Avaliação metrológica de sensores de baixo custo para monitoramento ambiental em laboratório de análises microbiológicas: uma abordagem baseada em ESP32 e ScadaBR
Avaliação metrológica; Monitoramento laboratorial; ESP32; ScadaBR; DHT22; DS18B20; Incerteza de medição; Capacidade metrológica.
A confiabilidade das medições de variáveis ambientais e operacionais em laboratórios de análises microbiológicas é requisito fundamental para a garantia dos processos e dos resultados analíticos, conforme estabelecido pelas Boas Práticas de Fabricação e por regulamentações sanitárias como a RDC nº 301/2019 da ANVISA e a ISO 14644. Nesse contexto, sensores de baixo custo, como o DHT22 e o DS18B20, têm sido apontados como alternativas para ampliar a capilaridade do monitoramento contínuo; no entanto, a simples disponibilidade desses dispositivos não assegura que seu desempenho metrológico seja compatível com as exigências de ambientes regulados. Este trabalho tem como objetivo avaliar experimentalmente o desempenho metrológico dos sensores DHT22 e DS18B20, integrados a uma arquitetura de aquisição baseada em ESP32 e ao sistema supervisório de código aberto ScadaBR, comparando suas indicações com as de instrumentos de referência calibrados em condições representativas de operação laboratorial. A infraestrutura experimental — composta por ESP32, sensores, protocolos de comunicação Modbus TCP/IP e MQTT, ScadaBR e Node-RED — constitui uma bancada que viabiliza a coleta sistemática de dados para a avaliação proposta. Os ensaios serão conduzidos em dois ambientes do Laboratório de Análises Microbiológicas do Núcleo de Pesquisa em Alimentos e Medicamentos (NUPLAM/UFRN): uma sala de incubação (temperatura de 34 ± 1,0 °C, umidade ≤ 65%) e uma estufa de incubação (43 ± 1,0 °C). Na sala de incubação, serão instalados dois sensores DHT22 em pontos distintos das prateleiras de guarda de placas de Petri para análise, e cada sensor DHT22 terá associado um sensor de referência para comparação. Da mesma forma, na estufa de incubação, serão instalados dois sensores DS18B20, juntamente com o sensor instalado de fábrica do equipamento e um sensor de referência calibrado. O instrumento de referência utilizado será o registrador eletrônico de umidade e temperatura LogBox-RHT-LCD, permitindo avaliar a exatidão (erro médio, MAE, RMSE), a repetibilidade (desvio entre sensores do mesmo modelo), a estabilidade temporal (análise de deriva por regressão linear) e a capacidade metrológica (razões QMS = 2UMS/T; QMP = 2UMP/T entre tolerância do processo e incerteza expandida do sensor). Adicionalmente, ensaios em regime transiente — com abertura de porta e queda de energia — permitirão avaliar a capacidade de resposta dos sensores e a eficácia do sistema de alarmes. As hipóteses de pesquisa estabelecem critérios quantitativos de aceitação derivados das especificações dos fabricantes e dos requisitos regulatórios. Espera-se que os resultados permitam determinar em quais condições os sensores podem ser empregados de forma confiável para o monitoramento contínuo, identificando tanto suas potencialidades quanto suas limitações e contribuindo para a formulação de diretrizes práticas de aplicação em ambientes laboratoriais regulados.