Trabalho Sobre a Metrologia by João Ferraz

Trabalho realizado por: João Ferraz- 3472

TECNOLOGIA E PROCESSOS MÒDULO 1 - METROLOGIA

Tecnologias e Processos Índice Metrologia

Objetivos da Metrologia

Vantagens da Metrologia

Curiosidade

Subsistema Nacional de Metrologia Metrologia em Portugal Sistema Internacional de Unidades (S.I.)

6 7 7

Vocabulário Internacional da Metrologia

Normas

Organismos de Normalização Global Cadeias Hierarquizadas de Padrões

10 12

Rastreabilidade

Cadeia de Rastreabilidade

Rastreabilidade e Calibração

Padrões de Medições

Gestão de Instrumentos de Medição Calibração e verificação Fatores de influência da medição

15 16 18

Medição direta e indireta

Seleção dos Instrumentos de Medição

Fatores na influência da medição

Erros na medição

Erros atribuídos às peças

Erros atribuídos ao sistema de medição

Técnicas e instrumentos de medição

Web Grafia

Índice de Figuras Figura 1 Cúbito .............................................................................................................................. 5 Figura 2 Pé ..................................................................................................................................... 5 Figura 3 Polegada .......................................................................................................................... 5 Figura 4 Palmo ............................................................................................................................... 5 Figura 5 Jarda ................................................................................................................................ 5 Figura 6 Cadeia de Rastreabilidade ............................................................................................. 12

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Tecnologias e Processos

Introdução

Neste trabalho iremos apresentar tudo o que diz respeito á metrologia, o seu significado, objetivos, vantagens e também uma pequena curiosidade sobre a origem das medidas. Depois explicaremos o subsistema Nacional de Metrologia, incluindo a origem da Metrologia em Portugal. Também iremos referir o Sistema Internacional de Unidades, vocabulário internacional da metrologia, as normas ISO, Cadeias de Hierarquizadas de padrões e tudo a que estas dizem respeito Iremos explicar a gestão dos instrumentos de medição, nomeadamente a sua calibração e verificação. Não menos importante, temos os fatores de influência de medição, iremos falar desde os tipos de medição até aos erros possíveis de cometer. Por fim iremos mostrar os diferentes tipos de metrologia e alguns exemplos de instrumentos de medição em cada uma.

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Metrologia Metrologia é a ciência que estuda tudo o que diz respeito aos aspetos teóricos e práticos relativos ao conhecimento das medidas, dos pesos e dos sistemas de unidades de todos os povos, antigos e modernos. Metrologia (palavra de origem grega - metron = medida e logos = ciência)

Medição: Ato de Medir Medida: Resultado da Medição

Objetivos da Metrologia A Metrologia tem diversos objetivos, como por exemplo: 

Garantir que especificações técnicas;



Prevenir defeitos;



Regulamentos e normas existentes proporcionem as mesmas condições de perfeita aceitabilidade na montagem e encaixe de partes de produtos finais, independente de onde sejam produzidas;



Garantir a Rastreabilidade;



Traduzir a confiabilidade nos sistemas de medição;



Produzir de produtos com qualidade;



Preservar a segurança, saúde e o meio ambiente;



Reduzir variação das especificações técnicas dos produtos;



Melhorar o nível de vida das populações Permitir a confiança nos resultados medidos; Página 3 de 26

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Vantagens da Metrologia Com a metrologia podemos: 

Aumentar a produtividade;



Favorecer as negociações pela confiança do cliente;



Reduzir o consumo e o desperdício de matéria-prima devido à calibração de componentes e equipamentos;



Garantir a qualidade do produto final;



Eliminar a possibilidade de rejeição do produto;



Evitar desgastes que podem comprometer sua imagem no mercado;



Resguardar os princípios éticos e morais da empresa no atendimento das necessidades da sociedade em que está inserida;

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Curiosidade A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das civilizações. Por longo do tempo de cada país, cada região, teve o seu próprio sistema de medidas. Essas unidades de medidas, entretanto, eram geralmente arbitrárias e imprecisas como por exemplo aquelas baseadas no corpo humano: 

Palmo (1 Palmo = 22,86 Centímetros)



Pé (1 Pé = 30,48 centímetros)



Polegada (1 Polegada =– 2,54 centímetros)



