Atigo 2 - Boas Praticas na Metrologia

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MICHEL VARGAS VIEIRA MICHEL.VIEIRA@LIVE.COM 
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Artigo 02 – Abril 2020 
Boas Práticas na Metrologia 
Por que precisamos Medir 
 
Na fabricação, você deve fazer medições 
dimensionais basicamente para garantir 
que você tenha certeza de que fez a coisa 
certa e pode demonstrar a um cliente que 
vocês tomaram todas as medidas 
razoáveis para garantir que obtêm o 
produto contratado. No ciência, você 
também pode estar fazendo medições 
dimensionais no campo para caracterizar a 
tamanho da vida selvagem como parte de 
um projeto de pesquisa ou você pode estar 
interessado em saber como a perda de 
calor um material varia com a espessura do 
material. Na medicina, você pode estar 
interessado na mudança no tamanho de 
um tumor durante um período de tempo ou 
como a altura média das pessoas 
aumentou desde o século XIX. Existem 
várias razões pelas quais você pode 
precisar fazer uma medição rastreável. 
 
 
 
Na fabricação, as medições dimensionais 
são vitais no monitoramento e controle do 
variações inerentes a qualquer processo 
de fabricação. Coisas simples como 
desgaste de ferramentas podem ser 
detectado como uma variação no tamanho 
de um componente torneado dentro da 
faixa de tolerância permitida, ações 
corretivas podem ser tomadas em um 
menor tempo. Interações mais complexas 
podem exigir um processo de medição 
detalhado - como avaliação periódica de 
uma carroceria inteira de uma linha de 
montagem. Possivelmente, não é 
necessário medir todas as carrocerias, mas 
se você medir cada característica de cada 
peça, você ja tem algum controle 
estatístico do processo. 
 
O desenvolvimento da tecnologia de 
medição foi impulsionado pelos requisitos 
científicos do dia a dia e estes, por sua vez, 
foram motivados por sérios desafios 
técnicos e científicos. Veja o 
desenvolvimento de bussolas como um 
exemplo - o requisito mais exigente era 
navegação - para determinar a longitude de 
uma posição - em outras palavras, a que 
extremo leste ou oeste de Greenwich, um 
navio havia navegado. Um instrumento 
auxiliar, o sextante, que mede o ângulo 
entre o sol e o horizonte poderia ser usado 
para determinar a latitude. Juntos, a 
bussola e o sextante permitiu que os 
navegadores plotassem sua posição com precisão 
suficiente para mapear propósitos. 
 
Unidades de medida de comprimento 
 
Antes de definirmos o equipamento de medição, 
falaremos um pouco sobre quem é responsável por 
definir o medidor e dar um pouco de história. 
 
 
 
Exatidão e precisão 
 
A precisão de um instrumento indica quão bem ele 
concorda com o valor verdadeiro (convencional). 
A precisão de um instrumento refere-se à dispersão 
das medições. 
 Quatro arqueiros diferentes, cada um com 
diferentes graus de habilidade, ilustram a diferença 
entre exatidão e precisão. O alvo representa o 
verdadeiro valor de um medição: 
 
 
 
 
Resolução, incerteza, tolerância e erro 
 
A resolução de um instrumento é uma 
expressão quantitativa da capacidade de um 
indicador dispositivo para distinguir 
significativamente entre valores adjacentes da 
quantidade indicada. 
 
A incerteza da medição é um cálculo feito para 
descrever os limites dentro dos quais você tem 
todos os motivos para acreditar que o verdadeiro 
valor está. 
 
A tolerância é a diferença entre os limites de 
tolerância superior e inferior. Um designer irá 
especificar esses limites para indicar quão bem 
um componente precisa ser feito para atender às 
suas especificação. 
 
