Requisitos para calibração de instrumentos de processos Marcos Leme Fluke do Brasil.

Requisitos para calibração de instrumentos de processos

Marcos Leme

Fluke do Brasil

Introdução, quem é a Fluke ? Porque calibrar, o que é calibração ? Rastreabilidade Equipamentos de calibração Fluke para

utilização no campo Calibradores de processo com

documentação Configuração HART Software Gerenciamento calibração

2500 empregados pelo mundo Presente em mais de 100 países Produtos: • Process Calibration Tools

• DMMs• Referência para calibração• Osciloscopios de alta performance• Analisadores de Qualidade energia• Testadores elétricos• Cameras Termograficas

Fluke Corporação

Calibração:◦ Comparação de um valor medido com um padrão de

medição rastreável ◦ Ajustar conforme o padrão, se necessário

Exatidão: A proximidade entre um valor observado e um valor de referência aceito

Razões para calibrar: ◦ Qualidade do Produto, padrão de qualidade ◦ Obedecer orgão Regulador ◦ Segurança pessoal◦ Ser competitivo◦ Confiabilidade

Precisão: Uma medição da consistência ou repetibilidade de uma série de medições

Exemplo:

VVC

* Valor verdadeiro convencional

Exatidão: O grau de conformidade de um valor indicado em relação a um valor padrão ou valor ideal.

Exemplo:

VVC

Resolução: A menor mudança em quantidade que pode ser detectada por um instrumento.

Exemplo:

Melhor

Erro: A diferença entre o valor indicado e o valor ideal de uma quantidade medida

Erro = Valor Indicado - VVC Exemplo:

VVCIndicado /gerado

Erro

Incerteza: Parâmetro, associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores atribuídos a um mensurado

Incerteza = Grau de dispersão de várias medições

Exemplo:

VVCIndicado/gerado

Erro

Incerteza

• Vocabulário Internacional de Metrologia

• Uniformização• Qualidade• Conformidade• Confiabilidade

Why Calibrate??

•Padrão Indústrial•Institulo Petróleo•Comércio Internacional•Exigência do Cliente•Pesos e Medidas•Transferência de Malha Fiscal•Programas Internos da Qualidade

Porque Calibrar ?Regulamentação, Padrão e Comércio

Processo mede e trabalha corretamente

Calibração otimiza o processo Qualidade Produto permanece consistente

Maximiza ativos de produção◦ Minimiza tempo de manutenção e manutenção

de emergência Indústria economiza dinheiro, fica competitiva

Economia de energia

Todos instrumentos e equipamentos mudam com:◦ Tempo◦ Temperatura◦ Umidade◦ Exposição ao ambiente◦ Uso normal (Desgaste)◦ Abusos

Nunca dois instrumentos mudam de uma mesma forma

Qualidade AsseguradaNormas da série ISO

ISO

Fluke Petrochemical Corporation By Tag ID

RESULTS FROM FLUKE 702 CALIBRATIONS 2-Feb-96

Fluke Petrochemical Corp.By:

Title:Cert. No.: 1

Model: FLUKE 702 Serial: 6150203 User ID: JSmith 010

Cal. Status: 14 Loop Power: 24VAs found 25-Jan-96 4:46Measure: 4.000 to 20.000 mA

Source: 40.0 to 70.0 °C Type: Pt100(3916) 2W RTD ITS-90

Test Tolerance: 0.25% Tag ID:TT451 Serial: 987654321Test Strategy: 3 ^v Task Name: Temp Transmitter RTD1234

1,996.001.0025 Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.906 mA 40.0 °C -0.59 Failed Disabled11.918 mA 55.0 °C -0.51 Failed Disabled19.923 mA 70.0 °C -0.48 Failed Disabled11.918 mA 55.0 °C -0.51 Failed Disabled 3.907 mA 40.0 °C -0.58 Failed Disabled


Cal. Status: 14 Loop Power: 24VAs left 25-Jan-96 4:53Measure: 4.000 to 20.000 mA



1,996.001.0025 Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.998 mA 40.0 °C -0.01 Passed Disabled12.011 mA 55.0 °C 0.07 Passed Disabled20.018 mA 70.0 °C 0.12 Passed Disabled12.016 mA 55.0 °C 0.10 Passed Disabled 4.003 mA 40.0 °C 0.02 Passed Disabled




