Relatório_metrologia

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Ministério da Educação
	
	
	Instituto Federal de Goiás
	
	
	Campus Goiânia
Departamento de Áreas Acadêmicas 4
	Pág. 12
	
	Bacharelado em Engenharia Mecânica
	
	
	DPAA-4.175 Metrologia
	
PRÁTICA n°03/ RELATÓRIO no 3 - MEDIÇÃO COM MICRÔMETRO
Alunos: Manoel Messias e Vitor Eduardo
Sumário
Introdução ---------------------------------------------------------------------------------------------------	03
Fundamentação Teórica -------------------------------------------------------------------------------------05
Materiais e Métodos --------------------------------------------------------------------------------------------05
Resultados ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 
Conclusão ---------------------------------------------------------------------------------------------------	19
Referências Bibliográficas --------------------------------------------------------------------------------- 20	
Introdução
A metrologia desempenha um papel essencial em diversas áreas da indústria, ciência e tecnologia, garantindo a confiabilidade e a exatidão das medições. Dentre os instrumentos utilizados para aferição de medidas com alta precisão, destaca-se o micrômetro, uma ferramenta indispensável para medições em ordem de micrômetros (µm), sendo amplamente empregado em processos que exigem rigor metrológico. A utilização correta do micrômetro requer não apenas a compreensão de sua estrutura e funcionamento, mas também o conhecimento das técnicas de medição, incluindo a análise de erros e incertezas. A rastreabilidade metrológica, fundamentada em padrões nacionais e internacionais, é um fator determinante para assegurar a exatidão dos resultados, permitindo que as medições realizadas em diferentes laboratórios e indústrias sejam compatíveis e comparáveis. Este relatório tem como objetivo a familiarização com o uso do micrômetro, abordando seus princípios de funcionamento, componentes, técnicas de medição e cuidados necessários para garantir sua precisão. Além disso, serão discutidos conceitos fundamentais da metrologia, como o Sistema Internacional de Unidades (SI), calibração e controle de qualidade, proporcionando uma visão ampla da importância desse instrumento no contexto da metrologia dimensional. A aplicação de metodologias rigorosas de medição é essencial para minimizar erros e garantir a conformidade dos resultados, contribuindo para a qualidade e confiabilidade dos produtos e processos industriais. Por fim, será enfatizada a relação entre os conhecimentos teóricos adquiridos e a prática metrológica, reforçando a importância da calibração periódica e do correto manuseio do micrômetro para evitar desgastes e garantir a longevidade do equipamento. Com isso, espera-se que este estudo proporcione uma base sólida para a utilização precisa do micrômetro, preparando os estudantes e profissionais para desafios reais no campo da metrologia.
Método de execução para o experimento
· Foram definidas duas peças diferentes nas quais possuirão 6 anelamentos cada uma. 
· Uma das peças será medida com um micrômetro de unidades em mm e o outro com unidades em polegadas milesimal. 
· Para cada uma das peças existirá dois modelos de medição: com apoio na bancada e sem o apoio. 
· Para cada anelamento deverá ser feito 3 medições diferentes 
	
