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Metrologia e Controle Geométrico
PROF. DENILSON J. VIANA
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Apresentação
PROF. DENILSON VIANA 2
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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?
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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
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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:
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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.