Fatec – Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo

Catanduva

IMPORTÂNCIA DA METROLOGIA NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Cristiano Donizeti Ferrari1

Resumo

A necessidade de medir e calcular grandezas como massa, distância, volume de forma cada vez mais precisa tem promovido a evolução da Metrologia. A evolução tecnológica e os aspectos históricos da Metrologia se confundem com a história da civilização. Os alunos devem ser conscientizados sobre a importância do reconhecimento das unidades e medidas, bem como seus instrumentos para efetuar tais medidas. Este trabalho surgiu a partir da hipótese da dificuldade dos alunos do primeiro semestre do curso de Automação Industrial da Fatec Catanduva. Tais dificuldades parecem ser visíveis nas aulas de Desenho Técnico, Física e Eletricidade Básica, onde os alunos devem associar medidas e grandezas. Nessa base de estudos, que é de grande valia no mercado de trabalho, a Metrologia é um pré-requisito importante para promover a relação ensino - aprendizagem. O ensino de Metrologia, no entanto, não é enfatizado no conteúdo programático da Instituição, nem nas disciplinas do Ensino Médio. A pesquisa vem atentar a respeito do estudo da Metrologia como assunto para melhoria do aproveitamento dos alunos no início da sua vida acadêmica e também seu aproveitamento no mercado de trabalho, cada vez mais exigente. Essa proposta tornou-se mais consistente a partir do momento em que foi feito levantamento, através de pesquisa, junto aos alunos do primeiro semestre do Curso de Automação Industrial da Fatec Catanduva.

Palavras-chave: metrologia/ensino-médio, metrologia/automação, instrumentos básicos, laboratório de metrologia, mercado de trabalho.

Introdução

Segundo o site Elemaq, Elementos de Máquinas:

O conceito de medir traz em si, uma idéia de comparação e como só se podem comparar coisas de uma mesma espécie, podemos definir medição como: "medir é comparar uma dada grandeza com outra de mesma espécie, tomada como unidade”. O homem precisa medir para definir seu espaço, sua atuação. Para isso, temos a metrologia como ferramenta de trabalho. A formação desta palavra é METRO que significa medir e LOGIA que significa estudo. (http://www.elemaq10.com.br/modules/smartsection/item.php? itemid=115)

Conforme DIAS (1998) no trabalho que relata a história da metrologia no Brasil, as atividades de metrologia datam do início da colonização, em 1816, com a padronização de medidas com material proveniente de Portugal. A primeira legislação metrológica no Brasil independente, atribuída à Constituição de 1828, delegava ao poder legislativo a competência para elaboração de leis relativas às unidades de medidas. Em 1883, foi criado o manual de metrologia, formalizando a adesão do Brasil ao Sistema Métrico Decimal.

Além disso, o site do INMETRO afirma que:

A Metrologia é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquer campo da ciência ou tecnologia. Nesse sentido a Metrologia Científica e Industrial é uma ferramenta fundamental no crescimento e inovação tecnológica, promovendo a competitividade e criando um ambiente favorável ao desenvolvimento científico e industrial em todo e qualquer país. (http://www.inmetro.gov.br/metcientifica/)

Metrologia também diz respeito ao conhecimento dos pesos e medidas e dos sistemas de unidades de todos os povos, antigos e modernos. No estudo da Mecânica e da Mecatrônica as medições são constantes e abrangem todos os processos da Automação Industrial

Atualmente as empresas estão focadas na gestão da qualidade através da ISO2, que na sua série 9000 define explicitamente a relação entre garantia da qualidade e metrologia, estabelecendo diretrizes para se manter um controle sobre os instrumentos de medição da empresa, tornando assim necessária, a implantação de um processo metrológico na empresa que busca ou possui uma certificação. A globalização também põe em prática um de seus principais objetivos, que é traduzir a confiabilidade nos sistemas de medição e garantir que especificações técnicas, regulamentos e normas existentes, proporcionem as mesmas condições de perfeita aceitabilidade na montagem e encaixe de partes de produtos finais, independente de onde sejam produzidas. Outro objetivo, não menos importante, está na melhoria do nível de vida das populações por meio do consumo de produtos com qualidade, da preservação da segurança, da saúde e do meio ambiente.

