A incerteza de medição da conformidade no setor eletrotécnico

Em princípio, o objetivo de uma medição é obter o verdadeiro valor do mensurando. São feitos todos os esforços para otimizar o procedimento de medição ou no procedimento analítico de forma que o valor medido seja o mais próximo possível do valor real. No entanto, o resultado de medição será apenas uma estimativa do valor verdadeiro e o valor real permanecerá (quase) sempre desconhecido. Portanto, não se sabe exatamente quão próximo o valor medido está do valor verdadeiro – a estimativa sempre tem alguma incerteza associada a ele. A diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro é chamada de erro que pode ter sinal positivo ou negativo. Ele pode ser considerado como sendo composto de duas partes: o erro aleatório e o erro sistemático. Como o valor verdadeiro, também o erro não é conhecido e não pode ser usado na prática para caracterizar a qualidade do resultado da medição – sua concordância com o valor real. Deve-se conhecer um guia que apresenta uma abordagem prática da aplicação da incerteza de medição nas atividades de avaliação da conformidade no setor eletrotécnico. Ele é especificamente concebido para ser utilizado nos esquemas do sistema IEC System of Conformity Assessment Schemes for Electrotechnical Equipment and Components (IECEE), bem como para os laboratórios que realizam os ensaios de produtos elétricos segundo as normas nacionais de segurança.

incerteza2Da Redação –

A medição é o ato de determinar o tamanho, comprimento, peso, capacidade ou outro aspecto de um alvo. Existem vários termos semelhantes a medida, mas que variam de acordo com a finalidade, como pesar, calcular e quantificar.

Em geral, a medição pode ser entendida como uma ação de instrumentação. Também é apropriado dizer que a medição é feita por um trabalhador usando um sistema de medição e a instrumentação é feita por um técnico.

A medição direta é feita colocando o alvo em contato com o sistema de medição para ler diretamente o comprimento, a altura ou outro aspecto. Embora a medição direta permita que os resultados sejam conhecidos como são, podem ocorrer erros dependendo da habilidade da pessoa que está realizando a medição.

A medição indireta é feita, por exemplo, usando um medidor de discagem para medir a diferença de altura entre um alvo de medição e um bloco de medidores e usando essa altura para determinar indiretamente a altura do alvo. Como esse tipo de medição é baseado em uma referência, a medição indireta também é chamada de medição comparativa.

O ABNT IEC GUIA 115 de 10/2015 – Aplicação da incerteza de medição nas atividades de avaliação da conformidade no setor eletrotécnico apresenta uma abordagem prática da aplicação da incerteza de medição nas atividades de avaliação da conformidade no setor eletrotécnico. Ele é especificamente concebido para ser utilizado nos esquemas do sistema IECEE, bem como para os laboratórios que realizam os ensaios de produtos elétricos segundo as normas nacionais de segurança.

A Seção 4 descreve a aplicação dos princípios da incerteza de medição. A Seção 5 fornece as diretrizes para a realização dos cálculos de incerteza de medição. O Anexo A apresenta alguns exemplos de cálculos de incerteza de medição para os ensaios de avaliação da conformidade de produtos.

A qualificação e a aceitação dos laboratórios de ensaio CB (CBTL), por exemplo, no sistema IECEE, é realizada de acordo com a NBR ISO/IEC 17025 de 12/2017 – Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração que especifica os requisitos gerais para a competência, imparcialidade e operação consistente de laboratórios, e que afirma em 5.4.6.2 que os laboratórios de ensaio devem possuir e aplicar os procedimentos para a estimativa das incertezas de medição. Em alguns casos, a natureza do método de ensaio pode evitar um cálculo rigoroso do ponto de vista metrológico e estatístico da incerteza de medição. Nesses casos, o laboratório deve pelo menos tentar identificar todos os componentes de incerteza e fazer uma estimativa razoável, e deve garantir que a forma de relatar o resultado não dê uma impressão errada da incerteza.

A estimativa razoável deve estar baseada no conhecimento do desempenho do método e no escopo da medição, e deve fazer uso, por exemplo, de experiência e dados de validação anteriores. O grau de rigor necessário para uma estimativa da incerteza de medição depende de fatores como: os requisitos do método de ensaio; os requisitos do cliente; a existência de limites estreitos nos quais são baseadas as decisões sobre a conformidade a uma especificação.