Title:Cert. No.: 1














Title:Cert. No.: 1














Title:Cert. No.: 1

Model: FLUKE 702 Serial:6150203 User ID: JSmith 010Cal. Status: 14 Loop Power: 24VAs found 25-Jan-96 4:46Measure: 4.000 to 20.000 mA

Source: 40.0 to 70.0 °C Type: Pt100(3916) 2W RTD ITS-90Test Tolerance: 0.25% Tag ID:TT451 Serial: 987654321

Test Strategy: 3 ^v Task Name: Temp Transmitter RTD1234

1,996.001.0025Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.906mA 40.0°C -0.59 Failed Disabled11.918mA 55.0°C -0.51 Failed Disabled19.923mA 70.0°C -0.48 Failed Disabled11.918mA 55.0°C -0.51 Failed Disabled 3.907mA 40.0°C -0.58 Failed Disabled

Model: FLUKE 702 Serial:6150203 User ID: JSmith 010Cal. Status: 14 Loop Power: 24VAs left 25-Jan-96 4:53Measure: 4.000 to 20.000 mA

Source: 40.0 to 70.0 °C Type: Pt100(3916) 2W RTD ITS-90Test Tolerance: 0.25% Tag ID:TT451 Serial: 987654321

Test Strategy: 3 ^v Task Name: Temp Transmitter RTD1234

1,996.001.0025Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.998mA 40.0°C -0.01 Passed Disabled12.011mA 55.0°C 0.07 Passed Disabled20.018mA 70.0°C 0.12 Passed Disabled12.016mA 55.0°C 0.10 Passed Disabled 4.003mA 40.0°C 0.02 Passed Disabled




Title:Cert. No.: 1





1,996.001.0025 Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.906 mA 40.0 °C -0.59 Failed Disabled

11.918 mA 55.0 °C -0.51 Failed Disabled19.923 mA 70.0 °C -0.48 Failed Disabled11.918 mA 55.0 °C -0.51 Failed Disabled 3.907 mA 40.0 °C -0.58 Failed Disabled





1,996.001.0025 Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.998 mA 40.0 °C -0.01 Passed Disabled

12.011 mA 55.0 °C 0.07 Passed Disabled20.018 mA 70.0 °C 0.12 Passed Disabled12.016 mA 55.0 °C 0.10 Passed Disabled 4.003 mA 40.0 °C 0.02 Passed Disabled




Title:Cert. No.: 1





1,996.001.0025 Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.906 mA 40.0 °C -0.59 Failed Disabled

11.918 mA 55.0 °C -0.51 Failed Disabled19.923 mA 70.0 °C -0.48 Failed Disabled11.918 mA 55.0 °C -0.51 Failed Disabled 3.907 mA 40.0 °C -0.58 Failed Disabled





1,996.001.0025 Input Value: Units Output value: Units Error % Status MeasUEV 3.998 mA 40.0 °C -0.01 Passed Disabled

12.011 mA 55.0 °C 0.07 Passed Disabled20.018 mA 70.0 °C 0.12 Passed Disabled12.016 mA 55.0 °C 0.10 Passed Disabled 4.003 mA 40.0 °C 0.02 Passed Disabled

RBC Cadeia inquebrável de calibração.

Evidência documentada.

Inmetro

Recomendação fabricanteHistórico

Registros de calibração

ISO

Testar o instrumento para determinar a performa “As-Found”

Conhecimento adequado do valor da fonte é necessário◦ O valor fornecido e medido precisa

ser rastreável a um padrão internacional

◦ É exigida a incerteza total da fonte ser melhor que o dispositivo sobre teste 3 a 4 vezes no mínimo

Graph of Percent Error

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0

10

20

30

40

50

60

70

30

90

10

0

Input % of Span

% E

rro

r

+Tolerance

-Tolerance

Ajustando o instrumento para o desempenho especificado◦ Isto requer analise dos

erros ◦ As-Found, tipicamente

expresso como porcentagem do valor VVC

Execução da calibração novamente, usando o mesmo procedimento, p/ verificar a conformidade. Isto é chamado “As Left”.

