Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 Metrologia- Paulo Rogério Metrologia e Confiabilidade de Equipamentos Curso: Engenharia Mecânica Prof. Paulo Rogério C. de Oliveira 2017 2 Metrologia- Paulo Rogério Apresentação do Professor 3 Metrologia- Paulo Rogério Metrologia “O conhecimento amplo e satisfatório sobre um processo ou fenômeno somente existirá quando for possível medi-lo e expressá-lo por meio de números. Se você não pode medir algo, não pode melhorá-lo” (Sir William Thomson, Lord Kelvin) 4 Metrologia- Paulo Rogério Conteúdo da Disciplina – Resumo 1. Áreas da Metrologia; 2. Sistema Brasileiro de Normalização 3. Sistema Internacional de Unidades 4. Processo de Medição; 5. Sistemas de Tolerância e Ajustes; 6. Tolerância Geométrica; 7. Instrumentos básicos de medição; 8. Rugosidade superficial; 9. Medidores de deslocamento; 10.Máquinas de medição; 11.Calibração. 5 Metrologia- Paulo Rogério Habilidade Sucesso Conhecimento Trinômio - Sucesso Atitude 6 Bibliografia Vocabulário Internacional de Metrologia: Conceitos fundamentais e gerais de termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. 94 p. Fundamentos de Metrologia Científica e Industrial – 1ª Edição Armando Albertazzi G. Jr e Andre R. de Sousa. Barueri , Editora Manole, 2008. 424 p. Metrologia na Indústria – 8ª Edição. Franciso Adval de Lira . São Paulo. Editora Ética. 2009 . 256 p. 7 Metrologia- Paulo Rogério Calendário Acadêmico 8 Metrologia- Paulo Rogério Avaliação Disciplinas Presenciais Média de aprovação: Mantém 60% Oficial 2, Segunda Chamada e Exame = Provas que contemplam TODO o conteúdo trabalhado. Bimestre % na média Disciplinas Presenciais Valor cada atividade B1 40% 30% avaliação parcial 10 pontos 70% prova oficial 10 pontos B2 60% 30% avaliação parcial 10 pontos 70% prova oficial 10 pontos 9 Metrologia- Paulo Rogério Use APENAS as vias disponibilizadas pela Faculdade para comunicação com alunos: Mensagem via Portal para recados e avisos. Grupos de whatsapp não são meios autorizados para comunicação acadêmica. É PROIBIDO enviar materiais para alunos via e-mail. USE SEMPRE O PORTAL, ele garante que terão acesso APENAS os alunos regularmente matriculados. Informações Gerais DATA ATIVIDADES 10/02 Aplicações da Metrologia - Áreas da Metrologia: Metrologia Científica, Metrologia Industrial e Metrologia Legal. 17/02 Sistema Internacional de Unidades - O Sistema Brasileiro de Normalização: Órgãos governamentais, laboratórios, redes de metrologia. 24/02 Processo de Medição - Fatores Metrológicos: Erros de medição, Incerteza de medição, Padrões e Rastreabilidade. 03/03 ATIVIDADE AVALIATIVA 10/03 Sistemas de Tolerância e Ajustes: Terminologia de tolerâncias, indicações de tolerância, representação simbólica, sistema internacional, ISO. 17/03 Tolerância Geométrica: Forma, orientação, posição. 24/03 Instrumentos básicos de medição - Características e utilização - Objetivo Específico: Conhecer as principais características dos instrumentos e equipamentos de medição e de suas escalas e saber utilizá-los. 25/03 ATIVIDADE SÁBADO LETIVO Aplicação 31/03 AVALIAÇÃO OFICIAL 1 - 10 PONTOS (INDIVIDUAL) 07/04 Goniômetros: Medição Angular. Unidades de medição angular. Característica construtiva. Princípio de funcionamento. Tipos e usos. Aspectos operacionais. Leitura de medidas. 28/04 Instrumentos auxiliares de medição e calibradores: Desempenos. Réguas. Esquadros - Calibradores. Tipos e Aplicações. 05/05 Rugosidade e rugosímetro - Conceitos e classificação de rugosidade: Modelos de rugosidade e suas características, desvios microgeométricos, rugosímetro (características físicas, funcionamento e utilização do equipamento). 