Calibrar o termómetro

Calibrar termômetros é o processo de garantir que um termômetro forneça leituras corretas de temperatura. Isto é feito comparando as leituras do termómetro com um padrão de referência (por exemplo, um ponto fixo de temperatura) ou uma fonte de temperatura conhecida (calibração de comparação). O objetivo da calibração é identificar eventuais desvios ou erros e ajustá-los se necessário, para que o termômetro forneça medições precisas.

Métodos de calibração dos termómetros

Basicamente, existem dois métodos diferentes para calibrar termômetros: calibração de acordo com o método de comparação e calibração em pontos fixos de temperatura.

Calibração dos termómetros de acordo com o método de comparação

A Lei Zeroth afirma que se dois sistemas estão cada um em equilíbrio térmico com um terceiro sistema, eles também estão em equilíbrio térmico um com o outro. Com base neste teorema, pode-se concluir que se um termômetro calibrado mostra a mesma temperatura que a temperatura real em um banho de calibração e o termômetro a ser calibrado também mostra essa temperatura, ambos os termômetros medirão a mesma temperatura. No entanto, isso só é verdade na condição de que haja um estado de equilíbrio, o que nem sempre é o caso no mundo real.

O método de comparação é uma das técnicas mais comuns e eficientes para calibrar termômetros. O termómetro a testar é comparado com um termómetro de referência de alta precisão, cuja precisão de medição e rastreabilidade às normas nacionais ou internacionais é garantida.

Procedimento de calibração do termómetro

1. Preparação da calibração:
   • Preparam-se o termómetro a testar e o termómetro de referência. Ambos devem estar limpos e em perfeitas condições.
   • Uma configuração de calibração estável, como um banho de calibração ou um calibrador de bloco seco, é ajustada para a temperatura definida. Estes dispositivos garantem uma distribuição de temperatura homogénea e estável.
2. Definir pontos de temperatura:
   • A calibração é normalmente realizada em vários pontos de calibração dentro da faixa de medição do termômetro, como 0°C, 50°C e 100°C. Os pontos podem variar dependendo da aplicação.
3. Realizar medição comparativa:
   • Ambos os termómetros são inseridos no dispositivo de calibração ao mesmo tempo, certificando-se de que estão à mesma temperatura. Isso minimiza os gradientes de temperatura e garante resultados precisos.
   • Quando a temperatura na instalação de calibração estiver estável, registam-se as leituras dos termómetros de referência e da amostra.
4. Analise desvios:
   • Calibração significa “detetar um desvio”. Determina-se a diferença entre os valores indicados do termómetro de referência e do termómetro a calibrar. Estes desvios estão documentados e, se necessário, podem ser utilizados para ajustamento.

Vantagens do método de comparação

• Alta precisão: Graças ao uso de um termômetro de referência preciso e instalações de calibração estáveis, os resultados são muito confiáveis.
• Flexibilidade: O método é adequado para vários tipos de termômetros, incluindo termômetros líquidos, de resistência ou infravermelhos.
• Eficiência: Vários termômetros podem ser calibrados ao mesmo tempo, o que torna o método particularmente econômico na prática.

Áreas típicas de aplicação

O método de comparação é frequentemente usado em laboratórios de testes, laboratórios da indústria e de calibração, especialmente quando é necessária alta precisão. É ideal para calibrações de rotina e garantia de qualidade em processos onde medições precisas de temperatura são críticas.

Calibração de termómetros em pontos de temperatura fixos

No caso da calibração de termómetros em pontos fixos de temperatura, o padrão de temperatura não é um termómetro de referência calibrado, mas um chamado ponto fixo de temperatura. Estes pontos fixos de temperatura são usados para definir temperaturas da escala de temperatura ITS-90 e para calibrar termômetros.

A Escala Internacional de Temperatura de 1990 (ITS-90) define a escala de temperatura nove pontos fixos na faixa de -189,3442°C (ponto triplo de argônio) a 961,78°C (ponto de solidificação da prata). Estes pontos fixos são estados de equilíbrio termodinâmico durante as transições de fase de substâncias puras.

Um exemplo de ponto fixo é o ponto triplo da água, onde a água de alta pureza está presente a 0,01°C em estado sólido, líquido e gasoso. Este estado pode então ser usado em uma célula de três pontos de água para calibrar termômetros a essa temperatura definida.

Com que frequência um termômetro precisa ser calibrado?

