A calibração dos sistemas e sensores atualmente em uso, juntamente com a eliminação completa dos desvios identificados, constituem componentes fundamentais de uma qualificação. Eles são essenciais para a validação subsequente de um processo crítico em um contexto de BPx.
Como sabemos, as etapas de uma validação em conformidade com os padrões de um processo térmico podem ser divididas em quatro etapas fundamentais:
- Etapa 1: Calibração e ajuste dos sensores de temperatura usados
- Etapa 2: Colocação dos sensores na unidade a ser validada e aquisição de dados
- Etapa 3: Remoção dos sensores de temperatura e, dependendo do tipo de sensor,
verificação da calibração e do ajuste por meio de uma pós-calibração - Etapa 4: Análise dos dados de medição coletados e conformidade com os padrões, preparação e documentação de todos os protocolos de calibração e medição
Na Parte 1 desta série do blog, abordamos a história da Kaye e seu desenvolvimento como líder de mercado no campo da validação térmica. A Parte 2 se concentra mais extensivamente na Etapa 1: a calibração e o ajuste dos sensores de temperatura usados. Para isso, a fonte de calor para a calibração da temperatura é um componente crucial.
Embora a literatura científica fale extensivamente sobre o assunto da calibração de sensores de temperatura, especificações, desvios permitidos e possíveis fontes de erro, queremos aumentar a conscientização sobre alguns pontos básicos nesta postagem do blog. Esperamos que isso estimule uma compreensão mais profunda de seu próprio conhecimento.
Quais fontes potenciais de calor (calibradores de temperatura) estão disponíveis?
Considerando as fontes de calor disponíveis (calibradores de temperatura), dois tipos diferentes se estabeleceram na prática de validação:
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Calibradores de bloco seco (Fornos de calibração)
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Banhos de calibração (banhos de calibração de líquidos)
Ambos os sistemas são usados. No entanto, é preciso estar ciente das respectivas características relacionadas ao design para garantir que a calibração subsequente também forneça os resultados desejados. No decorrer desta postagem do blog, discutiremos algumas diferenças fundamentais e possíveis erros a serem observados.
CALIBRADORES DE BLOCO SECO KAYE
Quase simultaneamente ao lançamento do primeiro Kaye Validator Digistrip I, a Kaye não se preocupou apenas com a coleta rápida de dados baseada em termoelementos. A empresa também forneceu o equipamento para uma calibração perfeita: as unidades de calibração.
O Kaye HTR-300 foi a primeira unidade de calibração projetada especificamente para a calibração de termopares. Medidas estruturais apropriadas, como luvas de uso especial, foram usadas para garantir que os erros de medição fossem minimizados. Essas luvas se ajustam ao diâmetro dos termopares a serem calibrados e, assim, reduzem os possíveis erros de medição devido à transição de temperatura entre o sensor e a fonte de calor. Outras possíveis fontes de erro, especialmente ao calibrar sensores em calibradores de bloco, serão discutidas posteriormente.
A rigor, o Kaye HTR-300 era um híbrido entre um banho de calibração e um calibrador de bloco. Sua estabilidade a altas temperaturas baseava-se no uso de óleo de calibração na parede dupla do corpo de calibração. Isso lhe deu a vantagem de que os sensores a serem calibrados não entravam em contato com o meio do banho de calibração e não eram molhados com óleo de silicone.
O peso relativamente alto e as taxas de aquecimento e resfriamento invariavelmente lentas dos banhos líquidos eram certamente desvantajosos nesse ponto. Portanto, foi necessário planejar mais tempo para calibrar vários pontos de medição para o ajuste.
Fiel à filosofia interna da Kaye de fornecer soluções melhores e mais otimizadas, o desenvolvimento adicional dos calibradores de bloco disponíveis desde a década de 1960 foi então avançado com um foco particular na otimização desses dispositivos para as necessidades de calibração de termopares.
A família de produtos Kaye HTR e LTR passou por desenvolvimentos notáveis nos últimos 20 anos. O Kaye HTR-400 e o calibrador de bloco Kaye LTR-140 foram as primeiras unidades de calibração portáteis dessa série e rapidamente se estabeleceram como o padrão do setor.
Para ampliar a faixa de temperatura, especialmente para aplicações abaixo de -25°C, o Kaye LTR-40 e, quase simultaneamente, o Kaye LTR-90 foram adicionados à linha de produtos. Essas unidades permitiram que as temperaturas fossem reduzidas a -90°C. Apenas alguns anos depois, o Kaye HTR-420 ampliou a faixa de temperatura para até +420°C. A faixa de -30°C a +150°C pode ser coberta pelo Kaye LTR-150. Além disso, o LTR-150 também oferece a opção adicional de ser convertido em um calibrador de banho líquido ou de ser configurado para calibração de temperatura de superfície.
Depois que a faixa de temperatura foi ampliada, o foco seguinte foi aumentar o número de sensores que poderiam ser calibrados simultaneamente. Enquanto o LTR-140 era limitado a um máximo de 18 sensores por execução de calibração, o HTR-400 só podia calibrar um máximo de 24 sensores devido a restrições relacionadas ao projeto.
