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E-BOOK METROLOGIA I Histórico da Metrologia APRESENTAÇÃO Nesta Unidade de Aprendizagem, estudaremos o histórico da metrologia, como as medidas surgiram e como evoluíram para os sistemas que temos atualmente. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever a história da metrologia ao longo do tempo. • Diferenciar unidades de medidas. • Reconhecer a evolução para os sistemas métrico e inglês.• DESAFIO Existem diversas maneiras de medir e vários instrumentos para garantir a conformidade de produtos. Imagine que você necessita realizar uma medição e não dispõe de nenhum instrumento para auxiliá-lo. Descreva como você poderia realizar a medição e o que você faria para garantir que qualquer pessoa consiga realizá-la. Escolha uma parte da sua casa, realize a medição conforme você escolheu e escreva explicando o procedimento. INFOGRÁFICO Veja na ilustração o esquema abordado nesta Unidade. CONTEÚDO DO LIVRO Para compreendermos melhor o conteúdo abordado nesta Unidade, leremos um trecho da seguinte obra Fundamentos da Metrologia. Boa leitura. FUNDAMENTOS DA METROLOGIA Cristiano Link Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 F981 Fun damentos de metrologia / Organizador, Cristiano Linck. – Porto Alegre : SAGAH, 2016. x, 106 p. il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-69726-44-9 1. Metrologia - Fundamentos. 2. Engenharia. I. Linck, Cristiano. CDU 006.91:62 F981 Fun damentos de metrologia [recurso eletrônico] / Organizador, Cristiano Linck. – Porto Alegre : SAGAH, 2016. Editado como livro impresso em 2016. ISBN 978-85-69726-45-6 1. Metrologia - Fundamentos. 2. Engenharia. I. Linck, Cristiano. CDU 006.91:62 Conceito e história da metrologia Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Descrever a história da metrologia ao longo do tempo. � Diferenciar unidades de medidas. � Reconhecer a evolução para os sistemas métrico e inglês. Introdução Neste texto, você vai estudar o histórico da metrologia. Também vai ver como as medidas surgiram e como evoluíram para os sistemas que temos atualmente. O que é metrologia? Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia, a metrologia é a ciên- cia 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. A metrologia é uma das partes mais importantes da física, pois nenhum fenômeno poderá ser bem definido sem o conhecimento exato da quantidade de fatores que influem sobre ele. Fique atento Como a metrologia surgiu Desde que o homem domesticou seu primeiro animal e dominou o fogo, seu progresso tem sido construído sobre a fundamentação das medidas. O ho- mem, porém, descobriu logo cedo que sua habilidade para “apenas” medir não era suficiente, pois, para sua medição ter sentido, ela teria que concordar com as medições de outros homens. Para que isso fosse possível, foi preciso adotar padrões de medida, a partir dos quais todos os homens deveriam deri- var suas unidades de medida. As unidades de medição primitivas estavam baseadas em partes do corpo humano. Elas eram referências universais, pois ficava fácil de chegar a uma medida que podia ser verificada por qualquer pessoa. Foi assim que surgiram as medidas padrão como polegada, palmo, pé, jarda, braça e passo. Esses padrões foram usados durante muitos anos, porém não há registros de qualquer esforço em estabelecer um padrão permanente até a construção da grande Pirâmide de Khufu no Egito, em torno de 2900 a.C. A Pirâmide de Khufu, também conhecida como Pirâmide de Quéops, Grande Pirâmide de Gizé ou simplesmente Grande Pirâmide, é a mais antiga e a maior das três pirâmi- des na Necrópole de Gizé, no Egito. Também é a mais antiga das Sete Maravilhas do Mundo Antigo e a única a permanecer em grande parte intacta. (Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Pir%C3%A2mide_de_Qu%C3%A9ops) Saiba mais Desenvolvimento de sistemas de medidas O faraó Khufu foi o primeiro a decretar que uma unidade padrão de com- primento deveria ser fixada. O padrão escolhido foi feito de granito preto e chamado de “Cúbito Real Egípcio”. A história registra que seu comprimento era o equivalente ao antebraço e à mão do faraó. Essa medida foi considerada como um padrão de trabalho utilizada na construção da Grande Pirâmide. Nenhum lado da base quadrada da pirâmide desviou do comprimento do seu lado médio de 9.000 polegadas (228,6 metros), mais que 0,05%. 2 Fundamentos de metrologia Os egípcios também conheciam muito sobre medições de ângulos. Prova dis- so é que cada um dos cantos da Grande Pirâmide é um perfeito ângulo reto dentro de um arco de 12 minutos (1/5 de um grau). Mesmo hoje, essa precisão é difícil de ser alcançada, apesar de todas as nossas modernas ferramentas e técnicas. Os romanos também fizeram sua contribuição, assim como seus predeces- sores egípcios e gregos. Um exemplo é a vasta rede de estradas e aquedutos que eles construíram. A história indica que tais projetos foram concluídos em um intervalo de tempo relativamente curto. Para isso ser possível, as constru- ções devem ter iniciado simultaneamente em vários locais ao longo da rota. Assim, para que as estradas coincidissem corretamente, era necessário um sistema de medidas padrão usado pelos vários artesãos que trabalharam nes- ses projetos. A padronização e a unificação de unidades de peso e medida também ocorreu na China. É estimado que foram decretadas leis de padronização pelo primeiro imperador da dinastia Qin (221–206 a.C.), Qinshihuang, durante a unificação do seu império. Essa foi uma medida importante para consolidar seu novo poder estatal centralizado. Logo após esse início da evolução tecnológica, tribos bárbaras invadiram a Europa, fazendo o desenvolvimento tecnológico retroceder. Muitos sistemas de medição foram esquecidos ao longo do tempo, exceto por alguns poucos esforços de monarcas da época em estabelecer padrões. Somente muito tempo depois, os reis saxões reintroduziram os sistemas de medição e padrões unificados. Para padronizar as medidas no comércio, o rei Eduardo I da Inglaterra decretou, em 1305, que uma polegada seria a medida de três grãos secos de cevada, colocados lado a lado. Os sapateiros ingleses gostaram da ideia e passaram a fabricar, pela primeira vez na Europa, sapatos em tamanho padrão, baseados no grão da cevada. Desse modo, um calçado infantil medindo treze grãos de cevada passou a ser conhecido como tama- nho 13, e assim por diante. Saiba mais Diversas iniciativas foram tomadas para racionalizar as diferentes medi- das, mas por falta de orientação certa, nenhuma delas obteve sucesso. Essa si- tuação é ilustrada pela tentativa de padronizar uma unidade para ser utilizada no comércio de tecidos. 