Relatório Técnico Metrologia Industrial

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Bianca Fernanda da Silva – RA: N186623
Carlos Eduardo Ribeiro da Silva – RA: D22513-8
Eduarda Yumi Sakamoto Hokamura – RA: D148494
João Dionizio da Costa Junior – RA: D17IEC8
Tabata Minani de Oliveira – RA: D4312A7
Vinicius Marques Neves – RA: N141EB0
Vitor de Souza Santos – RA: D397729
TRABALHO TEÓRICO: Indústria 4.0 e suas tecnologias.
Trabalho teórico apresentado ao Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia – ICET, como requisito para obtenção de nota na disciplina de Atividade Prática Supervisionada (APS).	Comment by Carlos Eduardo Ribeiro da Silva: Necessário atualizar p/ caixa de texto alinhada à direita
SÃO PAULO
2020
Sumário
1.	Objetivo	1
2.	Introdução Teórica	2
3.	Análise de medição na prática	3
3.1.	Orientações de uso	3
3.2.	Como manusear o paquímetro	8
4.	Medições efetuadas	12
5.	Procedimentos experimentais	13
5.1.	Algarismos significativos	13
5.2.	Algarismos duvidosos	15
5.3.	O algarismo zero (0)	16
5.4.	Definição	17
5.5.	Valor médio da série	18
5.6.	Desvios absolutos	19
5.7.	Desvio quadrático médio	20
5.8.	Desvio padrão da série	21
5.9.	Erro da média	22
5.10.	Expressão do valor verdadeiro	23
6.	Intercambialidade	24
7.	Conclusão	25
8.	Bibliografia	26
1. Objetivo
Fazer uma análise de medição de acordo com as amostras e orientações recebidas em sala de aula, visando a busca pelo valor verdadeiro.
2. Introdução Teórica
A metrologia é uma palavra de origem grega: metron = medida; logos = ciência. E é a ciência das medidas e das medições.
“Quando você pode medir aquilo de que fala e expressá-lo em números, você sabe alguma coisa sobre isto. Mas quando você não pode medi-lo, quando você não pode expressá-lo em números, o seu conhecimento é limitado e insatisfatório. Se você não pode medir algo, não pode melhorá-lo.” - Lord Kelvin
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. (INMETRO. VIM - 2. ed. Brasília, SENAI/DN, 2000 75p).
A metrologia é dividida em três campos de estudos: a Metrologia Científica, a Metrologia Industrial e a Metrologia Legal. A área em que abordamos durante o curso de graduação é aquela cujos sistemas de produção controlam processos produtivos industriais e são responsáveis pela garantia de qualidade dos produtos acabados, ou seja, a Metrologia Industrial. A Metrologia é a ciência das medições e abrange todos os aspectos teóricos e práticos que asseguram a exatidão exigida no processo produtivo, procurando garantir a qualidade de produtos e serviços através da calibração de instrumentos e de realização de ensaios, sendo base fundamental para a competitividade das empresas. Todo o estudo envolvido nessa ciência tem o objetivo de traduzir a confiabilidade dos sistemas de produção, de forma que garanta as especificações técnicas, regulamentos e normas existentes. As condições proporcionadas devem ser de perfeita aceitabilidade na montagem e encaixe de partes de produtos finais, independente de onde sejam produzidas.
Dentro do campo da Metrologia, há a análise de medição, que tem como objetivo a busca pelo valor verdadeiro. A busca por esse valor implica numa sequência de procedimentos que devem ser adotados, para que haja uma confiabilidade no resultado apresentado, e esse caminho a ser percorrido é o que visa apresentar o presente trabalho.
3. Análise de medição na prática
3.1. Orientações de uso
Quando pensamos em medição, o que primeiramente vem a cabeça das pessoas (senso comum) é uma régua, uma trena ou uma fita métrica. Acontece que esses instrumentos servem para a maioria dos casos, exceto quando há a necessidade de confiabilidade. O paquímetro é uma das ferramentas mais utilizadas para comparar as medições com precisão, e em quase todas as atividades de trabalho dentro do campo industrial, em algum momento, é necessário comparar e tirar alguma medida, a depender da medida, esta terá que ter mais ou menos precisão, em um caso onde não haja a necessidade de exatidão uma trena ou mesmo uma régua pode resolver o problema, mas quando há necessidade deste valor verdadeiro, um paquímetro é uma excelente opção de ferramenta.
