Metrologia industrial

Prévia do material em texto

METROLOGIA
Lisiane Trevisan
 
Metrologia industrial
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Definir o que é metrologia industrial.
 � Relacionar a metrologia industrial e a gestão da qualidade.
 � Identificar a importância da metrologia industrial na capabilidade 
de processo.
Introdução
Entender do que trata a metrologia industrial e suas relações no processo 
produtivo é de grande importância para o controle de qualidade dos 
produtos. Um sistema de gestão com base em resultados confiáveis 
permite obter produtos com a qualidade assegurada. O controle do 
processo produtivo é realizado com base nas medições realizadas com 
os instrumentos de medição. E, com base nas medições realizadas, é 
possível quantificar o desempenho dos processos.
Neste capítulo, você verá os conceitos usados na metrologia industrial, 
compreenderá sua importância dentro do sistema de gestão de uma 
empresa e reconhecerá suas relações com a capabilidade do processo.
Conceito de metrologia industrial 
A metrologia industrial trata do uso e da aplicação dos conceitos de metro-
logia dentro dos processos produtivos. Essa subárea da metrologia garante a 
qualidade de produtos e serviços dentro da cadeia produtiva. Ela também cuida 
do uso dos instrumentos de medição dentro do processo, de como deve ser 
realizada a leitura desses instrumentos e como eles devem ser implementados 
dentro do chão de fábrica. 
Cada instrumento de medição pode ser utilizado para diferentes fins, e 
também pode ser adaptado a diferentes sistemas. Além do monitoramento e 
da adaptação do uso dos instrumentos de medição, a metrologia industrial 
cuida também dos ensaios de proficiência.
A diretoria de Metrologia Científica e Industrial do Inmetro (Dimci) é uma das diretorias 
mais importante dentro do Inmetro. Atualmente está composta por 6 divisões técnicas: 
 � Divisão de Metrologia Acústica e de Vibrações;
 � Divisão de Metrologia Elétrica;
 � Divisão de Metrologia Mecânica;
 � Divisão de Metrologia Óptica;
 � Divisão de Metrologia Térmica;
 � Divisão de Metrologia Química;
 � Serviço de Engenharia de Instrumentação e Inovação Tecnológica;
 � Seção de Apoio à Metrologia Científica e Industrial.
E o que são ensaios de proficiência? Os ensaios de proficiência são proce-
dimentos técnicos que determinam o desempenho de laboratórios de calibração 
e de ensaios. Esses ensaios são feitos por comparações interlaboratoriais. É 
por meio dos ensaios de proficiência que é possível avaliar a competência de 
um laboratório. A avaliação da competência de um laboratório foca no modo 
como um laboratório metrológico realiza a calibração ou o ensaio, se é de 
forma adequada, ou não.
Atente para um conceito novo: comparações interlaboratoriais. Com-
parações interlaboratoriais nada mais são do que a comparação de valores 
entre laboratórios diferentes. Um exemplo seria comparar as medidas de um 
paquímetro em duas calibrações realizadas por dois laboratórios distintos. 
Mas é importante lembrar: antes de comparar, é necessário que o laboratório 
seja acreditado, então, precisamos tratar de um assunto importante: calibração 
e acreditação.
Metrologia industrial2
A calibração é descrita como a comparação dos valores indicados por um instrumento 
de medição, quando é realizada a medição de um padrão de medição. Por mais 
sofisticado e completo que seja o instrumento de medição, sempre haverá erros de 
medida. Os erros de medida estão presentes na realização de uma medida qualquer 
e também em medições em relação a um padrão de medição. Na calibração, serão 
considerados os erros de medição para posterior cálculo da incerteza de medição.
O resultado da uma calibração permite identificar os valores medidos, 
comparados com o padrão de medição, e assim estabelecer as possíveis cor-
reções geradas nesse processo. Existem dois tipos de calibração: 
 � Calibração direta: a calibração direta trata da comparação direta entre 
a grandeza de entrada e o sistema de medição. Na calibração direta, a 
grandeza de entrada e o sistema de medição possuem a mesma gran-
deza, por isso ela permite a comparação direta. Como exemplo, temos 
a calibração de uma balança: o padrão de medida usado na calibração e 
o equipamento de medição (balança) trabalham com mesma grandeza, 
a massa.