06/05 ATIVIDADE SÁBADO LETIVO Aplicação 12/05 Medidores de deslocamento: Definição e características construtivas: Tipos, aspectos operacionais, princípio de funcionamento, leitura de medidas. 19/05 Máquinas de medição - Objetivo Específico: Conhecer as principais características e funcionamento das máquinas de medição e saber utilizá-las - Projetores, Microscópios, Máquinas Dedicadas, Dispositivos de Controle. 26/05 Aferição e calibração: Aferição e calibragem de instrumentos - Conceitos, metodologia, normas e métodos para aferição e calibração. 27/05 ATIVIDADE SÁBADO LETIVO 02/06 09/06 AVALIAÇÃO OFICIAL 2 - 10 PONTOS (INDIVIDUAL) 23/06 AVALIAÇÃO SEGUNDA CHAMADA EXAME FINAL 11 Metrologia- Paulo Rogério Conceito • A metrologia é uma ferramenta imprescindível para: • Avaliar a conformidade de produtos e processos; • Garantia de justas relações comerciais; • Promover a cidadania (saúde, segurança e meio ambiente); • Qualidade, inovação e competitividade; • Assegurar reconhecimento nacional e internacional. 12 Metrologia- Paulo Rogério Áreas da Metrologia Basicamente, a metrologia está dividida em três grandes áreas: • Metrologia Científica: Utiliza de instrumentos laboratoriais, pesquisas e metodologias científicas que têm por base padrões de medição nacionais e internacionais para o alcance de altos níveis de qualidade metrológica. 13 Metrologia- Paulo Rogério • Metrologia Industrial: cujos sistemas de medição controlam processos produtivos industriais e são responsáveis pela garantia da qualidade dos produtos acabados. • Metrologia Legal: está relacionada a sistemas de medição usados nas áreas de saúde, segurança e meio ambiente. Áreas da Metrologia 14 Sinmetro Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial Lei nº 5.966, de 11 de dezembro de 1973 Conmetro Conselho Nacional de Metrologia Normalização e Qualidade Industrial Comitês Técnicos Comitê Brasileiro de Metrologia (CBM) Comitê Brasileiro de Avaliação da Conformidade (CBAC) Comitê Codex Alimentarius do Brasil (CCAB) Comitê Brasileiro de Normalização (CBN) Comitê Brasileiro de Regulamentação (CBR) Comitê Brasileiro de Barreiras Técnicas ao Comércio (CBTC) CPCON Inmetro: Secretaria Executiva e Executor das Políticas 10 Ministérios CNI IDEC ABNT O Sistema Brasileiro de Normalização Comissão Permanente dos Consumidores 15 Metrologia- Paulo Rogério O Sistema Brasileiro de Normalização Dentre as organizações que compõem o Sinmetro, as seguintes podem ser relacionadas como principais: Conmetro e seus Comitês Técnicos: Comitê Brasileiro de Normalização - CBN Comitê Brasileiro de Avaliação da Conformidade - CBAC Comitê Brasileiro de Metrologia - CBM Comitê do Codex Alimentarius do Brasil - CCAB Comitê Brasileiro de Coordenação de Barreiras Técnicas ao Comércio - CBTC Comitê Brasileiro de Regulamentação – CBR Inmetro: Organismos de Inspeção Acreditados Organismos de Treinamento Acreditados Organismo Provedor de Ensaio de Proficiência Credenciado Institutos Estaduais de Pesos e Medidas – IPEM Redes Metrológicas Estaduais 16 Metrologia- Paulo Rogério O Sistema Brasileiro de Normalização Organismos de Certificação Acreditados, (Sistemas da Qualidade, Sistemas de Gestão Ambiental, Produtos e Pessoal) São os organismos de certificação acreditados, que conduzem a certificação da conformidade no Sinmetro, nas áreas de produtos, sistemas da qualidade, pessoal e meio ambiente. Estes organismos são entidades públicas, privadas ou mistas, nacionais ou estrangeiras, situadas no Brasil ou no exterior, sem finslucrativos