Metrologia de Gases

METROLOGIA DE GASES

Metrologia é a Ciência da Medição

História

O Bureau Internacional de Pesos e Medidas ( BIPM ), criado em 1875 pela Convenção do Metro, tem por missão:
a) Assegurar a unificação das medidas físicas
b) Estabelecer padrões fundamentais e as escalas das principais grandezas físicas, e de conservar os protótipos Internacionais
c) Efetuar a comparação dos padrões Nacionais e Internacionais
d) Efetuar e coordenar as determinações relativas às constantes físicas que intervêm naquelas atividades

Em 1960, a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) adotou o nome SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES, com abreviação Internacional de SI. A CGPM, levando em conta as vantagens de adoção de um sistema prático único a ser adotado mundialmente nas relações Internacionais, no ensino e no trabalho científico, decidiu basear o SI em sete unidades de grandezas perfeitamente definidas, consideradas como independentes sob o ponto de vista dimensional, denominadas UNIDADES DE BASE.

Unidades de Base

  • comprimento (metro)
  • massa (quilograma)
  • tempo (segundo)
  • temperatura termodinâmica (kelvin)
  • intensidade luminosa (candela)
  • corrente elétrica (ampère)
  • quantidade de matéria (mol)

Expressão de Concentração de Componentes Gasosos 

Os exemplos de concentração a seguir ainda são uma tendência no mercado brasileiro, mas já são uma realidade dos organismos metrológicos internacionais.

Supondo uma mistura de O2 em N2 balanço
Hoje Futuro

20 % = 0,2 mol de O2 / mol de mistura
2,0 % = 2 centimol de O2 / mol de mistura
0,2 % = 2 milimol de O2 / mol de mistura
0,02 % (200 ppm) = 200 micromol de O2 / mol de mistura
0,0002 % (2 ppm) = 2 micromol de O2 / mol de mistura
0,0000002 % (2 ppb) = 2 nanomol de O2 / mol de mistura

Trinômio: Qualidade, Normalização e Metrologia 

A produção de um produto com qualidade somente ocorre se existirem normas para as matérias-primas, condições e métodos de ensaio, amostragem, inspeção final, especificação definida, etc. Da mesma forma, a tão almejada qualidade só será alcançada se houver uma estrutura metrológica que venha a possibilitar uniformização e confiabilidade nos resultados das medições realizadas.

Termos Metrológicos Aplicados em Gases Especiais

  • Incerteza da Medição: Parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores. 

Tolerância está associada à incapacidade de se fabricar coisas exatas, enquanto que a incerteza está associada à incapacidade de se medir tais coisas de maneira exata. A melhor medição não é aquela obtida com a menor incerteza e sim a que apresenta uma incerteza adequada para uma decisão correta.

  • Exatidão: Aptidão do instrumento, em dar respostas próximas a um valor verdadeiro.

  • Repetitividade: Aptidão de um instrumento de medição em fornecer indicações muito próximas, em repetidas aplicações, sob as mesmas condições de medição.

  • Ajuste: Operação destinada a fazer com que o instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso.

  • Regulagem: Ajuste, empregando somente os recursos disponíveis no instrumento para o usuário.

  • Calibração: Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição de valores representados por uma medida materializada, ou material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.

  • Rastreabilidade: propriedade do resultado da medição ou do valor de um padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas.

  • Padrão: Medida materializada, o padrão é destinado a definir, realizar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza, para servir como referência.

  • Padrão Internacional: Padrão reconhecido por um acordo internacional para servir, internacionalmente, como base para estabelecer valores a outros padrões da grandeza a que se refere.

  • Padrão Nacional: Padrão reconhecido por uma decisão nacional para servir, em um país, como base para estabelecer valores a outros padrões da grandeza a que se refere.

  • Padrão Primário: Padrão designado ou amplamente reconhecido como tendo as mais altas qualidades metrológicas e cujo valor é aceito sem referência a outros padrões da grandeza a que se refere.

  • Padrão Secundário: Padrão cujo valor é estabelecido por comparação a um padrão primário de mesma grandeza.

  • Padrão de Referência: Padrão geralmente tendo a mais alta qualidade metrológica disponível em um dado local ou em uma dada organização, a partir do qual as medições lá executadas são derivadas.

  • Padrão de Trabalho: Padrão utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar medidas materializadas, instrumentos de medição ou materiais de referência.

  • Material de referência certificado (MRC): Material ou substância de propriedades que são suficientemente homogêneos e bem estabelecidos para ser usado na calibração de um aparelho, na avaliação de um método de medição ou atribuição de valores a materiais. Pode ser uma substância pura ou uma mistura, na forma de gás, líquido ou sólido. O MRC é acompanhado por um certificado, com um ou mais valores de propriedade, e certificados por um procedimento que estabelece sua rastreabilidade à obtenção exata da unidade na qual os valores de propriedade são expressos, e cada valor certificado é acompanhado por uma incerteza para um nível de confiança estabelecido.

Obs: O MRC atende a definição de "padrões" dada no Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia ( VIM ).