 
 
O erro em um instrumento é a diferença entre o 
valor indicado e o valor conhecido de algum 
padrão material de tamanho 
 
Monitoramento de tendências durante a 
produção 
 
Controle Estatístico de Processo (CEP) é o termo 
usado para cobrir a aplicação de estatística ao 
controle de processos industriais. Na sua forma 
mais simples, isso pode envolver medir o 
tamanho da cada item da linha de produção e 
medindo e registrando a dimensão em um 
gráfico com as tolerâncias superior e inferior 
marcadas. Ao tomar nota das tendências exibido 
no gráfico, é possível prever quando o processo 
produzirá componentes com dimensões que 
excedam as tolerâncias permitidas e tomam 
medidas corretivas ações, como ajustar a 
configuração da ferramenta. A Figura abaixo 
mostra um gráfico de controle CEP básico que 
plota a variação do processo com o tempo. O 
objetivo básico do CEP é minimizar (auxiliar) a 
variação. 
 
 
 
 
 
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INCERTEZA 
 
Contribuições de tipo A e tipo B 
 
Esta próxima seção mostra em termos 
muito básicos como a incerteza do tipo A e 
do tipo B contribuições são determinadas. 
 
 Avaliação da incerteza do tipo A 
 
As avaliações do tipo A são normalmente 
usadas para determinar a repetibilidade ou 
aleatoriedade de um processo de 
medição. Não devem ser feitas 
observações independentes de uma 
quantidade de entrada sob nas mesmas 
condições de medição, a melhor 
estimativa possível da quantidade de 
entrada é a média aritmética ou média de 
todas as observações. 
 
 Avaliação da incerteza do tipo B 
Todas as incertezas associadas às 
estimativas de entrada que não foram 
obtidas de repetidas as observações 
devem ser avaliadas por julgamento 
científico. Usando todas as fontes 
possíveis de informações, o metrologista 
precisa aproveitar sua experiência e 
conhecimentos gerais sobre os processos 
para tomar decisões confiáveis sobre as 
incertezas do Tipo B. 
 
 Deve-se enfatizar que as incertezas do 
Tipo B são geralmente as mais difíceis de 
avaliar devido à à rigorosa metodologia 
científica necessária para fundamentar 
uma posição específica sobre um 
incerteza. Se tratados de maneira trivial, 
os componentes do Tipo B podem 
produzir sem sentido resultados em 
estimativas de incerteza. Informações 
possíveis sobre as contribuições do tipo B 
podem ser fornecidas de: 
* Dados de medição anteriores no mesmo 
sistema ou em sistema semelhante 
* especificações do fabricante 
* Números dos certificados de calibração 
* Incertezas associadas aos dados de 
referência dos manuais 
* Experiência anterior com o 
comportamento de determinada 
instrumentação 
 
Regras de tomada de decisão 
(produção 3: 1 versus inspeção 
10: 1) 
 
Em um ambiente de produção, é bastante 
comum ser confrontado com o 
aparentemente simples pergunta "O item 
que acabei de fazer é uma boa peça ou 
um pedaço de sucata?" 
 
A maneira óbvia de responder a esta 
pergunta é medir as dimensões relevantes 
de comprimento e diâmetro e verificar se 
estão dentro das tolerâncias 
especificadas. 
 
 
 
 
Podemos concluir que as regras de tomada de 
decisão para os ambientes de produção modernos 
tornar-se mais complicado. No entanto, eles 
trazem benefícios econômicos ao reduzir o custo 
de produção e reduzindo a quantidade de sucata. 
Neste item podemos considerar que para 
assegurar a qualidade do produto é recomendável 
que o instrumento e ou equipamento de medição 
utilize a regra 1:10, ou seja o instrumento deve ter 
a resolução 10 x menor do que a tolerância 
solicitada para avaliação.
 