O paquímetro pode ser utilizado para descobrir o diâmetro interno de uma peça, medir um parafuso, para medir a profundidade de uma cavidade de um motor, entre outras utilizações. Um paquímetro é capaz de realizar quatro tipos de medida em uma determinada peça, devido a estas quatro medições também é conhecido como paquímetro quadrimensional. São as quatro medidas:
· Medição externa;
· Medição interna;
· Medição de profundidade;
· Medição de ressaltos.
Figura 1 - Ilustração de um paquímetro quadrimensional e suas possíveis medidas
Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
Sendo assim, o próximo passo para saber utilizar o equipamento em questão corretamente, é entender as partes que compõem um paquímetro.
O paquímetro é composto basicamente por duas partes:
· A parte fixa tem uma escala milimétrica e uma em polegadas, usada para comparar as medidas.
Figura 2 - Escala milimétrica fixa de um paquímetro quadrimensional
Figura 2 - Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
· Parte móvel, também chamada de nônio, tem uma outra escala que é usada para comparar e obter a medida e sua precisão.
Figura 3 - Escala móvel (nônio)
Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
E temos ainda no paquímetro duas outras partes importantes:
· A trava, para não se perder as medidas realizadas.
· Apoio para dedo, utilizado para deslizar a escala móvel com maior facilidade
Figura 4 - Trava para medidas e apoio para dedo
Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
A natureza do Vernier ou do Nônio
Uma das informações de extrema importância presente em um paquímetro é a sua graduação (o termo “graduado em” diz respeito a menor medida do aparelho), ou como foi trabalhado bastante até aqui, sua precisão. Nas fotos exemplares acima foi usado um paquímetro da Starrett com precisão de 0,05mm, ou seja, 5 centésimos de milímetros o que dá duas casas de precisão após a vírgula. Esta informação vem gravada no equipamento no final da escala do nônio. Geralmente um paquímetro tem a precisão na casa dos centésimos de milímetros. Pode ocorrer que em alguns casos a ferramenta não tenha essa informação gravada, portanto, é possível fazer o cálculo da seguinte forma: 
Precisão = menor intervalo medido ÷ 2
Sendo assim, se o equipamento indica precisão de 0,05mm a menor medida possível a ser realizada é 0,1mm.
3.2. Como manusear o paquímetro
Como visto anteriormente, o paquímetro é um equipamento muito versátil, pois é possível realizar quatro tipos de medidas diferentes. Dessa forma, o primeiro passo é saber exatamente qual dos quatro tipos de medidas o usuário pretende realizar e em seguida posicionar a ferramenta na peça utilizando a parte correta.
Figura 5 – Utilização dos quatro tipos de medidas no paquímetro
 Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
Após colocar a peça na ferramenta da forma correta, o próximo passo é observar onde o 0 (zero) da parte móvel está coincidindo com a parte fixa, essa análise irá revelar o primeiro algarismo da medida.
Figura 6 - Exemplo de medição
Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
Neste caso o 0 (zero) do nônio está entre o 4mm e o 5mm da escala fixa milimétrica, isto indica que o primeiro número da medida é o 4mm. Em seguida vemos qual a marcação que coincide em ambas as escalas, na fixa e na móvel e observamos o número da escala móvel que coincidiu, este será o segundo número, representando os décimos de milímetros.
Figura 7 - Exemplo de medição
Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
No exemplo coincidiu com o número 1, portanto, este será os décimos da medida 0,1mm. Para este primeiro exemplo a medida final da peça seria 4,1mm.
O paquímetro representado tem uma precisão de 0,05mm, ou seja, 5 centésimos de milímetros. Quando na medida a coincidência das marcações ocorrer entre dois números inteiros da escala móvel, teremos um terceiro número que são oscentésimos da medida, no caso deste paquímetro sempre múltiplo de 5.
Figura 8 - Exemplo de medição completa
Figura 9 Fonte: Mundo da Elétrica (2019)
No exemplo anterior podemos observar no primeiro desenho que o 0 (zero) da escala móvel está entre o 4mm e 5mm (representando então 4mm), e no segundo desenho que o alinhamento coincide na escala móvel, está entre o número 1 e 2 na marcação de 0,05 (representando 0,15).
4. Medições efetuadas
	I
	Xi
	1
	2,3
	2
	2,4
	3
	2,5
	4
	2,25
	5
	2,85
	6
	2,45
	7
	2,35
	8
	2,2
	9
	2,1
	10
	2,5
Os dados das amostras acima foram coletados em sala de aula e serão a base para a análise de medição.