Ainda, conforme o Professor Dr. Eduardo Braga:

A Metrologia garante a qualidade do produto final favorecendo as negociações pela confiança do cliente, sendo um diferenciador tecnológico e comercial para as empresas. Reduz o consumo e o desperdício de matéria-prima pela calibração de componentes e equipamentos, aumentando a produtividade. E ainda reduz a possibilidade de rejeição do produto, resguardando os princípios éticos e morais da empresa no atendimento das necessidades da sociedade em que está inserida, evitando desgastes que podem comprometer a imagem do produto no mercado. (http://www.ufpa.br/getsolda/docs_graduacao/AULA%20METROLOGIA.pdf)

Para controlar um Processo Industrial se faz necessário a medição de uma série de parâmetros. Um instrumento é um dispositivo que é utilizado para medir, indicar, transmitir ou controlar grandezas características de sistemas físicos. As variáveis medidas são praticamente todas as variáveis mensuráveis relacionadas com as ciências físicas.

O estudo parte da hipótese da pouca compreensão e correlação entre as grandezas e suas medidas, demonstrada pelos alunos iniciantes no ensino superior do curso de Automação Industrial da Fatec Catanduva. O objetivo do estudo foi preparar um questionário onde foi avaliado o conhecimento dos alunos quanto aos instrumentos de medição utilizados na área de automação industrial. Também foi avaliada a capacidade de associar grandezas mensuráveis e incomensuráveis. Além disso, foi questionado o interesse dos alunos pesquisados quanto à instalação de um laboratório de Metrologia na Fatec Catanduva.

1-Instrumentação

O professor Mauricio F. Dias, em seu site, diz que “instrumentação é o conjunto de equipamentos que monitoram e controlam as variáveis dentro de um processo industrial”. (http://www.mfdsv.hpg.com.br/instrum.htm)

    1. Instrumentos Básicos

Dentre os instrumentos utilizados na área de metrologia que podem ser utilizados para facilitar o entendimento dos alunos e ajudá-los no início do curso de Automação Industrial destacam-se o paquímetro, o micrômetro, o relógio comparador, o manômetro e o multímetro. Esses instrumentos foram escolhidos por serem de uso corriqueiro no mercado de trabalho, de fácil entendimento e de custo relativamente baixo.

      1. Paquímetro

Instrumento construído geralmente em aço inoxidável, que contem duas escalas graduadas; uma escala em milímetros (Sistema Internacional) e uma escala em polegadas (Sistema Inglês). Essas escalas são subdivididas em divisões menores que estão gravadas no nônio. Sua precisão é dada dividindo-se a menor divisão da escala principal pelo número de divisões do nônio. É utilizado para efetuar medições de diâmetros internos e externos,, profundidades e comprimentos de peças complexas e também de pouca complexidade. É o instrumento mais comum encontrado na indústria.

1.1.2 - Micrômetro

Instrumento construído em aço inoxidável de grande utilização em diversas áreas da indústria e na área de análise de materiais. Trata-se de um aparelho utilizado para medir diâmetros. Sua menor escala é um centésimo de milímetro (0,01mm). è utilizado para medições de bitolas de fios de cobre esmaltados, espessuras de chapas, espessura de terminais eletrônicos, entre outros. Podem ser internos ou externos.

      1. Relógio comparador

Trata-se de um ponteiro muito sensível acionado por um eixo curto que tem em sua ponta uma esfera dura. Instrumento utilizado para verificar a planeza e retilinearidade de peças planas, esféricas ou redondas. Aplicável quando há a necessidade de eliminação de vibrações em eixos de motores e máquinas operatrizes. Instrumento muito sensível a pequenas variações de excentricidade, planeza e rugosidade.