Fundamentação Teórica
A metrologia, ciência da medição, é fundamental em diversos campos da engenharia e tecnologia, assegurando que produtos, componentes e processos atendam aos requisitos de qualidade, segurança e desempenho. Dentro da metrologia dimensional, destacam-se instrumentos como o paquímetro e o micrômetro, amplamente utilizados devido à sua capacidade de realizar medições com precisão elevada e versatilidade [1].
O micrômetro é um instrumento de medição utilizado principalmente para avaliar dimensões externas de objetos com alta precisão. Ele opera com base no movimento helicoidal de seu fuso, que transforma rotações em deslocamentos lineares. Isso permite medições precisas, com resolução típica de 0,01 mm (10 µm) em versões mecânicas e de 0,001 mm (1 µm) em versões digitais.
No presente trabalho, foi utilizado um micrômetro de alta precisão, com resolução de 0,0005 mm (0,5 µm) no sistema métrico e de 0,0005 polegadas no sistema imperial. A resolução é definida como o menor incremento mensurável pelo instrumento e é um fator crucial na determinação da confiabilidade das medições.
As medições realizadas com o micrômetro seguem os princípios básicos da metrologia, que incluem:
· Exatidão: Capacidade do instrumento de fornecer valores próximos ao real.
· Precisão: Reprodutibilidade das medições sob as mesmas condições.
· Repetitividade: Variação das medições realizadas por um mesmo operador.
· Erro Sistêmico: Influência de fatores como calibração, condições ambientais e características do instrumento.
Já a incerteza de medição reflete a margem de erro associada a um valor medido. Para determinar a incerteza combinada das medições realizadas neste estudo, consideraram-se:
1. Incerteza devido à resolução: Calculada como resolução, assumindo que os erros de leitura se distribuem uniformemente.
2. Incerteza de repetitividade: Representada pelo desvio padrão das leituras, obtido a partir de múltiplas medições da mesma dimensão.
3. Erro aferido do instrumento: Um valor constante fornecido pelo fabricante do micrômetro, considerado como ±0,0005 mm no sistema métrico e ±0,0005 pol sistema imperial.
A resolução do micrômetro utilizado, de 0,0005 mm, permite medições extremamente detalhadas, essenciais em processos industriais e de controle de qualidade. Em ambientes industriais, medições precisas garantem que peças e componentes sejam fabricados dentro das tolerâncias especificadas, evitando problemas de montagem e garantindo o desempenho do produto final.
Materiais e Métodos
	O micrômetro é um instrumento de medição de alta precisão, amplamente utilizado em aplicações industriais e científicas para a quantificação de dimensões lineares minuciosas[1],[2]. O micrômetro é projetado para realizar medições com precisão na ordem de 0,01 mm (10 µm), sendo capaz de medir objetos com dimensões mínimas. O princípio de funcionamento baseia-se na utilização de um parafuso micrométrico, que permite o movimento controlado de uma parte móvel em relação a uma escala fixa. O deslocamento do fuso é proporcional à rotação do tambor, onde a relação entre as unidades de medida é previamente determinada [2], [3]. A leitura é efetuada através da observação da posição do tambor em relação à escala de referência, que pode incluir escalas de milímetros e centésimos de milímetro.
 
Para sua utilização, basta acertar o objeto entre a batente e o fuso, ajustar o encaixe com a catraca e o impulsor e ler os resultados da seguinte maneira: 
A resolução de um micrômetro refere-se ao menor incremento de medição que o instrumento pode detectar com precisão. Essa característica é conhecida também como menor divisão mensurável ou menor incremento. Para calcular a resolução de um micrômetro, é fundamental entender a estrutura básica do instrumento, que geralmente consiste em um fuso (ou parafuso micrométrico) e um tambor com divisões graduadas.
1. Determinar o passo do fuso: 
· O passo do fuso é a distância que o cilindro móvel (fuso) avança em relação ao cilindro fixo quando o tambor completa uma rotação completa (360 graus).
· Por exemplo, um micrômetro comum possui um passo de 0,5 mm por rotação completa do tambor.
· 
2. Contar o número de divisões no tambor:
O tambor geralmente possui 25 divisões ou outro número específico, dependendo do modelo do micrômetro
	
3. Calcular com a seguinte fórmula: 
	 
Modelo de ilustração peça A2
Modelo de ilustração peça B10
Medições práticas 
	
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Departamento de Áreas Acadêmicas 4
	Pág. 1
	
