Este documento discute práticas de calibração e verificação da cadeia de medição e controle de temperatura em fornos analógicos. Recomenda a calibração da cadeia como um todo através da resposta global de seus componentes, evitando riscos da desmontagem. Também recomenda verificações intermediárias periódicas e mapeamento térmico da câmara do forno para validar o desempenho operacional.

1. Nota Técnica
Código NT-002 Revisão 00
Data 06/2012 Pág. 1 de 3
Titulo
Controle Metrológico da Cadeia de Medição/Controle da Temperatura de
Fornos Analógica
Campo
Aplicação
Analógica, clientes e outras partes interessadas
1 Introdução
O controle metrológico de fornos, operacionalizado por meio de calibrações, verificações intermediárias
e validação do desempenho operacional da cadeia de medição e de controle, deve ser uma atividade de
rotina no controle da qualidade. Além de atender às prescrições de normas brasileiras e internacionais -
(vide bibliografia) – também atende a procedimentos internos, vinculados à confiabilidade operacional
das organizações.
Esta NT-002 discute e recomenda práticas técnicas para execução desse controle metrológico com o
objetivo de informar e conscientizar técnicos da Analógica, de clientes e de outras partes interessadas
sobre vantagens e desvantagens das práticas comumente aplicadas.
2 Definições.
a) Calibração: Operação que estabelece, numa primeira etapa e sob condições especificadas,
uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as
indicações correspondentes com as incertezas associadas; numa segunda etapa, utiliza esta
informação para estabelecer uma relação visando a obtenção de um resultado de medição a
partir de uma indicação.
b) Verificação Intermediaria: Atividade para provimento de evidência objetiva de que um dado
item atende a requisitos especificados. Deve ser realizada entre os ciclos de calibração do item.
c) Validação do Desempenho: Atividade na qual os requisitos especificados são verificados para
comprovar a adequação ao uso pretendido.
d) Cadeia de Medição: Série de componentes de um sistema de medição que constitui um único
caminho para o sinal, do sensor até o elemento de saída.
3 Calibração da Cadeia de Medição e Controle.
Dois procedimentos são adotados nas calibrações das cadeias de medição e controle de Fornos. São
eles:
a) Calibração independente dos componentes da cadeia (sensor, transmissores de sinais, cabos
de extensão/compensação, indicador/controlador de temperatura, etc.), com influência na
incerteza de medição;
b) Calibração da cadeia por meio da resposta integral de todos seus componentes, por
comparação com um padrão.
Embora esses procedimentos tenham um mesmo objetivo, as formas de suas execuções e o tratamento
dos dados e dos resultados, são bem distintos.
3.1 Calibração Independente dos Componentes da Cadeia.
Procedimento no qual cada componente da cadeia de medição/controle é retirado do ponto de uso e
lavado a outro local para ser individualmente calibrado. Como o resultado da calibração é um certificado
de vinculado ao componente calibrado, para conhecer o resultado global da cadeia é necessário
combinar matematicamente os resultados de todos os componentes. De forma análoga, a obtenção da
incerteza de medição da cadeia também passa pela combinação das contribuições de cada um dos
seus componentes.
Como vantagem, esse procedimento permite que um componente da cadeia seja substituído por outro,
calibrado, cujos resultados sejam devidamente considerados na resposta da cadeia e no cálculo da
incerteza. Por exemplo, a troca do termopar pode ser feita sem a necessidade de recalibrar o
indicador/controlador e os demais componentes da cadeia.

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Como desvantagens, enumera-se os seguintes problemas:
a) Necessidade de retirar todos os componentes da cadeia de seus respectivos pontos de uso, o
que demanda mão de obra especializada e apresenta riscos de danos no processo e de mal
funcionamento quando reinstalados;
b) Maior custo, devido a complexidade da operação, aumento do tempo de parada e de um grande
número de calibrações individualizadas;
c) As respostas dos componentes calibrados fora da cadeia não são necessariamente as mesmas
de suas operações na cadeia. Esse problema é notadamente relevante quando o sensor é um
termopar, cuja resposta pode ser influenciada pela profundidade de inserção e pelo perfil do
gradiente térmico ao longo de seu comprimento de inserção. (O resultado da calibração fora do
ponto de uso pode ser diferente daquele obtido quando instalado no ponto de uso).
d) As dimensões do termopar utilizado no Forno nem sempre permite sua adequada calibração
fora do ponto de uso.
3.2 Calibração por meio da Resposta Global dos Componentes da Cadeia.
Procedimento no qual toda a cadeia de medição/controle é calibrada sem que seus componentes sejam
retirados do ponto de uso. A calibração é feita com base na resposta global de todos os componentes
da cadeia, por comparação com uma cadeia de padrões.
Como vantagem podem ser enumerados os seguintes aspectos:
a) Os componentes da cadeia não precisam ser retirados dos pontos de uso, eliminando todos os
riscos operacionais e funcionais da retirada e da reinstalação;
b) O resultado da calibração de todos os componentes da cadeia é registrado em um único
certificado, eliminando o tratamentos matemático de dados contidos em vários certificados;
c) Para cadeia com termopar, influências dos gradientes térmicos sobre partes heterogêneas dos
termoelementos não afetam o resultado da calibração.
Como desvantagem, esse procedimento exige que os padrões utilizados na calibração sejam levados
até o local de instalação do Forno. (Em certos casos o Forno pode ser deslocado para o laboratório).
Também não permite que um componente da cadeia possa ser substituído por outro calibrado, visto que
resposta da cadeia será alterada de forma desconhecida. Ou seja, qualquer troca de componente exige
a recalibração da cadeia.
4 Verificações Intermediárias.
A Analógica recomenda que o cliente proceda, com periodicidade adequada, definida com base na
frequência de utilização do Forno e na criticidade do processamento térmico realizado, a verificação
intermediária do estado da calibração da cadeia de medição/controle do Forno. Essa verificação deve
ser feita em intervalos programados. Seus resultados devem ser formalmente registrados e mantidos
pelo tempo necessário.
Para executar verificações intermediárias, o cliente deve utilizar um equipamento de medição de
temperatura confiável, calibrado, com incerteza de medição determinada. Exemplo: termômetro
analógico/digital com termopar, adequado à operação na faixa de temperatura de uso do Forno. É
conveniente que junção de medição do termopar do termômetro seja posicionada o mais próximo
possível do termopar do Forno. As leituras podem ser tomadas em 30%, 60% e 90% da faixa de uso do
Forno, ou em valores nos quais o Forno é mais utilizado.
Caso os resultados dessas verificações coloquem dúvida sobre o estado de calibração da cadeia de
medição/controle do Forno, uma nova calibração dessa cadeia deve ser realizada.
5 Validação do Desempenho Operacional do Forno.
A temperatura na câmara de um forno varia espacialmente. Fatores como a proximidade das
resistências de aquecimento, variação da densidade do ar por efeito térmico, diferenças de emissividade
das superfícies envolvidas, variações da convecção, perdas térmicas preferenciais pelas porta e
chaminés, influência da carga são as principais causas dessas variações. Em decorrência, os valores de

