aula3 metrologia

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MODULO – C FASE 1 – G.P.I.
(Gestão da Produção Industrial)
Matéria: Metrologia (91555).
(uta medição e qualidade – C 2016 – Fase 1)
Resumo aula teórica 3:
Tema 1 – Conceito de metrologia.
Tal qual descrito anteriormente, a metrologia é, de forma bem 
resumida, a ciência das medições. Ela trata do estudo e da 
aplicação de meios adequados para quantificação de grandezas, 
tais como comprimento, ângulo, massa, força, pressão, volume, 
temperatura, velocidade etc.
A metrologia engloba todos os fenômenos, instrumentos e 
procedimentos envolvendo as medições e unidades de medida. Trata 
dos conceitos básicos, dos métodos, dos erros e sua propagação, das 
unidades e dos padrões envolvidos na quantificação de grandezas 
físicas. Essa ciência também se refere ao campo de conhecimento 
sobre pesos e medidas e dos sistemas de unidades nacionais e 
internacionais.
Conforme o INMETRO, é a:
“Ciência da medição que abrange todos os aspectos teóricos e 
práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza, em 
quaisquer campos da ciência ou tecnologia”. (INMETRO. VIM - 2. 
ed. Brasília, SENAI/DN, 2000. 75 p.).
Para atingir a confiabilidade e a conformidade dos 
produtos e processos são necessárias ações como: calibração 
de instrumentos de medição, análise dos resultados de medição, 
definição de boas práticas de medição, gestão e manutenção de 
instrumentos de medição, entre outras ações.
A metrologia, em função das ações acima descritas, permite 
que peças manufaturadas em locais e tempos diferentes se 
acoplem entre si sem necessidade de ajustes. Isso contribui para 
facilitar o intercâmbio de peças entre empresas e países distintos, 
possibilitando agilidade e redução de custos de produção e 
consequentemente aumento de produtividade.
Como vimos anteriormente, a metrologia está dividida em três 
grandes áreas: metrologia científica, metrologia industrial e 
metrologia legal. Nossos estudos estarão concentrados na 
metrologia industrial.
Tema 2: Terminologia I.
Para compreensão da ciência metrologia é necessário 
conhecer os termos pertinentes entre os profissionais envolvidos 
no sistema. Para suportar as definições dos termos abaixo 
descritos, serão utilizadas algumas informações provenientes do 
Vocabulário Internacional de Metrologia 2012 (VIM 2012).
Grandeza
Propriedade de um fenômeno, corpo ou substância, que pode ser 
expressa quantitativamente sob a forma de um número e de uma 
referência. É objetivamente aquilo que se pretende medir, não se 
focando apenas em medidas de comprimento, mas também, por 
exemplo, em medição de força, pressão, temperatura, tempo etc.
Mensurando
Grandeza específica submetida à medição. É o objeto da medição.
Medição
“Processo de obtenção experimental de um ou mais valores 
que podem ser, razoavelmente, atribuídos a uma grandeza” 
(VIM, 2012, p.16), no qual não são observadas as propriedades
qualitativas.
Para TOLEDO (2014, p. 31) a medição é, portanto, realizada por 
meio da comparação de grandezas ou da contagem de entidades e
pressupõe uma descrição da grandeza de forma adequada ao uso 
pretendido para seu resultado, segundo um procedimento e com 
um sistema calibrado que opera de acordo com o procedimento 
especificado, incluindo as condições de medição. Esse processo 
representa uma sequência de atividades envolvendo pessoas, 
procedimentos, equipamentos e instrumentos de medição.
Resultado da medição
É a faixa de valores dentro da qual deve estar o verdadeiro valor do 
mensurando.
Em toda medição efetuada, existem erros de medição. É 
necessário considerá-los, compensar o que for possível e 
apresentar a faixa de dúvidas ainda remanescente no resultado de 
medição.
Conforme ALBERTAZZI e SOUSA (2008, p. 12), os erros de 
medição sempre deixam uma parcela de dúvidas que permite 
determinar apenas aproximadamente o valor do mensurando, o 
que dá origem à faixa de valores dentro da qual o valor do 
mensurando é esperado. Veja a figura:
O resultado de medição é composto de duas partes: o resultado base 
(RB) e a incerteza de medição (IM). O resultado-base é o valor central 
da faixa a que corresponde o resultado de medição. É o valor que se 
acredita ser o valor real do mensurando e é calculado a partir da 
indicação ou da média de várias indicações, suscetível a possível 
correção.
