21 Medidas (1)

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METROLOGIA
Prof. Marcos Bandini
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 Reconhecer os termos fundamentais da metrologia. 
 Identificar os sistemas de medidas. 
 Realizar conversões de unidades.
Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas
A metrologia é a ciência da medição e suas aplicações. Ela engloba todos os aspectos teóricos e práticos da medição, qualquer que seja a incerteza de medição e o campo de aplicação. Assim, para desenvolver um bom trabalho em metrologia, é fundamental que você reconheça alguns conceitos, unidades e grandezas de medidas.
Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas
Esses termos estão agrupados em um documento muito importante para quem atua na área metrológica, o Vocabulário Internacional de Metrologia ( VIM ). O VIM é atualizado periodicamente e a sua última versão é de 2012. 
Esse documento de 2012 é a 1a edição luso-brasileira autorizada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas ( BIPM ), da 3a edição internacional do VIM – International Vocabulary of Metrology – Basic and general concepts and associated terms. JCGM , p. 200, 2012
O VIM é disponibilizado gratuitamente pelo INMETRO, no site www.inmetro.gov.br.
Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas
Alguns dos conceitos tratados no VIM, e que são importantes para a seleção de um instrumento de medição, são apresentados a seguir: 
Grandeza: Atributo de um fenômeno, corpo ou substância que pode ser qualitativamente distinguido e quantitativamente determinado. 
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. 
Sistema de unidades: Conjunto das unidades de base e unidades derivadas, definido de acordo com regras específicas, para um dado sistema de grandezas. 
Medição: Conjunto de operações que tem por objetivo determinar o valor de uma grandeza.
Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas
Resultado: Valor de uma grandeza obtido por medição. 
Incerteza de medição: Estimativa que caracteriza a faixa de valores dentro da qual se encontra o valor verdadeiro da grandeza medida. 
Faixa nominal: Faixa de indicação obtida em uma posição específica dos controles de um instrumento de medição 
Resolução: Menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que pode ser significativamente percebida.
Para a seleção de instrumentos de medição, há uma grande quantidade de termos que devem ser conhecidos para que o instrumento de medição forneça os resultados compatíveis com a aplicação das peças a serem medidas.
Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas
Outro conceito importante é o de unidades de medidas e como os sistemas empregados na metrologia dimensional se relacionam. É importante que você saiba que existem várias unidades de medida, que podem ser fundamentais ou derivadas.
Todas elas estão agrupadas no Sistema Internacional de Unidades ( SI ), cuja edição atual é a 9a, do ano de 2012. Esse documento, assim como o VIM, é disponibilizado gratuitamente no site do INMETRO. Para medições dimensionais, existe o Sistema Internacional, que utiliza o metro como referência, e o Sistema Inglês, baseado na polegada.
O que é medida e medição
Na metrologia, é comum você estudar os instrumentos utilizados para efetuar medições e interpretá-las. Mas você sabe o que é uma medição? E uma medida?
Medida é o resultado obtido por uma medição. 
Medição é, segundo o VIM, o processo de obtenção experimental de um ou mais valores que podem ser razoavelmente atribuídos a uma grandeza.
O que é medida e medição
A metrologia dimensional é a que interessa a você estudar agora. 
Ela se encarrega de estudar as técnicas de medição que determinam corretamente as magnitudes lineares e angulares. 
Tais técnicas podem ser divididas em medidas diretas e indiretas.
O que é medida e medição
Medidas diretas: ocorrem quando o valor da medida é obtido diretamente pela leitura dos instrumentos de medição, ou seja, os traços do instrumento fornecem a medida da grandeza. 
Medidas indiretas: ocorrem quando o valor da medida é obtido pela comparação com uma referência ou com auxílio de equações matemáticas
Medidas diretas e Indiretas
Medidas diretas e Indiretas
Exemplo de como a divisão entre medidas diretas e indiretas pode tornar a seleção mais rápida: 
Para uma medição de tolerâncias de processo, geralmente você utiliza medições indiretas. 
Nesse tipo de medição, é feita comparação do resultado padrão com as peças produzidas. 
Medidas diretas e Indiretas
Você quer fazer uma medição de tolerâncias e tem apenas três instrumentos disponíveis: um paquímetro, um micrômetro e um relógio comparador. 
Qual desses instrumentos você escolheria para realizar a medição? 
Sabendo que um instrumento muito utilizado para medições indiretas são os relógios comparadores os quais são “zerados” sob a peça padrão ( referência ), a escolha correta seria o relógio comparador. 
Dos instrumentos disponíveis, ele é o único que fornece medidas indiretas, conforme a demanda do processo.
Medidas diretas e Indiretas
Diferenciar medidas diretas e indiretas é muito importante para selecionar instrumentos de medição e entender a aplicação da metrologia no cotidiano.
Exercícios
Medidas diretas e Indiretas
Exercícios
Sistema de Medidas
Todas as ações do nosso cotidiano passam por agrupamentos, classificações e padronizações. 
Com as medidas isso não é diferente, pois as medidas similares precisam ser padronizadas e agrupadas para serem efetivamente trabalhadas no mundo todo. 
Essa padronização e agrupamento de medidas é chamada de Sistema de Medidas, e serve para consolidar a metrologia como uma ciência exata e reprodutível. 
Sistema de Medidas
A tarefa de consolidar a metrologia não é trivial e requer ações permanentes. 
Tais ações vêm sendo lideradas pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas ( BIPM ) desde sua criação, em 1875. 
