Metrologia Unidade 1

Prévia do material em texto

Fundamentos de Metrologia
Apresentação e Unidade I
Professor(a): Yuri Amorim
Apresentação
• Apresentação do Professor
• Unidade I:
• Conceito e História da Metrologia
• Metrologia Científica: Unidades e Grandezas de Medidas
• Metrologia Industrial: Medidas e Resultados de Medições
• Unidade II:
• Tipos de Medidas
• Sistema Métrico Decimal – Sistema Internacional de Unidades
• Conceitos de Padrões de Referência
Apresentação
• Unidade III:
• Conceito de Calibração
• Instrumentos de Medição: Paquímetro
• Instrumentos de Medição: Micrômetro
• Instrumentos de Medição: Relógio Comparador e Apalpador
• Instrumentos de Medição: Goniômetro
• Instrumentos de Medição: Projetor de Perfil
• Instrumentos de Medição: Rugosímetro
• Resolução de Instrumentos
• Unidade IV
• Estudo dos Erros
• Estudo dos Erros Sistêmicos, Aleatórios e Tendências
• Escolha certa do Instrumento a ser utilizado na medição
• Capacidade do Processo de Produção
• Estabilidade do Processo em Curto Prazo
Conceitos
Metrologia: 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.
Vocabulário Internacional de Metrologia – VIM (2008)
• Divide-se em 3 grandes grupos:
1. Metrologia Científica
2. Metrologia Industrial
3. Metrologia Legal
Conceitos
1. Metrologia Científica: Se utiliza de instrumentos laboratoriais e das
pesquisas e metodologias científicas que têm por base padrões de
medição nacionais e internacionais para o alcance de altos níveis de
qualidade metrológica. Realiza as unidades de medida a partir da
definição, recorrendo à ciência (física e outras), bem como às constantes
físicas fundamentais, desenvolvendo, mantendo e conservando os
padrões de referência, com o mais alto nível de exatidão.
2. Metrologia Industrial: Seus sistemas de medição controlam processos
produtivos industriais e são responsáveis pela garantia da qualidade dos
produtos acabados. Estes equipamentos devem passar por calibrações e
ajustes periódicos aumentando a confiabilidade de suas medições.
Conceitos
3. Metrologia Legal: Tem como objetivo principal proteger o consumidor
tratando das unidades de medida, métodos e instrumentos de medição
de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias. Com a
supervisão do governo, o controle metrológico estabelece adequada
transparência e confiança com base em ensaios imparciais. A exatidão dos
instrumentos de medição garante a credibilidade nos campos a da
economia, saúde, segurança e meio-ambiente.
História da Metrologia
• De onde surgiu a Metrologia?
• Egito, 2900 a.c.: na construção da pirâmide de Quéops, o
faraó Khufu decretou que uma unidade padrão deveria ser
fixada. Foi escolhido um padrão de granito preto chamado
“Cúbito Real Egípcio”. Com isto, nenhum dos lados da base
quadrada da pirâmide desviou do comprimento de seu
lado médio de 9.000 polegadas (228,6 metros) mais do
que 0,05% (11,43cm). Os Egípcios também conheciam os
ângulos. Cada um dos lados da Grande Pirâmide é um
perfeito ângulo reto dentro de um arco de 12 minutos (1/5
de grau), precisão difícil de ser alcançada ainda hoje.
História da Metrologia
• De onde surgiu a Metrologia?
• Roma, 312 a.C.: Construíram uma vasta rede de
aquedutos e estradas. O sistema de abastecimento
envolvia 11 aquedutos, o maior com 90km de extensão.
A História indica que estes projetos foram construídos
em intervalos de tempo relativamente curtos. Para isto
ser possível, as construções devem ter iniciado
simultaneamente em vários locais ao longo da rota.
Assim, para que as estradas coincidissem corretamente,
era necessário um sistema de medidas padrão usado
pelos vários artesãos que trabalharam nesses projetos.
• China, 221 – 206 a.C.: O primeiro imperador da dinastia
Qin, Qinshishuang, durante a unificação do seu império,
decretou leis de padronização de unidades de peso e
medida. Esta foi uma importante medida para consolidar
seu novo poder estatal.