e que demonstraram competência técnica e organizacional para aquelas tarefas. Operam em bases semelhantes aos organismos estrangeiros, utilizando normas e guias ABNT, Copant, Mercosul, ISO/IEC e as recomendações do IAF, IATCA e IAAC, principalmente. A certificação de pessoal é apoiada pelos organismos de treinamento acreditados pelo Inmetro 17 Metrologia- Paulo Rogério O Sistema Brasileiro de Normalização Laboratórios Acreditados – Calibrações e Ensaios – RBC/RBLE Os ensaios e calibrações executados no Sinmetro são de responsabilidade dos laboratórios públicos, privados ou mistos, nacionais ou estrangeiros, da RBC e RBLE. Tais serviços são utilizados, na maioria dos casos, para a certificação de produtos (ensaios) e calibração de padrões de trabalho na indústria, além da calibração dos próprios instrumentos industriais. Todos os serviços nesta área são executados por laboratórios acreditados pelo Inmetro, no Brasil e no exterior. A base para o acreditação e operação dos laboratórios constituintes da RBC e RBLE, são as normas e guias da ABNT, Copant, Mercosul e ISO/IEC e suas interpretações pelo ILAC e IAAC, principalmente. Laboratórios de agrotóxicos e de análises clínicas podem ser também acreditados pelo Inmetro. Os organismos de ensaios de proficiência são acreditados pelo Inmetro para dar maior confiabilidade às Redes Laboratoriais. 18 Metrologia- Paulo Rogério O Sistema Brasileiro de Normalização Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT A área de normalização no Sinmetro está sob a responsabilidade da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que tem autoridade para acreditar Organismos de Normalização Setoriais (ONS) para o desempenho dessas tarefas. A ABNT é uma organização não governamental, mantida com recursos da contribuição dos seus associados e do Governo Federal. A ABNT representa o Brasil na ISO/IEC e nos foros regionais de normalização, auxiliada por entidades governamentais e privadas. A ABNT tem participação em vários comitês técnicos, como o ISO TC 176 (qualidade), ISO TC 207 (meio ambiente) e ISO/CASCO, além do ISO/TMB (Technical Management Board). As atividades relacionadas à acreditação e avaliação de conformidade no Sinmetro são baseadas nas normas e guias ABNT/ISO/IEC. 19 Metrologia- Paulo Rogério O Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia – Inmetro - é uma autarquia federal, vinculada ao Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, que atua como órgão normativo do Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Por dentro do INMETRO Sua missão é prover confiança à sociedade brasileira nas medições e nos produtos, através da metrologia e da avaliação da conformidade, promovendo a harmonização das relações de consumo, a inovação e a competitividade do País. 20 Metrologia- Paulo Rogério Por dentro do INMETRO Calibração de Instrumentos de Medição e Interpretação de Certificados ISOTERMAS DO GÁS NITROGÊNIO 0,005 m³/l 50 L x 0,005 m3/L = 0,25 m3/cilindro 0,25 m3/cilindro x 1000 cilindros = 250 m3/dia 250 m3 x 20 dias = 5000 m3/mês V(50 l; 19 MPa; 25 o c) = 10,2 m 3 Número de cilindros comprometidos = 5000 m3 = 490 cilindros 10,2 m3 10% Existem três tipos de usuários sob o ponto de vista metrológico: Aqueles que não tem nenhum envolvimento com metrologia; Aqueles que têm envolvimento por imposição de uma norma; Aqueles que têm envolvimento porque são conscientes de seu potencial como ferramenta de melhoria da qualidade. PERFIL DO USUÁRIO DE METROLOGIA SISTEMA DE MEDIÇÃO Cada dia mede-se mais. Cada dia toma-se mais decisões baseadas em fatos (dados). Cada