      1. Manômetro

É um instrumento para medir e indicar pressão maior do que a pressão ambiente. Utilizado em sistemas pneumáticos e hidráulicos como auxiliar no controle das pressões dos equipamentos industriais. Também se faz uso dos manômetros em laboratórios de ensaios e em controles de caldeiras.

      1. Multímetro

Aparelho destinado a medir e avaliar grandezas elétricas, um multímetro ou multiteste é um instrumento que pode ter mostrador analógico (de ponteiro) ou digital. Utilizado na bancada de trabalho (laboratório) ou em serviços de campo, incorpora diversos instrumentos de medidas elétricas num único aparelho como voltímetro, amperímetro e ohmímetro por padrão e capacímetro, frequencímetro, termômetro, entre outros, como opcionais conforme o fabricante do instrumento disponibilizar. Tem ampla utilização entre os profissionais em eletrônica e eletrotécnica, pois são os instrumentos mais usados na pesquisa de defeitos em aparelhos eletro-eletrônicos e máquinas operatrizes devido a sua simplicidade de uso e, normalmente, portabilidade.

1.2 – Comprovações Metrológicas

É o conjunto de operações requeridas para garantir que um item de equipamento de medição encontra-se em um estado de conformidade com as especificações para seu uso pretendido. Geralmente, inclui calibração, qualquer ajuste e/ou reparo necessário e as re-calibrações subseqüentes, assim como qualquer selagem e rotulagem necessária. São requisitos da ISO-9001/9002:

• Seleção de Equipamento;• Calibração e Ajuste;• Procedimentos;• Identificação da Situação;• Registros;• Condições Ambientais Adequadas;• Preservação;• Proteção (selo, lacre, etc.).1.3 – Ajuste

É a operação designada para trazer um instrumento de medição para um estado de desempenho, ausente de tendências e adequado ao seu uso.

1.3.1 – Calibração

Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição, ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões.1.4-Manutenção

É o ato de manter um instrumento em perfeitas condições de uso, de acordo com normas pré-estabelecidas em função da utilização do mesmo. Podemos classificá-la basicamente em: preventiva e corretiva. A precisão e a qualidade das medições estão ligadas a manutenção periódica do instrumento, tendo como resultado seu perfeito desempenho e eficiência.

A escolha do instrumento adequado é muito importante para o trabalho, bem como sua melhor utilização, mas sem dúvida os cuidados com os mesmos são essenciais para sua duração e melhor aproveitamento.

2- Inter-relações Ensino Médio e Superior

Como descrito no resumo deste artigo, os alunos ingressantes no curso de Automação Industrial da Fatec Catanduva apresentam certa dificuldade em associar as grandezas mencionadas e utilizadas nas aulas com suas aplicações no mercado de trabalho e a maneira com as quais são determinadas e medidas. Como pesquisado entre os alunos do primeiro semestre 86% concluíram o ensino médio em instituição pública. Durante o ensino médio 38% deles afirmaram que nunca foram citados instrumentos para medição das grandezas mencionadas nas disciplinas, nem tão pouco como as grandezas tinham aplicação no dia a dia de cada aluno.

Quando chegam ao ensino superior os alunos são bombardeados com várias situações onde são necessários conhecimentos de tais aplicações para assimilarem conceitos que não são novos, mas tem enfoque no dia a dia e no mercado de trabalho. Esse é um dos objetivos da Fatec, focar o aprendizado no mercado de trabalho. Assim um aluno que tem aulas de Desenho Técnico deveria além de saber desenhar peças, saber como são produzidas e, além disso, saber mensurar corretamente conforme o seu projeto determinar. Além disso, poderia associar princípios da Física em seu projeto, também utilizar conceitos de Eletricidade Básica.