3Conceito e história da metrologia A unidade escolhida para o comércio de tecidos foi o comprimento do antebraço hu- mano até a ponta do dedo indicador. Isso logo apresentou problemas, pois os comer- ciantes começaram a selecionar vendedores com braços curtos, para que uma quan- tidade menor de tecido fosse vendida pelo mesmo preço. Por fim, esse sistema de unidade de comprimento deixou de ser usado. Saiba mais Na França, no século 17, ocorreu um avanço importante na questão das medidas. A Toesa, que era então utilizada como unidade de medida linear, foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos nas extremidades. Em seguida, ela foi chumbada na parede externa do Grand Chêtelet, fortificação que guardava a principal entrada de Paris na época. Porém, esse padrão sofreu desgaste ao longo do tempo. Surgiu, então, um movimento para estabelecer uma unidade natural – que pudesse ser encontrada na natureza e assim ser facilmente copiada – como pa- drão de medida. Havia também outra exigência para essaunidade: ela deveria ter seus submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. O sistema de- cimal já havia sido inventado na Índia, quatro séculos antes de Cristo. Final- mente, um sistema com essas características foi apresentado por Talleyrand, em um projeto que se transformou em lei na França, sendo aprovada em 8 de maio de 1790. O projeto aprovado e que se transformou em lei na França, em 1790, estabelecia que a nova unidade de medida deveria ser igual à décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre. Essa nova unidade passou a ser chamada de metro (que vem do termo grego metron, que significa medir). Saiba mais Os astrônomos franceses Delambre e Mechain foram incumbidos de me- dir o meridiano. Utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha). Feitos os cálculos, eles chegaram a uma distância que foi materializada em uma barra de platina de secção re- tangular de 4,05 x 25 mm. 4 Fundamentos de metrologia À media que a ciência evoluiu, ficou claro que uma medição mais preci- sa do meridiano daria um metro um pouco diferente do estabelecido pelos astrônomos franceses. Assim, a primeira definição foi substituída por uma segunda: metro é a distância entre os dois extremos da barra de platina de- positada nos Arquivos da França e apoiada nos pontos de mínima flexão na temperatura de zero grau Celsius. No século 19, vários países já haviam adotado o sistema métrico. No Bra- sil, o sistema métrico foi implantado pela Lei Imperial nº 1157, de 26 de junho de 1862. Essa lei estabeleceu um prazo de dez anos para que padrões antigos fossem inteiramente substituídos. As maiores exigências tecnológicas, resultado do avanço científico, fize- ram os cientistas perceberem que o metro dos arquivos franceses apresentava certos inconvenientes. Por exemplo, o paralelismo das faces não era assim tão perfeito. O material, relativamente mole, poderia se desgastar, e a barra também não era suficientemente rígida. Assim, em 1889, surgiu a terceira de- finição: metro é a distância entre os eixos de dois traços principais marcados na superfície neutra do padrão internacional depositado no BIPM. (Bureau Internacional des Poids et Mésures), na temperatura de zero grau Celsius, sob uma pressão atmosférica de 760 mmHg e apoiado sobre seus pontos de mínima flexão. Atualmente, a temperatura de referência para calibração é de 20º C. É nessa temperatura que o metro, utilizado em laboratório de metrologia, tem o mesmo comprimento do padrão que se encontra na França, na temperatura de zero grau Celsius. Ocorreram, ainda, outras modificações. Hoje, o padrão do metro em vigor no Brasil é recomendado pelo INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial). Ele é baseado na velo- cidade da luz, de acordo com decisão da 17ª Conferência Geral dos Pesos e Medidas de 1983. O INMETRO, em sua resolução 3/84, assim definiu o metro: metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante o intervalo de tempo de 1/ 299.792.458 do segundo. Fique atento 5Conceito e história da metrologia 1. Quando surgiram as medidas? a) Quando o homem passou a do- minar os fenômenos físicos. b) Quando se iniciou a produção de artefatos primitivos. c) Quando iniciaram as linhas produtivas. d) Na Idade Média. e) Na construção das pirâmides. 2. Qual povo foi o primeiro a padroni- zar uma medida em seus meios de produção? a) Maia. b) Grego. c) Egípcio. d) Americano. e) Nômade. 3. Qual é a unidade de medida do Sistema Internacional (SI) para com- primento? a) Pé. b) Metro. c) Polegada. d) Jarda. e) Quilograma. 4. O que significa BIPM? a) Bureau Internacional de Pesos e Medidas. b) Instituto Brasileiro de Pesos e Medidas. c) Instituto Francês de Pesos e Medidas. d) Associação Internacional de Pesos e Medidas. e) Bureau Interamericano de Pesos e Medidas. 5. Polegada, jarda e pé podem ser consideradas medidas... a) Modernas. b) Em desuso. c) Sofisticadas. d) Primitivas. e) Inadequadas. Exercícios SCARAMBONI, A. et al. Telecurso 2000: Curso profissionalizante: Mecânica: Metrologia. Rio de Janeiro: Fundação Roberto Marinho, 2003. 244p. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES: SI. Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/ SEPIN, 2012. 94 p. VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA (VIM 2012): Conceitos fundamentais e gerais e termos associados. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. 94 p. Leituras recomendadas 6 Fundamentos de metrologia Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O vídeo a seguir traz mais informações a respeito do conteúdo desta Unidade. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Quando surgiram as medidas? A) Quando o homem passou a dominar os fenômenos físicos. B) Quando iniciou-se a produção de artefatos primitivos. C) Quando iniciaram as linhas produtivas. D) Na Idade Média. E) Na construção das pirâmides. 