Nos casos em que um método de ensaio bem reconhecido especifica limites para os valores das principais fontes de incerteza de medição e especifica a forma de apresentação dos resultados calculados, considera-se que o laboratório tenha satisfeito esta seção ao seguir as instruções do método de ensaio e de relato.

Além disso, a NBR ISO/IEC 17025, item c), especifica que a subseção 5.10.3.1 inclui o seguinte: onde aplicável, uma declaração sobre a incerteza estimada de medição; a informação sobre a incerteza nos relatórios de ensaio é necessária quando ela for relevante para a validade ou aplicação dos resultados do ensaio, quando requerida na instrução do cliente ou quando a incerteza afetar a conformidade com um limite de especificação. A NBR ISO/IEC 17025 foi escrita como um documento de uso geral, para todas as indústrias.

Os princípios da incerteza de medição são aplicados aos ensaios de laboratório e à apresentação dos resultados dos ensaios para assegurar um grau de certeza de que as decisões tomadas sobre a conformidade dos produtos ensaiados de acordo com os requisitos relevantes são válidas. Os procedimentos e as técnicas para os cálculos da incerteza de medição estão bem estabelecidos.

Este procedimento dos laboratórios de ensaios CB (CBTL) é destinado a fornecer as orientações mais específicas sobre a aplicação dos princípios da incerteza de medição aos registros dos resultados de ensaios sob o esquema de certificação CB Scheme. Esta seção do procedimento CBTL é focada na aplicação dos princípios de incerteza de medição no âmbito do CB Scheme, enquanto a Seção 5 do procedimento CBTL fornece as diretrizes para a realização dos cálculos da incerteza de medição e inclui exemplos.

Um dos desafios para a aplicação dos princípios da incerteza de medição nas atividades de avaliação da conformidade é a gestão dos aspectos de custo, tempo e aspectos práticos para a determinação das relações entre diferentes fontes de incerteza. Certas relações são desconhecidas ou exigiriam um esforço considerável de tempo e custo para serem estabelecidas. Há uma série de técnicas comprovadas disponíveis para enfrentar este desafio.

Estas técnicas proporcionam eliminar a consideração destas fontes de variabilidade, que têm pequena influência sobre o resultado, e minimizar importantes fontes de variabilidade de controle. Importante ressaltar que este guia foi elaborado pelo Comitê dos Laboratórios de Ensaio (Committee of Testing Laboratories – CTL) do sistema IEC de Ensaios de Conformidade e de Certificação dos Equipamentos Elétricos (IECEE), a fim de fornecer as diretrizes para a aplicação prática dos requisitos que dizem respeito à incerteza de medição da NBR ISO IEC 17025 aos ensaios de segurança elétrica realizados no âmbito do CB Scheme (esquema dos organismos de certificação) do sistema IECEE.

O esquema de certificação CB Scheme do sistema IECEE é um acordo internacional multilateral estabelecido entre mais de 40 países e cerca de 60 organismos nacionais de certificação, visando a aceitação dos relatórios de ensaios dos produtos elétricos que tenham sido submetidos a ensaios segundo as normas IEC. O objetivo do CTL é, entre outras tarefas, definir uma análise comum da metodologia de ensaio segundo as normas IEC, bem como assegurar e melhorar de maneira contínua a repetitividade e a reprodutibilidade dos resultados de ensaio entre os laboratórios membros.

A abordagem prática da incerteza de medição descrita neste Guia foi adotada para ser utilizada no esquema de certificação CB Scheme do IECEE e é igual e largamente utilizada no mundo pelos laboratórios de ensaio para os ensaios dos produtos elétricos segundo as normas nacionais de segurança. Os métodos de ensaio utilizados no âmbito do esquema de certificação CB Scheme do IECEE são, na essência, normas de consenso.

Os critérios utilizados para determinar a conformidade com os requisitos são baseados na maioria das vezes no consenso de julgamento que os limites devem ser aqueles dos resultados dos ensaios. Exceder o limite por uma pequena quantidade não resulta em um perigo iminente. Os métodos de ensaio utilizados podem incluir uma indicação de precisão, expressando a margem de incerteza admissível prevista para ser alcançada quando o método é usado.

