.
Prof. MSc. Raimundo N Silva
Manaus - 2013
METROLOGIA
Na Indústria
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Material COMPLEMENTAR Metrologia Fevereiro 2013, Notas de estudo de Engenharia Mecânica
Metrologia na Industria
Tipologia: Notas de estudo
2013
1 / 100
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Material COMPLEMENTAR Metrologia Fevereiro 2013 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!
Prof. MSc. Raimundo N Silva
Manaus - 2013
METROLOGIA
Na Indústria
Sumário
Objetivo
O módulo de Metrologia faz parte do conjunto de Módulos Instrumentais. Ele foi
preparado para que você estude os principais instrumentos e procedimentos de
medição. Dessa forma, você amigo vai saber como um profissional da área de
Mecânica ou / e Produção trabalha com medidas. Tem como finalidade servir como
material de apoio para todas as disciplinas ministradas nos cursos Engenharia
Mecânica e/ou Produção do Centro Universitário do Norte – UNINORTE / Laureate.
PARTE I – Histórico da metrologia
Um breve histórico das medidas
Como fazia o homem, cerca de 4.000 anos atrás, para medir comprimentos? As unidades de medição primitivas estavam baseadas em partes do corpo humano, que eram referências universais, pois ficava fácil chegar-se a uma medida que podia ser verificada por qualquer pessoa. Foi assim que surgiram medidas padrão como a polegada, o palmo, o pé, a jarda, a braça e o passo.
Algumas dessas medidas-padrão continuam sendo empregadas até hoje. Veja os seus correspondentes em centímetros:
Na França, no século XVII, ocorreu um avanço importante na questão de medidas. A Toesa, que era então utilizada como unidade de medida linear, foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos nas extremidades e, em seguida, chumbada na parede externa do Grand Chatelet, nas proximidades de Paris. Dessa forma, assim como o cúbito-padrão, cada interessado poderia conferir seus próprios instrumentos. Uma toesa é equivalente a seis pés, aproximadamente, 182,9 cm. Entretanto, esse padrão também foi se desgastando com o tempo e teve que ser refeito. Surgiu, então, um movimento no sentido de estabelecer uma unidade natural, isto é, que pudesse ser encontrada na natureza e, assim, ser facilmente copiada, constituindo um padrão de medida. Havia também outra exigência para essa unidade: ela deveria ter seus submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. O sistema decimal já havia sido inventado na Índia, quatro séculos antes de Cristo. Finalmente, um sistema com essas características foi apresentado por Talleyrand, na França, num projeto que se transformou em lei naquele país, sendo aprovada em 8 de maio de 1790. Estabelecia-se, então, que a nova unidade deveria ser igual à décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre.
Essa nova unidade passou a ser chamada metro (o termo grego metron A U L A significa medir). Os astrônomos franceses Delambre e Mechain foram incumbidos de
medir o meridiano. Utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha). Feitos os cálculos, chegou-se a uma distância que foi materializada numa barra de platina de secção retangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padrão metro, que assim foi definido:
Metro é a décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre.
Foi esse metro transformado em barra de platina que passou a ser denominado metro dos arquivos. Com o desenvolvimento da ciência, verificou-se que uma medição mais precisa do meridiano fatalmente daria um metro um pouco diferente. Assim, a primeira definição foi substituída por uma segunda:
Metro é a distância entre os dois extremos da barra de platina depositada nos Arquivos da França e apoiada nos pontos de mínima flexão na temperatura de zero grau Celsius.
Escolheu-se a temperatura de zero grau Celsius por ser, na época, a mais facilmente obtida com o gelo fundente. No século XIX, vários países já haviam adotado o sistema métrico. No Brasil, o sistema métrico foi implantado pela Lei Imperial nº 1157, de 26 de junho de 1862. Estabeleceu-se, então, um prazo de dez anos para que padrões antigos fossem inteiramente substituídos. Com exigências tecnológicas maiores, decorrentes do avanço científico, notou- se que o metro dos arquivos apresentava certos inconvenientes. Por exemplo, o paralelismo das faces não era assim tão perfeito. O material, relativamente mole, poderia se desgastar, e a barra também não era suficientemente rígida. Para aperfeiçoar o sistema, fez-se um outro padrão, que recebeu: seção transversal em X, para ter maior estabilidade; uma adição de 10% de irídio, para tornar seu material mais durável; dois traços em seu plano neutro, de forma a tornar a medida mais perfeita.
- Medição
É o ato de determinar, por meio de algum instrumento de medida e usando alguma unidade de medida adotada como padrão, o valor de uma grandeza.
Exemplo: de uma medição com um voltímetro1, pode obter a seguinte medida: 8, V em que o valor 8,2 é o considerado verdadeiro e a unidade de medida é o volt (V).
