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Universidade Federal da Bahia Adonias Carneiro da Silva Francisco Bautista Parnetti das Mercês Lorena de Souza Falheiros Leme Luiza Marta Fahel Guimarães Rego Matheus de Jesus Matos RELATÓRIO DE CALIBRAÇÃO DO PAQUÍMETRO ANALÓGICO Salvador - BA 2018 Universidade Federal da Bahia Adonias Francisco Bautista Parnetti das Mercês Lorena de Souza Falheiros Leme Luiza Marta Fahel Guimarães Rego Matheus de Jesus Matos RELATÓRIO DE CALIBRAÇÃO DO PAQUÍMETRO ANALÓGICO Relatório do laboratório apresentado à Universidade Federal da Bahia, departamento de Engenharia Mecânica, como requisito para a obtenção parcial de nota e conclusão da disciplina metrologia. Orientador: Marcelo Tanaka Salvador - BA 2018 1. INTRODUÇÃO A medição está presente em importantes áreas de conhecimento da humanidade há muito tempo. Portanto, é inegável que haja importância na precisão das medições. Na metrologia, a medição de dados para a verificação de erros e incertezas é um dos procedimentos fundamentais. E o paquímetro é um importante instrumento de medida. Para se verificar a precisão deste objeto e se as medições foram feitas de maneira correta, calculou-se as incertezas a partir de dados coletados pelo grupo no laboratório. 2. OBJETIVO O paquímetro é um sistema de medição que apresenta erros sistemáticos e aleatórios. Calibrando-se este instrumento de medição, espera-se compensar os erros sistemáticos em futuras medições. 3. MATERIAIS 3.1. PAQUÍMETRO ANALÓGICO O paquímetro analógico é utilizado para medir dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma peça. Este instrumento consiste em uma régua graduada em polegadas (parte superior) e em milímetros (parte inferior), com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor, o qual se ajusta a régua e permite a sua livre movimentação. Como está apresentado na imagem abaixo: IMAGEM 1. O paquímetro analógico, normalmente, é fabricado em aço inoxidável, com suas superfícies planas polidas, e com suas graduações sendo aferidas a 20ºC. 3.2. ANEL Este anel (imagem 2) foi utilizado como instrumento para efetuar a calibração através da indicação do diâmetro da peça (30 mm). IMAGEM 2. 3.2. HASTE DE 25 MM Esta haste (imagem 3) foi utilizada como instrumento para efetuar a calibração através da indicação do diâmetro da peça (25 mm). IMAGEM 3. 3.3. HASTE DE 75 MM Esta haste (imagem 4) foi utilizada como instrumento para efetuar a calibração através da indicação do diâmetro da peça (75 mm). IMAGEM 4. 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 4.1. CALIBRAÇÃO O primeiro passo para a calibração de um paquímetro é fazer uma inspeção do mesmo no que se refere aos aspectos de conservação e as condições de funcionamento do instrumento. O objetivo da calibração é levar o instrumento de medição a um desempenho onde não há erros sistemáticos e aleatórios. 4.2. PREPARAÇÃO No laboratório, o grupo realizou 15 medições (de cada) do diâmetro do anel, da haste de 75 mm e da haste de 25 mm utilizando o paquímetro analógico. O procedimento está descrito abaixo: ● O integrante do grupo que realizou as medições colocou luvas para que os equipamentos não sofressem com as interferências do suor e das impurezas presentes nas mãos; ● Com o auxílio de papel e de álcool, houve a limpeza do anel para que as impurezas presentes no objeto não interferissem nas medições; ● Mediu-se o diâmetro do anel 15 vezes e anotou-se os resultados; ● Com o auxílio de papel e de álcool, houve a limpeza da haste de 15mm para que as impurezas presentes no objeto não interferissem nas medições; ● Mediu-se o tamanho da haste 15 vezes e anotou-se os resultados; ● Com o auxílio do papel e do álcool, houve a limpeza