Graph of Percent Error

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0

10

20

30

40

50

60

70

30

90

10

0

Input % of Span

% E

rro

r

+Tolerance

-Tolerance

O ótimo intervalo de calibração pode ser determinado analisando os dados de calibração as-found

Neste exemplo, o pior erro as-found durante um periodo de 3 anos é 0.12% do span <vs> um erro admissível de 0.14%

Maximum error over time

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Jan-96

Aug-96

Jan-97

Aug-97

Jan-98

Aug-98

Jan-99

Cal Date

Err

or

% o

f Sp

an

Allowable test error

Se um dispositivo é calibrado e permanece dentro dos 70% da especificação do fabricante para (3) intervalos sucessivos:◦ Ajuste para o próximo intervalo maior abaixo é recomendavel

1 Mês, 2 Meses, 3 Meses, 6 Meses, 9 Meses,12 Meses, 18 Meses, 2 Anos, 3 Anos, 5 Anos

Se um dispositivo crítico falha na calibração, as-found ◦ Ajuste para o próximo intervalo menor

Se um dispositivo continua a falhar na calibração, as-found e seu intervalo foi diminuido, será necessário manutenção ou substituição do dispositivo.

Esta prática é utilizada pela Fluke Calibration and Metrology Group nos últimos 20 anos.

Ajustar o intervalo de calibração requer mais do que somente os dados da calibração para sua determinação◦ Existe a ação da manutenção como limpar um filtro ou

executar determinadas ações quando este tag é calibrado◦ Existe um sensor associado c/ o tag que precisa periodico teste◦ Assegure que a tolerância da calibração está correta para o

processo A tolerância pode estar muito próxima ao limite, causando

excessivo custo de manutenção<ou> Muito longe, causando variabilidade não desejada no

processo

O sucesso da interpretação dos dados de calibração pode minimizar custo de manutenção e riscos no processo

Como determinar o desempenho esperado de um transmissor de pressão ?

Se a tolerância na calibração é definida claramente. Como interpretar as especificações do fabricante◦ Frequentemente mal interpretadas

Exatidão é a maior especificação examinada ◦ Frequentemente representada:

Num menor intervalo de tempo Num menor range de pressão Deixando a maioria dos componentes de erro em letras

pequenas e notas no rodapé

Exatidão é sempre mais que um simples numero !

A arte de escrever uma especificação atrativa

Desempenho é relacionado com grande detalhe que permite cálculo exato em um ambiente conhecido

◦ Requer uma análise significante de engenharia para o uso

Erros resumidos Data sheet

Realize os cálculos para associação dos erros◦ 0.765 psi or 0.25% of

300psi span

Accuracy 0.1%

RSS = Root-Sum-Square techniqueRSS = Root-Sum-Square technique√√(E1(E122++ E1E122 + E1 + E12) 2)

(Square Root of the sum of the squares)(Square Root of the sum of the squares)

Calibrator "A" Calibrator "B"PressureReference Uncertainty 0.025% 0.025%Temperature Factor (0-50C) (1) (2) 0.090%Temperature Factor (+/- 10C) (1) (2) 0.038%Total Pressure Uncertainty 0-50C 0.050% 0.115%Total Pressure Uncertainty 23 +/- 10C 0.050% 0.063%

mA Measurement, 20 mA measurementAccuracy 0.020% 0.050%Floor adder 0.010% 0.040%Temperature adder to +/- 10C 0.015% 0.076%Total mA uncertainty +/- 10C 0.040% 0.166%

Combined Uncertainty 23 +/- 10C 0.090% 0.229%Uncertainty using RSS technique 0.064% 0.178%

1) Included in total Uncertainty2) 0.002%/degreeF referenced to 68F

PressãoISO9001

Fluke tem ampla range de ferramentas de pressão portáteis para a indústria◦ Preciso, robusto e confiável

718 World’s lightest pressure calibrator with built-in field serviceable pump. 1 PSI to 300 PSI

717 (9) pressure range models from 1 PSI to 5,000 PSI

29 highly precise digital modules extend range and capability

718Ex; Intrinsic Safe Pressure calibration with a CSA I.S. Class I, Div. 2 Group A-D certification

29 módulos: 0.25 kPa (25 mmH20)

to 10,000 PSI (700 bar) 0.05% exatidão total,

compensando totalmente temperatura de 0°C to 50°C◦ 0.035% para 1 ano em ambiente 23 +/_

