METROLOGIA E ENSAIOS

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<p>METROLOGIA E ENSAIOS</p><p>A metrologia também trata das relações entre pesos e medidas e da conexão dessas grandezas com o cotidiano das pessoas. Por estudar essa ligação (entre medidas, instrumentos de medição e seus resultados), mostra que há uma série de conceitos a serem postos em prática para a solução de um problema.</p><p>Nesse sentido, alimentos consumidos em um buffet , por exemplo, precisam ser necessariamente pesados para que o seu peso (massa) seja relacionado com a moeda corrente do país.</p><p>O desafio desta Unidade de Aprendizagem trata da aplicação desse exemplo em um restaurante da cidade de São Paulo. A proposta está focada na apresentação de distintos orçamentos de dois instrumentos de medição, possíveis de serem adquiridos para  a aferição do peso dos alimentos servidos pelos clientes. Neste exemplo, você precisa apontar qual instrumento é mais indicado para a medição de massa e quais as características desse instrumento.</p><p>Veja a situação a seguir:</p><p>​​​​​​​</p><p>Indique: qual o melhor equipamento a ser adquirido? Explique sua indicação.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Não há instumento/equipamento mais indicado para a medição de massa do que balanças de precisão.</p><p>Em relação à escolha da balança a ser adquirida, o orçamento B é mais indicado pois,  já que o sistema de cobrança será baseado em múltiplos de 100 g, é necessário que a resolução da balança seja menor do que 100g. Esse fator justifica o investimento no equipamento de medição ser maior do que o orçamento A.</p><p>Exercícios</p><p>1. Para a determinação da área necessária à instalação de cerâmica no hall de entrada de um shopping, qual instrumento de medição deve ser utilizado?</p><p>D.</p><p>Trena.</p><p>2.</p><p>Considerando medidas realizadas por diferentes sistemas, e conforme os princípios de metrologia trabalhados nesta Unidade, qual destas medidas, com sua respectiva incerteza de medição, apresenta menor variabilidade do processo?</p><p>A.</p><p>20 ± 0,0001.</p><p>3.</p><p>Ajustes devem ser realizados nos instrumentos de medição quando estes apresentam grandes desvios nos valores indicados pela calibração. Essa operação deve ser realizada pelo:</p><p>E.</p><p>Mão de obra treinada em metrologia.</p><p>4.</p><p>A resolução é definida como a menor diferença entre as indicações de instrumento de medição. Para um paquímetro universal, a menor resolução é:</p><p>C.</p><p>0,02 mm.</p><p>5.</p><p>Traçador de altura compreende um equipamento de medição relacionado a qual grandeza em relação à área da metrologia?</p><p>B.</p><p>Dimensional.</p><p>Desafio</p><p>Imagine que você trabalha em uma fábrica de produção de peças e tem a seguinte situação:</p><p>Um eixo que deve medir 80mm; Sua medida foi de 80,43mm.</p><p>Para responder esta questão, lembre-se que a tendência da medição que você fez foi calculada e representa 0,3mm em função da dilatação do material da peça.</p><p>Qual o resultado corrigido da medição?</p><p>Explique o que é o erro residual e o que ele representa.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Resultado corrigido = Indicação do instrumento + Correção</p><p>Correção = - Tendência</p><p>Logo:</p><p>Resultado corrigido = 80,43 - 0,3mm</p><p>Resultado corrigido = 80,13</p><p>Assim:</p><p>Erro = Resultado corrigido - Valor padrão</p><p>Erro = 80,13 - 80,00</p><p>Erro residual = 0,13 mm</p><p>Este erro representa a componente aleatória do erro, que pode ser repetibilidade ou reprodutibilidade.</p><p>1.</p><p>O que é Erro de Medição?</p><p>A.</p><p>É a diferença entre o valor indicado por um Sistema de Medição e o valor verdadeiro do mensurando.</p><p>2.</p><p>O que significa Exatidão?</p><p>B.</p><p>Capacidade de um sistema funcionar sem erros, tendo sempre um ótimo desempenho.</p><p>3.</p><p>O que é Precisão?</p><p>D.</p><p>Pouca dispersão em condição de repetibilidade.</p><p>4.</p><p>O que o Diagrama de Ishikawa nos mostra?</p><p>A.</p><p>A variabilidade em qualquer processo.</p><p>5.</p><p>Quais as duas componentes de um Erro de Medição?</p><p>D.</p><p>Sistemática e Aleatória.</p><p>Desafio</p><p>Você é projetista de uma grande multinacional, e o novo produto a ser lançado mundialmente precisa de algumas revisões. Veja a peça que faz parte deste produto. Considere que ela faz parte de um conjunto montado.