Como escolher uma mistura de gases de calibração para o meu instrumento científico ?

Escolher o gás de calibração correto é um requisito decisivo para questões de fiabilidade, precisão e conformidade das análises. Neste artigo, apresentamos um guia que explica as etapas e as questões-chave, bem como a sua relevância, para determinar com precisão a composição da mistura que melhor se adequa à sua utilização e necessidade.

Leitura : 11 min

Técnicos de laboratório analisando resultados

Uma mistura de gases de calibração não é um simples produto: é um padrão de referência, uma ferramenta de precisão fundamental para qualquer laboratório. A sua função é garantir a exatidão e a fiabilidade dos seus instrumentos de análise. Na Air Liquide, definimos estas misturas de gases técnicos com base em três importantes pilares: a composição, a precisão e as garantias.

O que é uma mistura de gases de calibração?

Uma mistura de gases de calibração é uma mistura gasosa de referência, de composição certificada e estável, utilizada como padrão metrológico para ajustar ou verificar a precisão de um instrumento de medição. A sua escolha é fundamental, uma vez que a utilização de um gás inadequado conduz diretamente a resultados de análise erróneos, danos materiais e riscos graves de não conformidade ou de segurança (inclusive para a vida dos seus colaboradores). Este artigo irá guiá-lo na definição do gás de calibração ideal para garantir o desempenho das suas análises.

Função do gás de calibração nos instrumentos de medição

No laboratório ou no local onde o analisador está posicionado (para análises in situ, como análise das emissões industriais), o gás de calibração é o padrão que "ensina" ao seu analisador o que deve medir. A sua função principal é confirmar que o seu instrumento fornece uma resposta precisa, exata e reprodutível. É utilizado principalmente para duas operações distintas: a calibração e o ajuste.

O processo de calibração permite a regulação completa do instrumento. Utiliza-se um gás "zero" (um gás puro, da nossa gama ALPHAGAZ™ 1, o azoto ou ar zero, com garantia de ausência do componente a medir) para definir a linha de base (o "ponto" zero). Em seguida, utilizam-se um ou mais gases de escala (span) com concentrações conhecidas para regular a sensibilidade e a gama de medição do analisador.
O ajuste, particularmente vital para os detetores de segurança, é uma verificação funcional rápida. Expõe-se brevemente o sensor ao gás-alvo para garantir que este reage e que os alarmes disparam corretamente.

Por fim, a utilização de várias misturas de gases a diferentes concentrações permite validar a linearidade da curva de resposta do instrumento, garantindo que as medições permanecem fiáveis em toda a gama de deteção.

Na Air Liquide, as misturas de gases técnicos são definidas de acordo com três pilares essenciais:

A composição: natureza e número de constituintes na mistura. A nossa experiência permite-nos fornecer misturas complexas que vão de 2 a mais de 40 componentes, com concentrações controladas desde a percentagem (%) até aos níveis de traços mais baixos (ppm, ou mesmo ppb).
A precisão: é o critério mais crítico, que define a adequação da mistura à sua aplicação. A precisão baseia-se em duas métricas fundamentais:
- A tolerância de realização (TR): o desvio máximo tolerado entre a concentração nominal solicitada e a concentração obtida efetivamente durante o fabrico da mistura.
- A incerteza da análise (IA): a diferença máxima possível entre a concentração medida (a que consta no certificado de análise) e o valor "real" da mistura. Calculamo-la com um intervalo de confiança de 95%, em conformidade com as normas ISO 6141 ou ISO 17025.
As garantias: o nosso compromisso com a rastreabilidade e o desempenho do produto ao longo do tempo. Cada mistura é entregue com um certificado que garante a sua conformidade. A sua estabilidade, que pode chegar aos 3 anos, é assegurada por tratamentos internos específicos das nossas garrafas.

Consequências de uma escolha incorreta do gás de calibração

Utilizar um gás de calibração inadequado, de má qualidade ou com a estabilidade comprometida nunca é uma escolha trivial. As consequências podem ser críticas e acarretar custos elevados para o seu laboratório.

Resultados de análise erróneos: é a consequência mais direta. Se o seu padrão estiver incorreto, todas as medições das suas amostras serão incorretas. Isto pode levar a decisões de produção incorretas, à recolha de lotes ou a uma falsa declaração de conformidade.
Danos no equipamento: impurezas críticas (como a humidade, o oxigénio ou os hidrocarbonetos) podem contaminar detetores muito sensíveis (como os ECD) ou degradar irreversivelmente equipamentos como colunas de cromatografia.
Não conformidade: durante uma auditoria (ISO 17025, por exemplo), a ausência de um certificado de análise válido ou de uma rastreabilidade metrológica clara para o seu padrão pode resultar numa não conformidade grave.
Riscos de segurança: é o caso mais grave. Se um detetor de gases tóxicos (sulfureto de hidrogénio (H₂S), monóxido de carbono (CO)...) for ajustado ou calibrado com uma mistura incorreta, poderá não reagir em caso de fuga real, colocando a vida dos seus colaboradores em perigo.