Não existe uma resposta absoluta ou inequívoca a esta pergunta. A frequência de calibração dos termómetros depende geralmente de vários fatores:

1. Utilização prevista do termómetro: Um termómetro utilizado em aplicações críticas, como a medicina ou a indústria alimentar, pode ter de ser calibrado com mais frequência do que um simples termómetro doméstico.
2. Requisitos de precisão: Alguns processos exigem precisão de temperatura muito alta. Nesses casos, a calibração regular é essencial.
3. Condições ambientais: Os termómetros utilizados em condições extremas (por exemplo, temperaturas muito elevadas) podem ser mais propensos a imprecisões e, por conseguinte, devem ser verificados com maior frequência.
4. Resultados da calibração anterior: Se não forem detetados desvios ou apenas pequenos desvios nas últimas calibrações, o tempo entre as calibrações pode ser alargado. No entanto, se forem detetados desvios significativos durante cada calibração, a frequência de calibração deve ser aumentada.

Regra geral, os termómetros críticos devem ser calibrados pelo menos uma vez por ano. No entanto, em algumas indústrias ou em determinadas aplicações, pode ser necessária uma calibração mais frequente, como a cada três ou seis meses. É sempre uma boa ideia incluir uma verificação e calibração regulares no cronograma de manutenção para garantir que o termômetro esteja funcionando corretamente.

Você também pode se orientar para padrões e diretrizes ao definir ciclos de calibração. Por exemplo, DIN EN ISO/IEC 17025 é uma norma internacional que especifica os requisitos para a competência dos laboratórios de ensaio e calibração. Quando um laboratório é acreditado para esta norma, significa que tem a competência técnica e tem um sistema de gestão em vigor para garantir a produção de resultados consistentes e válidos.

A calibração de instrumentos de medição, incluindo termómetros, é uma parte importante desta norma. Alguns pontos principais sobre a calibração da DIN EN ISO/IEC 17025 são:

1. Requisitos gerais: Os laboratórios devem assegurar que todos os equipamentos que possam ter impacto nos resultados são calibrados e/ou qualificados.
2. Intervalos: A norma não prescreve intervalos de calibração específicos. Em vez disso, os laboratórios devem utilizar a sua gestão de riscos para determinar a frequência das calibrações.
3. Rastreabilidade: As calibrações devem ser rastreáveis de acordo com normas nacionais ou internacionais.
4. Registos: Os laboratórios devem manter registos das calibrações, incluindo pormenores sobre o método, o operador, as condições ambientais, os intervalos de confirmação, os resultados e quaisquer desvios.

O Organismo Alemão de Acreditação (DAkkS) possui documentos e regulamentos adicionais que contêm requisitos específicos e recomendações para calibração em várias áreas. Se um laboratório na Alemanha estiver acreditado de acordo com a norma DIN EN ISO/IEC 17025, também deve seguir as regras DAkkS relevantes.

Um laboratório acreditado de acordo com a norma DIN EN ISO/IEC 17025 deve ter uma política e procedimentos claros para a calibração dos seus equipamentos. No entanto, a frequência exata da calibração é determinada pelo próprio laboratório, com base na sua gestão de riscos e nos requisitos específicos da sua acreditação.

Calibração de normas nacionais e internacionais para termómetros

A calibração de termômetros desempenha um papel importante na metrologia, especialmente em indústrias onde medições precisas de temperatura são necessárias. As normas nacionais e internacionais fornecem diretrizes claras para a implementação e documentação dessas calibrações.

Normas internacionais

• ISO/IEC 17025: Esta norma define os requisitos gerais para a competência dos laboratórios de calibração. Ele garante que os resultados da calibração sejam internacionalmente comparáveis e rastreáveis.
• ITS-90: A Escala Internacional de Temperatura de 1990 fornece uma referência para calibrar termómetros através da definição de pontos fixos de temperatura. Também define RTD de platina padrão (SPRT) como um instrumento de interpolação.
• IEC 60584: Esta norma regula termopares e suas tensões térmicas, que são importantes para medições precisas de temperatura.
• IEC 60751: A norma descreve os requisitos para termômetros de resistência à platina (RTDs), que são frequentemente usados em aplicações de alta precisão.

Normas e orientações nacionais

• DIN EN ISO 9001: Esta norma centra-se em sistemas de gestão da qualidade e aplica-se também a processos de calibração em várias indústrias.
• Diretrizes DKD: As Diretrizes do Serviço de Calibração Alemão fornecem instruções específicas para laboratórios de calibração na Alemanha. Estas diretrizes complementam a ISO 17025 e definem procedimentos e métodos específicos.
• Diretrizes da EURAMET: A nível europeu, a EURAMET fornece diretrizes metrológicas que apoiam os laboratórios e laboratórios de calibração a realizar calibrações consistentes e rastreáveis.