da haste de 25 mm para que as impurezas presentes no objeto não interferissem nas medições; ● Mediu-se o tamanho da haste 15 vezes e anotou-se os resultados. ANEL 30mm HASTE 75mm HASTE 25mm Paquímetro Paquímetro Paquímetro MEDIÇÕES MEDIÇÕES MEDIÇÕES 29,45 75 25 29,85 75 25,1 30 75 25 29,7 75,15 25,3 29,65 75,1 25 29,65 75,1 25,05 29,9 75 25 29,8 75,1 25 29,75 75 25,3 29,85 75,05 25,2 29,9 75,2 25 30 75 25,1 29,9 75,2 25 30 75,15 25,15 29,8 75 25 4.3. ANÁLISE DO PROCESSO DE MEDIÇÃO A calibração do paquímetro analógico consiste de: ● Mensurado: anel de diâmetro de 30 mm, haste de 75 mm e haste de 25 mm. E paquímetro com incerteza na ordem de ±0,05 mm; ● Procedimento: foram realizadas 15 medições com o paquímetro para cada objeto (anel e hastes) e, posteriormente, foram feitos os cálculos necessários; ● Ambiente: a calibração foi realizada no laboratório com temperatura ambiente; ● Operador: o operador exerceu pouca influência no processo, pois se tratava de uma indicação analógica sem força de medição; ● Sistema de medição: o paquímetro analógico consiste em uma régua graduada com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. O instrumento foi configurado, no caso, para indicar valores em milímetros. 4.4. FONTES DE INCERTEZAS ● Repetitividade do paquímetro (Re); ● Indicações do anel e das hastes; ● Resolução do paquímetro; ● As influências do operador estão relacionadas com a repetitividade, ou seja, não serão consideradas separadamente; ● Os efeitos das variações de temperaturas foram desconsiderados. 4.5. ESTIMATIVA DA CORREÇÃO A repetitividade e a resolução são fontes de incertezas apenas com componentes aleatórios. O anel possui uma correção (CMP) de menos dois micrometros e as hastes de 25 mm e 75 mm possuem correções de um e dois micrometros, respectivamente. Sabe-se que a correção da massa coincide com a correção combinada, logo: CC = CMP 4.6. INCERTEZAS PADRÃO Estimou-se a incerteza-padrão da repetitividade do paquímetro a partir das medições realizadas. Calculou-se o desvio-padrão e as médias das indicações das medições feitas em laboratório. Para cada um dos pontos dos mensurando, a média dessas indicações foi considerada. Logo, a incerteza-padrão adotada foi a incerteza-padrão da média, calculado por: 𝑢𝑅𝑒 = 𝑢 √15 VRe = n - 1 A incerteza-padrão do anel e as das hastes foram obtidas através das suas incertezas expandidas. Calculou-se a incerteza-padrão dividindo a incerteza expandida pelo coeficiente de Student. Assumimos t = 2,00, pois não havia informações sobre esse coeficiente e nem sobre o número de graus de liberdade efetivo com que a incerteza foi determinada. Neste caso, o número de graus de liberdade é infinito. Logo: 𝑢𝑀𝑃 = 𝑈𝑀𝑃 𝑡 V = ∞ Assumindo uma distribuição retangular com a=R/2, sendo R a resolução do paquímetro, determinou-se a incerteza-padrão do erro de arredondamento introduzido pela resolução limitada do dispositivo indicador do paquímetro. Sabe-se que o número de graus de liberdade nessa distribuição é infinito. Portanto: 𝑢𝑅 = 𝑎 √3 V = ∞ 4.7. INCERTEZA COMBINADA A partir das incertezas de cada fonte de incerteza, a incerteza combinada pode ser calculada. Porém, o grau de liberdade efetivo tem que ser calculado utilizando a equação abaixo: 𝑢𝑐 = √(𝑢𝑅𝑒)2 + (𝑢𝑇𝑃)2 + (𝑢𝑅)2 (𝑢𝑐) 4 𝑣𝑒𝑓= (𝑢𝑅𝑒) 4 𝑣𝑅𝑒 + (𝑢𝑇𝑃) 4 𝑣𝑇𝑃 + (𝑢𝑅) 4 𝑣𝑅 4.8. INCERTEZA EXPANDIDA Para calcular a incerteza expandida, multiplica-se a incerteza combinada pelo respectivo coeficiente de Student correspondente ao número de graus de liberdade efetivos previamente determinados. Portanto: 𝑈 = 𝑡 ∙ 𝑢𝑐 5. BALANÇO DE INCERTEZAS Balanço de incertezas (Anel) Processo de medição: Calibração direta de um paquímetro – 29,8133 mm Unidade: mm Fontes de incertezas: Efeitos