 � Calibração indireta: na calibração indireta, há uma conversão de 
grandezas de medida. A grandeza que se deseja medir será calculada 
pela medição de outras unidades de medida. Não há coincidência das 
grandezas medidas e calculadas. Um exemplo clássico do uso da cali-
bração indireta é a calibração do velocímetro de um automóvel. Não 
existe um padrão de velocímetro; assim, para realizar a calibração de 
um velocímetro, será necessário medir a distância percorrida e dividir 
pelo tempo (também medido) que o automóvel usou para realizar o 
deslocamento.
O resultado de uma calibração é expresso através de um documento, cha-
mado de certificado de calibração ou relatório de calibração.
3Metrologia industrial
O certificado de calibração é um documento que contém uma grande 
quantidade de informações sobre como foram realizadas as etapas de calibra-
ção: data da calibração, técnico responsável, norma utilizada na calibração, 
procedimento de medição, valores encontrados durante a comparação entre 
instrumento de medição e o padrão de medição, incerteza de medição com 
nível de confiabilidade indicado, etc. 
O resultado da calibração realizada em um laboratório é então comparado 
aos valores da calibração realizada em outro laboratório — e essa é a compa-
ração interlaboratorial, que acabamos de ver.
O laboratório de metrologia que realiza as calibrações de acordo com normas 
indicadas pelo Inmetro passa por uma avaliação. Se aprovado, torna-se um 
laboratório acreditado. Essa avaliação, no Brasil, pode ser realizada conforme 
as normas indicadas pelo Inmetro, assim, o laboratório será acreditado pelo 
instituto.
O site do Inmetro tem um Sistema de Consulta aos Escopos de Acreditação dos 
Laboratórios de Análises Clínicas (ISO 15189) e Laboratórios de Ensaio (ISO/IEC 17025), 
Acreditados (Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaio — RBLE). Se quiser conhecer 
esse sistema, acesse o link a seguir.
https://goo.gl/GNJ1KD
Qual a importância da calibração para a metrologia industrial? A calibra-
ção é uma maneira de garantir a qualidade do instrumento de medição ou 
do padrão de medição usado pela empresa. Com a calibração, evitamos que 
o instrumento de medição utilizado no processo produtivo realize medidas 
equivocadas, que acarretam a comercialização de produtos com especifica-
ção fora do recomendado. Além disso, a calibração indica o valor do erro de 
medição e, consequentemente, o valor da incerteza e da medição, permitindo 
que você encaminhe o instrumento de medição para o chão de fábrica com 
erros de medição que poderão ser compensados. 
Metrologia industrial4
https://goo.gl/GNJ1KD
Relação entre metrologia industrial e 
gestão da qualidade
A metrologia industrial está intimamente ligada ao sistema de gestão da 
qualidade. É por meio das diferentes medições durante o processo de produ-
ção que é possível garantir a qualidade do produto que está sendo produzido. 
Mundialmente, produtos produzidos e comercializados seguem, em grande 
parte, normas de fabricação, medição e análise das variáveis envolvidas com 
confiabilidade. 
A indústria automobilística tem um grande controle de qualidade e uma infinidade 
de instrumentos de medição utilizados, durante o processo produtivo, para garantir a 
qualidade do seu produto final — desde instrumentos de medição para inspecionar a 
espessura da chapa de aço utilizada na construção do capô, as dimensões das sinaleiras, 
dos vidros das portas dianteira e traseira até a quantidade de óleo dentro da caixa de 
transmissão. Há uma infinidade de exemplos do uso da metrologia industrial dentro 
desse processo produtivo para garantir a qualidade do produto final: um carrozero 
quilômetro. A qualidade que o cliente busca ao adquirir um carro zero quilometro é 
altíssima.
Usamos outro exemplo da área da saúde para que você entenda a ampli-
tude da metrologia industrial dentro do processo de produção. Uma empresa 
fabrica paracetamol, um medicamento antitérmico amplamente utilizado por 
adultos e crianças, com diferentes concentrações, de acordo com a idade e a 
necessidade do paciente: 50 mg/mL, 100 mg/mL e 200 mg/mL. 
O consumidor não tem como diferenciar a concentração do antitérmico 
apenas realizando uma inspeção visual, ou seja, apenas observando o líquido. 