Tem alguma questão sobre o método de escolha do gás de calibração?

Contacte um especialista Peça um orçamento

Gama de misturas de gases de calibração de acordo com o nível de precisão

Como definir o gás de calibração correto?

Para garantir o desempenho das suas análises e a segurança dos seus colaboradores, a definição da sua mistura de gases deve seguir um processo metódico. Aqui estão as 4 etapas indispensáveis para escolher corretamente o seu gás de calibração, bem como uma checklist prática para utilizar sempre que necessitar de definir uma nova mistura.

As 4 etapas cruciais

Etapa 1: definir a aplicação e a matriz (gás de fundo)

O que mede e com que objetivo? A primeira etapa consiste em listar todos os componentes-alvo que necessita de calibrar. Em seguida, deve identificar o gás de fundo (ou "matriz"). Este é o gás principal no qual os seus componentes-alvo estão diluídos. Para uma calibração fiável, o gás de fundo da sua mistura de calibração deve ser idêntico ou o mais próximo possível da matriz das suas amostras. Na maioria das vezes, tratar-se-á de azoto (N₂), ar zero, hélio (He) ou árgon (Ar).

Etapa 2: escolher as concentrações (Zero e Escala)

Necessita de, pelo menos, dois pontos para definir uma reta.

O gás zero é crucial para a linha de base. Deve ter uma pureza superior à sensibilidade do seu analisador. A nossa gama ALPHAGAZ™ 1 é a referência para a maioria das aplicações "zero".
O gás de escala (span) deve ter uma concentração adequada à sua gama de medição. Uma boa prática consiste em escolher uma concentração de aproximadamente 80-90% do fundo de escala do seu aparelho de análise. A concentração deve ser expressa em percentagem molar (%), em partes por milhão (ppm) ou em partes por mil milhões (ppb).

Etapa 3: exigir o nível de precisão adequado (Incerteza da análise e Tolerância de realização)

É o ponto central da sua escolha, com impacto direto no custo e na fiabilidade. A sua necessidade de precisão depende da sua aplicação. A Air Liquide estruturou a sua oferta para dar resposta a cada necessidade:

CRYSTAL para o ajuste.
SAPHIR para a calibração precisa.
DIAMOND para a conformidade regulamentar.

Etapa 4: garantir a estabilidade e a pureza (garrafa e válvula)

Ter uma mistura precisa no interior da garrafa de nada serve se a sua concentração se alterar com o tempo ou se for contaminada. Para os gases reativos (ex.: monóxido de azoto (NO), o dióxido de enxofre (SO₂) e o sulfureto de hidrogénio (H₂S)), a escolha da garrafa é crítica. Para garantir uma estabilidade ideal do conteúdo, as nossas garrafas são submetidas a um tratamento interno adequado. Para preservar a pureza, as nossas garrafas estão equipadas com válvulas de pressão residual (RPV) com válvula antirretorno. Isto evita qualquer contaminação pelo ar ambiente durante a utilização ou o armazenamento, garantindo a pureza do gás. Asseguramos também válvulas conformes às normas (ex.: NF E 29-650) para garantir a segurança.

A checklist prática em 4 etapas para definir a sua mistura

1. O que devo medir e porquê?

Defino o contexto (setor de atividade, aplicação) e o objetivo da minha medição, que condiciona a escolha da mesma.

Qual é o meu setor de atividade? Automóvel, Petroquímica, Ar Ambiente, etc.?
Isto pode ajudar a definir, consoante o setor, as normas, regras ou regulamentações específicas que estabelecem, total ou parcialmente, a definição da mistura de calibração necessária.
Qual é a minha aplicação?
▢ Regulação, ajuste diário, controlo de conformidade regulamentar
▢ Controlo de qualidade de matérias-primas ou produto acabado
▢ Deteção de segurança
▢ Regulação de instrumentos
Para que utilização se destina a mistura?
▢ Regulação, ajuste ou calibração de um analisador
▢ Alimentação do analisador (gás de instrumentação: gás de chama para FID, por exemplo)
▢ Calibração para controlo de conformidade regulamentar, normativa ou homologação

2. Qual é a composição da mistura pretendida?

Verifico o que o meu analisador deve medir. Indico a lista de componentes ativos. Para cada componente, específico a unidade (ppm, ppb, %).

