Metrologia - Apostila (Senai)

Metrologia - Apostila (Senai)

(Parte 1 de 4)

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo1

CPM – Programa de Certificação do Pessoal de Manutenção

Metrologia Básica Instrumentação

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo2

Metrologia – Instrumentação

SENAI – ES, 1999

Trabalho realizado em parceria SENAI / CST (Companhia Siderúrgica de Tubarão)

Coordenação GeralEvandro de Figueiredo Neto (CST) Robson Santos Cardoso (SENAI)

SupervisãoRosalvo Marcos Trazzi (CST)

Fernando Tadeu Rios Dias (SENAI)

ElaboraçãoOtimar Ferreira Diana (CST)

Ulisses Barcelos Viana (SENAI)

AprovaçãoAlexandre Kalil Hanna (CST)

Carlos Athico Prates (CST) Wenceslau de Oliveira (CST)

SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial CTIIAF – Centro Técnico de Instrumentação Industrial Arivaldo Fontes

Departamento Regional do Espírito Santo Av. Marechal Mascarenhas de Moraes, 2235 Bento Ferreira – Vitória – ES CEP Telefone: (027) Telefax: (027)

CST – Companhia Siderúrgica de Tubarão Departamento de Recursos Humanos Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, s/n, Jardim Limoeiro – Serra – ES CEP 29160-972 Telefone: (027) 348-1286 Telefax: (027) 348-1077

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo3

AssuntoPágina
Introdução4
Unidade4
Padrão5
Método, instrumento e operador5
Laboratório de metrologia7
Normas gerais de medição8
Recomendações8
Unidades dimensionais lineares9
Confiabilidade metrológica12
Hierarquia metrológica12
Principais fatores que afetam um resultado13
Rede brasileira de calibração14

Índice

Anexo – 1 Vocabulário internacional de metrologia –VIM16

1. Grandezas e unidades16
2. Medições25
3. Resultados de medição28
4. Instrumentos de medição34
5. Características dos instrumentos de medição46
6. Padrões56
Quadro geral de unidades de medida61

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo4

Metrologia

A metrologia aplica-se a todas as grandezas determinadas. Nenhum processo físico/químico permite que se obtenha rigorosamente uma dimensão prefixada. Por essa razão, e necessário conhecer a grandeza do erro tolerável, antes de se escolherem os meios de fabricação e controle convenientes.

O conceito de medir tráz, em si, uma idéia de comparação. Como só se podem comparar "coisas" da mesma espécie, cabe apresentar para a medição a seguinte definição, que, como as demais, esta' sujeita a contestações:

"Medir é comparar uma dada grandeza com outra da mesma espécie, tomada como unidade".

Uma contestação que pode ser feita e' aquela que se refere a' medição de temperatura, pois, nesse caso, não se comparam grandezas, mas, sim, estados.

A expressão "medida de temperatura", embora consagrada, parece trazer em si alguma inexatidão: alem de não ser grandeza, ela não resiste também à condição de soma e subtração, que pode ser considerada implícita na própria definição de medir.

Quando se diz que um determinado comprimento tem dois metros, pode-se afirmar que ele e' a metade de outro de quatro metros; entretanto, não se pode afirmar que a temperatura de quarenta graus centígrados é duas vezes maior que uma de vinte graus, e nem a metade de outra de oitenta.

Portanto, para se medir um comprimento, deve-se primeiramente escolher outro que sirva como unidade e verificar quantas vezes a unidade cabe dentro do comprimento por medir. Uma superfície só pode ser medida com unidade de superfície; um volume, com unidade volume; uma velocidade, com unidade de velocidade; uma pressão, com unidade de pressão, etc.