3 graus Celsius Medições relativa, Absoluta, Vácuo

e Dupla Pressões Configuração de entrada simples

ou diferencial Intercambiavél entre todos

calibradores ◦ Rastreabilidade completa é

mantida

Sensores de pressão são muito sensíveis a temperatura

Modelando cada sensor matematicamente permite Fluke remover o erro de temperatura◦ Cada módulo contem uma

caracterização única gravada no módulo

Intercambiavél entre todos calibradores◦ Rastreabilidade

completa é mantida

Novo Fluke-754 Novo Fluke-754 HART CalibratorHART Calibrator

As especificações devem ser cuidadosamente analisadas quando comparadas com os calibradores

Intervalo de confiança, por que é importante?◦ As especificações da Fluke usam um intervalo de confiança 3-sigma (k =

3). 99,7% das medições permanecerão dentro da especificação durante

o período de tempo determinado. ◦ Outros fabricantes usam um intervalo de confiança 2-sigma (k = 2).

95,4 % das medições permanecerão dentro da especificação duranteo período de tempo determinado.

Um em 20 instrumentos têm probabilidade estatística de falhar nos testes de desempenho no que se refere às suas especificações.

Classificação da categoria IEC-61010◦ A maioria dos calibradores são, no máximo CAT I 30V ou CAT I 50V

Nem mesmo são projetados ou têm garantia para resistir à aplicações acidentais de 120 ou 240 VAC

◦ Os calibradores Fluke série 740 e a nova série 750 estão classificados comoCAT II 300V Eles conseguem medir até 300VAC Estão protegidos e garantidos para aplicações erradas de ate 300 VAC por 3 anos

Sim!!! Verdade, transmissores inteligentes são

geralmente mais estavéis Eles precisam ser calibrados ( ou pelo menos

verificado ) com um real, padrão rastreável Requer um comunicador e um calibrador

<ou> Um calibrador com um comunicador HART

integrado

Quando e o que ajustar ?◦ Se apenas o sinal de 4-20 mA é usado:

Ajustar o zero e o span se necessário Input e output

◦ Se utilizado no modo digital: Sensor trim é necessário – apenas a PV é usada

SensorInput

Range Computation

Instrument Output

Input Sensor

4-20 mA Output

PV PVAO

Sensor TrimPressure Zero

PV URLPV LRL

Loop TestOutput Trim

Smart TransmitterSmart Transmitter

Identificar e comunicar c/ transmissores HART

Ler o valor da variável de processo (PV)

Ler e mudar os valores de Span (LRV, URV)

Mudar a configuração do sensor de temperatura.

Calibra a maioria dos blocos de entrada de sensores

Realiza output trim (4-20 mA) para todos os transmissores

Para mais...◦ mais calibrações◦ mais métodos◦ mais padrões

Com menos◦ menos dinheiro◦ menos mão-de-obra

Erros são caros◦ Empregados, cidadãos podem ser

prejudicados ◦ Planta de processo pode ser destruida◦ Produtos podem ser perdidos

PARA ATENDER A ISO 9000

ISO9001

Garante a exatidão das informações coletadas

Elimina anotações manuais – reduzindo erros de transcrição

Captura hora, data e nome do operador facilmente e rápidamente

Técnicos concentram-se na qualidade do teste – não nos papeis

Fluke DPC/TRACK Honeywell DocuMint Fisher Rosemount AMS Yokogawa PRM Meridium Intergraph SmartPlant

PADRONIZAÇÃO DO PROCESSO

ISO9001

Establishing a Standards-Based Calibration Program◦ ISA Training Institute, Course EI40

ANSI/ISO/ASQC/Q9002-1994◦ Quality Systems - Model for Quality Assurance in

Production, Installation, and Servicing ANSI/NCSL Z540-1

◦ A new USA national standard on calibration ABNT-ISO_IEC 17025

◦ Brasilian standard ISO 10012 -1

◦ considerations regarding measurement quality Fluke’s CALIBRATION, Philosophy in Practice

◦ a general reference for good calibration practices MIL STD 45662

◦ obsolete military standard (replaced by Z540-1)

Tel. e email:

[email protected] 8112-1089

Requisitos para calibração de instrumentos de processos Marcos Leme Fluke do Brasil.

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