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1 Pró-reitoria de EaD e CCDD Metrologia Aula 5 Professor Roberto Candido Pansonato 2 Pró-reitoria de EaD e CCDD Conversa Inicial Depois de compreender os sistemas de medição, tanto o métrico decimal como o inglês, vamos entender como se processam esses dois sistemas por meio dos instrumentos de medição. A todo momento, em alguma parte do mundo, haverá alguém utilizando um instrumento de medição. Seja em algum estabelecimento comercial por meio de balanças, em laboratórios de análises clínicas por meio de microscópios ou em alguma indústria, com a utilização de equipamentos convencionais, tais como paquímetros e micrômetros até as modernas máquinas de medição por coordenadas, também conhecidas como tridimensionais ou simplesmente 3D. Alguns desses instrumentos de medição serão objetos de estudo de nossa aula. Refiro-me a “alguns” porque seria difícil reunir em apenas uma aula, todos ou quase todos os instrumentos de medição existentes. Como já mencionado, nossos estudos estão baseados na metrologia dimensional (principalmente medição de grandezas como comprimento e ângulos), portanto os instrumentos de medição citados estarão dentro dessa linha de estudos. Ainda nesta aula, será visto como se processa a calibração desses instrumentos. Imaginem quantos instrumentos de medição existem no mundo e como atender à calibração de todos eles. Com certeza, é uma quantidade razoável. Entretanto, para que calibrar esses instrumentos se eles foram confeccionados com a mais alta tecnologia para atender à exatidão e à precisão requeridas? Essa necessidade e como se processa a gestão da calibração também serão estudados nesta aula. Contextualizando Empresas de manufatura que trabalham com tecnologia de ponta precisam ter um controle rigoroso de seus processos, pois se estes produzirem 3 Pró-reitoria de EaD e CCDD dentro das especificações definidas, com certeza o produto final que chega ao consumidor terá sua qualidade garantida. Lembram-se do grau de conformidade? Pois bem, a empresa citada a seguir, a RCP Automotiva, é uma dessas empresas que se preocupam muito com a qualidade de seus produtos. Além de ter uma produção seriada com volume elevado, tanto para o mercado interno como para o externo, existe o grande desafio de se produzirem peças de tolerâncias dimensionais bem apertadas. Mesmo sendo uma empresa nacional, o modelo de gestão adotado é o de uma empresa globalizada. Para isso, conta com um departamento de qualidade que tem um cuidado especial com o controle do processo e também com a gestão dos instrumentos de medição. Instrumentos tais como paquímetros (analógicos e digitais), micrômetros (analógicos e digitais), traçadores de altura, desempenos de granito, relógios comparadores, relógios apalpadores, rugosímetros, blocos padrões, projetores de perfil, calibradores e uma grande quantidade de dispositivos de medição são severamente cuidados e controlados. E é sobre esses dispositivos de medição que ocorreram algumas “perturbações”. Devido à complexidade das peças produzidas, que em atendimento às exigências cada vez mais desafiadoras por parte dos clientes, principalmente quanto ao campo de tolerância e também da geometria das peças, a utilização de instrumentos de medição em alguns casos era praticamente impossível. Para atender a esses casos, foi necessário investir em dispositivos de medição especiais que, acoplados a relógios comparadores e sistemas eletrônicos, tais como colunas eletrônicas, proporcionavam medições confiáveis. Todo esse aparato de dispositivos, relógios comparadores e dispositivos eletrônicos era muito bem gerenciado pelo departamento de qualidade, representado pelo pessoal da metrologia. Esse processo estava indo muito bem, porém algumas coisas intrigavam o pessoal técnico da RCP: 4 Pró-reitoria de EaD e CCDD a) Os custos desses dispositivos especiais, principalmente devido à alta tecnologia empregada, estavam ficando um pouco acima do previsto. b) Percebeu-se também que, devido a vida curta de alguns produtos (hoje a velocidade de mudança dos produtos é muita alta), muitas vezes se investia certa quantidade de dinheiro em um dispositivo sofisticado e, após um breve período, ele saía de uso, principalmente pelo fato de ser um dispositivo de medição exclusivo. O que poderia ser feito para minimizar o problema? Nesse momento, o pessoal da Engenharia