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Metrologia e Controle Geométrico

PROF. DENILSON J. VIANA

Apresentação

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O que vamos aprender?1. Introdução e Conceitos Fundamentais de Metrologia◦ Perspectiva histórica e evolução da metrologia

◦ Conceitos e métodos de medição

2. Principais sistemas de medição: Características e Aplicação◦ Processos de medição com métodos de medição direta e indireta

3. Medição direta e medição indireta◦ Calibração de sistemas de medição

◦ Fundamentos do controle geométrico

4. Calibração de sistemas de medição e controle geométrico ◦ Princípios de funcionamento de sistemas de medição

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ReflexãoOnde a metrologia está presente?

O que precisa ser medido no nosso dia-a-dia?

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E se eu comprasse da China?

MetrologiaOrigem da palavra dos termos Gregos:

Metron: Medida

Logos: Estudo, Ciência

Definição:

“Ciência da medição que abrange todos os processos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza, em quaisquer campos da ciência ou da tecnologia” (Fonte: VIM, Inmetro 2012)

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Um pouco da história das unidades de medida

Necessidade de medir no processo evolutivo da humanidade

Linguagem Números Comércio

Surgimento de unidades de medidas rudimentares

Utilização de partes anatômicas como referencia

Exemplo:1 Milha Romana = Distância equivalente a mil passos duplos percorridos por um soldado romano de porte médio

Variações devido diferenças na anatomia = Discórdia nas relações comerciais

Cúbito

Solução:Cúbito do Faraó Ramsés II feito em pedra

Egito (Século XIII a.C.) Inglaterra (ano de 1101)

Jarda

Solução:Jarda do Rei Henrique I

Algumas soluções encontradas:

A Unidade de “Comprimento Natural”

França (século XVIII)

Utilização do planeta Terra como referência

1 m = 10-7 do comprimento do meridiano que passa por Paris

Resultado: Em 1799 foi crido o Metro dos arquivos (barra de platina)

A criação do Sistema Internacional de Unidades (SI)

1875 Convenção do Metro

◦ Criação do Bureau Internacional de Pesos e Medidas

1960 Sistema Internacional de Unidades

◦ Baseado no sistema de Unidades MKSA

◦ Adotado progressivamente em escala mundial

◦ Atualmente 51 países são membros da Convenção

As sete unidades de Base do SI

Grandeza Definição da Unidade Símbolo

Comprimento O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo

m

Massa O kilograma é igual à massa do protótipo internacional do kilograma

kg

Tempo O segundo é a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133

s

Tabela 1a – Unidades de Base do Sistema Internacional de Unidades

Grandeza Definição da Unidade Símbolo

Intensidade de Corrente Elétrica

O ampere é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, se mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados à distância de 1 metro entre si, no vácuo, produz entre estes condutores uma força igual a 2 x 10-7 newton por metro de comprimento

A

Temperatura Termodinâmica

O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água

K

Tabela 1b – Unidades de Base do Sistema Internacional de Unidades

Grandeza Definição da Unidade Símbolo

Intensidade Luminosa

A candela é a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 x 1012 hertz e que tem uma intensidade radiante nessa direção de 1/683 watt por esferorradiano

cd

Quantidade de substância

O mol é a quantidade de substância de um sistema que contém tantas entidades elementares quantos átomos existem em 0,012 kilograma de carbono 12

mol

Tabela 1c – Unidades de Base do Sistema Internacional de Unidades

Algumas Unidades Derivadas do SI

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Prefixos

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Continuação

Exemplos:1 Lata de refrigerante 350mL (trezentos e cinquenta mililitros)Dividiu-se a unidade litro por mil: mili + litro = prefixo m + unidade L

1 kg de carne (um kilograma ou quilograma)Multiplicou-se a unidade grama por mil: kilo + grama = prefixo k + unidade g

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Observação:

o Todos os prefixos maiores que quilo (k) tem os símbolos maiúsculos (Ex. M, G, T)o Deve-se observar a grafia correta de unidades de medidas e itens correlatos

Regra de grafia Exemplo – grafiacorreta

Erros comuns

Unidades de medidas originadas de nomes de pessoas devem começar com letra minúscula quando escritas por extenso

cinco newtonstrezentos kelvinstrinta volts

cinco Newtonstrezentos Kelvin

A única exceção é grau Celsius: cinco graus Celsius (grafia correta!)