Historicamente, os laboratórios de ensaios têm utilizado equipamentos que respeitam o estado da arte e não levam em consideração a incerteza de medição em suas comparações de resultados com os valores-limite. As normas de segurança foram desenvolvidas neste ambiente e os limites das normas refletem esta prática.

Os parâmetros de ensaio que influenciam os resultados dos ensaios podem ser numerosos. As variações nominais de certos parâmetros de ensaio têm pouco efeito na incerteza do resultado da medição. As variações em outros parâmetros podem ter um efeito. No entanto, o grau de influência pode ser minimizado pela limitação da variabilidade do parâmetro quando da realização do ensaio.

Uma forma frequente de contabilização dos efeitos dos parâmetros de ensaio sobre os resultados de ensaios consiste em definir os limites aceitáveis da variabilidade dos parâmetros de ensaio. Quando isto é feito, qualquer variação dos resultados de medição obtidos devido a alterações nos parâmetros controlados não é considerada significativa, se os parâmetros forem controlados dentro dos respectivos limites.

Exemplos de aplicação desta técnica exigem: fonte de alimentação de entrada mantida com: tensão em ± 2%, frequência em ± 0,5%, distorção harmônica total máxima em 3%; temperatura ambiente: 23 °C ± 2 °C; umidade relativa: 93% ± 2% (U.R.); pessoal: requisitos de competência técnica documentadas para o ensaio; procedimentos: procedimentos laboratoriais documentados; precisão do equipamento: instrumentação com exatidão de acordo com a decisão CTL 251A.

Os limites aceitáveis são apresentados como exemplos e não representam, necessariamente, os limites reais estabelecidos. O resultado final do controle das fontes de variabilidade dentro dos limites prescritos é que o resultado da medição pode ser utilizado como a melhor estimativa do mensurando. De fato, a incerteza de medição sobre o resultado medido é insignificante em relação à decisão final de aceitação ou de reprovação.

Quando a realização de um ensaio requer a medição de uma variável, existe uma incerteza associada com o resultado do ensaio obtido. O procedimento 1 (ver figura abaixo) é utilizado quando o cálculo da incerteza de medição é exigido pela NBR ISO/IEC 17025, 5.4.6.2 e 5.10.3.1, alínea c). Calcular a incerteza de medição (ver Seção 5) e comparar o resultado medido com a faixa de incerteza a um limite aceitável definido. A medição está conforme com os requisitos se a probabilidade de que ela esteja dentro dos limites for de pelo menos 50 %.

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O procedimento 2 (ver figura abaixo) é utilizado quando a NBR ISO/IEC 17025, 5.4.6.2, Nota 2, é aplicável. O procedimento 2 é o método tradicionalmente utilizado no esquema de certificação CB Scheme e é designado pelo termo método de exatidão. O ensaio realizado é de rotina. As fontes de incerteza são minimizadas, de maneira que não seja necessário calcular a incerteza de medição para determinar a conformidade com o limite. A variabilidade dos parâmetros do ensaio está dentro dos limites aceitáveis.

Os parâmetros de ensaio, como tensão da fonte de alimentação, temperatura ambiente e umidade, são mantidos dentro dos limites aceitáveis definidos para o ensaio. O treinamento do pessoal e os procedimentos de laboratório reduzem a incerteza de medição devido aos fatores humanos. A instrumentação utilizada tem incertezas ou exatidão dentro de limites preestabelecidos.

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O nome método de exatidão vem do conceito de limitar a incerteza devido à instrumentação na utilização de instrumentos de precisão dentro de limites de exatidão prescritos. Para este propósito, a especificação da exatidão de um instrumento é considerada a incerteza máxima atribuível ao instrumento.

O resultado da medição é considerado em conformidade com os requisitos, se estiver dentro dos limites estabelecidos. Ele não é necessário para calcular a incerteza associada com o resultado da medição.

Como exemplo – Procedimento 2, o e ensaio de medição da tensão de saída da alimentação. Para o método´, conectar a alimentação a uma fonte de rede de tensão nominal com ± 2% e frequência nominal. Medir a tensão de saída da alimentação, quando estiver sob carga com corrente nominal com ± 2%, com a carga resistiva não indutiva. O ensaio é realizado a uma temperatura ambiente de 23 °C ± 2 °C.