dia as tolerâncias são menores. Cada dia envolve mais riscos. Cada dia envolve mais dinheiro. Cada dia as transações comerciais são mais internacionais. ... O sistema de medidas é cada dia mais importante para tomada de decisão ... $$$$$$$$$$$$ SISTEMA DE MEDIÇÃO O sistema de medição é um conjunto formado por: •estrutura organizacional •procedimentos •equipamentos de medição • inspeção/ensaios (incluindo software de testes, materiais, padrões, dispositivos) •comprovação metrológica para garantir validade das medidas (resultados) e evidenciar a qualidade de um produto e/ou serviço O termo “Metrologia” tem origem grega. Metro medida Logia ciência Em 1968 foi introduzido o Sistema Internacional de Medidas - SI UNIDADES - SI GRANDEZA NOME SÍMBOLO comprimento metro m massa quilograma kg tempo segundo s corrente elétrica ampère A temperatura termodinâmica kelvin K quantidade de matéria mol mol intensidade luminosa candela cd METROLOGIA - METROLOGIA MATÉRIA-PRIMA MÁQUINA MÃO-DE-OBRA MÉTODO MEIO-AMBIENTE PROCESSO OUTPUT INPUT Calibração DISTRIBUIÇÃO NORMAL -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 68,26% 95,5% 99,73% LIE LSE VN MELHORIA DO PROCESSO Reduzir a variação Deslocar a média 1 2 3 4 5 6 Peças Defeituosas Peças Sem Defeitos 7 MELHORIA DO PROCESSO - AMOSTRA INSTRUMENTO LABORATORISTA NORMA MEIO-AMBIENTE METROLOGIA RESULTADO DA MEDIÇÃO Amostra Normas Instrumento Ambiente Vidraçaria Limpeza Reagentes/Matéria-prima Pureza Amostra Homogeneidade Validação Interpretação Calibração Iluminação Ventilação Contaminação Capacitação Habilidade Temperatura Umidade Pressão Manutenção Valor da Medida Laboratorista Avaliação das Variáveis - Exemplo Causa Efeito Incerteza de Medição Resolução Variação real do processo Variação do dispositivo de medição 6 Variação observada do processo I I I.T. III LIE LSE II II • Grau de concordância entre o resultado de uma medição e um valor verdadeiro. V.R. Resultado Exatidão Exatidão Média das Medições Instrumento B Instrumento A Média das Medições Precisão • A habilidade do instrumento reproduzir suas próprias medidas. LSE LIE Precisão e Exatidão Precisão e Inexatidão Imprecisão e Exatidão Imprecisão e Inexatidão X PRECISÃO E EXATIDÃO 0,15 0,17 0,16 0,15 0,14 0,10 0,10 0,11 0,09 0,10 0,13 0,10 0,15 0,13 0,10 0,17 0,14 0,16 0,15 0,10 0,11 0,10 0,11 0,10 0,12 0,11 0,14 0,13 0,10 0,16 0,14 0,16 0,17 0,09 0,11 0,11 0,09 0,09 0,11 0,08 0,14 0,12 0,08 0,16 0,16 0,15 0,16 0,10 0,11 0,11 0,10 0,09 0,12 0,16 0,09 0,11 0,09 0,16 0,15 0,14 0,16 0,09 0,10 0,10 0,10 0,09 0,11 0,07 0,08 0,11 0,09 0,15 0,17 0,15 0,15 Instrumento A Instrumento C Instrumento B 00963,0a 155 , 0 a x 111,0bx 0234,0b 100 , 0 c x 00764,0c PRECISÃO E EXATIDÃO Vn = 0,10 V. verdadeiro V. verdadeiro V. verdadeiro0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 100,0cx0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 155,0ax 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 0,07 111,0bx Analogia com o alvo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00963 , 0 a 0234 , 0 b 00764 , 0 c INCERTEZA DE MEDIÇÃO A Incerteza de Medição é um conceito usado internacionalmente para descrever a qualidade da medição. Os padrões de Sistema de Qualidade, tais como a TS16949 e a ISO/IEC 17025 exigem que “A incerteza da medição seja conhecida e consistente com a capacidade de medição requerida para qualquer equipamento de inspeção, medição ou ensaio” A Incerteza é o intervalo designado a um resultado de medição que descreve, dentro de um nível de confiança definido, que esse intervalo contém o verdadeiro resultado da medição. Medição