Sistemáticos Efeitos Aleatórios Símbolo Descrição Correção a Distribuição U v Re Repetitividade natural __ __ Normal 0,145 14 MP Medição Padrão -0,002 0,025 Normal 0,001 ∞ R Resolução do dispositivo mostrador __ 0,01 Retangular 0,014 ∞ Cc Correção Combinada -0,002 uc Incerteza combinada Normal 0,146 14 U Incerteza expandida Normal 0,320 Balanço de incertezas (Haste 25 mm) Processo de medição: Calibração direta de um paquímetro – 25,006 mm Unidade: mm Fontes de incertezas: Efeitos Sistemáticos Efeitos Aleatórios Símbolo Descrição Correção a Distribuição U v Re Repetitividade natural __ __ Normal 0,02 14 MP Medição Padrão 0,001 0,025 Normal 0,0005 ∞ R Resolução do dispositivo mostrador __ 0,01 Retangular 0,014 ∞ Cc Correção Combinada 0,001 uc Incerteza combinada Normal 0,025 35 U Incerteza expandida Normal 0,052 Balanço de incertezas (Haste 75 mm) Processo de medição: Calibração direta de um paquímetro – 75,08666667 mm Unidade: mm Fontes de incertezas: Efeitos Sistemáticos Efeitos Aleatórios Símbolo Descrição Correção a Distribuição U v Re Repetitividade natural __ __ Normal 0,02 14 MP Medição Padrão 0,002 0,025 Normal 0,001 ∞ R Resolução do dispositivo mostrador __ 0,01 Retangular 0,014 ∞ Cc Correção Combinada -0,002 uc Incerteza combinada Normal 0,024 30 U Incerteza expandida Normal 0,050 Data de calibração: 10/12/2018 Data de emissão: 18/12/2018 Página 1 de 2 REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO LABORATÓRIO AFLLM ACREDITADO PELO INMETRO SOB NÚMERO 0976 CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO N° 45673/01 1. Contratante: Marcelo Tanaka Rua professor Aristídes Novis, 2, Federação - Salvador, BA 2. Contratado Laboratório AFLLM Avenida Adhemar de Barros, 500, Ondina - Salvador, BA 3. Sistema de medição calibrado: Paquímetro analógico para dimensões externas Fabricante: Messen Modelo: Paquímetro Universal Analógico N° série: 000429 Faixa de medição: 0 a 150 mm Resolução: 0,05 mm 4. Padrão utilizado: Anel 30 mm, haste 25 mm e haste 75 mm N° registro (AFLLM): KT 1990 Incerteza expandida: ± 0,002 (Anel); 0,001 (Haste 25 mm); 0,001 (Haste 75 mm) Rastreabilidade: certificado de calibração AFLLM 20154, de 10/12/2018, válido até 10/07/2019. 5. Procedimento interno de calibração (AFLLM - PQ - DE) O anel e as hastes foram medidos em posições diferentes ao longo dos comprimentos das hastes e do diâmetro do anel, simulando condições reais. Quinze ciclos de medições foram efetuados para cada objeto. 6. Condições ambientais durante a calibração: Temperatura: ( 20,0 ± 0,1)°C Umidade relativa do ar: (50± 10)% REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO LABORATÓRIO AFLLM ACREDITADO PELO INMETRO SOB NÚMERO 0976 CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO N° 45673/01 7. Resultados Observações: o valor da correção deve sempre ser somado à indicação. Tabela de Resultados Comprimento nominal padrão Medidas das indicações do paquímetro (mm) Correção (mm) Incerteza da correção (mm) Repetitividade (mm) 30,00 29,8133 0,1867 - 0,145 25,00 25,006 -0,006 - 0,02 75,00 75,08666667 -0,8666667 - 0,02 Erro máximo do paquímetro nas condições de calibração: a) Aplicando a correção: ± 0,548 b) Não aplicando a correção: ± 0,550 Data de calibração: 10/12/2018 Data de emissão: 18/12/2018 Página 2 de 2 5.1. EXPRESSÕES DO RESULTADO RM = Î + CC ± U Para o anel: RM = 28, 81 ± 0,32 Para a haste de 25 mm: RM = 25, 007 ± 0,052 Para a haste de 75 mm: RM = 75,07 ± 0,05 6. REFERÊNCIAS Albertazzi, Armando. Sousa, André R. de. Fundamentos de metrologia e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. 1. INTRODUÇÃO 2. OBJETIVO 3. MATERIAIS 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 5.1. EXPRESSÕES DO RESULTADO 6. REFERÊNCIAS