	Bacharelado em Engenharia Mecânica
	
	
	DPAA-4.175 Metrologia
 Docente: Walgmar Costa
	
Resultados
Medições:
Os dados obtidos das medição foram colocados nas tabelas abaixo.
	Tabela de Medidas com Micrômetro em mm milesimal – Peça A2 Com apoio
	Leituras em mm milesimal
	Dimensão 1
	Dimensão 2
	Dimensão 3
	Dimensão 4
	Dimensão 5
	Dimensão 6
	Leitura 1
	24,849
	27,326
	30,404
	32,762
	35,414
	37,512
	Leitura 2
	24,853
	27,323
	30,415
	32,758
	35,401
	37,512
	Leitura 3
	24,881
	27,322
	30,426
	32,756
	35,394
	37,524
	Média de valores
	24,861
	27,324
	30,415
	32,759
	35,403
	37,516
	Erro aferido do instrumento
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	Tabela de Medidas com Micrômetro em mm milesimal – Peça A2 Sem apoio
	Leituras em mm milesimal
	Dimensão 1
	Dimensão 2
	Dimensão 3
	Dimensão 4
	Dimensão 5
	Dimensão 6
	Leitura 1
	24,833 
	27,311
	30,409
	32,762
	35,382
	37,503
	Leitura 2
	24,825 
	27,314
	30,408
	32,758
	35,382
	37,505
	Leitura 3
	24,823 
	27,319
	30,402
	32,760
	35,398
	37,531
	Média de valores
	24,827 
	27,315
	30,406
	32,760
	35,387
	37,513
	Erro aferido do instrumento
	0,0005 
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	Tabela de Medidas com Micrômetro em polegada milesimal - Peça B10 - com apoio
	Leituras em Polegadas milesimal 
	Dimensão 1
	Dimensão 2
	Dimensão 3
	Dimensão 4
	Dimensão 5
	Dimensão 6
	Leitura 1
	0,560”
	0,712”
	0,772”
	0,856”
	0,951”
	1,057”
	Leitura 2
	0,560”
	0,711”
	0,772”
	0,856”
	0,952”
	1,057”
	Leitura 3
	0,560”
	0,712”
	0,772”
	0,856”
	0,951”
	1,057”
	Média de valores
	0,560”
	0,712”
	0,772”
	0,856”
	0,951”
	1,057”
	Erro aferido do instrumento
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	Tabela de Medidas com micrometro em polegada milesimal - Peça B10 - sem apoio
	Leituras em Polegadas milesimal
	Dimensão 1
	Dimensão 2
	Dimensão 3
	Dimensão 4
	Dimensão 5
	Dimensão 6
	Leitura 1
	0,561
	0,711
	0,782
	0,856
	0,952
	1,057
	Leitura 2
	0,561
	0,711
	0,782
	0,856
	0,952
	1,057
	Leitura 3
	0,561
	0,711
	0,782
	0,856
	0,952
	1,057
	Média de valores
	0,561
	0,711
	0,782
	0,856
	0,952
	1,057
	Erro aferido do instrumento
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
	0,0005
Incertezas:
O cálculo das incertezas foi realizado com base na combinação de diferentes fontes de erros que afetam as medições feitas com o micrômetro. Os seguintes fatores foram considerados para determinar a incerteza combinada:
Incerteza devido à repetitividade
A repetitividade refere-se à variação nas medições feitas pelo mesmo operador, sob as mesmas condições, para uma mesma característica. Esta variação é representada pelo desvio padrão das leituras. Para cada dimensão, o desvio padrão foi calculado a partir das três medições realizadas, com a fórmula:
Onde:
· é o desvio padrão.
· são os valores individuais das medições.
· é a média dos valores medidos.
· é o número de medições (n=3).
Erro aferido do instrumento
Os micrômetros utilizados possuem um erro aferido especificado pelo fabricante. Este erro, definido como (ou ), foi incluído como um fator constante na incerteza combinada.
Incerteza combinada
A incerteza combinada foi calculada com a fórmula:
Onde:
· é a incerteza combinada.
· é o desvio padrão das medições.
· é o erro especificado pelo instrumento.
Essa abordagem garante que todas as fontes de incertezas estatísticas (repetitividade) e sistemáticas (erro do instrumento) sejam consideradas.
Aplicação prática
As tabelas apresentadas mostram a média das leituras, o desvio padrão, o erro aferido e a incerteza combinada para cada dimensão das peças A2 e B10. Isso permite que os valores apresentados sejam acompanhados de uma margem de incerteza confiável e justificável. Desta forma, foram montadas tabelas aferindo a propagação de incertezas de cada uma das medições.
Tabela A2 com apoio.
	Dimensão
	Média de Valores (mm)
	Desvio Padrão (mm)
	Erro Aferido (mm)
	Incerteza Combinada (mm)
	Dimensão 1
	24,861