2) Qual povo foi o primeiro a padronizar uma medida em seus meios de produção? A) Os maias. B) Os gregos. C) Os egípicios. D) Os americanos. E) Os povos nômades. 3) Qual a unidade de medida do Sistema Internacional (SI) para comprimento? A) Pés. B) Metro. C) Polegada. D) Jarda. E) Quilograma. 4) O que significa BIPM? A) Bureau Internacional de Pesos e Medidas. B) Instituto Brasileiro de Pesos e Medidas. C) Instituto Francês de Pesos e Medidas. D) Associação Internacional de Pesos e Medidas. E) Bureau Interamericano de Pesos e Medidas. 5) Polegada, jarda e pé podem ser consideradas medidas: A) modernas. B) em desuso. C) sofisticadas. D) primitivas. E) inadequadas. NA PRÁTICA SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: 01 - Metrologia - Metrologia - Telecurso Profissionalizante Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Breve história da metrologia Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Conceito de metrologia APRESENTAÇÃO A metrologia é a ciência que trata das medições. Ela está presente no dia a dia do ser humano, desde a compra de um sapato com numeração adequada, da organização de uma festa de aniversário, até exames clínicos realizados por um paciente. Ou seja, a metrologia está presente em todas as áreas de conhecimento. Para que uma medição seja realizada, é necessário que haja dois envolvidos: o objeto de medição e o instrumento de medição. Para que o uso e a interpretação dos resultados obtidos pelos instrumentos de medição sejam corretos, há necessidade do conhecimento dos conceitos usados pela metrologia industrial. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar a introdução dos princípios de metrologia e como eles estão presentes nas mais diferentes áreas de conhecimento. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar os princípios de metrologia.• Reconhecer os principais instrumentos de medição na metrologia.• Analisar os conceitos envolvidos na metrologia industrial.• DESAFIO A metrologia também trata das relações entre pesos e medidas e da conexão dessas grandezas com o cotidiano das pessoas. Por estudar essa ligação (entre medidas, instrumentos de medição e seus resultados), mostra que há uma série de conceitos a serem postos em prática para a solução de um problema. Nesse sentido, alimentos consumidos em um buffet , por exemplo, precisam ser necessariamente pesados para que o seu peso (massa) seja relacionado com a moeda corrente do país. O desafio desta Unidade de Aprendizagem trata da aplicação desse exemplo em um restaurante da cidade de São Paulo. A proposta está focada na apresentação de distintos orçamentos de dois instrumentos de medição, possíveis de serem adquiridos para a aferição do peso dos alimentos servidos pelos clientes. Neste exemplo, você precisa apontar qual instrumento é mais indicadopara a medição de massa e quais as características desse instrumento. Veja a situação a seguir: Indique: qual o melhor equipamento a ser adquirido? Explique sua indicação. INFOGRÁFICO Conforme visto, a metrologia é a ciência que trata das medições, de suas interpretações e resultados dentro de um projeto qualquer. Essa ciência pode ser aplicada nas mais diferentes áreas de conhecimento, como a Medicina, a Veterinária, a Engenharia, a Pedagogia, entre outras. Para que se possa compreender como a metrologia pode ser utilizada em tais áreas, e como são adaptados os conceitos para cada uma delas, é necessário o uso do Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM). A publicação do VIM é editada mundialmente a fim de facilitar a interpretação e minimizar equívocos na análise das expressões. Além de auxiliar o uso dos princípios de metrologia, o VIM nos auxilia na interpretação dos resultados obtidos pelos instrumentos de medição, mostrando também os conceitos tratados na metrologia industrial. Veja o Infográfico a seguir e entenda um pouco sobre o uso do VIM: CONTEÚDO DO LIVRO Por dedicar-se ao estudo das medidas e suas aplicações, e por estar presente nas mais diferentes áreas de conhecimento, a metrologia apresenta uma grande infinidade de conceitos a se conhecer para entender o assunto e aplicá-lo ao nosso cotidiano. Leia o capítulo Conceito de metrologia, do livro Metrologia, em que são tratados os objetivos iniciais desta Unidade. Na primeira etapa, o capítulo mostra os princípios de metrologia, relacionando, para isso, as definições usadas na área, mostrando que esta ciência faz parte do cotidiano de qualquer pessoa no mundo. O capítulo mostra também alguns exemplos da aplicação da metrologia. Na segunda etapa, são apresentados três instrumentos de medição na área dimensional: paquímetro, micrômetro e relógio comparador. Esses instrumentos de medição são amplamente usados na indústria e na Engenharia. E, por fim, na última etapa, são apresentados os principais conceitos envolvidos na metrologia industrial, como o processo de calibração, o uso de padrões de calibração e verificação, os tipos de sistema de medição e, concluindo o capítulo, o conceito de incerteza de medição. Boa leitura. METROLOGIA Lisiane Trevisan Conceitos de metrologia Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Identificar os princípios de metrologia. � Reconhecer os principais instrumentos de medição na metrologia. � Analisar os conceitos envolvidos na metrologia industrial. Introdução Desde a compra de um sapato na numeração adequada ou a organização de uma festa de aniversário até a realização de exames clínicos por um paciente, a metrologia está presente nos mais diversos campos do co- nhecimento. Neste capítulo, você vai estudar os princípios da metrologia e sua importância no dia a dia do ser humano. Também vai conhecer os principais instrumentos de medição — equipamentos que auxiliam na tarefa de medição — e os conceitos e termos relacionados à metrologia industrial. Princípios de metrologia A metrologia está presente na medicina, na engenharia, na docência, em vários ramos de pesquisa, mas também está presente no dia a dia de todas as pessoas sem que elas nem percebam. Como a metrologia está, de certo modo, relacionada à matemática, isso acaba por distanciar algumas pessoas