Cúbito (1 Cúbito = 52,4 Centímetros)



Jarda (1 Jarda = 90 Centímetros)

Figura 1 Cúbito

Figura 2 Pé

Figura 4 Palmo

Figura 3 Polegada

Figura 5 Jarda

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Subsistema Nacional de Metrologia

O instituto português da qualidade é a entidade nacional responsável pela coordenação, gestão geral e desenvolvimento do sistema português da qualidade. O SPQ (Sistema Português da Qualidade) estabelece, coordena e hierarquiza em Portugal uma política para a qualidade dos produtos, empresas e serviços através de estruturas, regras de procedimentos e métodos. O SPQ é constituído por três subsistemas nacionais que são muito importantes

Tem como missão assegurar o rigor e a rastreabilidade das medições no território nacional, e concretiza o objetivo Constitucional de soberania no domínio dos padrões de medida e do controlo dos instrumentos de medição necessários á industria e á sociedade portuguesa. O subsistema da metrologia é um suporte de competitividade nacional e do bem-estar de todos os cidadãos.

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Metrologia em Portugal Ao longo dos anos, Portugal foi adotando alguns sistemas de unidades, o primeiro sistema a ser adotado foi em 1575, no reinado de D. Sebastião, quando foi adotada a lei de Almeirim, ou seja, a lei das medidas dos sólidos e dos líquidos. Esta lei é muito importante, e foi muito notável na metrologia. Passados uns anos, foi adotado em Portugal também o sistema métrico, no qual tinha sido criado em França no século XVIII. Em 1814 as unidades adotadas na lei de Almeirim, foram adotadas ao sistema métrico.

Sistema Internacional de Unidades (S.I.) São definidas 7 unidades base, para definição de 7 sistemas As unidades podem ser: - Unidades base - tudo o que é múltiplo e submúltiplo são base. - Unidades derivadas - todos os outros que variam fora desse campo. Depende de bases.

Grandeza

Unidade S.I. Símbolo

Comprimento

metro

Massa

quilograma

Tempo

segundo

Intensidade de corrente elétrica ampere

Temperatura termodinâmica

kelvin

Quantidade de Matéria

mole

mol

Intensidade Luminosa

candela

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Tabela 1 – Unidades Base

Grandeza derivada

Unidade derivada do S.I.

Símbolo

Superfície

Metro quadrado

m²

Volume

Metro cúbico

m³

Velocidade

Metro por segundo

m/s

Aceleração

Metro por segundo quadrado

m/s²

Massa volúmica

Quilograma por metro cúbico

kg/m³

Densidade corrente

Ampere por metro quadrado

A/m²

Tabela 2 – Unidades Derivadas

Vocabulário Internacional da Metrologia O vocabulário internacional da metrologia é uma ferramenta muito importante que estabelece os termos utilizados na metrologia, e está estruturado em seis capítulos, grandezas e unidades, medições, resultados de medição, instrumentos de medição, características dos instrumentos de medição, e padrões.

Normas São documentos que são aprovados por um organismo de normalização reconhecido, e fazem as regras, guias de produtos ou serviços. Estes documentos são resultantes de um consenso de resultados consolidados cientificamente,

tecnicamente

por

resultados

experimentais.

Estes

documentos, normas, otimizam os benefícios para a comunidade.

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Normas Nacionais IPQ (Instituto Português de Qualidade) é responsável pela coordenação, gestão geral e desenvolvimento do SPQ (Sistema Português da Qualidade) como todos os outros sistemas de qualificação.

Normas Europeias São normas que são adotadas por um dos organismos europeus de normalização, e são desenvolvidas por três organismos de normalização, o CEN (Comité Europeu de Normalização) que ocupa todos os setores exceto eletrotecnologia e telecomunicações, Cenelec (Comité Europeu para a Normalização Eletrotécnica) é responsável pelas normas do setor eletrotécnico, e o ETSI (Instituto Europeu de Normas das Telecomunicações) Tem o domínio das telecomunicações e alguns aspetos da radiofusão.

Normas Internacionais Norma

que

adotada

por uma organização

internacional de

normalização e também pode ser colocada á disposição do público .