O trabalho sugere que não adianta conhecer a teoria se não souber aplicá-la na vida profissional.

3 - Material e Análise

Para verificar a hipótese apresentada no resumo deste trabalho foi aplicada uma pesquisa junto aos alunos do primeiro semestre do curso de Automação Industrial da Fatec Catanduva. No total foram pesquisados 63 alunos nos períodos: vespertino e noturno. O questionário aplicado segue abaixo:

Questionário 1

  1. Você cursou o Ensino Médio em:

( )Totalmente em Escola Pública ( )Parcialmente em Escola pública ( )Totalmente em Escola Particular

  1. Durante o Ensino Médio foram citados os instrumentos utilizados para medir as grandezas (como diâmetro, pressão, vazão, etc.) que eram utilizadas nas aulas?

( ) Nunca ( )Raramente ( ) Algumas vezes ( ) Sempre

  1. Dentre as Disciplinas do 1° Sem. qual você tem ou teve mais dificuldade?(Aponte2)

( ) Eletricidade Básica ( ) Cálculo I ( ) Desenho Técnico ( ) Língua Portuguesa

( )Física I ( ) Informática I

  1. Você teve dificuldade nas unidades de medidas e nas grandezas utilizadas nas aulas?

( ) Poucas vezes ( ) Algumas vezes ( ) Muitas vezes

  1. Nas aulas foram mencionados Instrumentos de Medição utilizados na Indústria?

( )Raramente ( ) Algumas vezes ( ) Muitas vezes

  1. Dos instrumentos básicos de medição usados na Automação, quais você já teve contato ou já ouviu falar?

( ) Paquímetro ( ) Micrômetro ( ) Relógio Comparador ( ) Manômetro ( ) Multímetro

  1. Você tem conhecimento dos instrumentos que marcou acima?

( ) Nenhum, só ouvi falar. ( ) Tenho alguma habilidade. ( ) Tenho conhecimento pleno.

  1. Você julga importante a implantação de um Laboratório de Metrologia na Fatec com instrumentos utilizados na indústria ?

( ) Muito importante ( ) Pouco importante ( ) Não é necessário a implantação do laboratório.

Com base nos dados coletados, verificou-se que a maioria dos alunos cursou ensino médio em Instituição pública e que grande parte deles não recebeu informações sobre instrumentos utilizados para medir as grandezas que eram citadas pelo professor durante as disciplinas. As tabelas abaixo quantificam as afirmações:

Tabela 1- Ensino Médio

Totalmente em Escola Pública

54

Parcialmente em escola pública

3

Totalmente em escola Particular

6

Fonte : Fatec Catanduva – (1° Semestre 2009 Diurno/Noturno)

Tabela 2 – Citação de Instrumentos no ensino Médio

Nunca

24

Raramente

17

Algumas Vezes

18

Sempre

4

Fonte : Fatec Catanduva – (1° Semestre 2009 Diurno/Noturno)

A seguir, a tabela 3 apresenta as disciplinas do primeiro semestre e aponta em quais delas o aluno tem ou teve maiores dificuldades.

Tabela 3 – Duas disciplinas com maiores dificuldades

Eletricidade Básica

43

Física I

27

Cálculo I

24

Desenho Técnico

11

Informática I

11

Língua Portuguesa

10

Fonte : Fatec Catanduva – (1° Semestre 2009 Diurno/Noturno)

Podemos observar na tabela 3 que muitos alunos tem dificuldade na disciplina de Eletricidade Básica. Essa disciplina tem categoria técnica profissionalizante na grade curricular da Fatec, e seu principal instrumento é o multímetro.