dessa área do conhecimento. U N I D A D E 1 Conceitos de metrologia2 Metrologia nada mais é do que a ciência que cuida das medições. Nas palavras do Vocabulário Internacional de Metrologia (VOCABULÁRIO..., 2012), ela é a “ciência da medição e suas aplicações”. Quer dizer, a metrologia trata de todo o processo de medição: das etapas relacionadas aos instrumentos de medição, dos métodos de medição e da incerteza de medição. Por meio dos resultados obtidos no processo de medição, o processo de fabricação é aprovado e tem sua qualidade garantida. O Vocabulário Internacional de Metrologia é uma espécie de dicionário dos termos utilizados na área de metrologia. É um dicionário utilizado mundialmente, para evitar interpretações errôneas dos termos. No Brasil, seu conteúdo está disponível de forma gratuita no site do Inmetro, e você pode acessá-lo pelo link a seguir. https://goo.gl/CA72y3 Para que ocorram as medições, são necessários dois objetos: o que será medido — o objeto de medição — e o que será usado para medir — o instru- mento de medição. Para que esse processo de medição ocorra, há uma grande quantidade de termos e conceitos que você precisa saber previamente, que estão ligados aos princípios da metrologia. O objeto de medição deve seguir uma rotina de preparo para que possa ser medido. Essa preparação prévia do objeto exige que sejam indicadas regras para facilitar o processo. Imagine como seria fazer a medição da porta de um carro se não houvesse regras para a sua realização? Será que a altura ou a largura seriam importantes na montagem dessa porta na carroceria do automóvel? E se cada montadora realizasse as medidas da maneira que achasse mais interessante? Como seriam os valores? Existem vários instrumentos de medição. Reconhecer os principais e saber qual é o mais indicado para o objeto de medição exige um conhecimento metrológico do assunto. 3Conceitos de metrologia Imagine que você é nutricionista e precisa realizar um cálculo de IMC (índice de massa corpórea), que considera os valores de altura e peso, para um paciente. Como você determinaria a altura do paciente — usando um paquímetro, micrômetro ou trena? E seu peso? E você deve estar pensando “quais são as vantagens para as pessoas ‘co- muns’ do uso da metrologia em seu dia a dia?” A metrologia confere con- fiabilidade ao produto — e isso é muito importante para os consumidores. Um produto produzido em uma indústria que tem controle metrológico no seu processo tem sua qualidade assegurada. Para a indústria que investe em metrologia, suas vendas são diferenciadas, pois possibilita exportações, reduz desperdício de matéria-prima e gera alta produtividade. Se você gosta de história e quer saber como a metrologia evoluiu dos tempos anti- gos até hoje, um livro interessante de conferir é O movimento da qualidade no Brasil, disponível no site do Inmetro, que você acessa pelo link a seguir. https://goo.gl/uMmguP A realização de medidas sem unidades não faz qualquer sentido! As uni- dades de medida servem para que possamos comparar medidas entre si. Elas são classificadas em unidades de medida fundamentais (por exemplo, comprimento, tempo e massa) e unidade de medida derivadas (por exemplo, força, energia e pressão). A maioria dos projetos, nas mais diferentes áreas, segue o sistema inter- nacional de unidades (SI), que tem a unidade metro como referência, e o sistema inglês, que usa a polegada para suas conversões. Conceitos de metrologia4 Independentemente do sistema de unidades utilizado, é importante que seja possível fazer a conversão entre as unidades e seus submúltiplos, para facilitar o manuseio dos números. O site do Inmetro disponibiliza gratuitamente um manual sobre o SI, seus múltiplos e submúltiplos, no link a seguir. https://goo.gl/h2DP6M Para que uma medida seja realizada da mesma forma no Brasil ou no Japão, há a necessidade de normalização dos procedimentos de medição. Para isso, as normas técnicas determinam como cada ensaio químico, mecânico ou físico deve ser realizado. Essas normas são específicas para cada ensaio. A norma pode ser descrita por vários países e sua exigência de adaptação do uso depende do produto fabricado. As normas brasileiras são descritas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A norma NBR ISO/IEC 17025:2017, por exemplo, descreve os requisitos para que o laboratório possa prestar serviços de ensaios e calibração com garantia de procedimentos auditados e acreditados pelo Inmetro.Essa norma não descreve o procedimento técnico de realização de um ensaio de tração, por exemplo, mas descreve a adequação de outros itens, como as responsa- bilidades da gerência de um laboratório (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2017). Há um grande envolvimento da indústria para que haja um sistema de controle me- trológico das variáveis do processo. Isso não é nada simples, e depende de fatores produtivos e de mão de obra. Esteja sempre atento a variações de grandezas e valores distintos dos valores corriqueiros. Variações no processo exigem comprometimento de todos para que a qualidade dos resultados seja assegurada. 5Conceitos de metrologia Principais instrumentos de medição Os principais instrumentos de medição dimensional disponíveis no mercado são o paquímetro, o micrômetro e o relógio comparador. Existe uma grande variedade de instrumentos e equipamentos de medição, e a combinação de fatores como custo, tempo de resposta, resolução e incerteza de medição é que determinará a escolha do melhor instrumento para realizar a medida. Paquímetro O paquímetro é um dos instrumentos de medição mais utilizados pela indús- tria, por sua facilidade de leitura, tamanho pequeno (que facilita seu manu- seio) e custo relativamente baixo. Ele é utilizado para medir com precisão as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de pequenos objetos. O paquímetro consiste em uma régua graduada com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. Veja um paquímetro e suas partes na Figura 1. Figura 1. Paquímetro universal e suas partes. Existem diferentes tipos de paquímetro, utilizados para diferentes processos de medição: Conceitos de metrologia6 � Paquímetro universal: é o mais utilizado. Serve para realizar medições