Coletor de Dados


A escolha de um coletor de dados é uma tarefa extremamente importante para que durante as medições termométricas nas fases de qualificação e validação de equipamentos, se consiga obter dados com um alto grau de confiabilidade, com a menor incerteza de medição possível, e que todas as etapas desde a calibração do sistema até a geração do relatório final sejam executadas através de um programa de fácil operação e que garanta a integridade dos dados.

Algumas normas técnicas, nacionais e internacionais, já exigem algumas características dos coletores dados, conforme o documento "Coletor de Dados – Exigências", porem a falta de informação técnica fornecida pelos fornecedores destes equipamentos e a confusão na interpretação destas, muitas vezes acreditasse estar utilizando o equipamento adequado, e na realidade este não atende uma ou mais exigências contidas nas normas técnicas.

Quando fazemos pesquisas sobre documentos, artigos, experimentos, etc, provenientes dos Estados Unidos, nos deparamos nas referencias com um fabricante em comum, a Kaye Instruments. Isto realmente chamou a minha atenção quando comecei na área de validação térmica. O fundador da Kaye, o Dr. Joseph Kaye do MIT, em 1959, montou esta empresa cujo principal foco era em produtos para trabalharem com termopares. O primeiro ponto de gelo e referencia universal de temperatura foram desenvolvidas naquela época. Por volta de 1970 foi quando eles mudaram o foco de atuação para instrumentos de aquisição de dados de alta precisão. Um dos principais instrumentos desenvolvidos por eles foi o "Digistrip®" o qual já fazia aquisição de dados com uma resolução e precisão de 0,01ºC. Atualmente a Kaye é uma divisão da GE Sensing, e possui dois sistemas que cumprem o papel de serem um dos melhores sistemas de aquisição de dados no mercado, o Validator 2000® e o ValProbe®.

Após de uma pesquisa de mercado descobrimos que existem vários outros coletores de dados disponíveis no mercado, e a grande maioria com um custo de aquisição infinitamente menor que dos equipamentos da Kaye. Surge então a dúvida sobre qual equipamento comprar, uma vez que a falta de conhecimento pode levar o comprador a optar pelo sistema "mais barato".

As principais características a serem observadas são:

1) Compensação de junta fria
No artigo "sensores de temperatura" temos que para utilizar termopares para medições termométricas é necessária a compensação de junta fria. Esta compensação é feita com sensores de temperatura do tipo termistores, termoresistencias, etc, os quais possuem um erro de leitura que influencia diretamente no valor medido.

Os coletores de dados utilizados para monitoramento têm um erro de 1°C na compensação de junta fria. Já no Kaye Validator 2000® este erro é de 0,1°C, sendo este um dos diferencias de custo entre estes modelos. Infelizmente é comum as pessoas omitirem este dado na hora de apresentar o coletor de dados com que trabalham.

2) Sistema de Aquisição de Dados (Coletor de Dados, forno de calibração e padrão de temperatura)
Quando buscamos um coletor de dados, não podemos esquecer que iremos precisar de um forno de calibração para inserir os termopares e fazer a calibração destes na faixa de operação que irão trabalhar e o padrão de temperatura (que deverá ser calibrado rastreado à RBC – Rede Brasileira de Calibração) o qual será utilizado como referencia de correção dos valores de temperatura lidos pelos termopares.

O Coletor de dados, o forno de calibração e o padrão de temperatura compõem um sistema de aquisição de dados, e assim como temos que avaliar o coletor de dados, devemos fazer o mesmo para os outros dois componentes. O forno deverá ser de bloco seco e o padrão de temperatura deverá ter um erro máximo de 0,03°C.

O sistema do Validator 2000® oferecido pelo GE Kaye, além de atender as exigências contidas em norma, possui também uma a opção de calibração automática dos termopares, integrando os três componentes do sistema, reduzindo expressivamente a incerteza da medição proveniente da calibração. A calibração automática só irá fazer as leituras e correções nos pontos de calibração quando os termopares e o padrão atingirem uma estabilidade térmica de 0,2°C/minuto para os termopares e de 0,012°C/minuto para o padrão.

