Segundo o vocabulário internacional de metrologia, calibração é a operação que estabelece, numa primeira etapa e sob condições especificadas, uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas; numa segunda etapa, utiliza esta informação para estabelecer uma relação visando à obtenção de um resultado de medição a partir de uma indicação. Na indústria do petróleo a calibração é extremamente importante para a garantia da confiabilidade dos resultados obtidos na medição (VIM, 2009).
A calibração pode ser realizada no local de operação ou em laboratórios devidamente acreditados pelos órgãos de fiscalização, no Brasil este órgão é o INMETRO. Em ambos os casos a calibração deve ser efetuada dentro das condições de operação, respeitando as faixas de vazão e os diâmetros máximos que o medidor suporta. No entanto, muitos laboratórios brasileiros não têm a capacidade de cobrir as faixas de vazão e os diâmetros utilizados na indústria do petróleo e, portanto, muitas das calibrações têm que ser realizadas fora do país, o que eleva bastante o custo da operação de calibração, além de afetar enormemente a logística da operação que se torna muito mais demorada.
A calibração no local de operação pode ser realizada por provadores do tipo tubo convencional, provadores compactos, tanques provadores e medidores do tipo master também chamados de medidores padrão (API, 1995). As menores incertezas são obtidas utilizando os provadores como padrão, pois os medidores do tipo master necessitam de calibração prévia com um instrumento de comprovação direta, como é o caso, dos provadores, e por isso têm uma maior incerteza e necessitam de calibrações mais freqüentes.
O princípio geral de operação destes sistemas consiste em fazer uma relação entre o volume medido no provador ou medidor master com o volume indicado pelo medidor a ser
75 calibrado9. Com essa relação é possível determinar o fator de correção que deve ser aplicado ao sistema do medidor para que ele forneça resultados confiáveis na medição.
Os provadores do tipo tubo convencional, ilustrados na Figura 49, consistem em um tubo fabricado em forma de U que é instalado em série com o medidor a ser calibrado. Dentro desse tubo existe uma esfera ou um pistão. Detectores são também instalados nas extremidades do tubo com a função de iniciar e paralisar a contagem do volume que passa pelo provador. Quando o fluido a ser medido encontra essa esfera ou pistão, ele força a mesma a se deslocar pelo tubo em U de volume conhecido. Ao passar pelo primeiro detector o medidor a ser calibrado é acionado e começa a medir o volume10; ao atingir o segundo detector essa medição é interrompida, ou seja, foi percorrido todo o percurso de volume conhecido. Com o volume conhecido do provador e o volume apontado pelo medidor a ser calibrado é possível determinar o fator de correção11 que deve ser utilizado para calibrar o medidor (API, 1995).
Os provadores de pequeno volume têm essencialmente a mesma operação dos provadores do tipo tubo convencional, a diferença está no fato de que como seu próprio nome, eles possuem um volume consideravelmente menor e por isso eles necessitam de cálculo adicionais para compensar a redução de volume. No entanto, ocupam muito menos espaço e por isso sua instalação é mais fácil. A Figura 50 ilustra o sistema do provador de pequeno volume (API, 1995).
Os tanques provadores consistem em vasos de volume precisamente conhecido. Esses vasos podem ter o topo aberto à atmosfera (open tank prover) ou podem ser fechados (closed tank prover), conforme a Figura 51 e a Figura 52, respectivamente. O fluido escoa do medidor para o tanque provador e existe um sistema de válvulas tanto na parte superior quanto na parte inferior do vaso para vedação. Quando o volume do vaso é atingido, a válvula superior é fechada e é possível saber quanto o medidor a ser calibrado marcou (pode ser uma medida de
9 Nem todos os medidores são equipados para fornecer a leitura diretamente em unidades de volume.
No entanto, os dados fornecidos podem ser transformados em volume. O k-factor, que é definido com o número de pulsos gerados pelo medidor dividido pelo volume que passou pelo mesmo, por exemplo, pode ser usado para converter os pulsos gerados em unidades de volume.
10 Essa medida do volume pode ser feita diretamente, quando o medidor já faz a leitura em unidades de
volume, ou indiretamente quando o medidor, por exemplo, capta pulsos e os converte em unidades de volume como foi exemplificado na nota de rodapé anterior.
11 Fator de correção = Meter factor (mf). O mf representa a razão entre o volume de referência e o
volume indicado pelo medidor
76 volume direta ou indireta que será adequadamente convertida para volume). Uma comparação entre o volume conhecido do tanque provador e do indicado pelo medidor é feito o cálculo de mf (API, 1995).
O medidor do tipo master é considerado instrumento indireto de calibração, pois antes de ser usado para a calibração de um medidor ele dever ser calibrado por um método direto, ou seja, um dos descritos anteriormente. O medidor master é conectado em série com o medidor a ser calibrado e os volumes medidos pelos dois são comparados para determinar o mf. Um medidor do tipo ultrassônico pode ser utilizado como medidor master (API, 1995).
Figura 49– Provador do tipo tubo convencional instalado em um sistema de medição Fonte: API, 1995
77 Figura 50– Visão global de um sistema de provadores de pequeno volume
Fonte: API, 1995
Figura 51– Provador do tipo tanque aberto Fonte: API, 1995
78 Figura 52– Provador tipo tanque fechado
Fonte: API, 1995
As calibrações de medidores ultrassônicos podem ser realizadas com um intervalo de tempo maior do que a de outros tipos de medidores de vazão, pois os medidores ultrassônicos não possuem partes móveis. No entanto, exigem um volume maior para serem calibrados.
É importante observar que no RTM estão disponíveis todos os critérios exigidos para a calibração dos medidores, como por exemplo, o número de rodadas sucessivas que terão que ser feitas durante a calibração a fim de garantir que não ocorram diferenças muito significativas entre os valores medidos e só quando essas mudanças não ocorrem é que pode ser determinado o fator de correção. Este regulamento está disponível em anexo neste trabalho.