de Processos em conjunto com a Engenharia da Qualidade começou alguns estudos para buscar uma solução. Como deixar de construir dispositivos de medição especiais se as peças produzidas não tinham possibilidades de serem controladas por equipamentos de medição convencionais, tais como paquímetros, micrômetros, entre outros? A fim de resolver grande parte desse problema, foi realizado um estudo para aquisição de uma máquina de medição por coordenadas, as chamadas tridimensionais ou simplesmente 3D. Algumas cotações foram realizadas e a princípio houve certa restrição por parte de alguns gestores; no entanto, o estudo mostrou um ganho no que diz respeito ao custo benefício. A grande vantagem desse equipamento é a de possibilitar medições de peças com geometrias bem complexas (posicionamento de furos, inclinação de planos etc.) em três eixos. Com esses argumentos técnicos mais um minucioso estudo de custos, foi possível adquirir o equipamento tridimensional, que substituiu uma quantidade razoável de dispositivos de alto custo dentro da empresa e permitiu um “pay back” em um curto período. Vale ressaltar que nem sempre é possível substituir os dispositivos de medição que ficam no chão de fábrica por medições em máquinas “3D”, pois muitas vezes essas medições têm de ser realizadas em uma frequência muita 5 Pró-reitoria de EaD e CCDD alta, o que inviabilizaria movimentar peças para medição em equipamentos tridimensionais. Fica claro, por meio dessa problematização, que o conhecimento dos instrumentos de medição e suas respectivas aplicações é de suma importância para decisões estratégicas dentro das empresas, tal qual ocorreu com a empresa RPC. Então, vamos conhecer um pouco mais sobre esses instrumentos de medição? Pesquise Tema 1: Instrumentos de Medição Quando se depara com o termo instrumento de medição, normalmente se imaginam os instrumentos mais usuais, como uma trena e um paquímetro. Na metrologia, tanto o termo instrumento de medição e sistema de medição são utilizados para designar o dispositivo usado para realizar medições. Para nossos estudos, o termo instrumento de medição será utilizado a fim de designar sistema de medição de pequeno porte, tal quais paquímetros, micrômetros e voltímetros portáteis. Já o termo sistema de medição será utilizado para descrever, de forma mais ampla, desde os instrumentos de medição mais simples até sistemas de medição mais complexos, como sistemas com utilização de sensores eletrônicos, máquinas de ensaio de tração e máquinas de medir por coordenadas (3D). Vale ressaltar também que, resumidamente, entre os instrumentos e sistemas de medição, existem algumas particularidades importantes a serem entendidas neste momento. Seguem alguns exemplos: Medição por atributos: é um sistema de medição por atributo que classifica a peça em defeituosa ou não, ou seja, se está boa ou ruim. Esse tipo de medição não mostra claramente tendências quanto à variação dimensional. Exemplos tradicionais desse tipo de medição são os calibradores tampões, os chamados “passa/não passa” etc. 6 Pró-reitoria de EaD e CCDD Medição porvariáveis: como o próprio nome já sugere, refere-se a um sistema de medição que consegue de alguma forma mostrar as variáveis de uma medição e proporcionar tomada de ação conforme as tendências demonstradas (dimensões mais próximas do limite inferior ou do limite inferior de controle). Essas dimensões são visualizadas por meio de escalas, relógios (sistema analógico) ou de um sistema digital. Exemplos desse tipo de medição são os paquímetros, as escalas, as balanças etc. Também existe uma classificação quanto ao modo em que um equipamento ou sistema de medição atua: modo direto e modo indireto. Medição de forma direta: quando se aplica um instrumento de medição em uma determinada peça e se obtém a leitura de forma direta, ou seja, o que está sendo lido (indicado) é teoricamente o resultado da medição. Mais uma vez, exemplos típicos dessa forma de medição são os paquímetros, as trenas, os micrômetros etc. Medição de forma indireta: quando a medição é realizada a partir de uma indicação e uma comparação. Significa que o mensurando (o que está sendo medido) é comparado a uma medida materializada (um padrão, por exemplo), cujo valor é próximo ao do mensurando. A diferença entre a peça e o “padrão” é medida por um instrumento que opera pelo método de indicação. Também é conhecido como medição pelo método diferencial. Exemplos clássicos de instrumentos para medição indireta são os relógios comparadores e apalpadores, que veremos logo mais adiante. Esse tipo de medição também é utilizado em outras grandezas como: pressão, temperatura, força e massa. Os calibradores também estão, teoricamente, dentro dessa forma de medição. Depois dessa breve explanação sobre algumas particularidades dos instrumentos de medição, vamos verificar alguns dos principais instrumentos de medição utilizados nas indústrias. Começaremos pelos instrumentos de medição por atributos, os chamados “calibradores”. 