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ENQUALAB 2004 – Encontro para a Qualidade de Laboratórios 1 a 3 de junho de 2004, São Paulo, Brasil

Luiz Roberto Oliveira da Silva 1

1 Centro Federal de Educação Tecnológica do Rio de Janeiro

Avenida Maracanã 229 - Rio de Janeiro, RJ, Brasil luizrob@antares.com.br - tel: (21) 99714465

RESUMO: A aplicação do conceito de incerteza de medição já vem ocorrendo a um bom tempo nos laboratórios de calibração brasileiros, tendo como referência vários guias elaborados para tal finalidade no qual destacamos a Terceira Edição Brasileira do ISO GUM [1], revisada e publicada pelo INMETRO e a ABNT em agosto de 2003. Já no caso dos laboratórios de ensaios a estimativa da incerteza de medição é recente, estimulada pelo INMETRO através da norma nº NIT-DICLA-033 [2] com a finalidade de atender a política de transição para a norma ISO/IEC 17025 [3].

Considerando a importância da estimativa da incerteza de medição em ensaios e as dificuldades encontradas nas diversas áreas da metrologia para a sua implementação, o objetivo deste trabalho é o de apresentar uma proposta para a sua estimativa tomando por base os ensaios de tração à temperatura ambiente, pelo fato de ser o referido ensaio de ampla utilização na determinação de importantes características mecânicas em materiais metálicos, tendo em vista que a última edição da norma NBR ISO 6892 [4], de novembro de 2002 referente a este ensaio, que substituiu a norma NBR 6152:1992, chama a atenção para a necessidade da estimativa da incerteza de medição das propriedades mecânicas medidas neste ensaio, sem contudo definir de maneira objetiva uma metodologia para esta estimativa.

1. INTRODUÇÃO

A aplicação do conceito de incerteza de medição já vem ocorrendo a um bom tempo nos laboratórios de calibração brasileiros, tendo como referência vários guias elaborados para tal finalidade no qual destacamos a Terceira Edição Brasileira do ISO GUM, revisada e publicada pelo INMETRO e a ABNT em agosto de 2003 [1]. Já no caso dos laboratórios de ensaios a estimativa da incerteza de medição é recente, estimulada pelo INMETRO através da norma nº NIT-DICLA-033 [2], com a finalidade de atender a política de transição para a norma ISO/IEC 17025 [3].

O ensaio de tração de materiais metálicos à temperatura ambiente consiste em solicitar o corpo de prova com esforço de tração, geralmente até a ruptura, com o propósito de se determinar uma ou mais das propriedades mecânicas do material. O ensaio deve ser realizado à temperatura ambiente, entre 10 ºC e 35 ºC, salvo se especificado fora desses limites. Ensaios sob condições controladas podem ser executados à temperatura de (23 ± 5) ºC.

Considerando a importância da estimativa da incerteza de medição em ensaios e as dificuldades encontradas nas diversas áreas laboratoriais para a sua implementação, este trabalho procurará apresentar uma proposta para a sua estimativa tomando como exemplo os ensaios de tração à temperatura ambiente, pelo fato de ser o referido ensaio de ampla utilização na determinação de características mecânicas importantes em materiais metálicos, tendo em vista que a última edição da norma NBR ISO 6892 [4], de novembro de 2002 referente a este ensaio, que substituiu a norma NBR 6152:1992, chama a atenção para a necessidade da estimativa da incerteza de medição das propriedades mecânicas medidas neste ensaio, sem contudo definir de maneira objetiva uma metodologia para esta estimativa.

De acordo com o Vocabulário Internacional de Termos Gerais e Fundamentais da Metrologia (VIM) [5], a incerteza de medição é o parâmetro, associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamentalmente atribuídos a um mensurando, dentre muitas razões para a sua avaliação em ensaios destacamos:

• A incerteza de medição é a expressão quantitativa da qualidade do ensaio;

• A expressão da incerteza do resultado de um ensaio permite a comparação realística dos dados de diferentes laboratórios ou a comparação frente a valores de referência. Este tipo de informação pode, muitas vezes, prevenir repetições desnecessárias dos ensaios;

• A incerteza do ensaio pode ser necessária ao cliente, quando estiver avaliando os resultados, como por exemplo, a comparação de resultados de ensaios em diferentes amostras pode indicar que as diferenças obtidas podem simplesmente ser atribuída às incertezas das medições;

• A avaliação da incerteza de medição pode indicar oportunidades de melhorias em determinados aspectos do ensaio, uma vez que ela envolve a análise das fontes que influenciam no resultado da medição.