Aquedutos Romanos
História da Metrologia
• De onde surgiu a Metrologia?
• Inglaterra, 1.305: O Rei Eduardo I decretou que uma polegada seria a medida de
três grãos secos de cevada, colocados lado a lado. Os sapateiros ingleses gostaram
da ideia e passaram a fabricar, pela primeira vez, na Europa, sapatos em tamanho
padrão, baseados no grão de cevada. Desse modo, um calçado infantil medindo
treze grãos de cevada passou a ser conhecido como tamanho 13, e assim por diante.
História da Metrologia
• De onde surgiu a Metrologia?
• França, 1790: Apresentado o primeiro sistema de medição a partir de uma unidade
natural (encontrado na natureza, podendo ser facilmente copiada) como padrão de
medida, com múltiplos e submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal,
que havia sido inventado na Índia em 400 a.c.. A unidade era a décima milionésima
parte de um quarto do meridiano terrestre e foi batizada como metro, do grego
metron (medir) e materializada em uma barra de platina de seção retangular de
4,05mm x 25mm.
1º Metro-Padrão da França
História da Metrologia
• E no Brasil, quando surgiu a Metrologia?
• 26 de Junho de 1862: Adoção do sistema métrico pela Lei Imperial Nº 1.157, que
estabeleceu um prazo de 10 anos para que os padrões antigos fossem inteiramente
substituídos.
• 1961: Criação do IPEM – Instituto Nacional de Pesos e Medidas, que implantou a
rede de metrologia legal e instituiu no país o Sistema Internacional de Unidades
(S.I.)
• 1973: Instituído o Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial – SINMETRO. Como órgão normativo do Sistema, foi criado, no âmbito do
Ministério da Indústria e Comércio, o Conselho Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial – CONMETRO; e o Instituto nacional de
Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO, órgão executivo
central do sistema.
Termos Fundamentais em Metrologia
• Metrologia: Ciência da medição.
• Grandeza: Atributo de um fenômeno, corpo ou substância que pode ser
qualitativamente distinguido e quantitativamente determinado.
É tudo aquilo que pode ser medido, contado.
Alguns exemplos de grandeza são: o volume, a massa, a superfície, o comprimento, a
capacidade, a velocidade, o tempo, o custo e a produção.
• Unidade (de medida): Quantidade arbitrária para termo de comparação,
definida e adotada por convenção, com a qual outras grandezas de mesma
natureza são comparadas para expressar suas magnitudes em relação
àquela grandeza.
Termos Fundamentais em Metrologia
• Sistema de Medição: Conjunto de unidades de base e unidades derivadas,
definido de acordo com regras específicas, para um dado sistema de grandezas.
Pode-se interpretar o sistema de medição como um processo.
Não estamos avaliando simplesmente os equipamentos, mas o processo no qual utilizamos os
equipamentos, o método e as pessoas para obtermos o resultado da medição
(MSA – Mensurement System Analisys = Análise do sistema de medição).
• Medir: Procedimento experimental (Ato/Ação) pelo qual o valor momentâneo de
uma grandeza física (grandeza de medir) é determinado como um múltiplo e/ou
uma fração de uma unidade, estabelecida por um padrão.
• Instrumentação: Conjunto de técnicas e instrumentos usados para observar,
medir, registrar, controlar e atuar em fenômenos físicos. A instrumentação
preocupa-se com o estudo, desenvolvimento, aplicação e operação dos
instrumentos.
Termos Fundamentais em Metrologia
• Medição: Conjunto de operações que tem por objetivo determinar o valor de uma
grandeza. Realizada através do sistema de medição (instrumento, aparelho, máquina de
medir, etc.) que transforma a grandeza de medir (sinal de entrada = Xe) em uma leitura
de medida (sinal de saída = Xs), segundo sua função transferência. Uma correlação
linear entre os sinais de entrada e saída é considerada ideal.
• Leitura (L) ou Indicação Direta: Obtém-se da operação instrumentada a leitura ou
indicação direta (L), que é caracterizada por um número (indicado pelo instrumento)
acompanhado da unidadede leitura.