Como garantir a concentração do remédio sem que sejam realizadas medidas?
Serão necessárias medições ao longo do processo produtivo, sem dúvidas. 
Serão necessárias medidas da concentração, para que o cliente tenha garantida 
a concentração descrita na embalagem do medicamento. Todos sabemos o 
perigo que é ingerir uma dose inadequada de qualquer medicamento. Somente 
esse tópico já justifica o estudo e a importância da metrologia industrial e da 
gestão da qualidade. 
5Metrologia industrial
E, se realmente forem realizadas as medidas, como garantir que as medições 
serão confiáveis? Existem várias formas de garantir que as medições serão 
confiáveis; a mais indicada é utilizar instrumentos de medição calibrados, ter 
um sistema de gestão dentro do laboratório metrológico, técnicos treinados, 
etc. Na verdade, trata-se de um sistema complexo, com várias etapas e grande 
quantidade de detalhes que compõem o sistema.
Além de todos esses fatores, há uma premissa metrológica importante: 
não existem medições sem erro. Por melhor que seja o sistema de medição, 
sempre haverá erros de medição. E como poderemos entender esse fator dentro 
do nosso exemplo? 
Em um ano, a indústria produz 1.500.000 lotes de paracetamol com con-
centração de 50 mg/mL. Dentro desse universo de 1.500.000 lotes, haverá 
variações no processo em que frascos com concentração de 49 mg/mL. Eles 
deverão ser descartados? Ou eles poderão ser vendidos pela concentração de 
50 mg/mL sem que o cliente saiba? Como argumentar que a concentração 
de 50 mg/mL fará o mesmo efeito medicamentoso do frasco com 49 mg/mL, 
frente ao problema de saúde do cliente? 
E é aí que surge o conceito de tolerância: a tolerância pode ser compreen-
dida como o intervalo de variação considerada aceitável na medição de uma 
variável. Essa característica vale para qualquer produto, processo ou serviço. 
Dentro dessa faixa de valores, a qualidade do produto está assegurada. A 
tolerância pode ser expressa pelo símbolo: “±”. Exemplo: 50 mg/mL ± 1 mg/mL.
O valor da tolerância é descrito pela empresa, norma ou função do produto. 
O valor de 1 mm de tolerância para o encaixe da porta de um automóvel para 
a carroceria é considerado alto. Já para a tampa de um bueiro, 1 mm é consi-
derado muito baixo e/ou desprezível. Tudo depende do produto, processo de 
fabricação e utilidade que o produto terá no final.
Assim, voltando ao nosso exemplo do antitérmico... o paracetamol pode 
ser considerado um produto aceitável, que exerce as funções descritas na sua 
formulação, se for considerada uma tolerância de 1 mg/mL nas concentrações 
dos produtos fabricados. Em caso de medicação, serão necessárias outras 
análises, como eficácia da medicação com valores distintos dentro da concen-
tração. Considerando o exemplo da concentração de 50 mg/mL, uma tolerância 
de 1 mg/mL pode ser descrita por: se remédios fabricados e inspecionados 
apresentarem concentração entre 49 mg/mL e 51 mg/mL, eles serão aceitos. 
O controle das variáveis, com uso de instrumentos de medição confiáveis, 
seguros e calibrados, exige um sistema de qualidade eficaz e mão de obra 
treinada. Tudo isso tem um custo para a empresa. O sucesso de uma indústria 
Metrologia industrial6
está em fornecer produtos de qualidade ao mercado, produtos que atendem 
ou superam as expectativas do cliente. Para isso, ela necessita de sistemas de 
qualidade eficientes.
A falta de qualidade e de controle das variáveis descritas pela metrologia 
industrial, também acarretam altos custos. Produtos sem qualidade perdem 
mercado facilmente, e a sua reconquista é difícil e trabalhosa. 
Metrologia industrial e capabilidade 
do processo 
Os custos de qualidade são expressivos. Quanto maior for a exigência do 
cliente e do processo, maior será o valor necessário para garantir a qualidade. 
Os controles das variáveis podem ser realizados por meio de variáveis ou de 
atributos. 