7 Pró-reitoria de EaD e CCDD Tema 2: Medição por Atributo Calibradores São instrumentos utilizados dentro das empresas industriais para se inspecionar características de qualidade de produtos a fim de classificá-los em conforme ou não conforme as especificações. Geralmente fabricados de aço-carbono ou especiais e com as regiões de contato cementadas, temperadas e retificadas, os calibradores são empregados nos trabalhos de produção em série de peças intercambiáveis, isto é, peças que podem ser trocadas entre si, por constituírem conjuntos praticamente idênticos. A grande vantagem da utilização de calibradores refere-se à agilização e simplificação da inspeção, podendo ser utilizados em chão de fábrica sem grandes problemas. No entanto, sua construção exige certa complexidade no que diz respeito às tolerâncias dimensionais, visto que suas tolerâncias não devem exceder de um quinto a um décimo das tolerâncias da dimensão das peças. Seguem alguns dos principais calibradores utilizados nas indústrias: Calibrador Tampão O funcionamento do calibrador tampão é bem simples: o furo que será medido deve permitir a entrada da extremidade mais longa (com diâmetro menor) do tampão (lado passa), mas não da outra extremidade (lado não passa). Por exemplo, no calibrador tampão 50H7, a extremidade cilíndrica da esquerda (50 mm + 0,000 mm, ou seja, 50 mm) deve passar pelo furo. O diâmetro da direita (50 mm + 0,030 mm) não deve passar pelo furo. O lado não passa tem uma marca vermelha. Esse tipo de calibrador é normalmente utilizado em furos e ranhuras de até 100 mm. 8 Pró-reitoria de EaD e CCDD Figura 1 – Exemplo de calibrador Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” Calibrador de Boca Esse calibrador tem duas bocas para controle: uma passa, com a medida máxima, e a outra não passa, com a medida mínima. É utilizado, principalmente, para medidas de diâmetros externos, como as de eixos. Figura 2 – Calibrador de boca Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” Calibrador de Bocas Ajustável O calibrador de boca ajustável resolve o problema das indústrias médias e pequenas pela redução do investimento inicial na compra desses equipamentos. 9 Pró-reitoria de EaD e CCDD O calibrador ajustável para eixo tem dois ou quatro parafusos de fixação e pinos de aço temperado e retificado. É confeccionado de ferro fundido, em forma de ferradura. A dimensão máxima pode ser ajustada entre os dois pinos anteriores, enquanto a dimensão mínima é ajustada entre os dois pinos posteriores. Para seu ajuste, geralmente são utilizados blocos-padrão (que serão apresentados adiante). Figura 3 – Calibrador de bocas ajustáveis Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” Calibrador de Roscas (Interno e Externo) Um processo usual e rápido de verificar roscas consiste no uso dos calibradores de rosca. São peças de aço, cementadas, temperadas e retificadas, obedecendo a dimensões e condições de execução para cada tipo de rosca. Atualmente, para melhorar a performance e a vida útil desses tipos de calibradores, eles são revestidos de cromo duro ou carboneto de tungstênio (entre outros revestimentos). Os calibradores de rosca podem ser em forma de anéis (para roscas externas) ou em forma de tampão (para roscas internas). Seguem os dois exemplos. 10 Pró-reitoria de EaD e CCDD Figura 4 – Calibradores de rosca Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” A extremidade de rosca mais longa do calibrador tampão verifica o limite mínimo: ela deve penetrar suavemente, sem ser forçada, na rosca interna da peça que está sendo verificada. Diz-se lado passa. A extremidade de rosca mais curta, não passa, verifica o limite máximo. Além dos calibradores acima mencionados, existem mais tipos conforme as necessidades de aplicação. Os exemplos mostrados são os mais utilizados. Tema 3: Medição por Variáveis Os instrumentos a seguir têm uma característica comum: permitem uma leitura que proporcionará conhecer a variabilidade das peças sujeitas a medição. Seguem os principais equipamentos utilizados na metrologia mecânica, especificamente na metrologia dimensional. 