</p><p>Explique quais tolerâncias geométricas são necessárias para garantir o melhor desempenho do produto com um menor índice de retrabalho.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>As tolerâncias que devem ser especificadas para garantir as solicitações exigidas no exercício são:</p><p>- Tolerância de paralelismo entre as faces superior e inferior da peça.</p><p>- Tolerância de perpendicularidade entre a lateral direita e a face superior ou inferior.</p><p>- Tolerância de inclinação na superfície inclinada.</p><p>- Tolerância de posição de um elemento nas furações. Podem ser atribuídas tolerâncias de forma também, em especial planeza das faces de referência e circularidade nas furações.</p><p>1.</p><p>Qual a definição de tolerância geométrica?</p><p>D.</p><p>Variação permissível da geometria dos elementos.</p><p>2.</p><p>Quais são as normas que tratam sobre tolerâncias geométricas?</p><p>D.  ISO 1101:2012, ASME Y14.5:2009 e NBR 6409:1997.</p><p>3.</p><p>O que são elementos isolados e elementos associados, respectivamente?</p><p>E.</p><p>Elementos isolados não precisam de elemento de referência; elementos associados, sim.</p><p>4.</p><p>Qual a interpretação desta imagem?</p><p>C.</p><p>Paralelismo de 0,2 mm do furo em relação à superfície inferior (referência C).</p><p>5.</p><p>Qual imagem representa a tolerância geométrica de posição de um elemento?</p><p>E.</p><p>Resposta correta.</p><p>Desafio</p><p>Imagine que você trabalha em um laboratório de calibração acreditado pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) e seu papel é garantir a certificação de equipamentos, verificando a adequação de uso.</p><p>Faça um modelo de certificado, contendo os itens solicitados na norma Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR ISO/IEC 17025:2017, que tem o objetivo de trabalhar os requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração.</p><p>​​​​​​​</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Exercícios</p><p>1.</p><p>A calibração visa a encontrar erros e tendências mediante a comparação com valores de padrões. A dúvida a respeito do resultado de uma medição é algo inseparável do processo de medir. Sempre que há uma medição, você deve se fazer esta pergunta: posso confiar no meu sistema de medição?</p><p>Com base nisso, responda: o que é, de fato, calibração?</p><p>C.</p><p>Conjunto de operações que visam a encontrar erros e tendências mediante a comparação com valores de padrões.</p><p>2.</p><p>A calibração, depois de finalizada, garante a quem utiliza o equipamento a medição correta, indicando que se pode confiar nos dados obtidos. Sabemos da responsabilidade dessa ação, pois, dependendo do que foi calibrado, decisões sérias são tomadas, como, por exemplo: descarte de uma peça, retrabalho a ser feito, diretriz a ser aplicada diante de determinado paciente, etc.</p><p>Como são expressos os resultados de uma calibração?</p><p>D.</p><p>Por meio de certificados.</p><p>3.</p><p>Quanto ao tempo associado à calibração de um instrumento, analise as afirmações a seguir:</p><p>I. Há um período padrão que deve ser seguido, independentemente do tipo de material e do equipamento, com vistas a ter sempre as medições credíveis.</p><p>II. O tempo pode ser afetado de acordo com a intensidade de uso, as condições de uso e o tipo de sistema de medição.</p><p>III. O tempo depende das normas, das recomendações técnicas e da política da empresa.</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>A.</p><p>II e III estão corretas.</p><p>4.</p><p>Todo instrumento de medição deve estar calibrado para garantir que esteja realmente medindo o valor indicado. Logo, é relevante diferenciar calibração daquilo que não é calibração. Sabendo disso, responda: o que difere a verificação da calibração?</p><p>A.</p><p>A verificação é uma calibração simplificada.</p><p>5.</p><p>Toda a calibração é fundamental para se ter a confiabilidade do processo de medição. Para isso, podem ser feitas a calibração direta e a indireta, permitindo rastreabilidade. Sabendo disso, avalie as afirmativas a seguir:</p><p>I. Calibração direta é quando há um sistema em que não é possível estabelecer um padrão com um VVC. Nesses casos, o “padrão” utilizado é um instrumento de referência (SPM), cuja indicação será comparada com a Indicação do Sistema de Medição a Calibrar (ISMC).