Relatório Paquímetro

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
FÍSICA EXPERIMENTAL I
Agosto/2014
PAQUÍMETROS
Trabalho referente à disciplina
Física Experimental I lecionada
Pelo professor Nelson. 
Agosto/2014
INTRODUÇÃO
No nosso dia-a-dia, encontramos objetos de vários tamanhos e formas. Qualquer que seja sua dimensão e geometria deve ser encontrada a unidade de medição e o instrumento certo para realizar a sua medição 
As medições podem ser diretas e indiretas. Denominam-se medições diretas aquelas obtidas por comparação com instrumentos construídos por especialistas, tais como, escalas milimetradas, trenas, paquímetros, cronômetros, etc. As medições indiretas são aquelas relacionadas com as medições diretas através de relações algébricas (INMETRO ,1995). 
OBJETIVO
Há vários instrumentos de medição, tais como Escala Milimetrada, Paquímetros, Micrômetros, Balanças, Trenas, Cronômetros e etc. Neste trabalho será abordado o chamado de Paquímetro, um dos instrumentos de medição mais utilizados mundialmente, não só por se tratar da sua precisão, mas também de seu fácil manuseio, aliando a teoria e a prática realizada em laboratório. 
Figura 1 – Foto do Paquímetro Universal 
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EMBASAMENTO TEÓRICO
Segundo a literatura podem-se definir paquímetros como sendo um instrumento usado para medir com precisão as dimensões de diversos objetos.
O professor Veriano da UDESCO, define Paquímetro como sendo o resultado da associação de: uma escala, como padrão de comprimento; dois bicos de medição, como meios de transporte do mensurando, sendo um ligado à escala e outro ao cursor; um nônio como interpolador para a indicação entre traços.
Conforme o site Régua online, O paquímetro é um instrumento usado para medir com precisão as dimensões de pequenos objetos. Trata-se de uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. O paquímetro possui dois bicos de medição, sendo um ligado à escala e o outro ao cursor.
Paquímetro (grego: paqui (espessura) e metro (medida)) ou craveira, é um instrumento utilizado para medir a distância entre dois lados simetricamente opostos num objeto. Um paquímetro pode ser tão simples como um compasso. O paquímetro é ajustado entre dois pontos, retirado do local e a medição é lida na sua régua. O nónio ou escala de Vernier é a escala de medição contida no cursor móvel do paquímetro, que permite uma precisão decimal de leitura através do alinhamento desta escala com uma medida da régua. (Wikipédia)
Os paquímetros distinguem-se pela faixa de indicação, pelo nônio, pelas dimensões e forma dos bicos.
Em geral os paquímetros são construídos para faixa de indicação 120 ... 2000 mm; o comprimento dos bicos de 35 a 200 mm correspondentemente. Para casos especiais é possível adquirir paquímetros de bicos compridos.
O material empregado na construção de paquímetros é usualmente o aço com coeficiente de dilatação linear a = 11,5 mm/m.K, de forma que o mesmo tenha comportamento térmico equivalente à maioria das peças, porém há também paquímetros de plástico, conforme figura abaixo.
Figura 2 – Paquímetros de Plástico 
As superfícies dos bicos situadas frente a frente destinam-se às medições externas. Para medições internas, os extremos dos bicos são rebaixados, com superfícies externas cilíndricas. Ao usar-se estas superfícies de medição, deve-se adicionar à indicação a espessura dos ressaltos dos bicos que é, geralmente, um valor arredondado (10 ou 20 mm). Importante é realizar a calibração desta distância periodicamente a fim de determinar o seu valor efetivo e fazer a correção do erro durante o processo de medição.
Nos paquímetros universais os bicos para medições internas são prolongados para cima e apresentam a forma de gumes, o que permite medir dimensões menores do que aquele valor arredondado.
Paquímetros pequenos podem ter, na parte traseira, uma lingueta que se move junto com o cursor e serve para medir profundidades.
 Quem inventou o paquímetro e como são suas medidas?
O paquímetro possui normalmente uma graduação em centímetros e outra em polegadas para que possamos realizar as medições. O cursor móvel tem uma escala de medição que se denomina nônio ou vernier. A escala é chamada de nônio ou vernier em homenagem aos seus criadores: o português Pedro Nunes e o francês Pierre Vernier. O vernier (nônio) possui uma escala com n divisões para X mm da escala fixa. 
Figura 3 – Escalas do Paquímetro 
No exemplo acima, o nônio está dividido em 10 partes iguais e que equivalem a 9mm, ou seja, o primeiro traço do nônio está 1/10 mm antes do traço da escala fixa, o segundo está a 2/10 e assim por diante. 
O funcionamento do nônio baseia-se no fato de que o seu comprimento corresponde a um número inteiro de N divisões da escala principal. Seja n o número de divisões e u o comprimento de cada divisão do nônio. Então, se U é o comprimento de cada divisão da escala principal, resulta: 
n u = N U 
isto é, 
 