O BIPM é o órgão internacional cuja missão é garantir e promover a comparabilidade das medidas, fornecendo um sistema de unidades internacional coerente para o desenvolvimento científico, entre outros.
Sistema de Medidas
O BIPM opera sob a supervisão exclusiva do Comitê Internacional de Pesos e Medidas ( CIPM ). 
Este atua sob a autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas ( CGPM ), a qual apresenta seu relatório do trabalho desenvolvido pelo BIPM. 
Dessa forma, existem várias estruturas metrológicas e órgãos internacionais para manter o Sistema Internacional de Unidades ( SI ).
Estruturas Metrológicas do SI
História e função do Sistema Internacional de Unidades
O Sistema Internacional de Unidades ( SI ), que recebeu esse nome em 1960, teve como propósito de sua criação a necessidade de um sistema prático mundialmente aceito nas relações internacionais, no ensino e no trabalho científico. 
O SI é um sistema que evolui de forma contínua para refletir as melhores práticas de medição, que são aperfeiçoadas no decorrer do tempo. 
História e função do Sistema Internacional de Unidades
A criação do Sistema Métrico Decimal na época da Revolução Francesa e o posterior depósito de dois padrões de platina, representando o metro e o quilograma, ocorreram em 22 de junho de 1799, nos Arquivos da República, em Paris. Esses eventos podem ser considerados como a primeira etapa do desenvolvimento do atual Sistema Internacional de Unidades.
História e função do Sistema Internacional de Unidades
É importante que você saiba fazer a distinção entre a definição de uma unidade e a realização prática dessa definição. 
A definição de cada unidade de base do SI é redigida cuidadosamente, de maneira que ela seja única e que forneça um fundamento teórico sólido que permita realizar medições mais exatas e mais reprodutivas
Os sistemas utilizados em metrologia dimensional
Ao estudar metrologia, deve ficar claro para você que existem várias unidadesde medida. 
Elas podem ser fundamentais ou derivadas, e todas estão agrupadas no Sistema Internacional de Unidades ( SI ).
Grandezas e unidades de base do SI
Prefixos do SI
Para medições dimensionais, que são as medições feitas pela metrologia dimensional, além do Sistema Internacional você também utiliza o Sistema Inglês.
Sistema Internacional utiliza o metro como referência, por isso ele é popularmente chamado de Sistema Métrico. Já o Sistema Inglês, ou Sistema Imperial, é baseado na polegada. 
O número de unidades fora do SI é muito grande, e foge dos objetivos deste texto listar todas elas. Algumas possuem interesse histórico, outras são utilizadas em áreas especificas ( como o barril de petróleo ) ou em países específicos ( como a polegada, o pé e a jarda ).
Segundo orientações do CIPM, não há motivos para essas unidades continuarem sendo usadas em trabalhos científicos e técnicos modernos. 
Entretanto, é importante que você conheça a relação entre elas e as unidades SI, pois elas continuarão a ser uma realidade por muitos anos. 
O CIPM disponibiliza uma lista ( em inglês ) de fatores de conversão dessas unidades para as unidades SI
Exemplo de unidades fora do SI
Conversões
As conversões de unidades são muito importantes para tornar o trabalho metrológico compatível com a aplicação. 
Elas podem ser feitas de duas maneiras: 
Dentro do mesmo sistema;
Entre sistemas.
Conversões dentro do Sistema Métrico Decimal
Conversões entre o Sistema Métrico e o Sistema Inglês
No Sistema Inglês, você tem duas possibilidades de escrita: a escrita com frações decimais e a escrita em frações ordinárias. 
Por exemplo: 
A fração centesimal 0,25” também pode ser escrita como a fração ordinária 1⁄4”. 
A fração milesimal 0,125” também pode ser escrita como fração ordinária 1⁄8”.
Conversões entre o Sistema Métrico e o Sistema Inglês
Na metrologia dimensional e na área de projetos industriais, é muito comum utilizar as frações ordinárias para especificação de materiais e dimensões de peças utilizadas na indústria automotiva e aeroespacial.
Para fazer a conversão dentro do Sistema Inglês, utilize estas regras:
Para efetuar a conversão de fração ordinária para fração decimal, divida o numerador pelo denominador e adicione o resultado ao número inteiro, quando houver. 
Conversões entre o Sistema Métrico e o Sistema Inglês
Para efetuar a conversão de fração decimal para fração ordinária, multiplique a parte fracionária decimal por 128⁄128 ( menor divisão da polegada ); arredonde e simplifique, adicionando o resultado ao número inteiro, quando existir.
Entretanto, de maneira prática, é mais útil realizar a conversão entre os sistemas Internacional e Inglês. Assim, será possível verificar se uma peça fabricada em um sistema poderá ser aplicada em outro e vice-versa. As conversões podem ser vistas a seguir:
Conversões entre o Sistema Métrico e o Sistema Inglês
Para efetuar a conversão de fração decimal para fração ordinária, multiplique a parte fracionária decimal por 128⁄128 ( menor divisão da polegada ); arredonde e simplifique, adicionando o resultado ao número inteiro, quando existir.
Entretanto, de maneira prática, é mais útil realizar a conversão entre os sistemas Internacional e Inglês. Assim, será possível verificar se uma peça fabricada em um sistema poderá ser aplicada em outro e vice-versa. As conversões podem ser vistas a seguir:
Conversões
Exercícios
Exercícios
Referências