 
Economizando Dinheiro 
Antes de gastar seu dinheiro, é aconselhável 
conhecer alguns equipamentos de medições 
dedicados e ou conjugados disponível para o 
metrologista. Em um próximo artigo abordaremos 
os equipamentos: 
- Máquinas de Forma 
- Perfilometros 
- Rugosimetros 
- CMM 
- Braços de Medição 
- Laser Trackers 
 
Gastando Dinheiro 
 
A compra de qualquer equipamento de medição 
pode parecer uma perspectiva bastante 
assustadora quando confrontada com a 
multiplicidade de equipamentos disponíveis. Para 
ajudá-lo a fazer uma escolha , você deve perguntar 
você e seu potencial fornecedor as seguintes 
perguntas: 
 
 
 
 
* Treinamento - A empresa inclui o custo do 
treinamento no preço de compra? Você tem 
uma equipe já definida que possa tirar o máximo 
proveito do treinamento oferecido? 
• Suporte - o suporte gratuito está incluído ou o 
suporte técnico custa mais? 
• Preciso para as necessidades - a precisão 
do equipamentoé adequada para as tolerâncias 
envolvidas? Um equipamento menos preciso 
executaria a tarefa? Como regra geral, a 
incerteza no resultado da medição deve ser 
inferior a 10% do componente tolerância. 
• Calibração, rastreabilidade, incerteza - O 
fornecedor pode oferecer calibração 
Acreditada? E se a calibração não é rastreável 
aos padrões nacionais? Quantas vezes você 
precisará obter o equipamento calibrado? 
Quanto custará esse serviço? 
• Requisitos especiais - O equipamento possui 
requisitos especiais para alcançar a precisão 
citada, por exemplo, sala com temperatura 
controlada, limpeza, ar comprimido, área livre de 
vibração, etc. 
• Finalidade geral ou específica da tarefa - a 
melhor solução é uma finalidade geral para o 
instrumento de medição, por exemplo, uma 
CMM ou seria um instrumento mais específico 
como um dispositivo de medição para executar 
melhor a tarefa? 
• Armazenamento de dados - a capacidade de 
armazenar os dados de medição em um 
computador seria uma vantagem e, em caso 
afirmativo, esse recurso é fornecido? 
• Padrões ISO ou internacionais - existem 
padrões relevantes para o equipamento que 
você planeja comprar (por exemplo, ISO 10360 
para medição máquinas coordenada )? O 
fabricante afirma que o equipamento está em 
conformidade com esses padrões? 
• Custos ocultos - Quais são os custos ocultos 
de propriedade, por exemplo, treinamento, 
peças, consumíveis, serviços, suporte e 
calibração. 
Escolhendo Corretamente 
A escolha da ferramenta correta para qualquer 
trabalho de medição requer a consideração de 
muitos fatores. Esses fatores incluem: 
􀂉 A tolerância do desenho 
􀂉 Facilidade de medição 
􀂉 Velocidade de medição necessária 
􀂉Equipamento de medição multiuso ou 
dedicado? 
􀂉 O custo da solução proposta 
 
Não fique tentado a usar o equipamento mais 
preciso disponível, pois isso pode aumentar o 
custo, pode não ser tão rápido e, portanto, pode 
ser um desperdício de um recurso valioso. 
 
MICHEL VARGAS VIEIRA MICHEL.VIEIRA@LIVE.COM 
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Compensação de temperatura 
 
Uma das maiores fontes de erro em 
qualquer processo de medição é a 
influência de temperatura na que está 
sendo medida e no próprio sistema de 
medição! 
 O coeficiente de expansão térmica linear 
descreve a tendência da maioria dos 
materiais mais tempo à medida que são 
aquecidos e mais curtos quando são 
resfriados. Metais em particular são 
propensos a fazer isso. 
 A temperatura padrão para 
especificação e verificação geométricas 
de produtos é fixado em 20 ºC. Vale 
também consultar sobre a importância da 
humidade relativa do Ar. 
Vibração e correntes de ar - 
feche a janela e pare com isso! 
 
 
Medições de comprimento podem ser 
muito afetadas pela vibração. A vibração 
pode vir de muitas fontes, por exemplo: 
􀂉 Tráfego rodoviário 
􀂉 Ferrovias 
􀂉 Aeronaves 
􀂉 Trabalho de demolição 
􀂉 Atividade humana 
􀂉 Atividades no local de trabalho (por 
exemplo, prensas ou máquinas-
ferramentas) 
A vibração pode ser de baixa ou alta 
frequência. A vibração de alta frequência 
pode ser calculada 
durante a medição. Muitos problemas de 
vibração são causados por 
ressonâncias do aparelho de medição. 
 