	0,017435596
	0,0005
	0,017442764
	Dimensão 2
	27,32366667
	0,002081666
	0,0005
	0,002140872
	Dimensão 3
	30,415
	0,011
	0,0005
	0,011011358
	Dimensão 4
	32,75866667
	0,00305505
	0,0005
	0,003095696
	Dimensão 5
	35,40466667
	0,008326664
	0,0005
	0,008341663
	Dimensão 6
	37,51666667
	0,006429101
	0,0005
	0,006448514
Tabela A2 sem apoio.
	Dimensão
	Média de Valores (mm)
	Desvio Padrão (mm)
	Erro Aferido (mm)
	Incerteza Combinada (mm)
	Dimensão 1
	24,827
	0,005291503
	0,0005
	0,005315073
	Dimensão 2
	27,31466667
	0,004041452
	0,0005
	0,004072264
	Dimensão 3
	30,40633333
	0,003785939
	0,0005
	0,003818813
	Dimensão 4
	32,75866667
	0,00305505
	0,0005
	0,003095696
	Dimensão 5
	35,385
	0,011789826
	0,0005
	0,011800424
	Dimensão 6
	37,50466667
	0,007234178
	0,0005
	0,007251437
Tabela B10 com apoio.
	Dimensão
	Média de Valores (pol)
	Desvio Padrão (pol)
	Erro Aferido (pol)
	Incerteza Combinada (pol)
	Dimensão 1
	0,56
	0
	0,0005
	0,0005
	Dimensão 2
	0,711666667
	0,00057735
	0,0005
	0,000763763
	Dimensão 3
	0,772
	1,35974E-16
	0,0005
	0,0005
	Dimensão 4
	0,856
	0
	0,0005
	0,0005
	Dimensão 5
	0,951333333
	0,00057735
	0,0005
	0,000763763
	Dimensão 6
	1,057
	0
	0,0005
	0,0005
Tabela B10 sem apoio.
	Dimensão
	Média de Valores (pol)
	Desvio Padrão (pol)
	Erro Aferido (pol)
	Incerteza Combinada (pol)
	Dimensão 1
	0,561
	0
	0,0005
	0,0005
	Dimensão 2
	0,710666667
	0,00057735
	0,0005
	0,000763763
	Dimensão 3
	0,772
	1,35974E-16
	0,0005
	0,0005
	Dimensão 4
	0,856
	0
	0,0005
	0,0005
	Dimensão 5
	0,951666667
	0,00057735
	0,0005
	0,000763763
	Dimensão 6
	1,057
	0
	0,0005
	0,0005
Conclusão
A realização desta atividade permitiu evidenciar, de forma prática e detalhada, a importância da metrologia dimensional e do cálculo de incertezas para garantir a confiabilidade e a rastreabilidade dos resultados obtidos. Durante o experimento, o micrômetro foi empregado como ferramenta principal devido à sua capacidade de realizar medições com elevada resolução, demonstrando sua adequação para aplicações que exigem alta precisão, tanto no sistema métrico quanto no imperial.
Os cálculos realizados para determinar as incertezas de medição seguiram uma abordagem metrológica robusta, considerando fatores como a resolução do instrumento, a repetitividade das medições e o erro aferido especificado pelo fabricante. A análise estatística das medições, incluindo o cálculo do desvio padrão e da incerteza combinada, destacou a necessidade de uma avaliação criteriosa das variáveis envolvidas no processo de medição. Essa abordagem meticulosa minimiza potenciais desvios e assegura que os resultados estejam dentro de limites aceitáveis de confiabilidade.
Adicionalmente, a uniformidade observada entre as medições repetidas reafirma a confiabilidade do instrumento e a competência do procedimento aplicado. Essa constância é crucial para atender aos requisitos de qualidade em ambientes industriais e acadêmicos, onde medições precisas são indispensáveis para garantir a conformidade com especificações técnicas.
Por fim, o desenvolvimento deste relatório proporcionou não apenas o aprimoramento das habilidades práticas em medições dimensionais, mas também o aprofundamento do conhecimento teórico em fundamentos da metrologia. A aplicação de conceitos como resolução, repetitividade e incerteza de medição reflete diretamente a relevância de integrar conhecimento técnico-científico à prática cotidiana. Assim, esta atividade contribuiu significativamente para a formação de engenheiros capacitados a atuar de maneira assertiva nas demandas técnicas e industriais, onde a precisão e a confiabilidade são aspectos inegociáveis.
Referências Bibliográficas
[1] Guia Para a Expressão da Incerteza de Medição - ABNT, INMETRO, Rio de Janeiro, 2003.
[2] Manual de Metrologia Dimensional - SENAI, 2018.
[3] Montgomery, D.C. Introdução ao Controle Estatístico da Qualidade. LTC, 2016.
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