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Organismos de Normalização Global ANSI – The American National Standards Institute ISO – Organização Internacional de Normalização Um sistema de qualidade decreta a estrutura organizacional, as responsabilidades, os procedimentos, os processos e os recursos promovendo a gestão da qualidade.

E como todas as indústrias, aplica-se um conjunto de normas, ISO 9000. As normas ISO 9000 foram desenvolvidas para excluir as barreiras comerciais. Estas normas ISO 9000 foram publicadas em 1987 pela ISO, estando disponíveis ainda hoje, em diferentes línguas.

Norma ISO 9003 – Modelo de Garantia da Qualidade na Inspeção e Ensaios Finais.

Norma ISO 9002 – Modelo de Garantia e Qualidade na Produção e na Instalação, incluindo todos os elementos da ISO 9003, adicionando a cobertura da produção e instalação.

Norma ISO 9001 – Modelo de Garantia de Qualidade no Projeto/Desenvolvimento, Produção, Instalação e Serviço Após Venda, é o modelo mais contido.

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Tecnologias e Processos Todas as empresas tem o dever de seguir estas regras ou normas para não perderem o certificado de qualidade, aqui estão alguns deveres que são obrigatórios em todas as empresas, que são: 

Manter sempre a validade das calibrações tendo em conta as condições ambientais,

armazenamento,

manuseamento

segurança

adequados; 

Calibrar esse equipamento em intervalos regulares;



Certificar que o equipamento aplica a exatidão exigida;



Selecionar o equipamento próprio às medições e efetuar;



O equipamento deve indicar sempre o estado de calibração, devendo manter os certificados de calibração:

A norma NP EN ISO 9001:2000 baseia-se em oito princípios de gestão da qualidade: 

Focalização no cliente;



Orientação;



Envolvimento das pessoas;



Abordagem por processos



Abordagem à gestão através de um Sistema (SGQ);



Melhorar sempre que possível, continuamente;



Relações que sejam benéficas com fornecedores.

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Tecnologias e Processos Cadeias Hierarquizadas de Padrões

Um padrão é um instrumento ou um sistema de medição destinado a materializar, conservar ou reproduzir uma unidade, ou um ou vários valores conhecidos de uma grandeza. A existência desta medição é a rastreabilidade do instrumento e do processo operacional.

Rastreabilidade É a possibilidade de identificar a origem de um produto e de reconstituir o seu percurso desde a produção até à distribuição.

Cadeia de Rastreabilidade

Cadeia

rastreabilidade

conjunto

ininterrupto

(constante/contínuo) de comparações que asseguram que o resultado duma medição ou o valor de um padrão, se relaciona com as referências de nível mais elevado, terminando no nível do padrão primário.

Figura 6 Cadeia de Rastreabilidade

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Rastreabilidade e Calibração Um sistema de rastreabilidade permite ter capacidade de controlo nos produtos, processos e matérias-primas permitindo ao operador em caso de queixas de clientes ou falhas na produção, retirar do mercado os produtos com maior rapidez, de uma forma selecionada e menos dispendiosa para si; Determinar a causa do problema, demonstrando-o com o devido cuidado, através de documentos, registos que estejam disponíveis que contenham informações acerca do fornecedor ou cliente, a data de transição, a origem, a quantidade do produto e o seu conteúdo; responder sempre às maiores exigências de informação dos consumidores, do que nos dizem, garantindo de que há o máximo de transparência na informação que é dada ao longo de toda a cadeia alimentar; um ponto muito importante também, criar confiança com o cliente e ir fortalecendo laços de confiança com os clientes e os fornecedores baseando-se em relações e trocas de claras informações.

Padrões de Medições Os padrões estão organizados numa hierarquia de qualidade:

Padrão primário Padrão Internacional -

Padrão Secundário Padrão de Trabalho

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Tecnologias e Processos Padrão internacional – Este padrão serve de base (internacional) á fixação dos valores de outros padrões da grandeza a que respeita, são periodicamente testados através de medições absolutas em termos das unidades fundamentais. Não estão disponíveis ao utilizador normal para comparação ou calibração. Estes padrões são suportados no Bureau International de Poids et Mesures (BIPM)

Padrão Primário - possui as mais elevadas qualidades metrológicas, e a sua principal função é calibrar os padrões secundários. Estes padrões não são utilizados para usos externos aos laboratórios nacionais.

