Todo instrumento de medição que gera medidas relevantes a processos produtivos deve ser calibrado. O cronômetro, que é um medidor de intervalo de tempo não foge à regra. Por exemplo, em certos ensaios na área de papel e celulose, as medidas de intervalo de tempo podem influenciar significativamente o resultado de um ensaio, podendo tornar o produto sob ensaio conforme ou não conforme, de acordo com alguma norma específica. A calibração garante a redução de falsos positivos ou negativos em tomadas de decisão.
Cronômetros podem ser mecânicos ou digitais, tipicamente têm resolução de 1 centésimo de segundo (0,01 s) e são indicados para medidas de tempo superiores a 1 segundo. De forma simples, seu funcionamento se baseia na observação de uma espécie de pêndulo interno, chamado de oscilador, que oscila em um intervalo de tempo regular. Quando uma medição é iniciada, o número de oscilações é convertido em uma indicação de tempo em uma relação previamente conhecida. O conjunto composto pelo oscilador interno e seu contador é chamado de base de tempo interna e é quem define a exatidão de um cronômetro.
Em cronômetros analógicos (Figura 1) esta base de tempo é composta por uma roda de balanço e uma âncora. Este tipo de cronômetro não necessita de energia elétrica, sendo apenas necessário dar corda periodicamente para que funcione. Cronômetros digitais (Figura 2) usam como oscilador um cristal de quartzo, que vibra a uma frequência constante quando aplicada uma tensão elétrica. Cristais de quartzo são bastante estáveis ao longo do tempo e, por isso, são boas referências para outros instrumentos de medição, além do cronômetro, tais como o contador universal. Adicionalmente, por serem mais facilmente produzidos em larga escala, os cronômetros digitais tendem a ser mais baratos e, portanto, mais utilizados.
O uso de cronômetros envolve alguns cuidados gerais, tais como a limpeza, que é bastante importante por afetar o funcionamento dos botões. Adicionalmente, para cronômetros digitais é necessário verificar a bateria, já que uma bateria que ofereça um nível de tensão insuficiente fará com que o oscilador não funcione corretamente, resultando em erros de medição.
Calibração de cronômetros
Uma calibração tem como objetivo garantir a rastreabilidade metrológica e estimar os erros sistemáticos e aleatórios inerentes às medidas de um instrumento de medição. No caso de cronômetros digitais, a exatidão típica dos cristais de quartzo utilizados nestes instrumentos pode variar cerca de 1 segundo a cada 2 anos, dependendo da pureza e do corte do material. Dessa forma, a calibração se torna necessária para garantir que essa variação seja observada e compensada de modo a não afetar os processos nos quais o cronômetro é utilizado.
A periodicidade entre calibrações pode variar de acordo com o grau de importância de suas medidas no processo produtivo, com o armazenamento, com o acondicionamento e com o número de vezes em que o instrumento é usado, entre outros fatores. Geralmente, a calibração anual é satisfatória, porém deve ser feita uma análise dos resultados presentes nos Certificados de Calibração do instrumento, assim como qualquer ocorrência atípica.
A calibração de um cronômetro é feita comparando sua indicação com a de um padrão de tempo, cuja exatidão seja melhor que a do cronômetro sob calibração. Esta comparação pode ser manual ou automatizada. Na calibração manual, um técnico treinado e capacitado realiza diversas medidas por meio do acionamento dos botões parte/para com auxílio de um dispositivo que gera sinais audiovisuais. Uma vantagem deste método é que ele é o mais próximo da forma como o instrumento é utilizado.
Em uma calibração automatizada, o cronômetro sob calibração e o padrão de tempo são acionados por um atuador eletrônico que inicia e encerra a contagem de tempo. Essa forma de calibração tem a vantagem de possibilitar medidas de valores inferiores a 1 s. Entretanto, algumas fontes de incerteza podem acabar sendo negligenciadas, como, por exemplo, as imperfeições presentes no acionamento dos botões do instrumento. Métodos mais modernos de calibração automatizada envolvem o uso de sistemas de câmeras com alta taxa de amostragem e a posterior análise quadro a quadro para verificar a diferença de leitura entre o cronômetro e o padrão.
Para maior confiabilidade e alinhamento com padrões internacionais de qualidade é sempre recomendado que as calibrações sejam realizadas por laboratórios pertencentes à Rede Brasileira de Calibração (RBC) do Inmetro¹, que é um sistema de consultas aos Escopos de Acreditação dos laboratórios de Calibração e Acreditados segundo a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025².
Resposta elaborada por: Diogo Cesar Borges Silva ([email protected]); Fabrício Gonçalves Torres
([email protected]) – Laboratório de Metrologia Elétrica (LME) da Unidade de Tecnologias Regulatórias e
Metrológicas (TRM) do Instituto de Pesquisas Tecnológica do Estado de São Paulo (IPT)
¹Rede Brasileira de Calibração – RBC. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/laboratorios/rbc/lista_laboratorios.asp. Acesso em: 21 jun. 2024.
²ABNT NBR ISO/IEC 17025 – Requisitos gerais para competência de laboratórios de ensaio e calibração. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/grd.aspx. Acesso em: 21 jun. 2024.