Foram pesquisados os instrumentos básicos, se eram conhecidos pelos alunos e, caso afirmativo, com quais deles tinham habilidade ou conhecimento. Os gráficos 1 e 2 demonstram a relação:

Gráfico 2- Conhecimento e Habilidade nos Instrumentos

Fonte : Fatec Catanduva – (1° Semestre 2009 Diurno/Noturno)

Somente 1 aluno tem conhecimento pleno em todos os instrumentos pesquisados. Dos 40 alunos que disseram ter alguma habilidade, 12 só tem habilidade no Multímetro que é um instrumento que já faz parte da disciplina de Eletricidade Básica.

Quando perguntados sobre a citação de instrumentos de medição utilizados na indústria durante as aulas na Fatec, 32% dos alunos responderam que sempre são citados, 59 % afirmaram que em algumas vezes são citados e 9% disseram que raramente são citados os instrumentos. Como mostra o gráfico 3 :

Fonte : Fatec Catanduva – (1° Semestre 2009 Diurno/Noturno)

Como mostrado acima há um aumento nas citações de instrumentos durante as aulas na Fatec se comparados como ensino médio.

Para finalizar a pesquisa foi sugerido aos alunos a implantação de um laboratório de Metrologia na Fatec e consultada sua opinião. Quase a totalidade dos alunos opinou como muito importante a instalação do laboratório, como mostra o gráfico 4:

Fonte : Fatec Catanduva – (1° Semestre 2009 Diurno/Noturno)

4- Considerações finais

O trabalho propôs mostrar a necessidade de se conhecer os sistemas de medidas e seus instrumentos. Instrumentos e grandezas que serão usados no decorrer do curso de Automação Industrial e também no mercado de trabalho pelos alunos da Fatec.

Assim durante todos os semestres do curso, os alunos poderão visualizar melhor como aplicar a teoria explicada nas aulas, colocá-las em situações do dia a dia e, além disso, saber expressá-las.

Começando o trabalho no primeiro semestre do curso facilitará ao aluno a compreensão das grandezas e posteriormente nos semestres seguintes, com disciplinas mais específicas, proporcionará ao aluno um melhor aproveitamento de seus estudos. Assim, podemos propor com esse trabalho a instalação de um Laboratório de Metrologia na Fatec Catanduva. A proposta é que alunos de outros semestres mais avançados, e que tenham conhecimento na área, venham a ajudar no laboratório como monitores. Além disso, a idéia é que alunos que já tenham experiência na área industrial e que façam uso da metrologia transmitam seus conhecimentos aos iniciantes.

William Thomson (26/6/1824-17/12/1907), mais tarde conhecido como Lord Kelvin, é um dos cientistas mais notáveis e ecléticos da segunda revolução industrial. Físico escocês de origem irlandesa, criador da escala de temperaturas absolutas Kelvin dizia que “somente se conhece bem um fenômeno quando é possível expressá-lo em número”.

5- Bibliografias

DIAS, José Luciano de Mattos. Medida da Normalização e Qualidade: Aspectos da história da metrologia no Brasil. Rio de Janeiro, 1998.

LIRA, Francisco Adval De. Metrologia na Indústria. São Paulo, Érica, 2006

Unidades de medidas: Instituto Nacional de Metrologia INMETRO. Disponível em:<http://www.inmetro.gov.br/consumidor/unidLegaisMed.asp> Acesso em 10 out. 2009.

Metrologia e elementos de máquinas. Disponível em: <http://www.elemaq10.com.br/modules/smartsection/item.php?itemid=115>,. Acesso em 09 nov. 2009.

Aula de Metrologia: Universidade Federal do Pará. Disponível em: http://www.ufpa.br/getsolda/docs_graduacao/AULA%20METROLOGIA.pdf Acesso em 02 dez. 2009.

Metrologia: site Professor Maurício F. Dias. Disponível em:

< (http://www.mfdsv.hpg.com.br/instrum.htm)> Acesso em 02 dez. 2009.

1 Aluno do 3° Semestre do curso de Automação Industrial

Fatec – Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo

E-mail: ferrarifatec@gmail.com

2 International Organization for Standardization- Organização Internacional para Padronização

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