Calibração de sensores de temperatura nbr

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Calibração de sensores de temperatura nbr

  1. 1. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas Sede: Rio de Janeiro Av. Treze de Maio, 13 28º andar CEP 20003-900 – Caixa Postal 1680 Rio de Janeiro – RJ Tel.: PABX (21) 210-3122 Fax: (21) 220-1762/220-6436 Endereço eletrônico: www.abnt.org.br Copyright © 2000, ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas Printed in Brazil/ Impresso no Brasil Todos os direitos reservados OUT 2000 NBR 14610 Cópia não autorizada Indicador de temperatura com sensor - Calibração por comparação com instrumento-padrão Origem: Projeto 04:005.11-011:1999 ABNT/CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos CE-04:005.11 - Comissão de Estudo de Sensores Termoelétricos NBR 14610 - Temperature indicator with sensor - Calibration by comparison with standard instrument Descriptors: Temperature indicator. Temperature sensor Válida a partir de 30.11.2000 Palavras-chave: Indicador de temperatura. Sensor de temperatura 5 páginas Sumário Prefácio 1 Objetivo 2 Referências normativas 3 Definições 4 Requisitos 5 Método de calibração 6 Resultados Prefácio A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é o Fórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ABNT/ONS), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros). Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Pública entre os associados da ABNT e demais interessados. 1 Objetivo Esta Norma especifica o método de calibração de indicador de temperatura com sensor, por comparação com instrumento-padrão. 2 Referências normativas As normas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas neste texto, constituem prescrições para esta Norma. As edições indicadas estavam em vigor no momento desta publicação. Como toda norma está sujeita a revisão, recomenda-se àqueles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a conveniência de se usarem as edições mais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informação das normas em vigor em um dado momento. NBR 13522:1995 - Termopar - Calibração por comparação com termopar de referência NBR 13772:1997 - Termorresistência - calibração por comparação com termorresistência de referência NBR 13773:1997 - Termorresistência industrial de platina - requisitos e métodos de ensaio NBR 13863:1997 - Preparação e uso de junção de referência para calibração de termopar ASTM E 77:1998 - Standard Test Method for Inspection and Verification of Liquid-in-Glass Thermometers
  2. 2. Cópia não autorizada 2 NBR 14610:2000 3 Definições Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as seguintes definições: 3.1 indicador de temperatura: Instrumento de medição, com indicação em temperatura, utilizado em conjunto com um sensor. 3.2 sensor: Elemento de um instrumento de medição ou de uma cadeia de medição que é diretamente afetado pelo men-surando. Exemplos de sensores de temperatura: a) termopar; b) termorresistência; c) semicondutor (diodos, transistores, etc.); d) termistor (NTC,PTC); e) sensor de quartzo. 3.3 meio térmico: Equipamentos que proporcionam uma uniformidade e uma estabilidade térmica na região onde estão inseridos os sensores de referência e em calibração. Exemplos: a) banho de líquido agitado; b) banho de sais; c) banho de leito fluidizado; d) fornos. 3.4 instrumento-padrão: Instrumento devidamente calibrado com erros e incertezas conhecidos, rastreado a padrões na-cionais ou órgãos de reconhecida credibilidade. Exemplos: a) termopar; b) termorresistência; c) termômetro de líquido em vidro; d) termômetro digital. 3.5 uniformidade térmica: Igualdade de temperatura em diferentes posições de um meio térmico, no mesmo instante de tempo. 3.6 estabilidade térmica: Constância de temperatura, em um determinado ponto, em instantes sucessivos de tempo. 3.7 junção de referência eletrônica: Dispositivo independente ou diretamente integrado ao circuito dos equipamentos de indicação de temperatura com sensor termopar, usado para compensar a temperatura ambiente, levando a referência para 0°C. 4 Requisitos 4.1 Meios térmicos Para calibração do indicador de temperatura com sensor, os meios térmicos utilizados devem proporcionar uma unifor-midade e uma estabilidade térmica, na região onde estão inseridos o instrumento-padrão e o sensor do indicador. O meio térmico deve ser selecionado de acordo com a faixa de temperatura e incerteza requeridas na calibração. Existem vários tipos de meios térmicos, cada um atendendo a uma faixa de temperatura, tais como: a) banho de líquido agitado: utilizado na faixa de - 100°C a 300°C; b) banho de leito fluidizado: utilizado na faixa de 50°C a 700°C; c) forno: utilizado na faixa de - 30°C a 1 600°C; d) banho de sais: utilizado na faixa de 150oC a 550oC. 4.2 Instrumento-padrão O padrão a ser usado na calibração de indicador de temperatura com sensor depende da faixa de temperatura a ser coberta, do tipo de meio térmico utilizado e da incerteza desejada. Deve ser calibrado periodicamente no INMETRO, ou em laboratórios por ele credenciados, ou em órgãos de reconhecida credibilidade, de modo a garantir sua rastreabilidade. Deve ter registros de controle de periodicidade de calibração, relatos sobre fatos importantes ocorridos, etc.