Verdadeira = Medição Observada (resultado) U • Erro x Incerteza – Um ERRO é composto de erros sistemáticos; – A INCERTEZA é composta, principalmente, de erros aleatórios; – A média dos valores medidos representa o valor mais provável; INCERTEZA DE MEDIÇÃO • Correção INCERTEZA DE MEDIÇÃO INCERTEZA DE MEDIÇÃO • Avaliação e quantificação dos diversos fatores que influenciam o resultado de uma análise 25/04/2006 Draft 6 Draft Treinamento de CEP - - Minitab – Out -04 - Versão 37 Ensaio X1 X2 X3 Amostra Z1 Z2 Z3 Temperatura - Padrões - Laboratoristas - etc. Y1, Y2, etc. Resultados LIE LSE Equipamento Valor de referência Média dos resultados erro aleatório erro sistemático erro total As fontes de erros: PROCESSO DE MEDIÇÃO variações randômicas (comuns) + sistemáticas (especiais) III II I I II LIE LSE I - produtos ruins sempre serão classificados de ruins III - produtos bons sempre serão classificados como produtos bons II - potenciais decisões erradas poderão ser tomadas onde: área de incerteza área de incerteza INCERTEZA DE MEDIÇÃO Erro do tipo I - Produtor Efeitos da variabilidade na tomada de decisão LIE LSE Erro do tipo II - Consumidor Efeitos da variabilidade na tomada de decisão LIE LSE PREOCUPAÇÕES • Com tantas variáveis, como é garantida a confiabilidade dos resultados? • Os resultados estão próximos dos limites de especificação. Como é garantido que estão corretos? PROPÓSITOS DA CALIBRAÇÃO • VERIFICAR SE UM INSTRUMENTO ESTÁ FUNCIONANDO ADEQUADAMENTE OU SE ATENDE ÀS ESPECIFICAÇÕES DO FABRICANTE; • DETERMINAR O ERRO DE INDICAÇÃO DO INSTRUMENTO; • DETERMINAR AS CORREÇÕES A SEREM APLICADAS; • ESTABELECER UM VALOR PARA O MENSURANDO; • DEMONSTRAR A RASTREABILIDADE. Será que esquecemos de Calibrar os Instrumentos? ENTENDENDO O QUE É CALIBRAÇÃO • CALIBRAÇÃO Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões. • AJUSTE Operação destinada a fazer com que um instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. • CORREÇÃO Valor adicionado algebricamente ao resultado não corrigido de uma medição para compensar um erro sistemático. Indústria e outros setores Calibração interna Calibração Padrões Nacionais BIPM Unidades do SI Padrões Internacionais Padrões dos Institutos Nacionais de Metrologia Padrões de referência dos laboratórios de calibração acreditados Padrões de referência dos laboratórios internos Padrões de trabalho no chão de fábrica HIERARQUIA DO SISTEMA METROLÓGICO RASTREABILIDADE Incerteza de Medição Cinco motivos para se calibrar os instrumentos de medição cujos resultados influenciam diretamente numa malha de qualidade assegurada: Quando novo, Quando submetido a esforço excessivo, Quando sofrer queda; Quando submetido à manutenção; Quando não estiver confiável. A CALIBRAÇÃO DE INSTRUMENTOS Se faz necessária sempre que se deseja que suas indicações se tornem confiáveis. COMO APROVAR UM INSTRUMENTO? • Ajustar para diminuir o erro e calibrar novamente; • Enviar para a manutenção e calibrar novamente; • Destinar o instrumento a outra atividade para a qual a tolerância é maior; • Descartar o instrumento, caso nenhuma das opções acima possam ser adotadas. – Identificado como impróprio para uso (etiquetado) e – retirado de uso (segregado em local apropriado). REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO ( RBC) A Acreditação de um laboratório de calibração é concedida por especialidade da metrologia para uma determinada relação de serviços, incluindo faixas e melhores capacidades de medição. Constituída por laboratórios acreditados, a RBC congrega competências técnicas e capacitações vinculadas às