internas, externas, de profundidade e de ressaltos. � Paquímetro digital: utilizado para leitura rápida, sem erro de paralaxe, é ideal para controle estatístico. � Paquímetro de profundidade: serve para medir a profundidade de furos não vazados, rasgos, rebaixos, entre outros. Pode apresentar haste simples ou com gancho. � Paquímetro duplo: serve para medir dentes de engrenagens. As leituras das medidas realizadas pelo paquímetro são comparadas com os valores indicados pelo cursor. Sua medida pode ser no sistema internacional (milímetros) ou sistema inglês (polegadas). As normas que descrevem o uso de paquímetros podem ser indicadas pela ISO 3599 (Vernier Callipers reading to 0,1 and 0,05 mm) e ISO 6906 (Vernier Callipers reading to 0,02 mm), pela ABNT NBR 6393 e pela DIN 862. A escolha da norma a ser utilizada depende das exigências do cliente, do sistema da qualidade e do acesso à informação. Micrômetro Outro instrumento de medição dimensional, o micrômetro tem maior resolução quando comparado ao paquímetro, podendo chegar à resolução milesimal (três casas decimais). Também há grande variedade de tipos de micrômetro para diferentes usos. O micrômetro funciona com um fuso micrométrico que se desloca, permitindo um deslocamento do cursor mais preciso que o paquímetro. As normas que descrevem o uso de micrômetros são a ISO 3611, a ABNT NBR EB-1164, a DIN 863, a JIS B 7502 (normas JIS têm origem no Japão). As normas usadas para medidas com micrômetros dependem das exigências do cliente, do sistema da qualidade e do acesso à informação. Relógio comparador O relógio comparador, como diz o seu nome, é um instrumento de medição por comparação utilizado para medidas lineares. Ele tem uma ponta em sua base, que se fixa às superfícies. Para fazer a medição, primeiro você fixa a ponta do instrumento em uma superfície de espessura conhecida, que é considerada 7Conceitos de metrologia a superfície padrão para a medição, e zera o relógio. Depois, você fixa a ponta na superfície de espessura desconhecida, e o relógio aponta a diferença entre as duas superfícies. A partir dessa diferença, e por comparação com a superfície padrão, você consegue determinar a espessura da superfície medida. Há uma infinidade de instrumentos de medição, como o relógio apalpador, o goni- ômetro, o traçador de altura, etc., e de combinações entre eles. Você pode pesquisar sobre esses instrumentos com os principais fornecedores, além de ver catálogos técnicos sobre o assunto. Independentemente do instrumento de medição escolhido para a realização da medida, é necessário conhecer termos como erros de medição, sistema de medição, métodos de calibração e incerteza de medição. Há um grande número de termos e conceitos a estudar para que o processo de medição seja o mais simples possível. Conceitos da metrologia industrial Você já deve estar imaginando que sempre surgem alguns problemas na aná- lise dos valores medidos — se fosse possível termos um sistema de medição perfeito, não haveria erros, não é mesmo? Logo, você também deve estar se perguntando: é possível termos, na prática, um sistema de medição perfeito? Sistema de medição Para iniciarmos a nossa jornada pelos conceitos envolvidos em metrologia industrial, precisamos partir do início: afinal, o que é um sistema de medi- ção? O sistema de medição é a maneira como são realizadas as medições. Essa maneira pode ser de três formas: comparação, indicação e diferencial. A Figura 2 mostra um exemplo de cada tipo de sistema de medição. Conceitos de metrologia8 Figura 2. Diferentes sistemas de medição: (a) sistema de medição por comparação; (b) sistema de medição por indicação; (c) sistema de medição diferencial. Fonte: Adaptada de (a) Anatoli Styf/Shutterstock.com, (b) shopplaywood/Shut- terstock.com e (c) wu hsiung/Shutterstock.com. (a) (b) (c) O sistema de medição por comparação consiste em simplesmente com- parar uma medida desconhecida com uma medida conhecida, por isso o nome “por comparação”. As balanças usadas antigamente funcionavam dessa maneira: comparava-se o peso de uma fruta, por exemplo, com pesos de massa conhecida. Já o sistema de medição por indicação utiliza uma escala e compara um valor desconhecido com a escala, indicando um valor nessa escala — por exemplo, um termômetro de mercúrio. O sistema de medição diferencial, que agrupa os conceitos de comparação e indicação, compara 9Conceitos de metrologia uma medida desconhecida a uma medida conhecida, e a diferença entre eles é indicada por uma escala — como funciona o relógio comparador, por exemplo. Erros de medição Mesmo conhecendo e escolhendo o melhor sistema de medição para a medição que você pretende utilizar, não há sistema de medição perfeito, e isso gera erros de medição. Os erros de medição são determinados com base na diferença entre o valor teórico (VVC) e o valor experimental. O VVC é o verdadeiro valor convencional de uma medida; experimentalmente, ele seria obtido a partir da média de infinitas medidas. Você deve estar pensando que é impossível realizar infinitas medidas do diâmetro de um parafuso usado na coluna vertebral de um paciente, por exemplo. Realmente, não há como fazer isso, então, como determinar o VVC? Calma, o VVC é um valor estimado. Quanto mais próximo o valor teórico de uma cota (diâmetro do parafuso) estiver do valor real, maior será a confiabi- lidade do teu processo produtivo. Como não existem medidas sem a presença do erro, em qualquer medição, estimar que o erro é zero não tem justificativa alguma. O conhecimento dos erros existentes em uma medição vai exigir de você um conhecimento aprofundado do sistema de medição, suas influências e, principalmente, como corrigir esses erros. Se os erros de medição forem minimizados, você terá medidas mais confiáveis e, assim, um sistema de medição com maior con- fiabilidade metrológica. Na nomenclatura do Guia para Expressão da Incerteza da Medição (GUIA..., 2008), a palavra “erro” é empregada exclusivamente para indicar a diferença entre o valor verdadeiro e o resultado de uma medição. Os erros de medição podem ser classificados comoerros sistemáticos e erros aleatórios. O erro sistemático é um componente do erro de medição que, em medições repetidas, permanece constante