 
 
A vibração pode ser minimizada usando 
vários dispositivos antivibração passivos e 
ativos, como grandes amortecedores 
apoiadas em suportes compatíveis, 
enquanto isoladores pneumáticos são 
usados para reduzir os efeitos da 
vibração, por exemplo, em mesas ópticas. 
 
Se uma porta abrir repentinamente 
causará uma rápida mudança de 
temperatura. Um ar condicionado 
direcionado sobre o seu equipamento 
pode causar um gradiente térmico com o 
resultado que o equipamento pode 
distorcer. 
 
A solução mais fácil é interromper a saida do ar 
condicionado (direcionamento). Se isso não for 
possível, colocar o equipamento enclausurado 
pode ajudar 
 
Limpeza 
 
Um pedaço de poeira transportada pelo ar pode 
variar em tamanho de 0,1 μm a 100 μm e pode 
facilmente afetar suas medidas. A poeira é mais 
perceptível quando uma força leve de medição é 
usado como ao fazer medições de redondeza. 
 
 
É importante ao fazer medições dimensionais para 
manter tudo escrupulosamente limpo. Escusado 
será dizer que você deve remover todos os 
vestígios de óleo e graxa do componente antes da 
medição. 
 
O equipamento deve ser limpo antes do uso e 
esfregado com, por exemplo, um pincel fino. 
 
No entanto, é incrível a quantidade de poeira que 
pode ser depositada do ar para superfícies de 
medição. A fonte desse pó são as fibras das 
roupas, a sujeira dos sapatos e partículas de pele. 
 
O pó dessas fontes pode ser minimizado com 
algumas simples precauções: 
􀂉 Instale tapetes pegajosos - tapetes simples 
que são levemente pegajosos para remover 
sujeira das solas dos seus sapatos. 
 
􀂉 Sempre use um avental no laboratório. Além 
disso, você pode considerar cobrir seu cabelo e 
usar botas em situações em que a poeira deve ser 
mantida mínima. 
 
􀂉 Instale um sistema de filtragem de poeira em 
sua unidade de ar condicionado. 
 
􀂉 Instale uma entrada com trava de ar na sua 
sala, para que o ar externo não tenha sido filtrado 
não pode entrar no seu laboratório 
 
􀂉 Verifique se a pressão do ar na sala é maior 
que a temperatura ambiente. um sistema que o ar 
limpo saia da sala, mas o ar sujo não poderá 
entrar. 
 
 
Como os resultados podem estar 
errados? 
 
Existem várias maneiras pelas quais suas 
medições podem estar erradas, pois John e seus 
amigos invisíveis estavam discutindo. Este 
capítulo irá explicar em detalhes alguns desses 
erros e indique como eles podem ser corrigidos 
ou minimizados. Os tipos de erro que 
discutirá incluem: 
􀂉 Erro cosseno 
􀂉 Erro senoidal 
􀂉 Abbe offset 
􀂉 Compensação de temperatura 
􀂉 compressão elástica 
􀂉 Erros de paralaxe 
 
 
Outros Erros 
 
Fixação 
 
A fixação pode ser uma fonte de erro de 
medição. É tentador colocar tantas abraçadeiras 
quanto possível na sua peça para impedir que 
ela se mova. Também é tentador fazer isso que 
seja o mais apertado possível. Ambas as 
práticas estão erradas, pois podem levar a 
distorção da peça. 
 
Como vimos anteriormente, uma peça de 
trabalho se expande à medida que a 
temperatura aumenta. Se o peça de trabalho é 
fixada de forma a impedir essa expansão, então 
a peça de trabalho irá distorcer. Portanto, você 
deve usar o menor número de grampos possível 
e usar um grampo flexível. 
Materiais como cortiça (borrachas entre a peça 
de trabalho e o grampo. 
O aperto excessivo também causará distorção e 
isso poderá ser aliviado novamente, colocando 
cortiça entre a peça de trabalho e o grampo e 
sem apertar demais.