Padrão Secundário – São padrões de referência utilizados em laboratórios industriais e são mantidos por uma empresa particular, são enviados periodicamente aos laboratórios nacionais para calibração e comparação com os padrões primários.

Padrão de Trabalho – Este padrão é utilizado em testes e calibrações de outros instrumentos.

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Tecnologias e Processos Gestão de Instrumentos de Medição

Seleção dos Instrumentos de Medição Antes de escolher instrumentos de medição a adquirir deve-se ter em conta vários pontos, como: - Necessidades técnicas; - Condições comerciais; - Experiência e Avaliação anteriores desses instrumentos.

Necessidades Técnicas Condicionam as características técnicas dos instrumentos de medição a seguir, e deve-se ter em conta, por exemplo, a qualidade da medição dos instrumentos de medição depende da exigência requerida pela empresa em termos de exatidão das medições. Quando é o caso da aquisição de vários instrumentos, deve-se preservar a homogeneidade (conformidade) do parque de instrumentos.

Condições Comercias Condições económicas devem ser objeto de um caderno de encargos comercial, a ser estabelecido em conjunto pelo departamento de compras e pelo departamento responsável metrológico da empresa, distinguindo fatores como a opção entre a compra e o aluguer do instrumento de medição, preços, prazos de entrega, garantias, contrato de manutenção, e exigências de disponibilidade.

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Tecnologias e Processos Avaliações anteriores aos instrumentos de Medição A escolha de um instrumento de medição também tem em conta avaliações resultantes da experiência adquirida na própria empresa ou noutras empresas.

Receção e entrada em serviço Quando se recebe instrumentos de medição na empresa, devem assegurar-se, se está em conformidade com as características técnicas pedidas pelo fabricante, principalmente as características de exatidão. Na receção é necessário calibrar e verificar. Isto permite determinar se os instrumentos estão funcionáveis podendo também confirmar a sua classe. Após a receção e o inventário do equipamento, e as suas características metrológicas, segue-se com a sua instalação e a sua entrada em serviço, respeitando obviamente os requisitos de instalação e utilização definidos pelo fabricante. Garantir a qualificação dos operadores destes instrumentos é muito importante, é fundamental.

Calibração e verificação É um conjunto de operações que estabelecem, em condições diversificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição, valores representados por uma medida materializada ou material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões.

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Tecnologias e Processos Calibradores São instrumentos que estabelecem os limites máximos e mínimos das dimensões que queremos comparar.

Benefícios da calibração - Garante a rastreabilidade - Permite a confiança nos resultados medidos - Reduz a variação das pormenorizações técnicas dos produtos - Previne defeitos - Compatibiliza as medições

Os meios de medição devem ser calibrados quando: Se esta para colocar em uso os instrumentos novos, quando ocorre uma sobre carga, queda, mal uso ou desconfiança dos resultados de medição, após a realização das manutenções preventiva, e quando periodicamente em intervalos de tempo definidos pela empresa, visando assegurar a qualidade das medições.

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Tecnologias e Processos Cuidados a ter com os calibres 

Deve ficar uma pequena película lubrificante após a limpeza;



Limpar cuidadosamente com uma

camurça própria e seca sem

dissolventes; 

Deve haver cuidado com os calibres porque são bastante caros e porque servem de base a toda a fabricação, e tem que assegurar:



Fazer sempre as medições á temperatura de referência de 20ºC.



Evitar deixar os calibres em temperaturas que sejam prejudiciais;



Limpar cuidadosamente as peças que vão estar em contacto com os calibres;



Não tocar com as mãos sujas ou húmidas;



Evitar que levem pancadas ou algo do género;

Fatores de influência da medição Medida – tem como objetivo determinar o valor de uma grandeza

Medição direta e indireta Na medição direta são os instrumentos capazes de nos fornecer a medida por leitura imediata e direta. Na medição indireta fornece-nos a medida através de um instrumento direto e compara-se a medida com a de um padrão de dimensão.

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Tecnologias e Processos Seleção dos Instrumentos de Medição Para selecionar bem os instrumentos de medição é preciso seguir as seguintes regras: O tamanho da peça, o rigor na medição/aparelho adequado, escala de medição, meio ambiente e a manutenção do aparelho de medida;

Fatores na influência da medição O estado do aparelho, a visão, a temperatura, a medição, estado da peça, modo de utilização da ferramenta, a peça ou aparelho com falta de limpeza, e o desgaste.