O estado atual da tecnologia permite a calibração paralela e simultânea de um total de 48 termopares. Isso é possível tanto com o Kaye LTR-150 quanto com o calibrador de bloco Kaye HTR-420. Com o LTR-90, o número de termopares que poderiam ser calibrados simultaneamente foi aumentado de 12 para 16 e, posteriormente, para 25. Isso foi conseguido por meio de inserções especiais disponíveis apenas na Kaye. Um pré-requisito importante aqui é que a distribuição de temperatura no próprio bloco de calibração e a estabilidade de toda a unidade de calibração não sejam influenciadas negativamente por esses insertos especiais da Kaye. Isso assegura que, independentemente do usuário, uma transição de temperatura ideal entre o sensor a ser calibrado e o bloco de calibração pode ser garantida.
Toda a linha é ainda mais otimizada e complementada por uma variedade de opções adicionais práticas. Insertos de termopar especializados e intercambiáveis para aumentar a flexibilidade de uso e um suporte de termopar disponível somente na Kaye completam a linha de produtos. É particularmente notável que a Kaye, como o primeiro fornecedor de sistemas, permita a calibração e o ajuste automáticos dos termopares por meio de módulos de software apropriados. O Kaye IRTD-400 é usado como um padrão de temperatura rastreável entre o data logger real e a unidade de calibração conectada.
Todos os calibradores de bloco listados podem, obviamente, ser conectados diretamente ao Validador AVS. Eles são compatíveis com o modelo anterior, o Kaye Validator 2000, bem como com os sistemas de data logger Kaye ValProbe RT e Kaye ValProbe. Assim, eles permitem a realização de calibração e ajuste automáticos dos elementos sensores.
Banhos de Calibração Kaye
Após a expansão de sua linha de produtos com registradores de dados operados por bateria, com e sem transmissão de dados em tempo real, a Kaye continuou a seguir o princípio de calibração e ajuste automáticos dos sensores. Esse princípio inclui a vinculação dos sensores à respectiva unidade de calibração, um padrão de temperatura rastreável e a unidade de avaliação associada. No início dos anos 2000, quando os primeiros registradores de dados Kaye foram introduzidos, a linha de produtos também foi complementada por banhos de calibração apropriados.
Para sensores de temperatura flexíveis ou dobráveis, é possível fazer a calibração em um calibrador de bloco (forno de poço seco). No entanto, uma calibração precisa e com minimização de erros, dependendo do fator de forma e do comprimento do sensor, pode ser realizada exclusivamente em um banho líquido. Especialmente com data loggers operados por bateria, o nível mais alto de incerteza de medição alcançável é obtido quando o sensor e os componentes eletrônicos de avaliação são calibrados na mesma temperatura. Isso significa que tanto o sensor quanto o data logger são calibrados juntos no banho de calibração. Isso serve para minimizar os erros devido ao coeficiente de temperatura dos componentes eletrônicos de avaliação.
Os banhos de calibração Kaye CTR-25, CTR-40 e CTR-80 cobrem uma faixa de temperatura de -80°C a +140°C. O Comparador Kaye LN2 é usado para calibração sob nitrogênio líquido (-196°C).
Cobertura de temperatura por Calibradores Kaye Dry-Block e Banhos de Calibração
Quais são as diferenças fundamentais entre um Calibrador de Bloco Kaye e um Banho de Calibração Líquido Kaye?
Além das diferenças óbvias, como portabilidade, esforço de limpeza e velocidade de mudança de temperatura, a capacidade e o número máximo de sensores a serem calibrados ao mesmo tempo e a faixa de temperatura possível, os seguintes critérios devem ser considerados ao escolher a unidade de calibração correta:
- Homogeneidade axial e radial da temperatura (distribuição de temperatura)
- Erros durante o carregamento/saída de calor/transferência de calor
- Estabilidade da temperatura
- Tempo de estabilização
- Histerese
- Influência da temperatura ambiente
- Nos banhos líquidos, as propriedades químicas do meio de calibração também desempenham um papel importante. Isso inclui a faixa de temperatura, o envelhecimento, a liberação de gases e as propriedades higroscópicas
- Além disso, com os banhos de calibração, deve-se considerar a possível contaminação e a limpeza subsequente do sensor a ser calibrado pelo fluido do banho
Obviamente, todas essas fontes de erro mencionadas já foram levadas em consideração no projeto e desenvolvimento dos calibradores de bloco e banhos de calibração Kaye, de acordo com o princípio "Quality by Design". Muitas vezes, apesar da precisão e da exatidão dos dispositivos, o usuário pode ser uma das maiores fontes de erro restantes. No entanto, precisamente para esses casos, a Kaye oferece uma rede global de especialistas. Esses especialistas podem conduzir sessões práticas de treinamento de usuários para garantir que o equipamento seja operado da melhor maneira possível e que possíveis erros relacionados ao usuário sejam evitados.
Essa representação do desenvolvimento de calibradores de bloco e banhos de calibração na Kaye, em conexão com os avanços técnicos, é uma evidência da inovação contínua da empresa. Isso mostra o compromisso de fornecer soluções práticas e ideais no campo da validação de processos térmicos no ambiente BPx.. Com tecnologias inovadoras e abordagens baseadas em soluções, a Kaye assume uma posição de liderança no mercado e simboliza o poder de inovação sustentável.
Se quiser saber mais sobre todos os equipamentos de calibração que a Kaye oferece, você pode nos visitar on-line a qualquer momento aqui: https://www.kayeinstruments.com/pt/calibration-references/overview
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