De acordo com Torreira [], para realizar uma medição é necessário definir os seguintes itens:
- Determinar o que medir;
- Definir que instrumento usar; e
- Definir os critérios para avaliar a medição.
3.Incerteza de medição ( uncertainty of measurement ): Parâmetro associado ao resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamentadamente atribuídos a um mensurando.
Terminologia e conceitos de Metrologia
Um problema Muitas vezes, uma área ocupacional apresenta problemas de compreensão devido à falta de clareza dos termos empregados e dos conceitos básicos. Esta aula enfatiza a terminologia e os conceitos da área de Metrologia. Metrologia/ Instrumentação Inicialmente, vamos estabecer a definição a dois termos atualmente bastante citados, mas entendidos dos mais diferentes modos: · Metrologia é a ciência da medição. Trata dos conceitos básicos, dos métodos, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões envolvidos na quantificação de grandezas físicas. · Instrumentação é o conjunto de técnicas e instrumentos usados para observar, medir e registrar fenômenos físicos. A instrumentação preocupa-se com o estudo, o desenvolvimento, a aplicação e a operação dos instrumentos. O procedimento de medir – medição Medir é o procedimento pelo qual o valor momentâneo de uma grandeza física (grandeza a medir) é determinado como um múltiplo e/ou uma fração de uma unidade estabelecida como padrão. A medida é o valor correspondente ao valor momentâneo da grandeza a medir no instante da leitura. A leitura é obtida pela aplicação dos parâmetros do sistema de medição à leitura e é expressa por um número acompanhado da unidade da grandeza a medir.
- Erros de medição: Por razões diversas, toda medição pode apresentar erro. O erro de uma medida é dado pela equação: E = M - VV onde: E = Erro M = Medida VV = Valor verdadeiro Os principais tipos de erro de medida são: · Erro sistemático: é a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando, efetuadas sob condições de repetitividade, menos o valor verdadeiro do mensurando. · Erro aleatório: resultado de uma medição menos a média que resultaria de um infinito número de medições do mesmo mensurando, efetuadas sob condições de repetitividade. O erro aleatório é igual ao erro menos o erro sistemático. · Erro grosseiro: pode decorrer de leitura errônea, de operação indevida ou de dano no sistema de medição. Seu valor é totalmente imprevisível, podendo seu aparecimento ser minimizado no caso de serem feitas, periodicamente, aferições e calibrações dos instrumentos.
- Fontes de erros: Um erro pode decorrer do sistema de medição e do operador, sendo muitas as possíveis causas. O comportamento metrológico do sistema de medição é influenciado por perturbações externas e internas. Fatores externos podem provocar erros, alterando diretamente o comportamento do sistema de medição ou agindo diretamente sobre a grandeza a medir. O fator mais crítico, de modo geral, é a variação da temperatura ambiente. Essa variação provoca, por exemplo, dilatação das escalas dos instrumentos de medição de comprimento, do mesmo modo que age sobre a grandeza a medir, isto é, sobre o comprimento de uma peça que será medida. A variação da temperatura pode, também, ser causada por fator interno. Exemplo típico é o da não estabilidade dos sistemas elétricos de medição, num determinado tempo, após serem ligados. É necessário aguardar a estabilização térmica dos instrumentos/equipamentos para reduzir os efeitos da temperatura.
- Curvas de erro : No gráfico de curva de erro, os erros são apresentados em função do valor indicado (leitura ou medida). O gráfico indica com clareza o comportamento do instrumento e prático para a determinação do resultado da medição.
materializada, ou um material de referência e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões. Observações · O resultado de uma calibração permite o estabelecimento dos valores daquilo que está sendo medido (mensurando) para as indicações e a determinação das correções a serem aplicadas. · Uma calibração pode, também, determinar outras propriedades metrológicas, como o efeito das grandezas de influência. · O resultado de uma calibração pode ser registrado em um documento denominado certificado de calibração ou relatório de calibração. Ajustagem de um instrumento de medição: operação destinada a fazer com que um instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. Regulagem de um instrumento de medição: ajuste, empregando somente os recursos disponíveis no instrumento para o usuário.