Quais são os componentes de interesse da mistura?
Identifico e listo as moléculas precisas (ex.: NO, CO, SO₂, Propano).
Qual é a concentração e a respetiva unidade (%, ppm, ppb) para cada componente na minha garrafa de mistura?
Uma mistura serve para ajustar um ponto de medição. Se a medição for em ppm, não se calibra com %.
Qual é a matriz da mistura, ou seja, o gás de fundo?
A matriz: é o gás de equilíbrio que "transporta" os restantes. Deve ser semelhante ao meu gás real. Exemplo: para uma medição de emissões (chaminé), é frequentemente utilizado o azoto (N₂).

Tabela ilustrativa para determinar a composição da mistura

N°	NATUREZA DO GÁS (Componente)	CONCENTRAÇÃO PRETENDIDA	UNIDADE
1	___________	___________	▢ ppm ▢ % ▢ ppb
2	___________	___________	▢ ppm ▢ % ▢ ppb
3	___________	___________	▢ ppm ▢ % ▢ ppb
4	___________	___________	▢ ppm ▢ % ▢ ppb
5	___________	___________	▢ ppm ▢ % ▢ ppb

3. Que precisão e que certificado pretendo para a minha mistura?

É a diferença entre uma "mistura industrial" e um "padrão metrológico". É aqui que, muitas vezes, se define o preço e a conformidade.

Qual é a incerteza necessária?
A Incerteza da análise: é a garantia sobre o valor real (o certificado). Uso em Processo: +/- 5% ou 10% é frequentemente suficiente. Uso Legal/Normativo: Necessito de +/- 1% ou 2%.
▢ Padrão (+/- 2% a 5% relativo)
▢ Alta Precisão (+/- 1% relativo)
▢ Muito Alta Precisão / Metrologia (< 1% relativo)
▢ Indiferente (Uso em processo)
Que tolerância de realização da mistura aceito?
A tolerância de realização: é o desvio autorizado entre a concentração encomendada e a concentração real entregue. Se encomendar 50 ppm, aceito receber 45 ppm ou 55 ppm (desde que o valor seja certificado como exato)? Se pretender exatamente 50,0 ppm, é mais dispendioso e o prazo de entrega é maior.
▢ Padrão (+/- 5% a 10% relativo)
▢ Concentração rigorosa exigida (+/- 2% a 5% relativo)
▢ À medida: ________ %
Necessito de acreditação?
▢ Ficha de produto: conformidade simples (sem medição específica da garrafa)
▢ Certificado de análise (gravimétrico ou analítico): valor real medido na garrafa + incerteza
▢ Certificado acreditado (ISO 17025 / IPAC ou equivalente): para metrologia legal ou acreditada

4. Tamanho e tipo de garrafa:

Que autonomia pretende?
O tamanho da garrafa condiciona o seu volume e, consequentemente, a sua autonomia.
▢ Portátil: S05 (~ 1 m³) ou S10 (~ 2 m³)
▢ Laboratório Padrão: M20 (~ 4 m³)
▢ Grande Capacidade: L50 (~ 10 m³)
▢ Quadro: V09 (Quadros de garrafas)
Terei de transportar esta garrafa frequentemente?
- No laboratório: garrafa S10 ou L50 (pesada, fixa).
- No local (chaminé, exterior): garrafa portátil de alumínio ou compósito (S05, S10 Labtop) para subir escadas..
▢ Formato portátil (leve)
▢ Formato laboratório (grande volume)
Que tipo de válvula / ligação de saída pretende para a sua garrafa?
▢ Padrão de acordo com a norma do gás (AFNOR / DIN...)
▢ Válvula com redutor integrado LABTOP™ (alavanca on/off + manómetro integrado + RPV), particularmente adequada para a utilização de garrafas “móveis”

Tem alguma questão sobre o método de escolha do gás de calibração?

Contacte um especialista Peça um orçamento

Porquê escolher a Air Liquide para a sua mistura de gás de calibração?

Com base na sua experiência, a Air Liquide desenvolveu uma oferta clara, estruturada em torno das suas necessidades de precisão. A nossa gama divide-se em cinco classes:

DIAMOND: misturas de gases acreditadas que oferecem a mais elevada rastreabilidade metrológica.
SAPHIR: misturas de calibração de alta precisão. A tolerância de realização situa-se entre 1% e 5% e a incerteza da análise entre 0,1% e 2%.
CRYSTAL: misturas de ajuste para as verificações de rotina dos seus instrumentos. Apresentam uma tolerância de realização de ± 5% a ± 10% e uma incerteza da análise entre 2% e 5%.
BLUE: misturas para instrumentação (gases funcionais, gás vetor, gás de chama).
PROCESSO: misturas utilizadas para aplicações fora do âmbito da análise (ex.: criação de atmosfera).