ou varia de maneira previsível. Suas causas podem ser conhecidas ou desconhecidas. É possível aplicar uma correção para compensar um erro sistemático conhecido. Já o erro aleatório é um componente do erro de medição que, em medições repetidas, varia de maneira imprevisível (VOCABULÁRIO..., 2012). Existem vários fatores em um processo de medição que produzem erro, chamados de fontes de erro. Assim, as fontes de erro são os fatores que con- tribuem para que o resultado de uma medição seja diferente do valor teórico. Estes são exemplos comuns de fontes de erro: Conceitos de metrologia10 � calibração do instrumento (posteriormente será considerada incerteza herdada); � erro de operação do instrumento; � erro de leitura — erro de paralaxe. Ao expressar o valor de uma medição, o valor não deve ser indicado junto com o valor de erro de medição estimado. O valor da medição deve ser expresso com seu valor médio e a incerteza de medição. Incerteza de medição Imagine que você precisa adquirir para um hospital um termômetro para medição da temperatura do corpo humano. Nesse caso, você precisa de um termômetro confiável e com resolução baixa, que possa auxiliar o corpo médico na determinação de problemas de saúde. Ao realizar orçamento em várias empresas, você identifica que o menor valor encontra-se com uma empresa do Japão. Como você pode verificar se o termômetro tem um erro de medição aceitável? No momento da compra do termômetro, o valor indicado pelo fornecedor é apenas o da incerteza de medição — então, como saber se o valor da incerteza de medição é aceitável dentro do padrão exigido pelo sistema de qualidade? Esse exemplo mostra claramente a importância do conhecimento do termo incerteza de medição dentro do sistema de qualidade. Assim, os institutos de normalização industrial de vários países uniram-se para criar uma nor- malização que determine, de uma forma matemática, o valor da incerteza de medição. Esse valor indica a qualidade do valor medido ou a confiabilidade usando diferentes instrumentos e equipamentos. O valor da incerteza de medição pode ser descrito por um parâmetro não negativo, que caracteriza a dispersão dos valores atribuídos a um mensurando, com base nas informações utilizadas (GUIA..., 2008). Como regra geral, quanto menor a incerteza em determinado sistema de medição, maior a necessidade de utilizar equipamentos mais precisos e maior o custo para realizar essa medição. Assim, maiores serão os investimentos 11Conceitos de metrologia em equipamentos/instrumentos de medição, treinamento de mão de obra e padrões usados na calibração. A Figura 3 mostra os resultados de medições obtidas com valores de incer- teza de medição distintos, representados pela distribuição de probabilidade. Quanto maior a incerteza de medição, maior será a variabilidade do processo de medição. Figura 3. Distribuição de probabilidade com valores distintos de incerteza de medição. Fonte: Adaptada de Peter Hermes Furian/Shutterstock.com Calibração Como é possível relacionar os erros de medição com os valores de incerteza de medição? Essa tarefa não é tão simples, pois vários são os fatores que interferem no valor de uma medição, como a temperatura do ambiente em que são realizadas as medidas e a temperatura do componente medido. Ou então, em relação à mão de obra, como garantir que a leitura do instrumento de medição está adequada ao esperado? Mesmo com o treinamento dos ope- radores, haverá problemas ao longo do trabalho. E, ainda que um instrumento Conceitos de metrologia12 de medição apresente um erro de medição aceitável, é possível garantir os valores medidos por ele ao longo de 10 anos de trabalho? Existe uma alternativa para garantir que o erro de medição do instrumento esteja dentro do aceitável: um procedimento chamado de calibração. A cali- bração é um procedimento realizado com o instrumento de medição, em que são comparados os valores indicados pelo instrumento e os valores do padrão usado na calibração. De certa forma, a calibração determina as correções que devem ser aplicadas ao instrumento de medição. Os resultados obtidos na calibração ficam registrados em um documento chamado de Certificado de Calibração. Mas então, se um micrômetro for calibrado no Japão e no Brasil, os valores de incerteza de medição serão os mesmos? Depende. Os procedimentos de calibração podem ser realizados com base em normas técnicas diferentes, o que pode alterar os valores de incerteza de medição. A incerteza de medição é um dos conceitos mais importantes do ramo metrológico. Há um grande mistério em torno desse conceito, e não é para menos, pois sua quantificação pode ser realizada de várias formas, com obtenção de valores distintos, e todos eles podem ser considerados aceitos. E, você, estudante de metrologia, como pode compreender e aplicar esses conceitos todos na determinação de um valor que pode ser expresso de várias formas? Sim, o valor da incerteza de medição pode ser quantificado dessa forma. A palavra “incerteza” significa por si só “dúvida”. Considerando o nosso foco de estudo, a incerteza de medição significa a dispersão de resultados obtidos experimentalmente com nível de confiança determinado. É importante que você tenha em mente algumas premissas para que possa entender como serão realizados os cálculos na determinação da incerteza de medição: � Os fatores que influenciam no valor da incerteza são fontes de erro. � O desvio-padrão das medidas realizadas é considerado no cálculo da incerteza. 13Conceitos de metrologia � Temperatura, paralaxe, incerteza herdada da calibração são algumas fontes importantes no cálculo. � Alguns fatores que podem influenciar nos valores de medida são difíceis de medir e, com isso, podem ser desprezados. A análise de erros e, consequentemente, a análise da incerteza de medição é uma tarefa difícil, e mesmo laboratórios renomados podem esquecer de considerar algum parâmetro. Existem vários métodos matemáticos para a determinação da incerteza de medição, como método ISO GUM (mais usado), o Monte Carlo, o Kragten, a lógica fuzzy, entre outros. O documento ISO GUM — Guia para Expressão da Incerteza de Medição teve sua última edição brasileira em 2008. Esse trabalho mostra as regras gerais para o cálculo da incerteza de medição e apresenta nos anexos exemplos de aplicação do método para laboratórios. 