</p><p>II. Quanto à rastreabilidade, pode-se dizer que é a propriedade de o resultado</p><p>de uma medição ou do valor de um padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões nacionais ou internacionais, por meio de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas.</p><p>III. A calibração indireta é um tipo de calibração simplificada por meio de padrão que visa a testar se um sistema de medição ou medida materializada está em conformidade com dada especificação.</p><p>Assinale a alternativa correta.</p><p>E.</p><p>Somente a II está correta.</p><p>Desafio</p><p>Os ensaios mecânicos surgiram da necessidade de entender o comportamento dos materiais com que se trabalha. Esses ensaios buscam conhecer suas propriedades mecânicas em condições controladas, visando a reproduzir os esforços sofridos por esses materiais nas condições de serviço.</p><p>Com base nas informações fornecidas acima, quais ensaios mecânicos você indiciaria para serem realizados, que garantem a qualidade final da peça? Justifique.​​​​​​</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Ao receber o material do fornecedor:</p><p>· • Análise química da composição do material para verificação do Aço SAE 4140.</p><p>· • Ensaio de tração para garantir alta resistência mecânica e ductilidade do material.</p><p>Ao término da peça, retirar uma amostra para os seguintes ensaios:</p><p>· • Ensaio de dureza para garantir a alta resistência ao desgaste, isso é, estar dentro dos níveis de aceitação do projeto.</p><p>· • Ensaio de fadiga, para garantir alta resistência à fadiga da peça final.</p><p>Exercícios</p><p>1.</p><p>A escolha das propriedades mecânicas de um material a ser utilizado em um projeto é a combinação de quais fatores?</p><p>D.</p><p>Estrutura interna e aplicação em projeto.</p><p>2.</p><p>Com relação às propriedades mecânicas dos materiais, como é denominada a capacidade de o material absorver energia apenas na deformação elástica?</p><p>D.</p><p>Resiliência.</p><p>3.</p><p>A imagem, a seguir, representa qual tipo de ensaio mecânico?</p><p>​​​​​​​​​​​​​​</p><p>C.</p><p>Fadiga.</p><p>4.</p><p>Das alternativas, qual cita os ensaios caracterizados como dinâmicos?</p><p>A.</p><p>Fadiga e impacto.</p><p>5.</p><p>Quais os fatores determinantes para a utilização de ensaios por inspeção visual, por partículas magnéticas e por líquidos penetrantes em indústrias?</p><p>B.</p><p>Baixo custo de material e facilidade de execução.</p><p>Desafio</p><p>magine que você trabalha no setor de qualidade de uma empresa do ramo automotivo. Como de costume, a sua empresa realiza inspeções de recebimento da matéria-prima de modo a assegurar a qualidade do produto final. Analisando o seu escopo de suas atividades, o ensaio de tração é um deles.</p><p>Dentro de sua rotina, você recebe uma barra de cobre de 305 mm de comprimento inicial e realiza o ensaio de tração com uma tensão de 426 MPa. Sabendo que o módulo de elasticidade do cobre é de 110 GP e considerando que a deformação seja elástica, qual seria o alongamento resultante?</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Neste desafio devemos aplicar a fórmula de tensão dentro do regime elástico, conforme cálculo abaixo:</p><p>Exercícios</p><p>1.</p><p>Sabemos que a Lei de Hooke, somente será válida até um determinado ponto de tensão; esse ponto é determinado como:</p><p>A.</p><p>Limite de proporcionalidade.</p><p>2.</p><p>O processo que ocorre no início da deformação plástica chamamos de:</p><p>A.</p><p>Escoamento.</p><p>3.</p><p>Analise o diagrama tensão-deformação abaixo e assinale qual a letra que representa a região de escoamento:</p><p>​​​​​​​</p><p>B.</p><p>Letra B.</p><p>4.</p><p>A equação a seguir indica a intensidade da força interna atuante sobre a área que passará por uma análise. De acordo com o que aprendemos nesta unidade, indique a alternativa que traduza o que esta fórmula nos permite calcular. ​​​​​​​</p><p>​​​​​​​</p><p>​​​​​​​</p><p>C.</p><p>Tensão.</p><p>5.</p><p>Com base no que aprendemos nesta aula, indique a alternativa INCORRETA.</p><p>C.</p><p>Composição química da liga não influencia nos resultados do ensaio de tração.