indústrias, universidades e institutos tecnológicos, habilitados à realização de serviços de calibração. A Acreditação subentende a comprovação da competência técnica, credibilidade e capacidade operacional do laboratório. Utilizando padrões rastreáveis às referências metrológicas mundiais de mais alta exatidão, a RBC estabelece o vínculo com as unidades do Sistema Internacional (SI) constituindo as bases econômicas preconizadas nos mercados globalizados. Exemplo: Calibração na área de massa • Um padrão de massa de 10kg, classe M2, é rastreado e a sua tolerância de processo é de ± 1,5g. Neste caso, se o resultado da calibração apresentar um valor médio abaixo de 9.998,5g ou acima de 10.001,5g este instrumento é considerado adequado ao uso? O que fazer? PROCESSO DE MEDIÇÃO a regra: “quatro a dez vezes” A probabilidade de se cometer erro na medida, quando a relação é menor que 4, é muito grande a custo do sistema torna-se exagerado quando a relação é maior que 10 e a probabilidade de se cometer erro não muda significativamente. tolerância da especificação variação do processo variação do sist. Medição = 1/10 da Tolerância ERRO DA MEDIÇÃO X TOLERÂNCIA processo medição LSE LIE 0,13 0,14 0,15 1 2 3 4 5 6 RESOLUÇÃO Resolução de 0,01 0,134 0,142 0,146 Resolução de 0,001 CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO - ISO/IEC 17025 • Certificados de calibração devem incluir as seguintes informações: • um título (por exemplo: “Certificado de Calibração”); • nome e o endereço do laboratório onde a calibração foi realizada; • identificação unívoca do certificado de calibração, e em cada página uma identificação que assegura que a página seja reconhecida como uma parte do certificado de calibração , e uma clara identificação do final do certificado de calibração; • nome e o endereço do cliente; • identificação do método utilizado; • descrição, condição e identificação não ambígua, do(s) item(s) calibrado(s); • data do recebimento dos itens de calibração, quando isto for crítico para a validade e aplicação dos resultados, e as datas de realização da calibração; CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO - ISO/IEC 17025 • Certificados de calibração devem incluir as seguintes informações: • referência ao plano e procedimentode amostragem utilizados pelo laboratório ou por outros organismos, quando forem pertinentes para a validade ou aplicação dos resultados. • resultados da calibração com as unidades de medida, onde apropriado; • nome(s), função(es) e assinatura(s) ou identificação equivalente da (s) pessoa(s) autorizada(s) para emissão do certificado de calibração; • Onde pertinente, uma declaração de que os resultados se referem somente aos itens calibrados. • As condições (por exemplo: ambientais) sob as quais as calibrações foram feitas, que tenham influência sobre os resultados • A incerteza de medição e evidência de que as medições são rastreáveis. ANÁLISE DO CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO • O processo de análise de um certificado para assegurar que um instrumento está adequado ao uso pretendido é conhecido por: – comprovação metrológica; – validação do certificado ou – validação do instrumento. • A análise pode ser dividida em duas etapas: – atendimento à norma (ISO 17025) – verificar se os resultados obtidos atendem ao LEA (Limite de Erro Admissível - incerteza/exatidão especificada pelo fabricante do instrumento sob calibração). – | Erro | + | Ucal | • OBS. É recomendável que o laboratório ou a organização elabore um “Critério de Aceitação” do serviço contratado. | LEA |
Compartilhar