Esta oferta é complementada pelos nossos gases puros ALPHAGAZ™ 1 (para análises de % a ppm) e ALPHAGAZ™ 2 (de ppm a ppb), adequados para as suas necessidades de gás vetor e gás zero. Propomos estas soluções sob a forma de misturas catalogadas, adaptadas às exigências correntes do mercado para garantir melhores preços e prazos de entrega, ou de misturas por medida específicas para as suas necessidades.

Para o nosso catálogo de misturas predefinidas por aplicação/mercado

Para simplificar a sua seleção e garantir-lhe prazos de entrega otimizados, a Air Liquide criou gamas de misturas catalogadas. Estas misturas estão disponíveis em stock; sendo predefinidas ao nível da sua composição e precisão, permitem oferecer preços e prazos de entrega otimizados. São especificamente formuladas para as aplicações mais comuns que encontrará na tabela abaixo.

	Classificação Air Liquide
Aplicação	Misturas “Blue”
Aplicação	Instrumentação
Misturas de catálogo	ALPHAGAZ™ MIX 40% H₂/He: gás de chama para FID Argon-CH₄ 95/5 e 90/10: contagem de partículas ionizantes Argon-CH₄ ECD5 e ECD10: alimentação de um ECD Argon-CO₂ 90/10: contagem de partículas ionizantes Argon-H₂ 95/5: espetrometria

Fábricas de gases especiais da Air Liquide acreditadas na Europa

Para a nossa ampla oferta de misturas acreditadas da Air Liquide

Para as aplicações mais críticas – controlo de emissões industriais, monitorização da qualidade do ar, inspeção automóvel, etc. – a rastreabilidade metrológica não é uma opção, é uma obrigação. A nossa gama DIAMOND responde a esta exigência.

A Air Liquide Portugal é acreditada pela ENAC segundo a norma ISO/IEC 17025 (N.º 135/LC10.096). Esta acreditação atesta a competência do nosso laboratório para produzir Materiais de Referência Certificados (MRC) por método gravimétrico (MRC-P) ou por análise (MRC-A), bem como Misturas de Trabalho Acreditadas.

Escolher uma mistura acreditada oferece-lhe uma garantia absoluta sobre as incertezas anunciadas. Graças aos acordos de reconhecimento mútuo (EA) estabelecidos entre os organismos de acreditação nacionais, os nossos certificados são reconhecidos em toda a Europa, simplificando as suas auditorias e validando as suas medições a nível internacional. A Air Liquide dispõe de várias unidades de gases especiais na Europa, todas elas acreditadas (DKD na Alemanha, SCS na Suíça, etc.), permitindo o acesso a um vasto catálogo de soluções equivalentes.

Para os documentos de rastreabilidade e de conformidade e o serviço E-DATA

Um gás de calibração só está completo quando acompanhado pela sua documentação. Cada garrafa de mistura é entregue com um documento de rastreabilidade em conformidade com as normas ISO 6141 ou ISO 17025. Este documento pode assumir duas formas:

A ficha de produto: para as gamas do tipo BLUE e ALPHAGAZ™ Mix, certifica a conformidade do produto com as especificações contratuais.
O certificado de composição (ou de análise): para as gamas do tipo CRYSTAL, SAPHIR e DIAMOND, indica a composição exata (realizada) da mistura, através de medição gravimétrica ou análise, bem como o seu nível de incerteza.

Este certificado é um documento de rastreabilidade que contém dados obrigatórios, tais como a identificação única do certificado e do recipiente (garrafa), o fornecedor, os constituintes, a composição, a incerteza expandida e a ligação da válvula.

Para facilitar a gestão da sua conformidade e das suas auditorias, a Air Liquide digitaliza esta rastreabilidade. Através da sua conta de cliente, o nosso serviço E-DATA permite-lhe o acesso instantâneo a todos os seus certificados de análise e Fichas de Dados de Segurança (FDS) em formato digital.

O Centro de Expertise da Air Liquide: ajuda na definição da mistura à medida

A sua aplicação é única e não encontra correspondência no nosso catálogo? A grande vantagem da Air Liquide reside na sua capacidade de produzir misturas de gases personalizadas.

O nosso Centro de Expertise está à sua disposição para estudar a sua necessidade. Os nossos especialistas analisam a viabilidade do seu pedido (compatibilidade física dos gases, segurança, estabilidade) e orientam-no na definição da mistura perfeita.

Para definir a sua mistura de gases por medida, siga as instruções da nossa checklist. Adicionalmente, não se esqueça de:

Estimar o seu consumo para determinar o tamanho da garrafa mais adequado.
Identificar as suas necessidades específicas, quer estejam relacionadas com o prazo de entrega, a ligação da garrafa ou o certificado de análise.

Para definir a mistura de gás de calibração adequada à sua aplicação, encomendar os nossos gases puros ALPHAGAZ™, ou obter um estudo para uma mistura por medida, contacte agora os nossos especialistas.