Unidade

Entende-se por unidade um determinado valor em função do qual outros valores são enunciados. Usando-se a unidade METRO, pode-se dizer, por exemplo, qual é o comprimento de um corredor. A unidade é fixada por definição e independe do prevalecimento de condições físicas como temperatura, grau higroscópico (umidade), pressão, etc.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo5

O padrão é a materialização da unidade; é influenciada por condições físicas, podendo-se mesmo dizer que é a materialização da unidade, somente sob condições especificas. O metro-padrão, por exemplo, tem o comprimento de um metro, somente quando esta' a uma determinada temperatura, a uma determinada pressão e suportado, também, de um modo definido. E' óbvio que a mudança de qualquer uma dessas condições alterará o comprimento original.

Método, Instrumento e Operador

Um dos mais significativos índices de progresso, em todos Os ramos da atividade humana, e a perfeição dos processos metrológicos que neles se empregam. Principalmente no domínio da técnica, a Metrologia é de importância transcendental.

O sucessivo aumento de produção e a melhoria de qualidade requerem um ininterrupto desenvolvimento e aperfeiçoamento na técnica de medição; quanto maiores são as necessidades de aparatos, ferramentas de medição e elementos capazes.

Na tomada de quaisquer medidas, devem ser considerados três elementos fundamentais: o método, o instrumento e o operador.

Método Existem dois métodos de medição: - Medição Direta

Método de medição pelo qual o valor de uma grandeza é obtido por meio de um instrumento, sem utilização de cálculos suplementares baseados em relação funcional entre a grandeza a medir que seriam efetivamente medidas em lugar daquela.

Exemplos de instrumentos: paquímetro, termômetro de vidro, etc.

- Principais métodos de medição direta: a) Método Deslocamento

Método pelo qual uma grandeza é indicada numa escala convencionalmente graduada baseando-se para isso em propriedades físicas adequadas de um elemento ou de outra grandeza. Como exemplo, temos a medição de temperatura por termômetro de vidro, conforme figura ao lado.

Padrão

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo6 b) Método de compensação ou de zero

Método de medição no qual se reduz a zero a diferença entre o valor da grandeza a medir e um valor conhecido na mesma grandeza.

Exemplo: Balança analítica, conforme figura 2.

Fig. 2 - Balança analítica

- Medição Indireta

Método pelo qual o valor de uma grandeza é obtido através de cálculos sobre valores resultantes de medição direta de outras grandezas, que tenham relação funcional com a grandeza a medir. Como exemplo pode ser citado a medição de área e volume.

Instrumentos de Medição

A exatidão relativa das medidas depende evidentemente, da qualidade dos instrumentos de medição empregados. Assim, a tomada de um comprimento com um metro defeituoso dará resultado duvidoso, sujeito a contestações. Portanto, para a tomada de uma medida, é indispensável que o instrumento esteja calibrado e que a sua aproximação permita avaliar a grandeza em causa, com a precisão exigida.

Operador

O operador é, talvez, dos três, o elemento mais importante. É ele a parte inteligente na apreciação das medidas. De sua habilidade depende, em grande parte, a precisão conseguida. Um bom operador, servindo-se de instrumentos relativamente débeis, consegue melhores resultados do que um operador inábil com excelentes instrumentos.

Deve, pois, o operador, conhecer perfeitamente os instrumentos que utiliza, ter iniciativa

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo7 para adaptar às circunstancias o método mais aconselhável e possuir conhecimentos suficientes para interpretar os resultados encontrados.

Laboratório de Metrologia

Nos casos de medição de instrumentos muito precisos, torna-se necessário uma adequação do local de medição à condições específicas de ambiente e alimentação dos equipamentos, esse local deve satisfazer as seguintes exigências:

1 - temperatura constante; 2- grau higrométrico correto; 3 - ausência de vibrações e oscilações; 4 - espaço suficiente; 5 - boa iluminação e limpeza. 6 - estabilização da tensão elétrica de suprimento.

1-Temperatura, Umidade, Vibração e Espaço

A Conferencia Internacional do Ex-Comite l.S.A. fixou em 200C a temperatura de calibração dos instrumentos destinados a verificar as dimensões ou formas.