Quando um parâmetro é controlado por variável, o parâmetro em questão 
é então medido e comparado ao valor médio e sua respectiva tolerância. Se o 
valor medido estiver dentro da tolerância, então esse parâmetro está aprovado 
e o produto segue para a próxima etapa de produção ou sua finalização. Já no 
controle de qualidade por atributos, o parâmetro é comparado e, posterior-
mente, será atribuído a ele “sim” ou “não”.
Imagine um controle de qualidade por variáveis da medição de uma chapa de 
madeira, dentro de uma indústria de móveis. O gráfico do controle da medição 
ao longo de cada dia da semana apresenta oscilações no valor da variável. 
Como determinar quais são os valores máximos e mínimos aceitáveis dentro 
desse processo produtivo?
É possível determinar uma tolerância de 0,000001 mm dentro do processo 
produtivo, sendo que esse valor está longe do realizado realmente? Descarte 
esta ideia!
Aqui percebemos a importância da tolerância. A tolerância leva aos valores 
do limite de especificação. E o que são limites de especificação?
O limite inferior da especificação (LIE) é o valor mínimo aceito pelo 
processo de uma variável. Já o limite superior da especificação (LSE) é o 
valor máximo aceito pelo processo.
Na Figura 1, é possível observar algumas cartas de controle com compor-
tamentos distintos, semelhantes ao gráficos do nosso exemplo. Em cartas de 
controle, determina-se os limites inferior de controle e o limite superior de 
controle. O valor médio é o limite médio (chamado de LM).
7Metrologia industrial
Figura 1. Comportamento de variáveis expressos em gráficos de carta de controle.
Fonte: Adaptada de Linck (2017, p. 156-157).
LIC
LM
LSC LSC
LIC
ZONA A
ZONA B
ZONA C
ZONA C
ZONA B
ZONA A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
LSC
LM
LIC LIC
LSC
ZONA A
ZONA B
ZONA C
ZONA C
ZONA B
ZONA A
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Com os valores dos limites de especificação determinados, não fica mais 
fácil determinar qual a chapa de madeira deve ser descartada, retrabalhada 
ou mesmo liberada para prosseguir no processo produtivo?
E como garantir que todas as chapas de madeira estão dentro da tolerância 
aceitável? Neste momento surge um novo conceito: capabilidade. Capabilidade 
é um parâmetro matemático que indica se o processo produz produtos dentro 
dos limites especificados anteriormente. 
Metrologia industrial8
Matematicamente, o índice de capabilidade do processo (Cp) é descrito com base nos 
valores do limite de especificação (LSE e LIE) e do desvio-padrão (σ) dos valores obtidos 
experimentalmente, ou seja, obtidos no processo produtivo. Se os valores estudados 
estão próximos a uma distribuição de probabilidade normal, a sua probabilidade de 
abrangência será de 97,7% de que as peças produzidas terão as medidas dentro do limite 
determinado anteriormente. O índice de capabilidade do processo será calculado como:
CP =
LSE – LIE
6σ
O índice de capabilidade do processo é um número adimensional, ou 
seja, não há unidade de medida para essa variável. Quando encontramos 
valores acima de 1,33, podemos indicar que o processo é capaz. Com valor de 
Cp > 1,33, não há necessidade de inspeção de 100% das peças produzidas, 
afinal de contas, o processo produtivo está sob controle. 
Já processos em que o índice de capabilidade é maior que 1,00, o processo é 
aceitável: serão necessários ajustes na amostragem dos componentes medidos. 
E para índices menores que 1,00, o processo é incapaz, e ações precisam ser 
tomadas. 
Os valoresde capabilidade dependem necessariamente dos valores de LSE 
e LIE — esses valores podem ser determinados como valores fixos e eternos. 
Sim, você poderá manter esses valores sempre iguais; no entanto, os valores 
de desvio-padrão não serão os mesmos. Existem alterações no sistema de 
produção, alterações nos valores medidos — afinal, cada chapa de madeira 
terá uma medida única e representativa de sua amostra. Essa dispersão do 
processo produtivo altera os valores de desvio-padrão na fórmula do Cp.
Por isso, as alterações do processo de fabricação alteram os valores medidos 
do produto durante o processo de fabricação. Esses valores são distintos para 
cada produto, então, para cada lote serão calculados os valores médios e os 
valores de desvio-padrão. Tenha em mente que processos de fabricação não 
são estáveis, e valores de variáveis nunca serão estáveis, com valores fixos 
para todos os produtos, para todos os lotes fabricados ao longo de toda a 
produção de uma indústria.