Resultado Base
É a estimativa do valor do mensurando que, acredita-se mais se 
aproximar do seu valor verdadeiro. Corresponde ao valor central do 
resultado de medição.
Como exemplo vamos utilizar um eixo com diâmetro de 100 mm, sendo 
medido por meio de um paquímetro. Supondo que a incerteza de 
medição é de ± 0,05, pode se estimar que o verdadeiro valor do 
mensurando encontra-se entre 99,95 e 100,05. Quando essa incerteza 
for considerada insignificante para determinada finalidade, o resultado 
pode ser expresso apenas pelo único valor medido.
Tema 3: Terminologia II.
Erros de medição
Medir sem cometer erros é uma utopia, ou seja, não existe um sistema 
perfeito. Para realizar uma medição sem erros, seriam necessários:
1. Um sistema de medição perfeito
2. Um ambiente controlado e perfeitamente estável
3. Um operador perfeito
4. Que a grandeza sob medição (mensurando) apresente um valor 
único, perfeitamente definido e estável
A metrologia não nega a existência do erro de medição, mas 
aponta caminhos que permitam conviver e delimitar a ação dos 
erros para obtermos informações confiáveis.
As causas de erro de medição provêm:
Do operador; O operador provoca erros ao estabelecer uma 
estratégia de medição equivocada e cometendo erros de leitura. O 
operador deve utilizar o equipamento adequado e de forma correta 
(posição, pressão de medição etc.).
Do ambiente; As influências do ambiente de medição provocam 
erros de medição. Tanto peças como instrumentos variam suas 
dimensões conforme a temperatura a que são submetidos. No 
caso, por exemplo, de uma grandeza de comprimento, submetida a
medição fora do padrão da temperatura de referência (20°C) 
poderá alterar o comportamento do instrumento e da peça, sendo 
necessário conhecer se isso irá interferir no resultado da medição.
Atenção: a temperatura de validação dos instrumentos é de 20ºC!
Do instrumento; Os instrumentos de medição não são perfeitos e 
as imperfeições construtivas variam com o passar do tempo. Os 
instrumentos de medição devem ser submetidos a ensaios 
periódicos para verificar se o erro do instrumento está dentro de 
limites aceitáveis. Essa verificação periódica é denominada de 
calibração e será vista mais adiante. Também, ao utilizarmos um 
instrumento, devemos nos atentar a sua exatidão, para que não 
cometamos erros que possam causar problemas de qualidade. No 
exemplo a seguir, um paquímetro está medindo uma peça com 10 
mm (calibrada) e está indicando 10,20 mm. Existe, portanto, um 
erro de 0,20 mm. Observe: 
Da peça; Podem ocorrer situações em que, mesmo com os três fatores 
de medição sob controle (Operador, Ambiente e Instrumento), ainda 
assim haverá grandes erros de medição. Peças mecânicas possuem 
erros de forma que podem levar a erros de medição. O exemplo abaixo 
ilustra bem esse problema, onde variações indesejáveis de conicidade 
e erro de forma (“ovalização”) podem comprometer a medição.
Qual será o diâmetro dessa peça?
Incerteza de medição; Conforme o VIM 2012, incerteza de medição é 
o parâmetro associado ao resultado de uma medição que 
caracteriza a dispersão dos valores que podem ser 
fundamentalmente atribuídos a um mensurando.
Para ALBERTAZZI e SOUSA (2008) incerteza de medição é a 
parcela de dúvidas associada à medição. Corresponde à metade 
do comprimento da faixa simétrica e está centrada em torno de um 
resultado base, que exprime a faixa de dúvidas associada à 
medição.
Para facilitar o entendimento, vamos utilizar uma pesquisa eleitoral 
como exemplo.Imagine que exista três candidatos e o resultado da
pesquisa realizada por um determinado instituto mostrou o seguinte
resultado:
Como a margem de erro da pesquisa é de ± 4%, não é possível afirmar 
qual candidato está na frente da pesquisa.
Vamos ver o exemplo a seguir, relativo a uma medição realizada 
por um instrumento chamado micrômetro.