Importância da rastreabilidade

Todas as normas mencionadas enfatizam a importância da rastreabilidade na calibração dos termômetros, ou seja, a possibilidade de reduzir as calibrações às normas internacionais. Isso garante que as medições de temperatura sejam comparáveis em todo o mundo.

Ao cumprir essas normas e diretrizes, as empresas garantem que seus termômetros atendam aos mais altos padrões de precisão e confiabilidade – um pré-requisito importante para a garantia de qualidade em muitos setores.

Dicas para calibrar com sucesso o seu termómetro

Dica 1: Um termómetro mede apenas a sua própria temperatura

A afirmação “Um termómetro mede apenas a sua própria temperatura” aponta para um princípio fundamental na calibração dos termómetros.

Quando você usa um termômetro para medir a temperatura de algo, seja o ar, um líquido ou um corpo sólido, o que você está realmente medindo é o quão quente ou frio é o próprio termômetro. O termómetro atinge o equilíbrio térmico com o meio que está a medir. Isto significa que assume a mesma temperatura que o meio.

Um exemplo simples é um termômetro de mercúrio. O mercúrio no termómetro expande-se e contrai-se com base no quão quente ou frio é. Se você submergir em água morna, o mercúrio vai se expandir porque vai ficar mais QUENTE. Se você submergir em água fria, ele vai contrair porque vai ficar mais frio. Em ambos os casos, o termômetro realmente mede o quão quente ou frio é o MERCÚRIO, não diretamente a água. Mas como o mercúrio atinge rapidamente o equilíbrio térmico com a água, o termômetro indica efetivamente a temperatura da água.

O mesmo princípio se aplica aos termómetros digitais, PT100 (termómetros de resistência), termopares e outros. Todos eles reagem às mudanças de temperatura alterando a sua própria temperatura e, em seguida, exibindo ou medindo esse valor.

É importante notar que, para uma medição precisa da temperatura, o termômetro e o objeto a ser medido devem ter tempo suficiente para alcançar o equilíbrio térmico. Caso contrário, a medição pode ser imprecisa.

Dica 2: Os termopares fazem sempre a diferença na medição

Um termopar consiste em dois metais diferentes que estão conectados um ao outro em uma extremidade. Se houver uma temperatura diferente nesta junção (chamada de “ponto de medição” ou “junção quente”) do que na outra extremidade dos dois metais (chamada de “junção” ou “junção fria”), uma tensão é criada entre esses dois pontos. Esta tensão é chamada de tensão térmica e depende da diferença de temperatura entre as duas extremidades e das propriedades específicas do material dos dois metais.

Isto significa que um termopar mede sempre a diferença de temperatura entre o ponto de medição e o ponto de comparação. Para determinar a temperatura absoluta no ponto de medição, deve conhecer-se a temperatura no ponto de comparação. Muitas vezes, este ponto de comparação é arrefecido a uma temperatura conhecida (por exemplo, 0°C para um chamado ponto de comparação externo) ou a temperatura ambiente é utilizada como referência, por exemplo, no caso de minicondutas.

Um termopar, portanto, não mede diretamente uma temperatura absoluta, mas uma diferença de temperatura entre dois pontos. Para obter uma medição de temperatura absoluta, a temperatura em um dos dois pontos deve ser conhecida.

Dica 3: Os termómetros de resistência medem sempre demasiado quente

Os RTDs, muitas vezes referidos como Pt100 ou Pt1000 (onde os números indicam as resistências nominais a 0°C), usam a resistência dependente da temperatura de um metal, geralmente platina, para medir temperaturas. Quando uma corrente elétrica flui através de uma resistência, essa resistência é aquecida. Este é um resultado direto da lei de Ohm, onde a potência elétrica P por um resistor R é descrita como P = I^2 × R, onde I é a corrente que flui através do resistor.

Nos termômetros de resistência, uma corrente de medição é enviada através do resistor de platina para medir a resistência (e, portanto, a temperatura). Mas é precisamente esta corrente de medição que pode levar a um aquecimento significativo da resistência de medição – especialmente se for demasiado elevada. Este aquecimento falsifica o resultado da medição, uma vez que o sensor se torna mais quente do que o ambiente real a medir. Como resultado, o termômetro de resistência indica uma temperatura muito alta.

Para medições ou aplicações precisas, o aquecimento causado pela corrente de medição deve ser tido em conta e compensado.

Fontes

• Walter Blanke: A Escala Internacional de Temperatura de 1990: ITS-90
• Frank Bernhard: Manual de Medição Técnica de Temperatura, 2ª edição
• Thomas Klasmeier: Table Book “Temperatura”, Edição 3