As unidades de medida podem ser expressas por extenso ou por símbolos mas nunca uma combinação

trinta metros por segundo ou 30 m/sdez quilômetros por hora ou 10 km/h

30 metros por strinta m por segundodez quilômetros por h10 km por hora

Prefixos não são escritos no plural

dez quilogramascem mililitros

dez quilosgramascem milislitro

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Regra de grafia Exemplo – grafiacorreta

Erros comuns

No plural sempre coloca-se “s” se a palavra for simples e por extenso

oito newtonstrezentos kelvinsdez ampéres

oito newtontrezentos kelvindez ampér

No plural sempre coloca-se “s” se as palavras forem compostas e sem hífen

trinta milímetros cúbicos cem metrosquadrados

trinta milímetros cúbicocem metros quadrado

No plural não se coloca “s” se as unidades forem terminadas em s, x ou z

dez hertzvinte lux

dez hertzsvinte luxs

No plural não se coloca “s” se os nomes forem o denominador de unidades formadas por divisão

oito metros por segundocinco volts por metro

oito metros por segundoscinco volts por metros

Símbolos não vão para o plural e não são abreviados

100 m50 kg10 m/s

100 ms ou 100 mts50 kgs10 mts/s ou 10 m/seg

Metrologia no Brasil1875 – Brasil foi signatário da Convenção do Metro

1967 – Adotou o SI

1973 – Lei 5966/73 institui o Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial

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Regulamentação e Controle

Executa operações técnicas

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Dentre as organizações que compõem o Sinmetro, as seguintes podem ser relacionadas como principais:

• Conmetro e seus Comitês Técnicos• Inmetro• Organismos de Certificação Acreditados• Organismos de Inspeção Acreditados• Organismos de Treinamento Acreditados• Organismo Provedor de Ensaio de Proficiência Credenciado• Laboratórios Acreditados – Calibrações e Ensaios – RBC/RBLE• Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT• Institutos Estaduais de Pesos e Medidas – IPEM• Redes Metrológicas Estaduais

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Dentre as atividades do INMETRO estão:

Metrologia Cientificao Padrões de medição internacionais e nacionaiso Instrumentos de laboratórioo Metodologias cientificas

Metrologia Industrialo Controle metrológico nos processos produtivoso Certificação de produtos (brinquedos, cabos elétricos, etc)

Metrologia Legalo Proteção ao consumidoro Métodos e meios de medição de acordo com exigências técnicas e legais. Ex.:

Bombas de abastecimento de combustíveis, taxímetros, controle de emissão de gases, etc.

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Competências e atribuições do INMETRO:

oExecutar politicas e nacionais de metrologia e da qualidade

oVerificação das normas técnicas e legais no escopo da metrologia

oManutenção dos padrões das unidades de medida

oImplementação da cadeia de rastreabilidade dos padrões

oAtividades de acreditação de laboratórios de calibração e de ensaios

oProgramas de avaliação da conformidade nas áreas de produtos, processos, serviços e pessoal

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Acreditação pelo INMETRO

Reconhecimento formal de aptidão técnica e organizacional dentro dos padrões estabelecidos.

O que pode ser acreditado pelo INMETRO:o Organismos de Certificaçãoo Organismos de Inspeçãoo Laboratórios de Calibração e Ensaios (RBC)

ResumooEvolução histórica das unidades de medida: de padrões anatômicos a padrões naturais

oA Convenção do Metro e a criação do Sistema internacional de Unidades

oAs 7 unidades de base do Sistema Internacional de Unidades e derivadas

oEstrutura do Sistema Metrológico Brasileiro

Exercícios

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Erro, Incerteza e Resultado de Medição

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Variáveis do Processo de Medição

o Grandeza a ser medida (mensurando)o Operadoro Procedimento de mediçãoo Instrumento ou sistema de mediçãoo Condições de medição

Ex.: Medição do diâmetro de uma barra de aço

Onde podem ocorrer erros no processo?

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Erro de Medição

É a diferença entre o valor medido de uma grandeza e um valor de referencia (valor verdadeiro)

E=I-VV

E=Erro de mediçãoI=IndicaçãoVV=Valor verdadeiro do mensurando

Componente sistemática

Componente aleatória

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Erro Sistemático

Tende a ser constante se todas as variáveis do erro forem mantidas.

Entende-se que o erro sistemático, em medições repetidas, permanece constante ou varia de maneira previsível.

Ex.: Utilização de um instrumento descalibrado

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Esse erro pode ser previsto e corrigido na indicação do sistema de medição

Tendência (Td) = Estimativa do erro sistemáticoCorreção (C) = Parâmetro de correção

Td = IM-VV

Onde:Td = Tendência IM = Indicação MediaVV = Valor verdadeiro

𝐼𝑀 = 𝑖=1𝑛 𝐼

𝑛

C=-Td = VV-IM

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Exemplo:

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Erro Aleatório

É um erro que não pode ser previsto.

Onde:

Re = repetividadet = coeficiente de Student para 95,45%n = repetiçõesu = incerteza padrão I = indicação de medição

BibliografiaALBERTAZZI, Armando G. Jr; SOUSA, André R.; Fundamentos de Metrologia Científica e Industrial, Ed. Manole, 1ª. Edição, 2008

INMETRO. Sistema Internacional de Unidades: SI. Duque de Caxias, RJ. 2012. 94p.