Neste caso, em função da incerteza do instrumento de medição, existe 
a possibilidade de o valor medido de 20,09 mm ser de até 20,11, 
portanto acima da tolerância admitida para a peça (20 ±0,1, ou seja, de 
19,90 a 20,10). Nota-se então que esta peça pode eventualmente estar 
fora das tolerâncias especificadas (20,11 mm referente ao valor medido 
mais a incerteza de medição contra 20,10 mm da dimensão máxima 
permitida pela tolerância da peça).
Para evitar este tipo de situação, em que se tem uma certa 
precisão dimensional, devemos ter um cuidado especial quanto à 
incerteza de medição.
Dispositivo de medição
Dispositivo utilizado para realizar medições individualmente ou 
associado a um ou mais dispositivos suplementares (VIM, 2012). 
Utilizados para realizar medições, como paquímetros e micrômetros, 
incluindo-se, também, os dispositivos usados para medições por 
atributos, como os calibradores passa/não passa para classificação de 
um produto conforme ou não-conforme.
Calibradores
Instrumentos fabricados por meio de um processo de usinagem de 
precisão, utilizados para verificação das tolerâncias dimensionais de 
peças fabricadas por medição indireta. Denominam-se contra-
calibradores os instrumentos fabricados com tolerâncias dimensionais 
relativamente mais apertadas, os quais são utilizados para verificar as 
dimensões dos calibradores de uso rotineiro.
Sistema de medição
Conjunto de elementos e recursos que permite a execução das 
medições e a obtenção de resultados. Esse conjunto inclui: operador, 
instrumento de medição, peça a ser medida, dispositivos, padrões, 
métodos, ambiente e software.
Padrão
Conforme VIM:2012, padrão de medição é a realização da definição de 
uma dada grandeza, com um valor determinado e uma incerteza de 
medição associada, utilizada como referência. Como exemplo, um 
padrão de medição de massa de 1 kg com uma incerteza-padrão 
associada de 3 μg (milésimo de miligrama). É o valor de referência 
utilizado como base para comparar os resultados obtidos com o sistema
de medição.
Resolução
É a menor diferença entre indicações que pode ser significativamente 
percebida e a menor medida que pode ser feita por um instrumento.
Muitas vezes, na escolha de um instrumento de medição com 
base na resolução, utiliza-se de uma regra básica: dividir a 
tolerância total da peça a ser medida por 10.
Por exemplo: num caso do diâmetro de um eixo mecânico em que
o limite superior de controle (LSC) é de 10,05 mm e limite inferior 
de controle (LIE) é de 9,95 mm, temos um campo de tolerância 
total de 0,10 mm (10,05 – 9,95). Dividindo-se este valor por 10, 
encontraremos o valor de 0,01 mm, que deveria ser a resolução 
mínima para o dispositivo de medição.
Faixa de medição
É a faixa de valores, especificada pelo fabricante, dentro da qual o 
instrumento de medição pode ser utilizado normalmente. Essa faixa 
delimita os valores máximo e mínimo que o instrumento deve ser 
utilizado segundo suas especificações metrológicas.
 
Tema 4; Exatidão e precisão.
Os termos a seguir foram destacados da terminologia para 
que se possa entender em detalhes o erro de medição. Dois 
conceitos importantíssimos proporcionarão uma compreensão mais
apurada sobre erros de medição: a exatidão e a precisão, que são
dois parâmetros qualitativos associados ao desempenho de um 
sistema.
Exatidão; É proporcional à diferença entre um valor medido e o 
valor de referência. Esse valor observado pode ser admitido como 
a média de diversos valores individuais obtidos por uma 
característica do mesmo objeto que está sendo medido. Um 
sistema com excelente exatidão possui a capacidade funcionar 
sem erros, tendo sempre um ótimo desempenho. Um sistema que 
sempre acerta é um sistema com ótima exatidão.
Precisão; É proporcional a diferença entre os valores observados 
para obter-se uma medida. Quanto maior a concordância ou a 
proximidade entre valores individuais de um conjunto de medidas, 
maior é a precisão de um sistema de medição. Um sistema com 
ótima precisão apresenta pouca dispersão, isto é, capacidade de 
obter sempre o mesmo resultado quando submetido a repetições.