Erros na medição O erro de medição é o resultado de uma medição menos o valor verdadeiro do que foi medido.

Erro Sistemático Erro sistemático é a média de um número infinito do mesmo que foi medido e o valor do que foi medido quando são obedecidas as condições de repetividade. Pode ser causado por desgaste do sistema de medição, por um dos ajustes etc. Na maioria das vezes o erro sistemático é constante na faixa de operação do sistema de medição.

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Tecnologias e Processos Erro Aleatório É a diferença entre o resultado de uma medição e a média de um número infinito de medições do mesmo que foi medido sob condições de repetividade. Os fatores que contribuem para este erro pode ser devido a atritos, vibrações, folgas etc.

Erro Grosseiro O erro grosseiro é devido a leituras erróneas, defeitos do sistema de medição, manipulação indevida, etc. a eliminação do erro grosseiro é quase impossível, a sua causa pode ser detetada e reduzida principalmente com o treinamento de pessoal envolvido. Isto acontece quando há faltas de cuidados, ou maus hábitos, como anotações dos resultados e coisas do género

Erros atribuídos às peças 

Desvio da Geometria



Acabamentos da superfície



Empenamento

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Tecnologias e Processos Erros atribuídos ao sistema de medição 

Erro devido á força de medição, erro de leitura, de linearidade, a temperatura do instrumento de medida e devido ao comparador.



Erro devido á força de medição – a magnitude da força aplicada pode introduzir erros consideráveis na medição



Erro de leitura 0 – é a indicação dada pelo instrumento quando o valor medido é zero.



Erro de linearidade – é o erro ao longo do curso de medição em relação a uma curva de referência



Erro devido ao desgaste – o desgaste das superfícies de medição do instrumento.



Erro devido á temperatura do instrumento de medida – é a variação da indicação do instrumento quando a temperatura varia de 1ºC.



Erro devido ao comparador – a indicação de um comparador só pode ser considerada correta se a linha de centro da alavanca for paralela á superfície da peça.

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Tecnologias e Processos Técnicas e instrumentos de medição Para realizar uma medição é necessário um objeto (para medir), um instrumento de medição (o instrumento varia consoante o objeto e a precisão pretendida) e um operador (este que além de medir também vai calcular) Para medir são necessários três intervenientes, quanto á agilidade que o equipamento de medição exige, como aos valores esperados, ou seja, ordem de grandeza, e às unidades.

Metrologia Dimensional Está relacionada com medições como o nome próprio o diz. Para esta área os instrumentos utilizados são: 

Fita métrica;



Escala;



Paquímetro;



Traçador de altura ou graminho;



Conta-quilómetros.

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Tecnologias e Processos Metrologia de temperatura Temperatura – A temperatura não depende da quantidade material sobre a qual se pretende efetuar a medição, como o caso da pressão. A temperatura é o grau de valor de um corpo. A medição deve ser objetiva e por isso devem usar-se termómetros. Como o termómetro de resistência, termopares, termometria de radiação (infravermelhos) …

Metrologia de massas Está relacionada com o peso e com os instrumentos de pesar. Independentemente do lugar em que estiver, a massa de um corpo não se altera, mas o seu peso sim. Para medir massas utiliza-se balanças. Como as balanças de pressão, eletrónica, compacta, comercial, porta-paletes balança entre outras

Metrologia Elétrica As medidas envolvem o dia-a-dia do cidadão sem que ele se aperceba de uma forma direta. Elas estão presentes em quase todas as atividades. Por exemplo o gesto de acender a luz consome energia elétrica. Amperímetro é o instrumento utilizado para fazer a medida da intensidade de fluxo da corrente elétrica que passa através da sessão transversal de um condutor. A unidade utilizada é o ampere

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Tecnologias e Processos Metrologia de pressões Mede o nível de pressão. Pressão: medida por unidade de área Utilizam-se manómetros, barómetros…

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Tecnologias e Processos WebGrafia http://pt.wikipedia.org/wiki/Metrologia , Site consultado em 15-09-16

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