• Medida (M) ou indicação: é o valor momentâneo correspondente à grandeza de medir,
obtido pela constante do instrumento à leitura e expresso por um número
acompanhado da unidade de grandeza de medir.
Rugosímetro
Traçadores 
de AlturaPaquímetros
Termos Fundamentais em Metrologia
• Incerteza de Medição: Estimativa que caracteriza a faixa de valores dentro
da qual se encontra o valor verdadeiro da grandeza medida.
• Resultado de Medição (RM): Valor de uma grandeza obtido por medição.
Expressa propriamente o que se conhece sobre o valor da grandeza de
medir e é um Resultado Base (RB), que corresponde ao valor central da
faixa onde deve-se situar o valor verdadeiro do mensurando, acompanhado
de uma faixa de variação (incerteza de medição – IM), que exprime a faixa
de dúvida ainda presente no resultado provocada pelos erros presentes no
sistema de medição e/ou variações no mensurando, que deve ser
acompanhado da unidade do mensurando. Assim o RM deve sempre ser
expresso por:
RM = RB ± IM [unidade] 
Termos Fundamentais em Metrologia
• Faixa Nominal: Faixa de Indicação obtida em uma posição específica dos
controles de um instrumento de medição.
Termômetro: 100ºC a 200ºC;
Manômetro: 0 bar a 20 bar;
Contador: 5 dígitos (isto é 99999 pulsos)
• Resolução: Menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que
pode ser significativamente percebida.
Menor valor que você pode medir num instrumento.
• Mensurando: Objeto da medição. Grandeza específica submetida à medição.
É a peça, o produto a ser mensurado (medido).
Tolerância x Incerteza
• Os resultados esperados de um processo produtivo são expressos através 
das especificações, que podem ser de projeto ou de processo.
• Todo processo é sujeito a variações, que, em geral, são causadas por um ou 
mais dos chamados 6M:
1. Mão de obra
2. Material
3. Método
4. Máquina
5. Medição
6. Meio-ambiente
Tolerância x Incerteza
• Tolerâncias: são variações permitidas do projeto ou do processo, ou seja,
indica quanto uma medida pode variar sem comprometer o funcionamento
de um componente e sem que a peça seja descartada.
• As tolerâncias podem ser:
• Tolerâncias Dimensionais: São dimensões lineares e angulares de peças e
componentes.
• Tolerâncias Geométricas: Tratam da geometria e do posicionamento das peças e
componentes.
• Tolerâncias de Acabamento Superficial: Dizem respeito a limites aceitáveis de
rugosidade das peças e componentes.
Tolerância x Incerteza
• Conformidade: Característica que garante que determinada medida está
dentro da tolerância com influência da incerteza de medição.
Tolerância X Incerteza
Tolerância = até onde se permite que o processo varie sem comprometer sua
funcionalidade baseado em estudos de aceitação de componentes e peças.
Incerteza = o quanto se tem de dúvida sobre um resultado, baseado em
estudos estatísticos relativos ao ato de medir.
Tolerância x Incerteza
• Regra de Ouro da Metrologia: A incerteza deve ser 10 vezes menor que a 
tolerância de processo. Isto evita que peças dentro da tolerância estejam 
com defeito devido à incerteza fornecida pela medida.
IMPORTANTE!!!
Um resultado só garante a conformidade se estiver com sua
incerteza muito bem definida e dentro dos limites
especificados pelas tolerâncias!
Precisão x Exatidão
• Precisão: Grau de concordância entre indicações e/ou valores medidos,
obtidos por medições repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares,
sob condições especificadas. Possui como característica pouca dispersão, é
uma característica qualitativa do processo de medição e não pode ser
associada a números.
• Exatidão: Grau de concordância entre um valor medido e um valor
verdadeiro de um mensurando. É a capacidade de um sistema funcionar
sem erros, tendo sempre um ótimo desempenho. Um sistema que sempre
acerta é um sistema com ótima exatidão. É uma característica qualitativa
do processo de medição. Os sistemas de medição podem ser classificados
com classes de exatidão.
Precisão x Exatidão