5. Procedimentos experimentais
5.1. Algarismos significativos
Para a realização de uma análise de medição é necessário ter ciência de que alguns procedimentos devem ser adotados. O primeiro deles é saber que a busca pelo valor verdadeiro passa inicialmente pela coleta de dados, isso é, uma série de medidas que devem ser realizadas e que servirão como base de dados para o estudo.
Portanto, sabendo que o primeiro passo foi feito, algumas notas devem ser tomadas.
 A primeira delas é entender o que são algarismos significativos. Os algarismos significativos são todos os algarismos “escritos no aparelho” ou “aquele que você lê”, ou seja, quando há consenso de que o número é “verdadeiro” ou “exato”.
Figura 10 - Exemplo de medição para verificação de algarismos significativos
Fonte: Material didático - ITA (2019)
No exemplo acima é possível observar que em uma extremidade a barra está ajustada ao zero de uma régua marcada em centímetros. A outra extremidade da barra não está coincidindo com nenhum traço. Portanto, suponha que três pessoas diferentes determinassem um valor para esta medida com os seguintes valores:
27,3cm; 27,4cm; 27,5cm.
É possível observar que 27cm é um consenso entre todos, portanto, 2 e 7 são algarismos significativos, entretanto, 3, 4 e 5 são denominados algarismos duvidosos.
“Os algarismos exatos de uma medida bem como os algarismos duvidosos, são denominados algarismos significativos. No exemplo acima, os dois algarismos de cada medição são significativos exatos, mas os últimos algarismos de cada uma das medições (3, 4 e 5) são significativos duvidosos.” MATERIAL DIDÁTICO. ITA. Disponível em: <http://www.fis.ita.br/labfis13/matdidatico/teoria/significativos/material/algarismo_significativo/arqs/alg_sig.htm>. Acesso em: 10 mar. 2019
5.2. 
Algarismos duvidosos
Como visto no exemplo anterior, algarismos duvidosos são aqueles que você “chuta” ou não vê, ou seja, são números estimados.
“...podemos apenas estimar ou avaliar estes décimos de centímetro e a aproximação ao valor "verdadeiro" dependerá da perícia e da capacidade da avaliação do operador.” MATERIAL DIDÁTICO. ITA Disponível em: < http://www.fis.ita.br/labfis13/matdidatico/teoria/significativos/material/algarismo_significativo/arqs/alg_sig.htm>. Acesso em: 10 mar. 2019
5.3. O algarismo zero (0)
O algarismo zero à esquerda da medida não é significativo, pois ele está apenas posicionando a vírgula. Uma exemplificação bem simplista pode ser feita utilizando uma expressão famosa: “Fulano é um zero à esquerda”, ou seja, “fulano” não tem significado algum.
Quando o zero está à direita da medida pode ser um algarismo significativo, não é uma regra.
Em situações que se encontra entre algarismos diferentes de zero (0) pode ser um algarismo significativo.
Exemplo: x = 0,030500km
Os algarismos em destaque não são significativos, apenas posicionam a vírgula, entretanto, se os números zeros (0) que estão entre o três (3) e o cinco (5) forem retirados, a medida passa a ser outra.
5.4. Definição
Por definição, um algarismo significativo é formado por um algarismo correto + o primeiro (1º) algarismo duvidoso:
Algarismo significativo = Algarismo correto + 1ºAD
Exemplo: x = 2,25cm.
O algarismo em destaque, cinco (5), não faz parte da representação de um algarismo significativo.
5.5. Valor médio da série
O valor médio da série normalmente é representado por: 
N
Também pode e é preferível que seja representado por:
 = 
Fazendo o cálculo é possível chegar ao resultado de: = 2,39
5.6. Desvios absolutos
	Xi
	
	Δ = xi - 
	2,3 mm
	2,39 mm
	-0,09 mm
	2,4 mm
	2,39 mm
	0,01 mm
	2,5 mm
	2,39 mm
	0,11 mm
	2,25 mm
	2,39 mm
	-0,14 mm
	2,85 mm
	2,39 mm
	0,46 mm
	2,45 mm
	2,39 mm
	0,06 mm
	2,35 mm
	2,39 mm
	-0,04 mm
	2,2 mm
	2,39 mm
	-0,19 mm
	2,1 mm
	2,39 mm
	-0,29 mm
	2,5 mm
	2,39 mm
	-0,09 mm
A tabela acima representa os desvios absolutos das amostras versus o valor médio da série.