11 Pró-reitoria de EaD e CCDD Régua Graduada A régua graduada, o metro articulado e a trena são os mais simples entre os instrumentos de medida linear. A régua apresenta-se, normalmente, em forma de lâmina de aço-carbono ou de aço inoxidável. Nessa lâmina, estão gravadas as medidas em centímetro (cm) e milímetro (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegada e suas frações, conforme o sistema inglês, podendo ser utilizados em chão de fábrica sem grandes problemas. No entanto, sua construção exige certa complexidade no que diz respeito às tolerâncias dimensionais, visto que suas tolerâncias não devem exceder de um quinto a um décimo das tolerâncias da dimensão das peças. Segue exemplo. Paquímetro Dentre os instrumentos de medição de pequeno porte, o paquímetro é um dos mais versáteis. É fabricado nos mais diversos modelos e graus de precisão, sendo utilizado para medir dimensões lineares externas e internas, bem como profundidade e ressaltos. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. O matemático português Pedro Nunes (1502-1578) e o matemático francês Pierre Vernier (1584-1638) foram os estudiosos associados à pesquisa 12 Pró-reitoria de EaD e CCDD e ao desenvolvimento do conceito e da solução tecnológica do nônio aplicado em paquímetros e micrômetros. Segue um paquímetro analógico com suas principais características. Figura 5 – Características do paquímetroFonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” Possibilidades de utilização Conforme comentado no início, o paquímetro é um dos equipamentos de medição portáteis mais versáteis que existe. Vejam a seguir as possibilidades de medição por meio de um paquímetro. Figura 6 – Utilização do paquímetro 13 Pró-reitoria de EaD e CCDD Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” Resolução Como já sabemos, a resolução é a menor leitura que um instrumento oferece. Nos paquímetros e em todos os instrumentos que utilizem o princípio do nônio, ela é calculada utilizando a seguinte fórmula: Exemplos: 14 Pró-reitoria de EaD e CCDD O Princípio do Nônio O paquímetro consegue “enxergar” tamanhos bem pequenos graças à comparação entre as suas escalas de medição com divisões diferentes. Esse princípio de medição, utilizado em muitos instrumentos e máquinas, é conhecido como o princípio do nônio ou vernier (em homenagem a seus inventores). Figura 7 – Princípio do nônio Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” Paquímetro digital Com a evolução tecnológica, os paquímetros passaram a ser confeccionados com mostrador digital. Essa característica ajuda a reduzir alguns erros de medição, tais qual o de paralaxe (erro que ocorre pela observação errada na escala de graduação causada por um desvio óptico causado pelo ângulo de visão do observador), e proporcionar a coleta de dados para estudos estatísticos. 15 Pró-reitoria de EaD e CCDD Paquímetro de Profundidade Quando se necessita medir profundidade de furos não vazados, rasgos, rebaixos etc., esse tipo de paquímetro é o mais indicado. Embora o paquímetro universal também execute esse tipo de medição, o de profundidade proporciona melhor condição de apoio e consequentemente performance melhor. Segue um exemplo. Figura 8 – Paquímetro de profundidade Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” 16 Pró-reitoria de EaD e CCDD Como podemos observar, o paquímetro é um equipamento de medição com muitos desdobramentos. Estudamos as principais características. Com relação à medição com o paquímetro, esta será abordada no subtema “Leitura dos Instrumentos de Medição”. Traçador de altura É aplicado em traçagem e medições por comparação por meio de relógios comparadores e apalpadores sobre uma mesa de desempeno. Esse instrumento baseia-se no mesmo princípio de funcionamento do paquímetro, apresentando a escala fixa com cursor na vertical. Do mesmo modo que o paquímetro, possui versões analógicas e digitais. Também é conhecido como “graminho”. Figura 9 – Traçador de altura Fonte: Mitutoyo Sul Americana, 2016 Micrômetro À medida que a indústria mecânica foi aperfeiçoando seus métodos de trabalho e suas máquinas, a precisão dimensional das peças foi se tornando cada vez mais apertada, o que exigia instrumentos de medição com resolução 17 Pró-reitoria de EaD e CCDD e incerteza compatíveis. Por melhor que seja o paquímetro, a partir de certo nível de precisão dimensional, ele não atende mais às exigências e, desse ponto em diante, será necessário empregar instrumentos de maior exatidão. Esse instrumento é o micrômetro. A sua origem data do século XVII na França, quando Jean Louis Palmer apresentou, pela primeira vez, um micrômetro para requerer sua patente. O instrumento permitia a leitura de centésimos de milímetro, de maneira simples. Figura 10 – Micrômetro de Palmer Fonte: Metrologia: Escola SENAI “Luiz Scavone” O funcionamento de um micrômetro assemelha-se a um conjunto parafuso e porca, no qual se transforma um movimento rotativo em um movimento linear. Se há uma porca fixa e um parafuso móvel, ao se dar uma volta completa, provocará um descolamento igual ao seu passo. 18 Pró-reitoria de EaD e CCDD Desse modo, dividindo-se a ”cabeça” do parafuso em traços, conforme figura acima, podem-se avaliar frações menores que uma volta e, com isso, medir comprimentos menores do que o passo do parafuso. Figura 11 - Micrômetro externo analógico Fonte: Mitutoyo Sul Americana, 2013 A cada volta do tambor, o parafuso dá uma volta completa e sua face de contato (medição) movimenta-se ao longo do eixo à distância do parafuso (0,5 mm, por exemplo). Quando giramos o tambor a uma divisão de circunferência, temos 1/50 de volta. Se o passo da rosca do parafuso é de 0,5 mm, significa que o movimento linear foi de 0,01 mm, que é o resultado do passo do parafuso dividido por uma divisão do tambor, ou seja: 0,5: 50 = 0,01 mm, que é o valor de cada divisão do tambor. 19 Pró-reitoria de EaD e CCDD Figura 12 – Micrômetro externo digital Fonte: Mitutoyo Sul Americana, 2016 Existem outras variações do micrômetro conforme a aplicação: micrômetros internos, de profundidade, com pontas intercambiáveis, para roscas, para engrenagens etc. Relógios comparadores e apalpadores São utilizados para diversos fins, como na medição de excentricidade de peças, no alinhamento e centragem de peças nas máquinas, no paralelismo entre faces e nos dispositivos de inspeção em geral. Nesse último caso, a aplicação se dá pela comparação com um padrão predeterminado e a peça a ser medida (daí o nome comparador). O funcionamento consiste basicamente em um mecanismo que transforma o deslocamento axial de uma ponta de contato em movimento de giro transmitido a um relógio no qual é possível obter a leitura da dimensão. 20 Pró-reitoria de EaD e CCDD Figura 13 – Relógios comparador e apalpador Fonte: Mitutoyo Sul Americana, 2016 Também como ocorre com os paquímetros e os micrômetros, os relógios comparadores podem ser analógicos ou digitais. Uma das aplicações do relógio comparador é o método de medição por diferencial, que é uma combinação dos métodos de indicação e comparação, conforme exemplo a seguir. Figura 14 – Aplicação típica de relógio comparador Colu na Base 0 max.min. 0 max.min. Padrão 0 max.min. Peça Relógio Comparador 21 Pró-reitoria de EaD e CCDD Blocos-padrão São padrões metálicos de comprimento com duas faces conhecidas como faces de medição, que apresentam um nível adequado de planicidade e de “perfeição” de acabamento, o que permite a aderência da superfície de um bloco à superfície do outro por meio de atração molecular. São associados a pequenos erros de comprimentos, em geral de décimos a centésimos de micrômetros (μm). O padrão do exemplo do relógio comparador poderia ser um bloco-padrão. Máquina de Medir por Coordenadas (3D) A máquina de medição por coordenadas (também conhecida como tridimensional ou 3D) consiste de uma base de referência rigorosamente plana, sobre a qual desliza horizontalmente um corpo guiado no sentido Y. Esse corpo possui, por sua vez, outro corpo que desliza horizontalmente, e é perpendicular ao anterior, no sentido X. Por fim, há um terceiro corpo que se movimenta verticalmente, e é perpendicular aos anteriores, no sentido Z, onde se localiza a ponta do apalpador. O movimento de cada eixo é registrado por um sistema de leitura eletrônico mostrado digitalmente. Esse sistema de leitura oferece a possibilidade de zeragem em qualquer posição. Adaptadas a computadores e softwares especiais, podem executar uma série de medições de comprimentos, muitas vezes substituindo outros equipamentos de medição dedicados. O operador dessa máquina deve possuir competências específicas para uso adequado. 22Pró-reitoria de EaD e CCDD Figura 15 – Máquinas de medir por coordenadas Fonte: Mitutoyo Sul Americana, 2013. Infelizmente, por conta de limitações de tempo e espaço, alguns instrumentos de medição não foram mostrados, no entanto, os que foram apresentados representam os principais dispositivos de medição utilizados nas indústrias. Tema 4: Adequação e Leitura dos Instrumentos de Medição Adequação dos instrumentos de medição A escolha de um instrumento de medição requer um compromisso entre o desempenho desejado, a robustez necessária e a durabilidade, considerando-se o meio e o método de operação do instrumento, os requisitos de manutenção e os custos de aquisição (Morris, 1991). Para definição de um instrumento de medição, principalmente na fase de um determinado projeto, é necessário definir a adequação dele com as 23 Pró-reitoria de EaD e CCDD características como: faixa de medição, resolução e classe ou incerteza de medição declarada pelo fornecedor. Esses termos já são conhecidos, correto? Até este momento, pelos estudos realizados, você já tem condições de participar no processo decisório do projeto com opiniões fundamentadas. Ainda sobre como escolher o instrumento de medição ideal para sua aplicação, existe uma regra prática muito utilizada que é a “Regra do 4 a 10 vezes”. Segundo essa regra, a resolução do instrumento de medição deve ficar entre 1/4 a 1/10 da tolerância da peça a ser medida (mensurando). Porém, em todos os casos, deve-se determinar um erro máximo admissível para o instrumento de medição a ser utilizado. Leitura dos instrumentos de medição Dos instrumentos apresentados, um dos mais utilizados nas indústrias é o paquímetro. Embora hoje, dentro das empresas, utilizem-se muitos instrumentos digitais, os quais não exigem grande habilidade da pessoa que está efetuando a medição, ainda existem paquímetros analógicos. Será mostrado, de forma simples, como efetuar medições por meio do paquímetro analógico. A primeira observação que deve ser feita é relativa à resolução do equipamento. Conforme estudamos, resolução é a menor medida que o instrumento oferece. Normalmente essa resolução vem anotada na escala móvel do próprio instrumento (sistema métrico na parte inferior e sistema inglês na parte superior). Vamos focar no sistema métrico, que normalmente para paquímetros oferece resoluções de 0,1 mm, 0,05 mm e 0,02 mm. Vejam de onde surgiram esses números: Resolução = UEF NDN UEF = unidade da escala fixa NDN = número de divisões do nônio 24 Pró-reitoria de EaD e CCDD Exemplos: Vamos fazer a leitura do paquímetro a seguir (vista parcial): 1º Passo: Calcular a resolução do paquímetro 2º Passo: Identificar na escala fixa (principal) o último valor ultrapassado pelo “zero” do nônio. Como observado na figura seguinte, identificamos que esse valor é 1 mm. 1 mm Escala Fixa Escala Móvel 25 Pró-reitoria de EaD e CCDD 3º Passo: Identificar no nônio o traço que está coincidente e alinhado com algum traço da escala principal (fixa). Observe a figura e perceba que a coincidência ocorre no 3º traço. Sabendo que a resolução é de 0,1 mm, significa que 3 traços equivalem a 0,3 mm. 4º Passo: Somar a leitura da escala principal com a leitura do nônio. Segue outro exemplo, agora com uma resolução de 0,05 mm (20 divisões na escala móvel). 3º traço 26 Pró-reitoria de EaD e CCDD Tema 5: Calibração dos Instrumentos de Medição Instrumentos de medida, tais como relógios comparadores, paquímetros e micrômetros, devem ser calibrados com regularidade porque podem sofrer alterações devido a deslocamentos, falhas dos instrumentos, temperatura etc. Essas alterações, por sua vez, podem provocar desvios ou erros nas leituras das medidas. Como foi possível perceber até o momento, medir é algo relativamente fácil, no entanto, cometer erros é mais fácil ainda, e um dos erros que se pode cometer é utilizar um instrumento de medição sem calibração. Mas o que é calibração? Segundo Albertazzi e Sousa (2008), calibração é o conjunto de operações que estabelece, sob condições específicas, a relação entre os valores indicados por um instrumento ou um sistema de medição ou valores representados por uma medida materializada e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos pelos padrões. Em resumo, em uma simples análise, podemos dizer que calibração é algo como comparar um instrumento com um padrão de referência para identificar o erro. Vale ressaltar que o ato de calibração é diferente do ato ajuste. O ajuste representa a intervenção ou correção executada no instrumento de medição com o objetivo de restabelecer sua capacidade de medir, de acordo com o padrão de referência. Um dos exemplos é o ajuste de zero em equipamentos digitais. A calibração é, portanto, o controle de qualidade do instrumento ou padrão de medição. Com ela, conseguimos evitar o uso de instrumentos fora de especificações, o que levaria a erros acima do aceitável, com prejuízo para a qualidade de produtos e serviços. Por meio da calibração, determina-se a tendência e a incerteza de medição do instrumento, informações muito úteis para realizar ações de 27 Pró-reitoria de EaD e CCDD correção de erros ou para decidir se é o momento de encaminhar o instrumento para uma manutenção e ajuste. Tendência de medição é a estimativa do erro sistemático que é a parte previsível do erro. Sabendo-se da tendência que o instrumento apresenta, podemos corrigir essa parcela sistemática de erro do resultado da medição. Conhecendo sua incerteza de medição, comparamos com os limites de erro aceitáveis e tomamos a decisão de mantê-lo operando ou afastá-lo para uma manutenção. Tanto a calibração dos instrumentos quanto, principalmente, a calibração dos padrões deve ser registrada em documentação específica chamada de “Certificado ou Relatório de Calibração”. Essa documentação deve ter em seu escopo a definição do seguinte conteúdo de informações: Procedimentos de calibração: instruções passo a passo de como efetuar a calibração, os cuidados específicos e a atuação do pessoal técnico envolvido. Intervalo de calibração: é fundamentado no tempo entre calibrações ou na taxa de uso do instrumento. Rastreabilidade da calibração: refere-se à relação entre os padrões, por exemplo, do laboratório da empresa, do laboratório de referência secundário, do laboratório primário etc. 28 Pró-reitoria de EaD e CCDD Registro de calibração: são documentos que registram os dados de operação de calibração. Selos e decalques: devem constar no instrumento indicando sua validade e situação. Controles ambientais: para que ocorram a calibração e a ajustagem. Síntese Nesta aula 5, vimos, já a partir da problematização, como o conhecimento dos equipamentos de medição pode ajudar na decisão estratégica de uma empresa (caso da decisão em se adquirir uma máquina 3D). Antes de iniciarmos as explanações sobre os instrumentos de medição, entendemos que existem algumas formas de medição que caracterizam alguns instrumentos: medição por atributos, medição por variáveis e medições diretas e indiretas. Entre os instrumentos estudados, podemos conhecer: calibradores (tampão, de rosca etc.), régua graduada, paquímetros (universal e de profundidade), micrômetros, relógios comparadores, blocos-padrão e máquina por medição por coordenadas (3D). Aprendemos, de forma simples, como efetuar medições por meiodo paquímetro analógico no sistema métrico decimal. Salientamos que medir é algo relativamente fácil, no entanto, cometer erros é mais fácil ainda, e um dos erros que se pode cometer é utilizar um instrumento de medição sem calibração. Conceituamos calibração e seu relacionamento com o ato de comparação com os padrões. Para finalizar, conhecemos alguns itens básicos que devem compor a documentação do sistema metrológico. 29 Pró-reitoria de EaD e CCDD Referências ALBERTAZZI, A.; SOUZA, A. R. Fundamentos de metrologia científica e industrial. Barueri: Manole, 2008. JURAN, J. M.; GRYNA, F. M. Controle de qualidade Hanbook. São Paulo: Makron Books, 1992. v.4. MORRIS, A. S. Measurement & Calibration for Quality Assurance. New York: Prentice Hall, 1991. SOUSA, A. R. de; NEVES, B. M. Apostila de metrologia I. Instituto Federal de Santa Catarina. SANTOS, J. O. dos. Metrologia e normalização. São Paulo: Pearson, 2015. SENAI – Fundação Roberto Marinho. Telecurso profissionalizante de mecânica. 1998. TOLEDO, J. C. de. Sistemas de medição e de metrologia. Curitiba: Intersaberes, 2014. Vocabulário internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias: INMETRO, 2012. Disponível em: <http://www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 23 ago. 2016.