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temperatura mostrados pelos equipamentos da cadeia de medição/controle podem não os reais em
outros pontos da câmara o na carga sobre processamento térmico.
A Analógica recomenda o mapeamento térmico da câmara do Forno em pelo menos três posições, ao
longo do eixo central, referenciado ao furo olhal que existe no centro da porta da maioria dos fornos
produzidos pela Empresa. As leituras podem ser feitas a 25% do fundo, no centro e a 25% da superfície
doo isolante interno da porta. Essas medições devem ser feitas com termômetro auxiliar, utilizando
termopar do tipo isolação mineral com bitola de 3 a 6mm.
Para serviços críticos, o mapeamento térmico da região de trabalho é recomendado. Se necessário,
ajustes podem ser feitos no controlador do Forno para compensar desvios encontrados. Em casos muito
críticos é aconselhável uma medição paralela, feita com um termômetro auxiliar com sensor posicionado
diretamente na carga.
6 Considerações finais.
A calibração da cadeia de medição/controle de fornos é atividade rotineira no controle de qualidade. É
fundamental para assegurar a confiança metrológica e propiciar o uso correto desses equipamentos.
Para a maioria das empresas é uma atividade compulsória a gestão metrológica, notadamente, para
aquelas que possuem certificações de conformidade segundo requisitos normativos.
Também constitui-se boa prática, voluntária ou compulsória, a realização periódica de verificações
intermediárias do estado de calibração, incluindo a manutenção de registros formais dos resultados
dessas verificações.
Os relatos desta NT-002 indicam que tanto a calibração independente dos componentes da cadeia de
medição/controle, quanto a calibração por meio de sua resposta global, possuem vantagens e
desvantagens. Embora o objetivo seja o mesmo, a execução e o tratamento dos resultados dessas duas
formas de calibração são bastante distintos.
A Analógica utiliza, majoritariamente, termopar como sensor de temperatura em seus fornos. Por isso,
recomenda que a calibração da cadeia de medição/controle por meio da resposta global dessa cadeia.
A execução pode ser feita com termômetro analógico/digital com sensor termopar, calibrados. O
termopar padrão deve ser posicionado junto ao termopar do Forno. Agindo assim, elimina-se os riscos
da desmontagem e remontagem de componentes, minimiza os erros de heterogeneidade do termopar e
a dificuldade ou impossibilidade de se calibrar termopares de pequeno comprimento.
A Analógica recomenda a realização, periódica e frequente, de verificações intermediárias do estado de
calibração da cadeia de medição/controle de seus fornos. Para processamentos térmicos críticos, o
mapeamento térmico da câmara é uma boa prática. Para casos muito críticos, pode ser necessário o
uso de sistema auxiliar de monitoramento da temperatura, com sensor diretamente inserido na carga,.
7 Bibliografia.
1. ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005, “Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e
calibração”;
2. AFNOR NFX15-140: 2002, “Measurement of Air Humidity Climatic and Thermostatic Chambers –
Characterization and Verification”;
3. DKD-R 5-7: 2009, “Guideline Calibration of Climatic Chambers”;
4. IEC 60068-3-5: 2001, “Environmental testing - Part 3-5: Supporting documentation and guidance -
Confirmation of the performance of temperature chambers”;
5. IEC 60068-3-11: 2007, “Environmental testing - Part 3-11: Supporting documentation and guidance -
Calculation of uncertainty of conditions in climatic test chambers”;
6. ABNT NBR 12550: 1998, “Termometria – Terminologia”;
7. ISO/GUM 2008, “Guide to the expression of uncertainty in measurement”;
8. DOC-CGCRE-028-Revisão 00, “Orientação para a calibração de câmaras térmicas sem carga”
José Eustáquio da Silva
Junho/2012