Metrologia: Coerência das medições no âmbito mundial

Parte 5 - Coerência das medições no âmbito mundial: Esta é a quinta e a última parte do artigo, de uma série ordenada em 5 partes

Medições oficiais e corretas são preocupações constantes nos diferentes campos de aplicação como calibração de instrumentos, controle e garantia de qualidade, aprovação de materiais e equipamentos, projeto de engenharia e, fundamentalmente, pesquisa e desenvolvimento.

O processo de avaliação e expressão de incerteza de medição tem sido amplamente adotado nas organizações públicas e privadas do mundo inteiro, devido à valorização crescente da comunicação de dados confiável para uma dada finalidade e consistente com outros dados de medições equivalentes.

No resultado de medição, parte integrante de um relatório oficial, inclui a incerteza. A habilidade de quantificar ou interpretar a incerteza, normalmente um pequeno valor numérico, é um detalhe que faz toda a diferença na tomada racional de decisões envolvendo questões de aceitabilidade de produtos ou serviços.

Para satisfazer a demanda por maior precisão e menor erro, é importante que os resultados de medição passem por um processo que sejam rastreáveis a padrões nacionais e internacionais e sejam reprodutíveis por outros métodos de medição.

Como parte dessa cadeia, também mostra a importância de se declarar resultados de medição consistentes a um sistema de gestão de qualidade que atenda aos requisitos de normas técnicas (IEC e ISO) e regulamentos, mundialmente reconhecidos. A demonstração formal de conformidade é conhecida como certificação. Essa comprovação, identificada em forma de marca de conformidade, transmite credibilidade com maior transparência e segurança, e via de regra tornou-se requisito essencial de aprovação no mercado mundial altamente competitivo. Sua ausência, por si só, é razão suficiente para gerar descrédito no sistema de informação de qualquer organização.

Guia para a expressão da incerteza de medição (GUM)

O Guia ISO, mais conhecido como GUM (do inglês: Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement), de referência mundial, estabelece regras gerais voltadas à avaliação e expressão de incerteza de medição em vários níveis de precisão e de uso em serviços como de padronização, calibração (normas e instrumentos), credenciamento de laboratórios e metrológicos diversos.

Tem como objetivo promover a informação completa de como se chegou à declaração da incerteza de medição e prover uma base harmoniosa para a comparação internacional dos resultados de medição semelhantes.

O GUM foi traduzido para a língua portuguesa (Brasil) e encontra-se disponível para consulta gratuita no site do INMETRO.

Termos básicos usados na Metrologia

Os seguintes termos de metrologia associados às medições, definidos no Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM), são comuns no núcleo de discussão e na prática de obtenção de incertezas de medição, por isso fundamental o conhecimento e a compreensão conceitual para cada um.

Incerteza (de medição): Parâmetro não negativo que caracteriza a dispersão dos valores atribuídos a um mensurando, com base nas informações utilizadas. Um parâmetro associado ao resultado de uma medição que caracteriza a dispersão dos valores.

Rastreabilidade (metrológica): Propriedade dum resultado de medição pela qual tal resultado pode ser relacionado a uma referência através duma cadeia ininterrupta e documentada de calibrações, cada uma contribuindo para a incerteza de medição.

Reprodutibilidade (de medição): Precisão de medição conforme um conjunto de condições de reprodutibilidade. Condições de medição incluem: diferentes locais; diferentes operadores; diferentes sistemas de medição e medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares.

Erro (de medição): Diferença entre o valor medido duma grandeza e um valor de referência.

Erro sistemático: Componente do erro de medição que, em medições repetidas, permanece constante ou varia de maneira previsível. Este tipo de erro podem eventualmente ser reduzidos.

Erro aleatório: Componente do erro de medição que, em medições repetidas, varia de maneira imprevisível.  Este tipo de erro podem ser atenuados os seus efeitos, mas nãos eliminados.

Calibração: Operação que estabelece, sob condições especificadas, numa primeira etapa, uma relação entre os valores e as incertezas de medição, fornecida por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas; numa segunda etapa, utiliza esta informação para estabelecer uma relação visando a obtenção dum resultado de medição a partir duma indicação.

Padrão (de medição): Realização da definição duma dada grandeza, com um valor determinado e uma incerteza de medição associada, utilizada como referência. O Instituto Nacional de Metrologia (NMI) de cada país, signatário da Convenção, é responsável ​​por definir e manter padrões de medição em nível nacional, supervisionado pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) em nível internacional.

Maneiras de estimar as incertezas experimentais

A incerteza no resultado de medição é geralmente constituída por vários componentes que podem ser agrupados em duas categorias de acordo com a maneira em que o seu valor numérico é estimado. Conforme o GUM, são necessários dois tipos de abordagens para estimar a incerteza: 

Avaliação da incerteza padrão tipo A: estimativa de incerteza usando a análise estatística (geralmente a partir de leituras ou série de observações repetidas).

Avaliação da incerteza padrão tipo B: estimativa de incerteza por outros meios que a análise estatística de uma série de observações como experiências anteriores de medição, certificados de calibração, especificações de fabricantes, a partir de cálculos, e a partir de informações publicadas de senso comum. 

Expressão da incerteza de medição

Aos olhos rígidos da Metrologia, uma medição nunca é perfeita e alguma incerteza (dispersão de valores) existe e sempre vai existir. Para facilitar tal entendimento, o seguinte exemplo simplificado pode ser ilustrado para declarar ou expressar um resultado de medição que transmita confiança:

• A afirmação ainda não é completa: a massa de um objeto é 123,4 g;
• Visto isto, é mais útil expressar o resultado de medição da massa de um objeto como sendo: (123,4 ± 0,2) g ou 123,4 g ± 0,2 g. Com nível de confiança de 95 %, identificadas todas as fontes de incertezas, baseada em uma incerteza padrão multiplicada por um fator de abrangência k = 2, significa afirmar que o valor do mensurando está dentro do intervalo compreendido entre 123,2 gramas e 123,6 gramas, com 95 % de probabilidade de acerto.

fonte: NIST, BIPM, INMETRO

crédito: google e AMRL
Ilustração de incerteza de medição
O mapa, um dos aplicativos de telefones celulares, mostra o lugar (posição) aproximado de uma pessoa representada por um ponto azul (exatidão) e exibe com confiança a sua localização dentro do círculo azul (precisão).