3) Erro total do Sistema de Aquisição de Dados
Todos os valores de temperatura obtidos durante uma medição termométrica possuem uma incerteza de medição. Essa incerteza possui vários componentes que compõe a incerteza combinada, as quais influenciam a incerteza expandida da medição. Para que tenhamos a menor incerteza possível, uma das ações é ter o menor erro no sistema de aquisição de dados. Isto significa também que não basta declarar somente o erro da compensação de junta fria do coletor de dados, temos que somar todos os erros do sistema de aquisição de dados.

O sistema do Validator 2000® possui os seguintes erros:

Coletor de Dados
  Erro de conformidade                                     0,04°C
  Erro do conversor A/D                                    0,01°C
  Erro da compesanção de junta fria                    0,10°C

  Total                                                           0,15°C

Equipamentos de Calibração
  Erro do sensor de temperatura padrão               0,03°C
  Erro de transferência da referência                   0,10°C
  Total                                                           0,13°C

Erro Total do Sistema de Aquisição de Dados   0,28°C

Para um erro total de 0,28°C teremos um valor de incerteza, para uma distribuição retangular, de 0,16°C, a qual será somada às outras incertezas combinadas. Portanto a omissão dos demais erros do sistema de aquisição de dados estará mascarando a real incerteza expandida do valor medido.

4) Aplicativo
O programa (software) utilizado tanto no firmware do coletor de dados, quanto no computador também tem suas exigências normatizadas. Hoje em dia todo mundo já ouviu falar do CFR 21 part 11 (Code of Federal Regulations, capítulo 21, part 11, do FDA americano) que exige identificação eletrônica do responsável pela operação do sistema e proteção dos dados adquiridos.

Toda a operação do sistema de aquisição de dados só poderá ser realizada por um individuo devidamente identificado no programa com senha pessoal de acesso, eliminando desta maneira problemas com operação indevida durante uma medição termométrica e identificando o responsável pelas ações no programa.

A proteção dos dados visa garantir que estes não sejam alterados em qualquer estância, desde a sua coleta até a geração do relatório, possuindo inclusive uma estrutura que invalide todos os dados, caso o arquivo primário seja violado. Portanto os relatórios com dados gerados a partir de aplicativos como o MS Excel® não atendem as exigências, pois podem ser alterados, mesmo se o coletor de dados possuir proteção de dados.

Com base nestas informações, fica mais fácil tomar uma decisão sobre o modelo do coletor de dados a ser comprado, ficando por último a escolha entre um sistema com fio (wired) ou sem fio (wireless), conhecidos como "loggers".

Os sistemas sem fio (wireless) têm a grande vantagem de não ter fios, que para quem trabalha com estes sistemas sabe o problema que é transportar, aguardar, e trabalhar com um monte de fios. Para se ter uma idéia, em uma aquisição de dados com 12 pontos, se tivermos 5 metros de cabo para cada sensor de temperatura, teremos que lidar com 60 metros de fios, alem dos cabos de força e comunicação do coletor de dados. Outra vantagem dos "loggers" é a agilidade e rapidez com que conseguimos distribuir-los dentro de um equipamento. Mas nem tudo é positivo com a utilização de "loggers".

Um dos principais problemas é a total ausência de informação em tempo real durante uma aquisição de dados. Este problema gera inúmeras dificuldades durante estudos como por exemplo a determinação do tempo máximo de abertura de porta de uma câmara de conservação e o tempo mínimo de porta fechada até a próxima abertura, informações estas que só se conseguem com sistemas com fio.

Existem ainda requisitos de norma, onde por exemplo durante o monitoramento de um ciclo de esterilização deve-se marcar o momento exato quanto a autoclave inicia a exposição, e isto só pode ser feito com um sistema com informações em tempo real.

Portanto antes de optar pelo sistema que causa menos transtorno de utilização, situação explorada exaustivamente pelos vendedores de "loggers", devemos avaliar os desafios que serão realizados em cada equipamento, para determinar a real necessidade de um sistema que forneça dados em tempo real.

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