (um ohmímetro ou uma ponte de resistência), conforme o tipo de entrada do objeto da calibração.
Na calibração industrial os multicalibradores portáteis são os preferidos, por possuírem inúmeras faixas de operação, serem instrumentos leves, de ciclo rápido e que permitem a calibração de um grande número de instrumentos durante um dia de trabalho. Alguns modelos dispõem, inclusive, de recursos para a calibração automatizada.
Qualquer que seja o padrão escolhido, deverá ser calibrado periodicamente por laboratórios da Rede Brasileira de Calibração, de modo a ter garantida sua rastreabilidade.

4. Cablagem e conexões
As interligações entre o padrão e o objeto da calibração devem ser feitas por condutores elétricos homogêneos. As ligações devem ser feitas de modo a minimizar quedas de tensão, fugas de corrente, resistências de contato, geração de força termoelétrica espúria e captação de ruídos que interfiram nos resultados das medições. Blocos de terminais e chaves seletoras, se usados, devem estar protegidos contra correntes de ar e radiações que provoquem gradientes térmicos.

5. Método de Calibração
A seguir descreveremos como realizar a calibração utilizando um multicalibrador portátil, que pode ser o modelo Cappo 10 ou Microcal 200, dependendo das características do objeto da calibração.
O Cappo 10 é um instrumento muito leve (1 kg), possui diversas memórias mas, atualmente, não possui software para calibração automática.
O Microcal 200 é um pouco mais pesado (3 kg) mas além de melhor tolerância e resolução, possui o software CalPman, que possibilita a automação das calibrações.

5.1.Local
É recomendado que a calibração seja executada em um local específico para essa finalidade, com iluminação adequada, tensão elétrica controlada e estável, condições ambientais com valores nominais e estabilidade dentro das especificações requeridas pelos instrumentos e que proporcionem conforto ao operador e malha de aterramento para os instrumentos.
Quando a calibração tiver que ser feita “em campo”, ou seja, no local em que os instrumentos a serem calibrados estão instalados, deve-se observar que as condições ambientais estejam dentro dos limites especificados para o instrumento padrão. É importante anotar a temperatura ambiente para posteriormente avaliar seu efeito na incerteza na calibração.

5.2.Pontos de calibração
O número e os valores dos pontos de leitura em que o indicador é calibrado depende do tipo de indicador e da faixa de operação.

5.3.Ligação dos equipamentos e instrumentos

5.3.1. Sinal TERMOPAR
A grande maioria dos instrumentos atualmente utilizados possuem compensação da junção de referência para 0ºC.



Certifique-se que a compensação da junção de referência do Cappo 10 ou Microcal 200 está ajustada para interna. A conexão entre os instrumentos é feita com cabos de extensão termopar calibrados.
Selecionar no instrumento padrão, na escala OUT, um sinal de saída igual à entrada do instrumento em calibração (tipo de termopar) e injetar o valor em graus Celsius. Deve ser considerado o erro do cabo de extensão.

Dica: Se você tiver certeza que padrão e objeto da calibração estão à mesma temperatura ambiente, curto-circuite a entrada do objeto da calibração e anote o valor indicado (correspondente à temperatura ambiente). Ajuste esse valor na compensação da junção de referência do Cappo 10 ou Microcal 200 e faça a conexão entre os instrumentos com cabos de cobre, lembrando que, de acordo com a teoria de termopares, não existe força eletromotriz onde não existe gradiente de temperatura, portanto não será necessário o uso de cabos de extensão/compensação.

Calibração de controlador de temperatura usando multicalibrador CAPPO 10

5.3.2.Sinal TERMORESISTÊNCIA

5.3.2.1.Saída do padrão e entrada do objeto em calibração a dois fios

5.3.2.2.Saída do padrão a dois fios, entrada do objeto em calibração a três fios


Os três fios utilizados deverão ter a mesma resistência.

5.3.2.3.Saída do padrão a dois fios, entrada do objeto em calibração a quatro fios

6. Resultados
6.1.Avaliação dos resultados
Deve ser verificada a coerência dos resultados obtidos (relacionada à linearidade das correções ou desvios). Havendo inconsistência, a calibração deverá ser repetida.

6.2. Incerteza da calibração
Na avaliação da incerteza dos resultados de calibração deve-se considerar, pelo menos:
a) incerteza do instrumento padrão;
b) resolução do instrumento padrão;
c) resolução do instrumento em calibração.
Para maiores informações sobre como fazer avaliação de incertezas, consulte o documento EA 4/02.

7. Bibliografia
NBR 14670: 2001 – Indicador de temperatura para termopar – Calibração por comparação usando gerador de sinal

NBR 14782: 2001 - Indicador de Temperatura para termoresistência - Calibração por Comparação usando gerador de sinal

EA 4/02 – Expressão da Incerteza da medição na Calibração