Em conseqüência, o laboratório deverá ser mantido dentro dessa temperatura, sendo tolerável a variação de mais ou menos 10C; para isso, faz-se necessária a instalação de reguladores automáticos. A umidade relativa do ar não devera ultrapassar 5%; e aconselhável instalar um higrostato (aparelho regulador de umidade); na falta deste, usa-se o CLORETO DE CALCIO INDUSTRIAL, cuja propriedade química retira cerca de 15% da um idade relativa do ar.

Para proteger as máquinas e aparelhos contra vibração do prédio, forra-se a mesa com tapete de borracha, com espessura de 15 a 20 m, e sobre este se coloca chapa de aço, de 6m.

No laboratório, o espaço deve ser suficiente para acomodar, em armários, todos os instrumentos e, ainda, proporcionar bem-estar a todos que nele trabalham.

2-Iluminação e Limpeza

A iluminação deve ser uniforme, constante e disposta, de maneira que evite ofuscamento. Nenhum dispositivo de precisão deve estar exposto ao pó para que não haja desgastes e para que as partes óticas não fiquem prejudicadas por constantes limpezas. O local de trabalho deverá ser o mais limpo e organizado possível, evitando-se que as peças fiquem umas sobre as outras.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo8

Normas Gerais de Medição

Medição é uma operação simples porem só poderá ser bem efetuada por aqueles que se preparam para tal fim. O aprendizado de medição deverá ser acompanhado por um treinamento, quando o aluno será orientado segundo as normas gerais de medição

Normas gerais de medição: 1- Tranqüilidade. 2- Limpeza. 3- Cuidado. 4- Paciência. 5-Senso de responsabilidade. 6- Sensibilidade. 7-Finalidade da posição medida. 8- Instrumento adequado. 9-Domínio sobre o instrumento.

Recomendações

Os instrumentos de medição são utilizados para determinar grandezas. A grandeza pode ser determinada por comparação e por leitura em escala ou régua graduada.

É dever de todos os profissionais zelar pelo bom estado dos instrumentos de medição, mantendo-o assim por maior tempo sua real precisão.

Evite:

5- medir peças sem importância com instrumentos caros.

1- choques, quedas, arranhões, oxidação e sujeira; 2- misturar instrumentos; 3- cargas excessivas no uso, medir provocando atrito entre a peça e o instrumento; 4- medir peças cuja temperatura, esteja fora da temperatura de referencia;

Cuidados: 1 - USE proteção de madeira, borracha ou feltro, para apoiar os instrumentos. 2- DEIXE a peça adquirir a temperatura ambiente, antes de efetuar medições.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo9

Unidades Dimensionais Lineares

Unidades Dimensionais As unidades de medidas dimensionais representam valores de referência, que permitem:

• Expressar as dimensões de objetos (realização de leituras de desenhos mecânicos);

• Confeccionar e, em seguida, controlar as dimensões desses objetos (utilização de aparelhos e instrumentos de medida).

Exemplo:A altura da torre EIFFEL é de 300 metros; a espessura de uma folha de papel para cigarros é de 30 micrometros.

A torre EIFFEL e a folha de papel são objetos.

• A altura e a espessura são grandezas.

• metros e micrometros são unidades.

• 300 metros e 30 micrometros são medidas.

Unidades Dimensionais Lineares Sistema Métrico Decimal Histórico:

O metro, unidade fundamental do sistema métrico, criado na França em 1795, e praticamente igual à decima milionésima parte do quarto do meridiano terrestre (fig); esse valor, escolhido por apresentar caráter mundial, foi dotado, em 20 de maio de 1875, como unidade oficial de medidas por dezoito nações.

Observação: A 26 de junho de 1862, a lei imperial nº 1.157 adotava, no Brasil, O sistema métrico decimal.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo10

Definição do Metro

Ometro é definido por meio da radiação correspondente à transição entre os níveis “2 p 10" e “5 d 5" do átomo de criptônio 86 e é igual, por convenção, a 1.650.763,73 vezes o comprimento dessa onda no vácuo.