Figura 4 - Nônio
 
No nônio acima, 10 divisões correspondem a 9 mm da escala principal. Assim, cada divisão do nônio corresponde a 9/10 da divisão da escala principal e, desta forma, ao fazermos medidas, o primeiro traço à esquerda do nônio serve de referência para se contar os milímetros e o próximo traço do nônio que coincidir com qualquer traço da escala principal determinará a fração de milímetro. 
Figura 5 - Divisões
Define-se como aproximação do nônio a diferença entre o comprimento de uma divisão da escala principal e o comprimento de uma divisão do nônio: 
 
A = U - u = (1 - N/n) U
 
nônio*: escala cujo comprimento seja exatamente igual a nove divisões da escala principal, dividida em 10 partes iguais. 
Quando a escala auxiliar não é dividida em 10 partes costuma-se denominá-la vernier. No vernier n divisões da escala auxiliar correspondem a (n-1) divisões da escala principal. Cada divisão do vernier corresponde a (n-1)/n = (1 – 1/n) da escala principal. Portanto a divisão do vernier é (1/n) menor que a da escala principal. A quantidade (1/n) é a menor leitura do vernier. Segue exemplo de medição abaixo.
Figura 6 – Medição ≈ 22,00 mm
Figura 7 – Leituras
Leitura em milímetros ≈ 22,00
Leitura em milímetros ≈ 0,60
Medição ≈ 22,60
 Como usar o Paquímetro
Para ser usado de forma correta, o paquímetro precisa:
Ter seu cursor e encosto limpos e a peça a ser medida precisa estar bem posicionada entre seus bicos;
Não expor o instrumento a luz solar direta;
Não desmontar o equipamento;
Evitar choques ou movimentos bruscos;
Evitar um aperto forte dos bicos sobre o objeto que será medido.
Segue abaixo as formas adequadas de realizar as medições:
Figura 8 – Realizações Corretas das Medições
Figura 9 – Tipos de Medições
 Tipos de Paquímetros
Existem diversos tipos de paquímetro no mercado. Abaixo listamos os principais instrumentos, suas respectivas características e uma imagem representativa. 
	Paquímetro universal
	É o paquímetro mais utilizado. Serve para realizar medições internas, externas, de profundidade e de ressaltos.
	
	Paquímetro universal com relógio
	Possui um relógio acoplado ao cursor que facilita a leitura, agilizando a medição.
	
	Paquímetro com bico móvel (basculante)
	É muito empregado para medir peças cônicas ou peças com rebaixos de diâmetros diferentes.
	
	Paquímetro de profundidade
	Serve para medir a profundidade de furos não vazados, rasgos, rebaixos, entre outros. Esse paquímetro pode apresentar haste simples ou com gancho.
	
	Paquímetro duplo
	Serve para medir dentes de engrenagens.
	
	Paquímetro digital
	Utilizado para leitura rápida, livre de erro de paralaxe e ideal para controle estatístico.
	
Figura 10 – Paquímetros Especiais
Além destes tipos existem muitas outras variantes, no formato e tamanho dos bicos, da faixa de indicação,etc.
A escala de um paquímetro poderá ser:
Mecânica com indicação via nônio;
Cremalheira com indicação via sistema relógio comparador;
Magnética ou eletro-óptica, com indicação eletrônica e indicação digital.
Figura 11 – Escalas de Paquímetros
Figura 12 – Paquímetro com Indicação Digital
Abaixo seguem as partes de um paquímetro universal.
1: encostos, 2: orelhas, 3: haste de profundidade, 4: escala inferior (graduada em mm), 5: escala superior (graduada em polegadas), 6: nônio ou vernier inferior (mm), 7: nônio ou vernier superior (polegada),8: trava.
Figura 13 – Partes de um Paquímetro Universal 
 Comportamento Metrológico
A leitura do nônio deve ser realizada com o paquímetro perpendicular à vista do operador para evitar o "erro de paralaxe". Entretanto, a maioria das pessoas possui maior acuidade visual com uma das vistas, o que provoca um erro associado ao processo de leitura. Por isso, recomenda-se fazer a leitura com uma só das vistas, apesar das dificuldades em encontrar-se a posição certa. Em experiência feita com um grupo de mecânicos, constatou-se que as indicações feitas em paquímetros de precisão, abertos em uma dada dimensão, apresentaram uma dispersão de ± 0,02 mm.
 A incerteza de medição de um paquímetro depende:
dos erros da divisão da escala principal;
dos erros da divisão do nônio;
da retilineidade dos bicos de medição;
da perpendicularidade dos bicos de medição em relação à haste e paralelismo
entre si;
dos erros da guia do cursor.
Na medição correta com blocos padrão, num ponto qualquer, as indicações no nônio só podem diferir do valor do bloco padrão de um valor no máximo igual ao erro admissível indicado na norma DIN 862, válida para paquímetros de qualidade. Os erros admissíveis estão fixados em função apenas do comprimento medido.
A calibração para determinar os erros em operação de medição externa, é realizada com blocos padrão, em vários comprimentos de modo a abranger diversas posições das escalas principal e do nônio. É recomendado que esta calibração seja feita nas posições interna, média e externa dos bicos, com força de medição constante.
As normas recomendam, entre outras características, tolerâncias da seguinte ordem:
planeza dos bicos para medições externas: 10 mm/100 mm;
paralelismo das superfícies dos bicos: 15 a 20 mm.
Como normas que fixam as características dos paquímetros e regem os procedimentos de qualificação citam-se:
internacional: ISO 3599 (Vernier Callipers reading to 0,1 and 0,05 mm)
 ISO 6906 (Vernier Callipers reading to 0,02 mm)
brasileira: NBR 6393
alemã: DIN 862
3.4.1 Incerteza do Paquímetro 
 