  3. 3. Cópia não autorizada NBR 14610:2000 3 4.2.1 Tipos de instrumentos-padrão Quando da utilização de termopar como instrumento-padrão, deve-se observar cuidados na preparação da junção de referência, conexões, cabos e fios de compensação e extensão, etc. (conforme as NBR 13522 e NBR 13863). Caso o padrão seja uma termorresistência, deve-se observar cuidados nas conexões, número de terminais de ligação, resistência de isolação, etc. (conforme as NBR 13773 e NBR 13772). Se o padrão for um termômetro de líquido em vidro, atentar para o tipo de imersão, instrumentação auxiliar, eventuais correções de coluna emergente etc. (conforme ASTM E 77). Deve-se ainda atentar para as especificações do padrão, utilizando-o na faixa em que foi calibrado e seguindo as recomendações do fabricante. 5 Método de calibração 5.1 Local Deve prover espaço físico adequado à execução da montagem e apresentar: a) nível de iluminação mínimo de 300 lx; b) tensão elétrica com estabilidade dentro das especificações requeridas pelos instrumentos de medição; c) temperatura ambiente com valor nominal e estabilidade dentro das especificações requeridas pelos instrumentos de medição; d) malha de aterramento para os instrumentos; e) condições ambientais salutares. 5.2 Escolha dos pontos de calibração O número e os valores dos pontos de temperatura em que o instrumento deve ser calibrado dependem do tipo, da faixa a ser coberta e da incerteza desejada. O usuário pode, entretanto, acertar com o laboratório responsável quantos e quais serão os pontos de calibração. Caso se deseje interpolar as correções entre os pontos calibrados, deve-se observar a amplitude da faixa e o intervalo entre os pontos. A seqüência da calibração dos pontos em ordem ascendente ou descendente obedece recomendações do fabricante ou fica a critério do calibrador. 5.3Preparação O sensor do instrumento em calibração e o de referência devem ser imersos no meio térmico, a uma profundidade suficiente, onde haja uniformidade e estabilidade térmica. Para obtenção de um melhor equilíbrio térmico entre ambos, sugere-se a utilização de um bloco de equalização, onde os sensores são inseridos. Recomenda-se verificar a profundidade de imersão adequada para o sensor em calibração, segundo recomendações do fabricante, quando existir. Uma vez que o padrão e o instrumento em calibração estejam em equilíbrio térmico e imersos à mesma profundidade, é possível verificar se a profundidade de imersão é adequada, levantando-se ambos de modo a perceber se há variação na indicação do mensurando. Neste caso, deve-se tentar aumentar a profundidade de imersão até que não haja mais esta mudança. Verificar se o indicador está em uma região do ambiente do laboratório livre da influência da temperatura dos meios térmicos, sobretudo se o sensor do mesmo for termopar. Observar recomendações do fabricante com relação ao tempo mínimo de preaquecimento dos circuitos do indicador. 5.4 Execução Após a preparação descrita em 5.2 e 5.3, os sensores devem ser colocados no meio térmico e os terminais do sensor padrão ligados, quando aplicável, ao instrumento-padrão de medição (ver figura 1) ou apenas imersos na profundidade adequada quando o padrão for um TLV (ver figura 2). Cuidados especiais devem ser tomados nas interligações elétricas entre os sensores e os instrumentos de medição, visando minimizar erros causados por f.e.m térmica espúria, ruídos eletromagnéticos e resistência parasita. Ajustar o meio térmico para temperatura desejada e aguardar a estabilização. NOTA - A colocação e a retirada dos sensores dos meios térmicos devem ser feitas com cuidado para evitar danos causados por choques térmicos. Também deve-se ter atenção especial para causas de erros, tais como: correntes de ar, radiações caloríficas, ruídos eletromagnéticos e proximidade de rede elétrica de potência. 