O'2 p 10', e '5 d 5', representa a radiação por usar na raia vermelho-laranja do criptônio 86. Seu comprimento de onda é de 0.6057 micrometros.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo11

Metro Padrão Universal

O metro-padrão universal é a distância materializada pela gravação de dois trás no plano neutro de uma barra de liga bastante estável, compostos de 90% de platina e 10% de irídio, cuja secção, de máxima rigidez, tem a forma de um X.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo12

A confiabilidade metrológica é, como o próprio nome indica, uma confiança ou uma certeza nos resultado de testes, análise e medições. A confiabilidade metrológica requer procedimentos, rotinas e métodos apropriados, semelhantes aos usados em controle da qualidade, todos derivados de aplicações de técnicas estatísticas e análise de erros. Se não houver confiança nos resultados dessas medições, a GQ (Garantia da Qualidade) passa a ser inoperante. Para haver garantia da qualidade é imprescindível a confiabilidade metrológica. A confiabilidade metrológica é contínua, requerendo tanto planejamento prévio como avaliação constante dos resultados alcançados.

metrológica maisdistribuída. Tais laboratórios, por sua vez, efetuarão serviços de

E fácil imaginar os inúmeros problemas que podem ocorrer a partir de várias fontes de resultados incompatíveis. Sabe-se, porém, que a harmonização interna elimina parcialmente os problemas, pois há pelo menos uma referência. No entanto um único laboratório mestre não tem condições de atender a todos os interessados, o que indica que um serviço de harmonização é bastante complexo, tanto mais quanto mais refinada for a medição. Requerse, portanto, cuidados especiais com a aplicação de uma hierarquia metrológica. Surge, imediatamente, a idéia uma hierarquia com um laboratório mestre, primário, que indicará os laboratórios compatibilizados com ele, fato que garantirá uma confiabilidade compatibilização para terceiros, garantindo a referência a valores desse laboratório. A figura abaixo mostra uma hierarquia metrológica.

Industrias / Laboratórios

Bancadas / Oficinas

Industrias da rede Metrológica

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo13

O diagrama abaixo fornece um exemplo detalhando uma estrutura mais industrial, onde há uma especificação adicional que indica a diferença entre as precisões obtidas nos vários escalões ou então, as diferenças de qualidade metrológica. Embora deva sempre existir um harmonizador interno ou externo para estabelecer correções, referindo os resultados a um certo padrão, os valores devem ser tomados como corretos somente após essa harmonização.

RESPONSABILIDADE - A integridade e o senso de responsabilidade do operador são imprescindíveis, pois não há sistema que resista a falhas humanas, especialmente de caráter não acidental.

TREINAMENTO - Está intimamente associado ao anterior, sendo que um operador consciente da importância do assunto terá o máximo cuidado para não se aventurar em terreno desconhecido.

PROCEDIMENTO PADRAO - Uma metodologia deve ser fornecida ao operador a fim de minimizar a ocorrência de erros e diferenças entre medições quase iguais.

Equipamento para Inspeções

Equipamentos para testes Especiais

Equipamentos para teste Automatizado

Equipamento Produtivo

Materiais Padrões

Padrões de Referência

Constantes Físicas

Padrões de Referencia

Equipamento Produtivo

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo14

A Rede Brasileira de Calibração - RBC, é formada por laboratórios credenciados pelo

INMETRO e constitui o elo de ligação entre as comunidades industrial, tecnológica e científica. A figura abaixo mostra a rede parcialmente.

_ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo15

Um laboratório para ser credenciado deve satisfazer e manter uma série de requisitos de credibilidade no que se refere á qualidade dos serviços a serem prestados. A avaliação desta credibilidade é feita por técnicos do INMETRO de acordo com normas préestabelecidas. O contrato vigora por 24 meses, podendo ser prorrogado. Durante a vigência do contrato, o INMETRO realiza, em princípio, duas auditorias por ano para verificar se as condições que deram origem ao credenciamento estão sendo mantidas.

(Parte 1 de 4)

Comentários