A incerteza do paquímetro já vem definida de fábrica (0,05mm) logo, se uma medida realizada com o paquímetro foi 22,60mm a medição completa do paquímetro será: 
 
Medição = (22,60 ± 0,05) mm. 
3.4.2 Erro de Paralaxe
Dependendo do ângulo de visão do operador, pode ocorrer o erro por paralaxe, pois devido a esse ângulo, aparentemente há coincidência entre um traço da escala fixa com outro da móvel, conforme demonstrado na figura abaixo.
 
Figura 14 – Erro por Paralaxe 
Há algumas formas de evitar o erro por paralaxe, seguindo as orientações a seguir:
Posicione sua visão perpendicular ao Nônio;
Se necessário, apertar a trava e retirar o paquímetro da posição de medida (não recomendado).
3.4.3 Erro por Pressão de Medição
O erro de Pressão de Medição origina-se no jogo do cursor. Pode ocorrer uma inclinação do cursor em relação à régua, o que altera a medida. 
Figura 15 – Erro por Pressão de Medição 
 Para evitar esse erro, o cursor deve estar bem regulado: nem muito preso, nem muito solto.
Figura 16 – Forma de Evitar o Erro por Pressão de Medição 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
No dia 13 de Agosto de 2014, no Laboratório de Física Experimental, durante o horário das 21:10h às 22:40h, foi realizada a primeira aula experimental que constou com o aprendizado e a utilização do Paquímetro.
Nesta aula, pode ser notado que o Paquímetro é um instrumento de medição já conhecido de grande parte dos alunos, uma vez que muitos trabalham e utilizam este instrumento em suas atividades ou até mesmo já possui outra graduação.
Após a explicação do professor Nelson sobre como deve ser utilizado o Paquímetro, foram realizadas medidas em 3 peças (2 similares e 1 diferente) por grupo que constituíam geralmente de 3 a 4 pessoas, o nosso foram 3 pessoas.
Durante a realização das medições, pôde ser observado que o Erro de Paralaxe está bastante presente nas medições com paquímetros, uma vez que haviam momentos em que cada um dos membros do nosso grupo encontrava uma medida diferente que variava em torno de 0,05 mm. Após essa constatação, realizamos as medições com mais cuidado e atenção para evitar este tipo de erro.
As medições foram anotadas, e analisadas.
No final da aula, o professor Nelson realizou um teste com o grupo para avaliar o aprendizado na medição com paquímetros adquirido e em seguida a turma foi liberada.
 
RESULTADOS
Foram realizadas medições nas peças conforme desenhos e tabelas abaixo.
Figura 17 – Pontos de Medição na Peça 1
Tabela 1 – Resultados das Medições na Peça 1
	Local de Medição
	Valor Medido (mm)
	a
	37,80
	b
	6,20
	c
	25,30
	d
	5,00
Figura 18 – Pontos de Medição nas Peças 2 e 3
Tabela 2 – Resultados das Medições nas Peças 2 e 3
	Local de Medição
	Valor Medido (mm)
	a
	33,95
	b
	6,55
	c
	33,90
	d
	6,55
CONCLUSÃO
Através do presente trabalho foi possível aprender mais sobre a teoria dos paquímetros, sua origem, seus tipos, formas de medições. Além disso, a aula de laboratório pôde ajudar na prática das medições e na forma correta da verificação das mesmas, uma vez que pudemos observar as formas de se evitar os erros para que as medições possam ser realizadas com confiabilidade.
BIBLIOGRAFIA
INMETRO (1995). “Vocabulário Internacional de Termos fundamentais e Gerais de Metrologia”. Rio de Janeiro.
http://educacaoespacial.files.wordpress.com/2010/10/ijespacial_08_instrumentos_de_medicao.pdf
http://www.mecanicodeaeronaves.com/blogpaquimetro.html
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/veriano/materiais/03_Paquimetros.pdf
http://paquimetro.reguaonline.com/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Paqu%C3%ADmetro
http://www.industriahoje.com.br/o-que-e-um-paquimetro
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe3McAF/relatorio-laboratorio-fisica-i-paquimetro-balanca
http://pt.slideshare.net/g_barea/tudo-sobre-paqumetro
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