É importante destacar que a norma NBR ISO/IEC 17025:2001 difere entre a avaliação e o relato da incerteza de medição. Ela estabelece que o relato da incerteza em um relatório de ensaio é necessário quando informações sobre ela são relevantes para a validade ou a aplicação dos resultados dos ensaios, quando o cliente solicitar ou quando a incerteza afetar a conformidade com relação a limites de especificação. A avaliação da incerteza de medição é necessária para as calibrações e para os ensaios. A complexidade dos diferentes tipos de ensaios pode determinar graus de rigor diferentes na avaliação da incerteza. Esta estimativa pode levar em consideração a experiência prévia do laboratório, utilizando dados oriundos da validação de métodos, cartas de controle, ensaios de proficiência e outros.

3. DIRETRIZES PARA A IMPLEMENTAÇÃO DA AVALIAÇÃO DA INCERTEZA

A avaliação da incerteza dos resultados do ensaio de tração depende de vários parâmetros que podem ser separados em duas categorias:

1. Parâmetros metrológicos, tais como as classes da máquina de ensaios e do extensômetro e a incerteza das medições das dimensões do corpo de prova;

2. Parâmetros do material e do ensaio, tais como a natureza do material, a geometria e preparação do corpo de prova, a velocidade do ensaio, a temperatura, a aquisição de dados e as técnicas de análise.

Levando em conta as questões expostas propomos a seguinte metodologia para a avaliação da incerteza no ensaio de tração à temperatura ambiente, levando em consideração, pelo menos, as componentes de incerteza apresentadas neste trabalho, o que não quer dizer que não possam constar do cálculo de incerteza do laboratório outras fontes que sejam necessárias, dependendo dos casos em questão.

Os cálculos e a expressão das incertezas de medição referentes aos ensaios realizados pelos laboratórios podem ser elaborados e implementados de acordo com os princípios estabelecidos no documento “Versão Brasileira do Documento de Referência EA-4/02 de janeiro de 1999” [6].

4. RESULTADOS 4.1 – Parâmetros independentes do material: Tabela 1 – Componentes de incerteza a serem considerados no ensaio de tração à temperatura ambiente

Componentes de

Incerteza

CausaMétodo de AvaliaçãoDistribuição de probabilidade Divisor apropriado

Incerteza herdada da calibração da máquina de ensaios

Exatidão limitada na calibração. Incerteza de medição na calibração do padrão.

Importada do Certificado de Calibração da Máquina de Ensaios Mecânicos como uma incerteza expandida (U95%).

Normal

Fator de abrangência “k” declarado no Certificado de Calibração da Máquina de Ensaios Mecânicos

Incerteza herdada da calibração do Extensômetro

Exatidão limitada na calibração. Incerteza de medição na calibração do padrão.

Importada do Certificado de Calibração do Extensômetro como uma incerteza expandida (U95%).

Normal

Fator de abrangência “k” declarado no Certificado de Calibração do Extensômetro

Incerteza herdada da calibração do Paquímetro

Exatidão limitada na calibração. Incerteza de medição na calibração do padrão.

Importada do Certificado de Calibração do Paquímetro como uma incerteza expandida (U95%).

Normal

Fator de abrangência “k” declarado no Certificado de Calibração do Paquímetro

Resolução da Máquina de Ensaios Mecânicos (MEM)

Valor de uma divisão de escala ou capacidade de interpolação li mitada da MEM

Para instrumentação Digital: valor do último dígito significante Para instrumentação analógica: valor de uma divisão de escala, capacidade de interpolação do operador ou valor de uma divisão do nônio

Retangular 3

Resolução do Paquímetro

Valor de uma divisão de escala ou capacidade de interpolação li mitada do Paquímetro

Para instrumentação Digital: valor do último dígito significante Para instrumentação analógica: valor de uma divisão de escala, capacidade de interpolação do operador ou valor de uma divisão do nônio

Retangular 3

4.2 – Parâmetros dependentes do material: Tabela 2 – Componentes de incerteza a serem considerados no ensaio de tração à temperatura ambiente

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