5.5 Aquisição de dados A seleção do instrumento de medição a ser adotado dependerá do tipo de sensor padrão. Quando for utilizado em um ter-mopar, usa-se um potenciômetro ou um voltímetro. Quando for utilizada uma termorresistência, usa-se uma ponte de re-sistência ou ohmímetro. A seqüência de medição deve ser feita conforme os seguintes passos: a) iniciar a medição quando o meio térmico estiver estabilizado; b) medir e anotar o valor do instrumento-padrão; c) medir e anotar a temperatura indicada pelo instrumento em calibração; d) repetir o procedimento das alíneas b) e c);
  4. 4. 4 NBR 14610:2000 e) comparar as duas leituras dos instrumentos, a fim de concluir se as temperaturas estão estabilizadas dentro da in-certeza desejada; f) repetir no mínimo três séries de medição para cada ponto de calibração; g) prosseguir sempre fazendo a medição na seqüência mencionada, a partir da alínea a), para todos os pontos de cali-bração. 6 Resultados 6.1 Avaliação dos resultados Deve ser verificada a consistência dos resultados emitidos após as medições, através de, por exemplo, uma avaliação das correções ou erros encontrados (a linearidade dos valores). Havendo inconsistência, retornar à seção 5, a fim de verificar os pontos duvidosos, lembrando que o objetivo dessa calibração é calcular o erro ou desvio, dado pela expressão: Erro = Temperatura indicada - Temperatura do padrão Quando aplicável, verificar a estabilidade do instrumento no ponto 0°C (ponto do gelo), medindo a diferença entre a pri-meira medição (antes da calibração) e após o último ponto calibrado. 6.2 Interpolação dos valores A incerteza dos valores interpolados depende do número de pontos de calibração. Sempre que possível deve-se evitar extrapolações. Sugere-se que pelo menos um ponto de teste seja realizado entre os pontos medidos, com o objetivo de verificar se a interpolação está coberta pela incerteza; caso contrário, deve-se aumentar o valor da incerteza. 6.3 Incertezas da calibração A incerteza dos resultados da calibração depende: a) da incerteza do padrão; b) da incerteza do instrumento de medição, quando aplicável; c) do gradiente do meio térmico; d) dos erros aleatórios introduzidos nas interligações, conexões elétricas, tais como f.e.m’s espúrias avaliadas em co-mutação de relés (chaves eletrônicas), etc.; e) incerteza da junção referência, quando aplicável; f) incerteza do ponto do gelo, quando aplicável; g) desvio-padrão da média de leituras do padrão; h) desvio-padrão da média de leituras do instrumento em calibração; i) incerteza da resolução em valor de uma divisão dos instrumento; j) incertezas causadas por outras fontes conhecidas. 8888 88888.88 Meio Térmico Sensor do Indicador Padrão Indicador de Temperatura Instrumento de Medição Figura 1- Calibração utilizando instrumento-padrão de medição Cópia não autorizada
  5. 5. NBR 14610:2000 5 8888 Meio Térmico Sensor do Indicador Indicador de Temperatura Padrão TLV Figura 2 - Calibração utilizando padrão TLV _______________ Cópia não autorizada

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