</p><p>Desafio</p><p>Vamos supor que você trabalhe em uma empresa que fabrica diversos componentes mecânicos destinados à indústria aeronáutica. Evidentemente, os controles internos da empresa são muito rígidos, de modo a garantir a especificação dos componentes e a segurança do usuário final. Ao final de cada lote, você realiza o controle de qualidade do produto acabado e é responsável por dar a aprovação do lote para envio à linha de montagem da aeronave. Como de costume, você leva um lote para o laboratório de materiais para análise de suas propriedades mecânicas.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>A resposta é 155,69HB conforme cálculo abaixo:</p><p>Para resolver o desafio, o aluno deve aplicar a fórmula abaixo.</p><p>Substituindo pelos dados:</p><p>1.</p><p>Sabemos que existe uma tabela que correlaciona os dados do diâmetro de impressão "d" com os valores de Dureza Brinell. Sendo assim, encontre na tabela em anexo, o valor de dureza para um material que apresentou um diâmetro de impressão de 3,70 mm.</p><p>A.</p><p>269HB.</p><p>2.</p><p>Assinale a alternativa que preencha corretamente os espaços vazios do texto a seguir. A padronização do Ensaio Brinell utilizamos uma esfera de ....... mm de diâmetro, cujo material é ................. aplicando uma carga de ....... kgf.</p><p>A.</p><p>Na padronização do Ensaio Brinell utilizamos uma esfera de aço temperado de 10 mm de diâmetro, aplicando uma carga de 3000 kgf.</p><p>3.</p><p>Assinale a alternativa que contenha algum tipo de material que deve ser ensaiado de acordo com o fator de carga calculado = 30:</p><p>D.</p><p>Metais ferrosos e não ferrosos resistentes.</p><p>4.</p><p>Com base no que aprendemos nesta unidade de aprendizado, assinale a alternativa incorreta a respeito do Ensaio de Dureza Brinell:</p><p>E.</p><p>A escolha do grau de carga não depende do material.</p><p>5.</p><p>A Dureza Brinell é representada pelas letras :</p><p>A.</p><p>HB.</p><p>Desafio</p><p>Sabe-se que os ensaios por partículas magnéticas e por líquidos penetrantes são técnicas que permitem detectar descontinuidades superficiais e são muito utilizadas em juntas de soldas. Mas você sabe identificar quais descontinuidades devem ser reparadas?​​​​​​​​​​​​​​</p><p>​​​​​​​</p><p>Sabendo os critérios de aceitação dos resultados obtidos pelo ensaio por líquidos penetrantes, e com as informações acima, determine que conclusão você insere no seu relatório em relação a quais descontinuidades devem ser aceitas e quais devem ser rejeitadas e reparadas. Justifique sua resposta.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Resposta....</p><p>Exercícios</p><p>1.</p><p>Qual das alternativas indica os tipos de material que podem ser aplicados nos ensaios por partículas magnéticas?</p><p>C.</p><p>Ferromagnéticos.</p><p>2.</p><p>O ensaio por líquido penetrante foi desenvolvido para detectar quais tipos de descontinuidades?</p><p>E.</p><p>Descontinuidades essencialmente superficiais e, ainda, que estejam abertas na superfície do material.</p><p>3.</p><p>Qual das alternativas indica uma vantagem do ensaio por líquidos penetrantes em relação aos demais ensaios não destrutivos?</p><p>D.</p><p>O método é mais simples, pois apresenta facilidade de interpretação dos resultados.</p><p>4.</p><p>Qual das alternativas indica a técnica de magnetização que utiliza um eletroímã?</p><p>E.</p><p>Técnica do yoke.</p><p>5.</p><p>Considerando o ensaio por líquidos penetrantes, a frase “(...) geralmente possui cor vermelha ou fluorescente e é aplicado de tal maneira que forme um filme sobre a superfície (...)” se refere a quê?</p><p>A.</p><p>Penetrante.</p><p>Desafio</p><p>Imagine que você seja o engenheiro de desenvolvimento do produto que presta serviços para a área da construção civil. Você é o responsável por definir qual o material mais adequado para determinada aplicação e garantir a segurança do projeto. De acordo com os dados de entrada do projeto, o material precisa apresentar um limite de resistência à compressão superior a 2000MPa. Considere que você submeteu duas amostras ao laboratório de materiais e recebeu os resultados conforme a seguir:</p><p>Amostra 1 - área da seção transversal 400mm². Rompimento a 927kN.</p><p>Amostra 2 - área da seção transversal 400mm². Rompimento a 627kN.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Conforme o cálculo, o material 1 apresentou resistência à compressão de 2300 Mpa e deve ser escolhido para o projeto.