Normas de calibração
As normas da série NBR ISO 9000 permitem tratar o ciclo da qualidade de maneira global, atingindo desde o marketing e a pesquisa de mercado, passando pela engenharia de projeto e a produção até a assistência e a manutenção. Essas normas são tão abrangentes que incluem até o destino final do produto após seu uso, sem descuidar das fases de venda, distribuição, embalagem e armazenamento. Juntamente com a revisão dos conceitos fundamentais da ciência da medição será definida uma terminologia compatibilizada, na medida do possível, com normas nacionais (ABNT), internacionais (ISO) e com normas e recomendações técnicas de reconhecimento internacional (DIN, ASTM, BIPM, VDI e outras). No estabelecimento da terminologia, procura-se manter uma base técnico-científica. Ainda não existe no Brasil uma terminologia que seja comum às principais instituições atuantes no setor. A terminologia apresentada é baseada no VIM (Vocabulário Internacional de Metrologia), que busca uma padronização para que o vocabulário técnico de Metrologia no Brasil seja o mesmo utilizado em todo o mundo.
Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios a seguir e confira suas respostas com as do gabarito. Marque com X a resposta correta.
Exercícios
Exercício 1
- Metrologia é a ciência da: a) ( ) observação; b) ( ) medição; c) ( ) comparação;
d) ( ) experimentação. Exercício 2 As técnicas de observação, medição e registro fazem parte da: a) ( ) experimentação; b) ( ) testagem; c) ( ) documentação; d) ( ) instrumentação. Exercício 3 Medir é comparar grandezas com base em um: a) ( ) padrão; b) ( ) metro; c) ( ) quilograma; d) ( ) modelo. Exercício 4 A equação E = M - VV indica: a) ( ) acerto de medida; b) ( ) erro de medida; c) ( ) valor de medida; d) ( ) exatidão de medida. Exercício 5 Uma leitura de medida, feita de modo errado, ocasiona erro: a) ( ) aleatório; b) ( ) sistemático; c) ( ) grosseiro; d) ( ) construtivo. Exercício 6 No Brasil, a terminologia usada em Metrologia está baseada em normas: a) ( ) nacionais; b) ( ) internacionais; c) ( ) regionais; d) ( ) empresariais.
As superfícies do paquímetro são planas e polidas, e o instrumento geralmente é feito de aço inoxidável. Suas graduações são calibradas a 20ºC.
Características Construtivas
Na figura 2, tem-se um paquímetro universal (com bicos para medições internas e lingüeta) e na figura 3, um paquímetro simples, porém com parafuso de chamada que serve para ajuste fino da posição do cursor. Os paquímetros distinguem-se pela faixa de indicação, pelo nônio, pelas dimensões e forma dos bicos. Em geral os paquímetros são construídos para faixa de indicação 120 ... 2000 mm; o comprimento dos bicos de 35 a 200 mm correspondentemente. Para casos especiais é possível adquirir paquímetros de bicos compridos. O material empregado na construção de paquímetros é usualmente o aço com coeficiente de dilatação linear = 11,5 m/m.K, de forma que o mesmo tenha comportamento térmico equivalente à maioria das peças. As superfícies dos bicos situadas frente a frente destinam-se às medições externas (figura 2). Para medições internas, os extremos dos bicos são rebaixados, com superfícies externas cilíndricas. Ao usar-se estas superfícies de medição, deve-se adicionar à indicação a espessura dos ressaltos dos bicos que é, geralmente, um valor arredondado (10 ou 20 mm). Importante é realizar a calibração desta distância periodicamente a fim de determinar o seu valor efetivo e fazer a correção do erro durante o processo de medição. Nos paquímetros universais os bicos para medições internas são prolongados para cima e apresentam a forma de gumes, o que permite medir dimensões menores do que aquele valor arredondado. Paquímetros pequenos podem ter, na parte traseira, uma lingueta que se move junto com o cursor e serve para medir profundidades.
Figura 2 e 3 – Paquímetro universal e paquímetro com ajuste fino
Tipos de Paquímetros
Além do tipo universal, o paquímetro pode ser apresentado de diversas formas específicas para cada uso:
- paquímetro de profundidades (figura 4);
- calibrador de espessura de dentes de engrenagens (figura 4);
- graminho (paquímetro de altura) (figura 4) ;
- paquímetro para rasgo de chaveta (figura 4). Além destes tipos existem muitas outras variantes, no formato e tamanho dos bicos, da faixa de indicação, etc. A escala de um paquímetro poderá ser:
- mecânica com indicação via nônio;
- cremalheira com indicação via sistema relógio comparador;
- magnética ou eletroóptica, com indicação eletrônica e indicação digital.
Alguns paquímetros digitais podem ser interfaceados a pequenas impressoras com módulos estatísticos ou até a microcomputadores, onde os dados podem ser processados rapidamente, facilitando o trabalho dos cálculos intermediários em operações mais complexas como as vistas na figura 3.8.
Figura 5: Paquímetros com relógios
Figura 6: Paquímetros quadridimensional .
Paquímetro digital Utilizado para leitura rápida, livre de erro de paralaxe, e ideal para controle estatístico.