E, finalmente, você deve estar perguntando, qual a importância da metro-
logia industrial para a capabilidade de processo? 
9Metrologia industrial
Para que os valores dos índices da capabilidade estejam dentro do esperado 
e o processo seja capaz, é necessário que o valor do Cp seja maior de 1,33. 
Para o cálculo do índice de capabilidade, é necessário o conhecimento de três 
fatores: limite superior da especificação, limite inferior da especificação e 
desvio-padrão natural do processo. Os valores de desvio-padrão são calculados 
em função dos valores medidos na fabricação dos componentes. 
Tenha em mente que medidas não confiáveis acarretam em valores 
equivocados de desvio-padrão e, consequentemente, valores de Cp também 
equivocados.
1. A metrologia industrial trata da 
aplicação de instrumentos de 
medição nos processos produtivos 
para que se possa garantir a 
qualidade dos produtos finais. 
Qual o processo indicado para 
que os instrumentos de medição 
tenham suas medidas confiáveis?
a) Ajuste.
b) Regulagem.
c) Calibração.
d) Regulagem e ajuste.
e) Duas regulagens.
2. O processo de calibração pode 
ser realizado de duas formas: 
direta e indireta. Um exemplo do 
uso da calibração indireta é:
a) Calibração de balança.
b) Calibração de um termômetro.
c) Calibração de um paquímetro.
d) Calibração de um velocímetro.
e) Calibração de um micrômetro.
3. Qual a relação entre a metrologia 
industrial e o controle de qualidade?
a) Não há relação entre metrologia 
industrial e o controle de 
qualidade. Os dois setores 
devem trabalhar em separado 
para que não haja conflitos 
entre as duas áreas.
b) O controle de qualidade deve 
ter responsabilidade sobre os 
projetos e controles do setor da 
metrologia. Conflitos devem ser 
resolvidos com a supremacia 
do setor de qualidade.
c) O setor de metrologia deve ser 
superior ao sistema da qualidade. 
Não há restrições para a atuação 
do setor da metrologia industrial. 
d) Os dois setores devem 
ser submissos ao setor de 
manutenção da empresa. 
Quaisquer alterações no 
controle de qualidade da 
empresa devem ser reportadas 
ao gerente de manutenção.
e) Os dois setores devem 
trabalhar em conjunto. 
Eles são complementares 
e devem ser parceiros na 
solução de problemas do 
processo produtivo.
4. A capabilidade (Cp) é um fator que 
permite avaliar se o processo está 
produzindo itens dentro dos limites 
Metrologia industrial10
das especificações. Para qual valor de 
Cp o processo é considerado capaz?
a) Cp > 5,00.
b) Cp > 1,50.
c) Cp > 1,33.
d) Cp > 1,00.
e) Cp > 0,50.
5. Quais são os fatores que são 
considerados no cálculo da 
capabilidade do processo?
a) Somente os valores 
representativos do limite 
superior da especificação e o 
desvio-padrão do processo.
b) Somente os valores 
representativos do limite 
superior da especificação e o 
desvio-padrão do processo.
c) Somente os valores 
representativos do limite 
superior e o limite inferior 
da especificação.
d) Somente os limites inferior e 
superior da especificação além 
do desvio-padrão natural.
e) Apenas o desvio-padrão do 
processo de fabricação.
LINCK, C. Fundamentos de metrologia. 2. ed. Porto Alegre: SAGAH, 2017. [Bookshelf Online].
Leituras recomendadas
ABACKERLI, Á. J. et al. Metrologia para a qualidade. Rio de Janeiro: Campus, 2015. 
ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e 
industrial. Barueri, SP: Manole, 2008.
GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 
2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov.
br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 26 ago. 2018.
RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten. Série monográfica qualidade: controle estatístico do 
processo. Porto Alegre: FEENG/UFRGS, 2012. Disponível em: <http://www.producao.
ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf>. Acesso em: 26 ago. 2018.
Referência
11Metrologia industrial
http://www.inmetro.gov/
http://www.producao/
http://ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf
Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para 
esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual 
da Instituição, você encontra a obra na íntegra.
 
Conteúdo: