Universidade São Judas Tadeu a 2ª melhor Universidade Particular do Estado de São Paulo - Engenharia Mecânica B no último provão

1 - GENERALIDADES

1.1 - Introdução

O conceito de medir, traz em si, uma idéia de comparação e como só se pode comparar " coisas" de uma mesma espécie, podemos definir medição como: " medir é comparar uma dada grandeza com outra de mesma espécie, tomada como unidade" .

O homem precisa medir para definir seu espaço, sua atuação. Para isso, temos a metrologia como ferramenta de trabalho.

A formação desta palavra é METRO = medir; LOGIA = estudo.

1.2 - Histórico

Embora "soluções metrológicas" datem de 4800 a. C., período áureo egípcio, do qual a pirâmide de QUEOPS é o maior exemplo, os primeiros padrões de comprimento de que se tem registro são da civilização grega, que definiu o cúbito, 500 a. C.. Esse cúbito - distância do cotovelo até a ponta do indicador - foi subdividido em palmo, dígito e span, medindo cada um:

- Cúbito = 523 mm

- Span = 229 mm

- Palmo = 76 mm

- Dígito = 19 mm

Com o domínio romano, o cúbito foi substituído pelo pé que era constituído de 12 polegadas, sendo esta igual ao cumprimento da segunda falange do polegar da mão do homem.

A jarda que fora definida no século XII, provavelmente devido ao esporte de arco e flecha popular nessa época, como sendo a distância da ponta do nariz do Rei Henrique I até o polegar, só foi oficializada como unidade de comprimento em 1558 pela Rainha Elizabeth e materializada por uma barra de bronze.

Nesta mesma época fixou-se o pé como unidade de comprimento, através de decreto real que versava: " Num certo domingo, ao saírem da igreja, dezesseis homens deverão alinhar-se tocando o pé esquerdo um no outro. a distância assim coberta será denominada vara e um dezesseis avos será o pé.

A jarda, como é hoje conhecida, foi estabelecida em 1878 como sendo a distância entre os terminais de ouro de uma barra de bronze, medida a 62° F (18° C) .

Nesse período, na Europa Continental, especificamente na França, procurou-se uma forma de definir um padrão de comprimento que não dependesse da estatura da família real. Assim, por volta de 1790, definiu-se o metro utilizando como referência o meridiano da terra - metro é 1:40.000.000 do comprimento do meridiano que passa por Dunquerque.

Em 1837 foram refeitos os cálculos, obtendo-se, valores ligeiramente diferentes; por isso, a definição do metro foi alterada e passou a ser : " o metro é a distância medida à temperatura do gelo fundente, entre dois traços gravados em uma barra de platina irradiada, depositada no Bureau Internacional des Poids et Mesures (BIPM), e considerado o protótipo do metro pela Primeira Conferência Geral de Pesos e Medidas, e 1889, esta barra estando à pressão normal é apoiada sobre roletes nos pontos de deflexão mínima".

Em 1960 foi adotados por convenção internacional, o metro como sendo 1.670.763,73 comprimentos da onda da raia alaranjada da lâmpada de vapor de criptônio 86; conseguia-se, assim, reproduzir o metro com uma precisão de 1:10.

Em 1984 o metro foi relacionado com a velocidade da luz no vácuo, definindo-o em função do tempo; isto é, um metro equivale a 1 / 299.792.458 s.

1.3 - Finalidade

A metrologia é uma das funções básicas necessárias a todo Sistema de Garantia da Qualidade. Efetivar a qualidade depende fundamentalmente da quantificação das características do produto e do processo. Esta quantificação é conseguida através de:

· definição das unidades padronizadas, conhecidas por unidade de medida, que permitem a conversão de abstrações como comprimento e massa em grandezas quantificáveis como metro, quilograma, etc;

· instrumentos que são calibrados em termos destas unidades de medidas padronizadas;

· uso destes instrumentos para quantificar ou medir as "dimensões" do produto ou processo de análise.

A este item, inclui-se o OPERADOR, que é, talvez, o mais importante. É ele a parte inteligente na apreciação das medidas. De sua habilidade depende, em grande parte, a precisão conseguida. É necessário ao operador:

- conhecer o instrumento;

- adaptar-se as circunstâncias

- escolher o método mais aconselhável

para interpretar os resultados.

Nota: Laboratório de Metrologia

- Temperatura 20±1°C

- Grau Higrométrico controlado (55%) Obs: o cloreto de cálcio industrial retira cerca de 15% da umidade

- Ausência de vibrações e oscilações

- Espaço suficiente

- Boa iluminação

- Limpeza, etc.

2 - TIPOS DE MEDIDAS E MEDIÇÕES

A partir da noção de que fundamentalmente medir é comparar, tem-se que uma medida pode ser obtida por dois métodos distintos:

2.1 - Medição por comparação DIRETA

Compara-se o objeto da medida com uma escala conveniente, obtendo-se um resultado em valor absoluto e unidade coerente. Por exemplo: medição da distância entre dois traços utilizando-se uma régua graduada.

2.2 - Medição por comparação INDIRETA

Compara-se o objeto da medida com um padrão de mesma natureza ou propriedade, inferindo sobre as características medidas/verificadas. Por exemplo, medições/controle de peças com calibradores passa-não-passa; utilização de relógios comparadores.

Na prática, normalmente, simplifica-se os termos acima definidos. Assim, encontramos usualmente "medida direta" e "medição por comparação" ou "medição indireta".

2.3 - Critérios de escolha

A passagem de medição direta para indireta pode, em geral, ser associada a dois fatos:

- Tempo necessário para executar a medição;

- Necessidade de resolução ou precisão incompatíveis com a dimensão a ser medida (com instrumentos de medição direta), por exemplo: 50 mm com 0,1 (um) de precisão

2.4 - Exatidão e precisão

A exatidão é proporcional a diferença entre um valor observado e o valor de referência.

Normalmente, o valor observado é a média de diversos valores individuais.

A precisão é proporcional a diferença entre si dos valores observados para obter-se uma medida. Assim, quanto maior a concordância entre os valores individuais de um conjunto de medidas maior é a precisão.

2.5 - Medidas espaciais

-Retilineidade

- Ortogonalidade

- Posicionamento

- Planeza

2.6 - Tolerância das Medidas

2.6.1 - Definições

Para efeito de uniformidade de linguagem, no caso de medições simples, tem-se as seguintes definições:

· Dimensão nominal: é a dimensão usada na caracterização da medida. Esta dimensão é, geralmente, conhecida;

· Dimensões limites: são as dimensões máxima e mínima que a medida pode ter sem ser rejeitada.

· Dimensão Máxima: é o valor máximo que se permite para a medida.

· Dimensão Mínima: é a dimensão mínima que se permite para a medida.

· Dimensão Efetiva: é qualquer valor obtido para a medida, com um aparelho de resolução suficiente para controlar as medidas máxima e mínima.

· Tolerância: é a diferença entre os valores máximo e mínimos admissíveis para a medida; é um valor positivo.

· Afastamento Superior: é a diferença entre a dimensão máxima e a dimensão nominal. Pode ter valor positivo ou negativo. A notação "As" é usada para furo e "as" para eixo.

· Afastamento Inferior: é a diferença entre a dimensão mínima e a dimensão nominal. Pode ter valor positivo ou negativo.

· Linha de Base: na representação gráfica, é a linha que coincide com a dimensão nominal da medida.

· Medida Tolerada: é o conjunto de medida nominal acompanhada dos afastamentos superior e inferior.

· Campo de Tolerância: é o conjunto dos valores compreendidos entre as dimensões máxima e mínima da medida.

2.6.2 - Tolerância de Forma e Posição

No caso e peças mais complexas, não é suficiente apenas garantir que certas características básicas estejam dentro de limites pré estabelecidos. Para garantir o desempenho de uma peça é necessário que ela esteja geometricamente dentro de limites pré estabelecidos. Assim é necessário que , em um plano, um furo seja o mais circular possível e no espaço mais cilíndrico possível. É necessário, pois que se estabeleçam valores limites para a localização e para a posição relativa das superfícies.

3 - INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA

A regra das "quatro a dez vezes" não é exigido por norma, mas é usual que uma dimensão tolerada, por exemplo, dentro de 0,05mm seja controlada por micrômetro de precisão 0,01mm, resultando em uma relação de 5.

Qual a importância dessa regra? Foram desenvolvidos cálculos, baseados em premissas diversas, que demonstram que:

· a probabilidade de se cometer erro na medida, quando a relação é menor do que 4, é muito grande.

· o custo do sistema torna-se exagerado quando a relação é maior do que 10.

Um sistema deve considerar essa regra para ser seguida em cada caso e condições complementares nos casos em que uma relação maior ou igual a quatro não seja possível de ser observada. Tais condições poderiam ser:

· Uso de vários instrumentos, sendo considerada, como resultado, a média de suas leituras;

· Controle das condições ambientais

· Uso do operador mais especializado e, se justificável, até único;

· Menor intervalo de calibração;

· Uso de procedimento de medição mais específico e detalhado.

Em resumo, as providências possíveis para eliminação das fontes de erro.

3.1 - Principais Instrumentos de Pressão e Temperatura

· Manômetro: instrumento para medir e indicar pressão maior do que a pressão ambiente.

· Vacuômetro: instrumento para medir e indicar pressão mentor do que a pressão ambiente.

· Manovacuômetro: instrumento pra medir e indicar pressão maior ou menor do que a pressão ambiente.

· Termômetro: instrumento para medir e indicar temperatura. Devido a utilização de diferentes unidades e escalas de temperaturas, podemos ter valores positivos ou negativos. Seu funcionamento básico, normalmente é através da "dilatação".

4 - PADRÕES

4.1 - Introdução

A preocupação da humanidade com o problema "medição" ficou clara com o histórico apresentado no item 1.2, porém, a existência de um sistema de medidas ou unidades é apenas necessário, e não suficiente. É preciso garantir ainda:

a) a utilização de tal sistema;

b)a homogeneidade dos processos de medida.

O primeiro é conseguido através da existência, no país usuário, de um órgão que estabeleça o sistema compulsoriamente, e isto é feito no Brasil através do CONMETRO. O segundo é feito através da manutenção de padrões de referência e de meios de dissiminação para os usuários, e isto é feito - à semelhança do National Bureau of Standards (NBS) nos EUA - pelo INMETRO.

4.2 - Rastreabilidade

O NBS, criado em 1901, tem como tarefas básicas, oferecer:

· Serviços de medição para a ciência e tecnologia;

· Ciência e tecnologia para a indústria e para o governo;

· Serviços tecnológicos para paridade no comércio;

· Serviços tecnológicos para a segurança pública;

· Serviços de informação tecnológica.

No Brasil, a existência do CONMETRO e INMETRO permite assegurar o que em todos os ramos de nossas atividades é necessário ter: a REFERÊNCIA, através da conceituação da rastreabilidade.

A definição será abordada apenas intuitivamente. A palavra rastreabilidade é uma corruptela de rastreamento e significa aquilo que é possível ser seguido até um origem qualquer.

A maioria das atividades do homem tem por finalidade transações técnicas e comerciais. Para tanto o cedente e o adquirente querem ter garantia do que (qualidade) e de quanto (quantidade) está sendo transacionado. Para garantir isto, é necessário que ambos estejam baseados nas mesmas referências e que os processos de medição sejam homogêneos, ou inversamente, através de análise dos resultados e da análise do processo de medida, cada um chega a uma referência comum. É o que caracteriza a rastreabilidade.

Idealmente, o sistema nacional deveria ter o esquema organizacional abaixo:

CONMETRO - Conselho Nacional de Normatização, Metrologia e Qualidade Industrial.

SINMETRO - Sistema Nacional de Normatização, Metrologia e Qualidade Industrial.

INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia,Normatização e Qualidade Industrial.
CEMCI - Centro de Metrologia Científica e Industrial.

O equilíbrio de tal sistema organizacional é dinâmico e deve se suportado por atividades interlaboratoriais, para constituir uma rede nacional de metrologia.

Os laboratórios constituintes deste esquema, principalmente a nível de laboratórios de transferência, seriam estabelecidos pelo INMETRO, através de credenciamento e constituiriam a Rede Nacional de Calibração.

4.3 - Tipos de Padrões

Para exemplificar o funcionamento do esquema, considere-se o seguinte problema: garantir a medida efetuado com um micrômetro, pela seção de inseção de uma firma genérica.

5 - CONFIRMAÇÃO / COMPROVAÇÃO METROLÓGICA

É o conjunto de operações requeridas para garantir que um item de equipamento de medição encontra-se em um estado de conformidade com as especificações para seu uso pretendido. Geralmente, inclui calibração, qualquer ajuste e/ou reparo necessário e as re-calibrações subsequentes, assim como qualquer selagem e rotulagem necessária.

5.1 - Requisitos ISO-9001/9002

· Seleção de Equipamento;

· Calibração e Ajuste;

· Procedimentos;

· Identificação da Situação;

· Registros;

· Condições Ambientais Adequadas;

· Preservação;

· Proteção (selo, lacre, etc).

5.2 - Ajuste

É a operação designada para trazer um instrumento de medição para um estado de desempenho, ausente de tendências e adequado ao seu uso.

5.3 - Calibração

Conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição, ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões.

5.4 - Manutenção

É o ato de manter um instrumento imperfeitas condições de uso, de acordo com normas pré-estabelecidas em função da utilização do mesmo. Podemos classificá-la basicamente em:

· Preventiva

· Corretiva.

" A precisão e a qualidade de seus produtos está ligada ao perfeito desempenho e eficiência de seus instrumentos".

Algumas dicas de como conservar seu instrumento.

A escolha do instrumento adequado é muito importante para o seu trabalho bem como sua melhor utilização, mas sem dúvida os cuidados com os mesmos são essências para sua duração e melhor performance.

Paquímetros

- Posicione corretamente os bicos principais na medição externa aproximando o máximo possível a peça da escala graduada. Isso evitará erros por folga do cursor e o desgaste prematura das pontas onde a área de contato é menor.

- Não utilize o paquímetro em esforços excessivos. Tome providências para que o instrumento não sofra quedas ou seja usado no lugar do martelo.

- Evite danos nas pontas de medição. Procure que as orelhas de medição nunca sejam utilizadas como compasso de traçagem. Nem outras pontas.

- Limpe cuidadosamente após o uso com um pano macio.

- Ao guardá-lo por um grande período, aplique uma camada de óleo anti-ferrugem suavemente em todas as faces do instrumento.

- Não o exponha diretamente à luz do sol.

- Deixe as faces de medição ligeiramente separadas, de 0,2 a 2 mm.

Traçadores de Altura

- Guarde o instrumento sempre sem a ponta se for necessário manter o traçador com a ponta montada, deixe-a separada do desempeno de 2 a 20mm. Isso evitará danos e acidentes.

- Ao guardar-lo por uma longo período, aplique óleo anti-ferrugem suavemente em todas as faces do instrumento.

- Não exponha o instrumento diretamente ao sol.

Micrômetros

- Nunca faça girar violentamente o micrômetro. Essa prática poderá acarretar o desgaste prematuro como acidentes.

- Após seu uso, limpe cuidadosamente, retirando sujeiras e marcas deixadas pelos dedos no manuseio.

- Aplique uma camada de óleo anti-ferrugem em todas as faces do instrumento sempre que for guardá-lo por longos períodos.

- Deixe as faces de medição ligeiramente separadas de 0,1 a 1 mm.

- Não deixe o fuso travado.

Relógios Comparadores

- Após o uso limpe sujeiras e marcas deixadas pelos dedos no manuseio. Use um pano macio e seco.

- Proteja o relógio ao guardá-lo por longos períodos. Usando um pano macio embebido em óleo anti-ferrugem.

- Não exponha o relógio diretamente à luz do sol.

- Guarde-o em ambiente de baixa umidade, com boa ventilação e livre de poeira.

- Guarde-o sempre em seu estojo (ou saco plástico)