Utilizar instrumentos de medição que tenham uma exatidão conforme a decisão 251 A da CTL. A alimentação está conforme aos requisitos, se a tensão de saída for de ± 5 % do valor nominal. Como resultados, as características nominais da alimentação: entrada 240 V, 60 Hz; saída: 5 V em corrente contínua, 2 A. Conferir tabelas abaixo.

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A abordagem tradicional da incerteza de medição para as atividades de avaliação da conformidade no âmbito do esquema de certificação CB Scheme é a aplicação do método de exatidão. Este método reduz as fontes de incerteza associadas ao desempenho dos ensaios de rotina, para que o resultado da medição possa ser diretamente comparado com o limite do ensaio, para determinar a conformidade com os requisitos.

Este método está em conformidade com os requisitos da NBR ISO/IEC 17025. O método de exatidão requer menos tempo e um custo inferior àquele da incerteza detalhada dos cálculos de medição, e as conclusões obtidas são válidas para decisão final de aprovação ou reprovação. Nas situações onde o método tradicional de exatidão não é aplicável, a incerteza dos valores de medição é calculada e registrada com os resultados das variáveis obtidas durante o ensaio.

A abordagem tradicional da incerteza de medição para as atividades de avaliação da conformidade no âmbito do esquema de certificação CB Scheme é a aplicação do método de exatidão. Este método reduz as fontes de incerteza associadas ao desempenho dos ensaios de rotina, para que o resultado da medição possa ser diretamente comparado com o limite do ensaio, para determinar a conformidade com os requisitos.

Este método está em conformidade com os requisitos da NBR ISO/IEC 17025. O método de exatidão requer menos tempo e um custo inferior àquele da incerteza detalhada dos cálculos de medição, e as conclusões obtidas são válidas para decisão final de aprovação ou reprovação.

Nas situações onde o método tradicional de exatidão não é aplicável, a incerteza dos valores de medição é calculada e registrada com os resultados das variáveis obtidas durante o ensaio. Pode-se destacar algumas etapas para a estimativa de uma incerteza. Por exemplo, identificar os fatores que podem influenciar significativamente os valores medidos e examinar a sua aplicabilidade. Na prática, existem muitas fontes possíveis, incluindo essencialmente.

A contribuição da calibração dos instrumentos de medição, incluindo a contribuição das normas de referência ou das normas de trabalho. O erro da temperatura no início e no final de um ensaio (por exemplo, o método da resistência do enrolamento). A incerteza relacionada com a carga aplicada e a medição dela.

A velocidade do fluxo de ar sobre a amostra em ensaio e a incerteza de sua medição. Para os instrumentos de medição digitais, o número de dígitos exibidos e a estabilidade do visor no momento da leitura. Além disso, a incerteza informada de um instrumento de medição não inclui necessariamente a do visor.

A resolução do instrumento de medição, os limites da graduação de uma escala. As aproximações e as hipóteses incorporadas no método de medição. A incerteza devido aos procedimentos utilizados para preparar a amostra para o ensaio e o ensaio real. Se um computador for utilizado para a aquisição dos valores lidos provenientes do instrumento de medição, existe uma incerteza associada com o processamento dos dados devido aos cálculos ou outras manipulações que são realizadas pelo computador, como as conversões de analógico para digital e as conversões entre ponto flutuante e números inteiros.

Os valores arredondados das constantes e os outros parâmetros utilizados para os cálculos. Os efeitos das condições ambientais (por exemplo, variação da temperatura ambiente) ou de sua medição. É desprezível no caso de condições ambientais estáveis (assumido e esperado por um CBTL). A variabilidade da fonte de alimentação (tensão, corrente, frequência), na qual a amostra está conectada, e a incerteza de sua medição. É desprezível no caso de fontes de alimentação estabilizada (assumido e esperado por um CBTL).

Erro sistemático das pessoas na leitura de instrumentos de medição analógicos (por exemplo, erros de paralaxe ou o número de algarismos significativos que podem ser interpolados). É desprezível no caso de visores digitais ou no caso de treinamento apropriado (assumido e esperado por um CBTL).

A variação entre as amostras de ensaio e no caso das amostras não serem completamente representativas. Salvo se a norma brasileira especificar os ensaios em múltiplas amostras, somente uma amostra é submetida aos ensaios. A variação entre as amostras de ensaio é considerada desprezível pelos CBTL.



Categorias:Metrologia, Normalização, Qualidade

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