5.7. Desvio quadrático médio
O desvio quadrático médio, também conhecido como variância, é representado por: 
Ϭ = 
Assumindo que os valores de cálculo são os representados na base de dados do relatório, temos:
Ϭ = 0,04322
5.8. Desvio padrão da série
O desvio padrão da série, assim como a variância, são medidas de dispersão. Em alguns casos, a média, a moda e a mediana (medidas de tendência central) não são adequadas para uma análise, portanto, as medidas de dispersão são utilizadas.
O desvio padrão da série pode ser representado por:
Ϭp = 
Assumindo que os valores de cálculo são os representados na base de dados do relatório, temos:
Ϭp = 0,2079
5.9. Erro da média
O erro padrão é uma medida de variação de uma média amostral em relação à média da série. Sendo assim, é uma medida que ajuda a verificar a confiabilidade da média amostral calculada. Através do erro padrão, pode-se estimar um intervalo de confiança para a média da série a partir da média amostral calculada.
O erro da média é representado por:
Ε = 
Assumindo que os valores de cálculo são os representados na base de dados do relatório, temos:
Ε = 0,0657
5.10. Expressão do valor verdadeiro
Como visto anteriormente, a precisão do paquímetro é de 0,05mm. Sendo assim, a expressão do valor verdadeiro possui alguns critérios, que são:
· Se o desvio padrão for maior que o erro, ou seja, Ϭp ≥ p, d = E
· Se Ϭp ≤ p, d = p
· d sempre possui um (1) algarismo significativo 
· d sempre tem a mesma quantidade de casas após a vírgula do 
Portanto, sendo a precisão = 0,05mm e o Ϭp = 0,2079 (Ϭp ≥ p), assumimos que d = E, tendo em vista que, passaremos a assumir o erro máximo da medida.
Dessa forma, a representação do valor verdadeiro é dada por:
X = (± d)U(x), logo: X = (2,39 ± 0,06) mm
6. Intercambialidade
A intercambialidade é dar confiabilidade ao processo, de modo que, ao pegar qualquer peça semelhante produzida, de qualquer outro lote, prontas e verificadas, ela funcione ou se encaixe perfeitamente. A análise de medição é feita para que a medida seja mais próxima possível da realidade, logo, a intercambialidade é fundamental para qualquer sistema produtivo.
“A especificação de tolerâncias dimensionais está atrelada de forma densa ao conceito de intercambialidade. Nas palavras de Bjorke (1978), em um grupo de peças com especificações iguais, pode-se empregar aleatoriamente qualquer peça no lugar de outra, com a mesma probabilidade de funcionamento, portanto pode-se definir esta peça como intercambiável. Conforme Umaras (2010), o grau de intercambialidade demonstra o quão possível é da peça ser conservada ou que a peça seja trocada.” GIROTTO, Osmar O. GIROTTO, GRANDO, Maria Lucia M. L. GRANDO ESTUDO DE INTERCAMBIALIDADE DE PEÇAS COM APLICAÇÃO DO CONCEITO LEAN EM UMA INDÚSTRIA METALMECÂNICA. 2016. 16f. Estudo de caso - Unidade Central De Educação Faem Faculdade, Chapecó, 2016.
7. Conclusão
Concluo que o presente relatório técnico é de suma de importância para a formação dos alunos do curso de Engenharia de Produção, haja visto que, além de ter sido de enorme aprendizado, abre a mente para novos horizontes e faz com que você enxergue além do que é passado dentro de sala de aula. Pude recordar uma experiência profissional dentro de uma indústria e entender um pouco mais o por quê de cada processo, isso somado ao fato de que o conteúdo da disciplina é base fundamental para a carreira de um Engenheiro e o ato de pesquisar acaba agregandode uma forma diferente, pois a sede pelo conhecimento ascende e isso faz com que novos horizontes sejam explorados.
8. Bibliografia
INMETRO. VIM - 2. ed. Brasília, SENAI/DN, 2000 75p;
O. GIROTTO, GRANDO; M. L. GRANDO ESTUDO DE INTERCAMBIALIDADE DE PEÇAS COM APLICAÇÃO DO CONCEITO LEAN EM UMA INDÚSTRIA METALMECÂNICA. 2016. 16f. Estudo de caso - Unidade Central De Educação Faem Faculdade, Chapecó, 2016.
<https://www.mundodaeletrica.com.br> Acesso em: 10 Mar. 2019
<http://www.fis.ita.br/labfis13/matdidatico/teoria/significativos/material/algarismo_significativo/arqs/alg_sig.htm>. Acesso em: 10 mar. 2019
<http://www.inmetro.rs.gov.br> Acesso em: 10 mar. 2019
2