</p><p>Já o material 2 apresenta um limite de resistência à compressão inferior ao especificado pelo projeto, inviabilizando a sua utilização nele.</p><p>Exercícios</p><p>1.</p><p>O dimensionamento correto do corpo de prova é de suma importância para obtermos</p><p>resultados reais no Ensaio de Compressão. Dentro deste contexto, o corpo de prova necessita ter uma relação entre comprimento e seção transversal para resistir à:</p><p>A.</p><p>Flambagem.</p><p>2.</p><p>O Ensaio de Compressão é uma técnica utilizada em materiais dúcteis, porém devido ao tipo de deformação imposta neste tipo de material, não é possível determinarmos:</p><p>E.</p><p>Limite de ruptura.</p><p>3.</p><p>Através do conhecimento absorvido nesta disciplina e sabendo que o ferro fundido apresenta 200 MPa de resistência à tração, indique de uma forma aproximada, qual seria o valor aproximado da resistência à compressão deste material?</p><p>A.</p><p>Aproximadamente 1600MPa.</p><p>4.</p><p>Nos materiais frágeis, o ensaio de compressão nos permite avaliar:</p><p>C.</p><p>Limite de resistência à compressão.</p><p>5. Uma amostra de aço, com diâmetro inicial d = 25 mm e comprimento L = 60 mm foi submetido a um ensaio de compressão. A força aplicada durante o ensaio foi de F=200.000. Com base nestas informações calcule qual a tensão absorvida pelo material, considerando que o módulo de elasticidade do aço (E) é igual a 210.000 MPa. Dica: você precisa calcular a área do corpo de prova.</p><p>E.</p><p>Tensão absorvida pelo material será de 407,6 MPa.</p><p>Desafio</p><p>Agora imagine que você esteja iniciando um estágio no laboratório de materiais de uma empresa do ramo metalúrgico. Dentro de sua rotina do laboratório estarão os Ensaios de Dureza Rockwell, Tensão, Compressão, Teste de Câmara Úmida e Ensaio de Fadiga de Materiais. Como teste de conhecimento, o engenheiro responsável pelo laboratório solicita que você organize algumas informações técnicas, as quais serão utilizadas na apresentação de resultados da empresa.</p><p>Padrão de resposta esperado</p><p>Você deverá apresentar duas curvas distintas.</p><p>A primeira curva deve conter os materiais ferrosos, os quais possuem limite de resistência à fadiga definido.</p><p>• Aço-carbono;</p><p>• Liga de titânio: Ti-6Al-4V</p><p>• Liga de molibdênio: Mo-Ti-Zr-C</p><p>A segunda curva deve conter os materiais considerados não ferrosos: alumínio e cobre. Estes materiais não possuem limite de resistência à fadiga, pois a tensão decresce continuamente com números de ciclos de aplicação de carga.</p><p>Materiais não ferrosos:</p><p>• Alumínio</p><p>• Cobre</p><p>Método da tensão constante consiste em selecionar tensões em valores espaçados, em que vários corpos de prova são ensaiados em cada tensão. Com esses valores é traçada a curva média que englobe todos os pontos medidos.</p><p>No método de tensão constante, o corpo de prova é submetido a um ciclo de tensões com uma tensão máxima elevada. Esse procedimento é repetido com outros corpos de prova, em que a tensão é reduzida de forma gradativa até que a fratura não ocorra para ciclos acima do máximo especificado.</p><p>Exercícios</p><p>1.</p><p>Podemos definir a fadiga como:</p><p>A.</p><p>Ruptura do material quando submetido a esforços cíclicos.</p><p>2.</p><p>Os esforços de fadiga são de:</p><p>D.</p><p>Tração, compressão, torção e flexão.</p><p>3.</p><p>Assinale a alternativa que contenha um fator que diminua a resistência à fadiga:</p><p>A.</p><p>Superfície mal acabada, presença de defeitos e entalhes.</p><p>4.</p><p>Assinale a alternativa que contenha fatores que aumentam a vida em fadiga:</p><p>C.</p><p>Microestruturas estáveis.</p><p>5.</p><p>Assinale a alternativa que não esteja de acordo com o conteúdo estudado nesta aula:</p><p>E.</p><p>Porosidades e inclusões retardam o crescimento da trinca e melhoram a vida em fadiga dos componentes.</p><p>RESPOSTAS CORRIGIDAS</p><p>image3.jpeg</p><p>image4.jpeg</p><p>image5.jpeg</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image8.jpeg</p><p>image9.jpeg</p><p>image10.png</p><p>image11.jpeg</p><p>image12.png</p><p>image13.png</p><p>image14.png</p><p>image1.jpeg</p><p>image15.png</p><p>image16.png</p><p>image17.png</p><p>image2.wmf</p><p>image18.png</p><p>image19.png</p><p>image20.jpeg</p><p>image21.png</p><p>image22.png</p>