1. Para determinar a área necessária para que seja instalada a cerâmica no hall de entrada de um shopping, qual o instrumento de medição deve ser utilizado? a) Termômetro. b) Velocímetro. c) Micrômetro. d) Trena. e) Manômetro. 2. Considerando as medidas realizadas por diferentes sistemas de medição, qual das medidas a seguir, com sua respectiva incerteza de medição, apresenta menor variabilidade do processo? a) 20 ± 0,0001. b) 20 ± 0,1. c) 20 ± 0,50. d) 20 ± 0,25. e) 20 ± 0,001. 3. Ajustes devem ser realizados nos instrumentos de medição quando os instrumentos apresentam grandes desvios nos valores indicados pela calibração. Essa operação deve ser realizada pelo: a) Cliente insatisfeito. b) Fornecedor de matéria-prima. c) Operador do setor de usinagem. d) Responsável pelo setor de Exportação. Conceitos de metrologia14 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC 17025:2017: Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2018. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias,RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2018. Leituras recomendadas ABACKERLI, Á J. et al. Metrologia para a qualidade. Rio de Janeiro: Campus, 2015. ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten. Série monográfica qualidade: controle estatístico do processo. Porto Alegre: FEENG/UFRGS, 2012. Disponível em: <http://www.producao. ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2018. e) Mão de obra treinada em metrologia. 4. Resolução é definida como a menor diferença entre as indicações de instrumento de medição. Para um paquímetro universal, a menor resolução é: a) 0,001 mm. b) 1 mm. c) 0,02 mm. d) 5 mm. e) 0,5 mm. 5. Traçador de altura é um equipamento de medição que mede grandezas relacionadas a qual área da metrologia? a) Calorimetria. b) Dimensional. c) Massa. d) Termometria. e) Barométrica. Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Os instrumentos de medição são fundamentais para que ocorra a medição de fato. É importante lembrar que eles são classificados em função da grandeza em que são projetados para realizar as suas medidas. E para a mesma grandeza, há uma grande infinidade de instrumentos disponíveis no mercado. A Dica do Professor aborda os diferentes instrumentos de medição existentes para determinação de grandezas como massa, temperatura, dimensional, entre outros. Assim, você aprenderá que há instrumentos de medição distintos entre si para a mesma grandeza de medição. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Para a determinação da área necessária à instalação de cerâmica no hall de entrada de um shopping, qual instrumento de medição deve ser utilizado? A) Termômetro. B) Velocímetro. C) Micrômetro. D) Trena. E) Manômetro. 2) Considerando medidas realizadas por diferentes sistemas, e conforme os princípios de metrologia trabalhados nesta Unidade, qual destas medidas, com sua respectiva incerteza de medição, apresenta menor variabilidade do processo? A) 20 ± 0,0001. B) 20 ± 0,1. C) 20 ± 0,50. D) 20 ± 0,25. E) 20 ± 0,001. 3) Ajustes devem ser realizados nos instrumentos de medição quando estes apresentam grandes desvios nos valores indicados pela calibração. Essa operação deve ser realizada pelo: A) cliente insatisfeito. B) fornecedor de matéria-prima. C) operador do setor de usinagem. D) responsável pelo setor de exportação. E) mão de obra treinada em metrologia. 4) A resolução é definida como a menor diferença entre as indicações de instrumento de medição. Para um paquímetro universal, a menor resolução é: A) 0,001 mm. B) 1 mm. C) 0,02 mm. D) 5 mm. E) 0,5 mm. 5) Traçador de altura compreende um equipamento de medição relacionado a qual grandeza em relação à área da metrologia? A) Calorimetria. B) Dimensional. C) Massa. D) Termometria. E) Barométrica. NA PRÁTICA Ao realizar uma medição com um instrumento específico, o resultado desta deve ser analisado de forma criteriosa. Isso porque todos os instrumentos realizam medidas com erros. Na verdade, quanto menor o erro de medição que o instrumento apresenta, maior será o seu valor agregado, o que muitas vezes inviabiliza a compra por parte das indústrias. Os blocos-padrão não são instrumentos de medição, mas padrões primários utilizados na verificação das medidas realizadas por esses instrumentos. Você deve estar pensando: o que significa verificação? E o que são blocos-padrão? Blocos-padrão são padrões dimensionais com características únicas. Basicamente, são blocos de material duro, com superfície de medição plana e rugosidade baixa. Eles são fabricados em diferentes graus de precisão e com diferentes materiais, como cerâmicas e metal duro, com superfície preparada para suportar várias medições ao longo de sua vida útil. De outra forma, o bloco-padrão é uma medida de comprimento materializada, e é a partir desse valor que os instrumentos de medição são comparados para a verificação de suas medidas. Entende-se que os blocos-padrão podem ser utilizados apenas para instrumentos de medição dimensionais, não podendo ser utilizados para verificar se um termômetro está medindo valores com erros aceitáveis. Veja o conceito a seguir e entenda um pouco mais sobre como os blocos-padrão são utilizados Na Prática: Com essas medidas comparativas entre os valores indicados pelo instrumento de medição e o bloco-padrão, é possivel apontar que o paquímetro apresenta valor mais próximo ao indicado pelo bloco-padrão, apresentando menor erro de medição. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Blog sobre metrologia Este site apresenta material de pesquisa para aprofundamento dos assuntos tratados em metrologia, além de cursos disponibilizados para a comunidade externa. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Resolução no 01, de 10 de abril de 2013 Este documento mostra as diretrizes determinadas pelo Inmetro e pelo Governo Federal sobre a metrologia brasileira dentro do intervalo de 2013 a 2017. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Medida, normalização e qualidade - aspectos da história da metrologia no Brasil Esta publicação mostra um histórico sobre a metrologia brasileira relacionada à história da metrologia mundial. O livro foi organizado por uma comissão de pesquisadores do Inmetro. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Metrologia científica APRESENTAÇÃO A metrologia científica é a área da metrologia que trabalha com os aspectos teóricos de uma medida, englobando conceitos de calibração, padrões de medida, erros de medição e calibração. A primeira impressão é a de que a metrologia científica está presente apenas dentro dos laboratórios de desenvolvimento científico e de pesquisa, mas não se engane, ela está ligada também à metrologia industrial, e o grau de interação entre as duas demonstra o nível de desenvolvimento de uma nação. A metrologia industrial, por sua vez, trata do uso e da aplicação dos instrumentos de medição dentro do processo produtivo. Medidas realizadas pela indústria precisam, necessariamente, ser confiáveis. E confiabilidade obtém-se por meio do uso dos conceitos da metrologia científica. Nesta Unidade de Aprendizagem, você estudará os conceitos relacionados à metrologia científica e à metrologia industrial, as suas principais características e a importância desses conceitos para a indústria. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever a importância da metrologia científica para a indústria.• Diferenciar a metrologia científica da metrologia industrial.• Identificar a importância das pesquisas na busca por padrões para a metrologia científica. • DESAFIO A metrologia científica está diretamente ligada à metrologia industrial, sendo o grau de interação entre as duas uma demonstração do nível de desenvolvimento de uma nação. Com base na situação descrita, e como responsável pelo procedimento, como você deve argumentar para que as medidas sejam realizadas adequadamente, usando os conceitos de metrologia científica e industrial? INFOGRÁFICO A diferença entre as áreas da metrologia está relacionada ao foco de estudo de cada uma delas. Sabe-se que sem o desenvolvimento da metrologia científica, o desenolvimento da metrologia industrial fica prejudicado. Neste Infográfico, você verá três grandes áreas de metrologia: científica, industrial e legal. CONTEÚDO DO LIVRO A metrologia necessita da metrologia científica, pois, por meio do procedimentode calibração, é possivel verificar as medidas do seu instrumento, comparado aos valores indicados pelo padrão de medição. Assim, pelo certificado de calibração, você verá como verificar erros de medição e os valores de incerteza desta. No capítulo Metrologia científica, do Livro Metrologia, você verá a importância da metrologia científica para a indústria. Verá também a diferença entre ela e a metrologia industrial, compreendendo a importância das pesquisas na busca por padrões para essa área. Boa leitura. METROLOGIA Lisiane Trevisan Metrologia científica Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Descrever a importância da metrologia científica para a indústria. � Diferenciar a metrologia cientifica da metrologia industrial. � Identificar a importância das pesquisas na busca de padrões para a metrologia científica. Introdução À primeira vista, parece que a metrologia científica está presente apenas dentro dos laboratórios de desenvolvimento científicos e de pesquisa, não é mesmo? Mas não se engane, a metrologia científica está direta- mente ligada à metrologia industrial, e o grau de iteração entre as duas demonstra o nível de desenvolvimento de uma nação. Neste capítulo, você vai estudar a metrologia científica e sua relação com a metrologia industrial. Saber diferenciar as duas metrologias é parte do dia a dia de um técnico da área. Além disso, vai aprender sobre o papel da metrologia científica para a indústria e sobre a importância da pesquisa no desenvolvimento de padrões metrológicos. A importância da metrologia científica para a metrologia industrial A metrologia é a ciência que cuida das medições. Ela está presente no cotidiano das pessoas, ainda que elas não percebam: você pode encontrá-la nas mais diversas áreas, como medicina, enfermagem, direito e, principalmente, na engenharia. Para que o processo de medição ocorra, você precisa, necessa- riamente, de um objeto de medição e um instrumento de medição. A metrologia é dividida em três grandes subáreas: � Metrologia legal: como o próprio nome diz, a metrologia legal trata das relações entre a metrologia e as leis, e também trabalha com a área forense. Ela garante que as unidades de medida sejam usadas de forma adequada e que a qualidade de um produto seja mantida, além de proteger o consumidor em relação ao uso adequado de instrumentos de medição. � Metrologia industrial: a metrologia industrial trata do uso e da apli- cação dos conceitos de metrologia dentro dos processos produtivos. Ela é importante para que seja possível garantir a qualidade de produtos e serviços dentro da cadeia produtiva. Também cuida do uso dos ins- trumentos de medição dentro do processo, como deve ser realizada a leitura e sua implementação dentro do chão de fábrica. � Metrologia científica: a metrologia científica trata das metodologias de pesquisa relacionadas aos padrões de medição nacionais e inter- nacionais, além de cuidar de instrumentos laboratoriais. Esta subárea trata dos conceitos relacionados à acreditação de laboratórios também. O Inmetro, órgão executivo da política nacional de metrologia, tem quatro diretorias, uma para cada área técnica: Diretoria de Metrologia Científica e Industrial; Diretoria de Metrologia Legal; Diretoria de Avaliação da Conformidade; Diretoria de Metrologia Aplicada às Ciências da Vida. A metrologia cientifica e a metrologia industrial trabalham diretamente juntas. Elas são tão importantes uma para a outra que o Inmetro criou uma diretoria única para elas, para que possa cuidar dos conceitos relacionados às duas subáreas. A metrologia cientifica trata do uso de padrões de medição a partir do uso de normas e procedimentos. A metrologia científica é muitas vezes usada como referência para as medidas realizadas pela indústria. Não há como realizar medições sem que haja um referencial, seja em relação aos padrões, seja em relação ao procedimento usado para a realização das medições. Metrologia científica2 Você trabalha em uma fábrica que produz componentes para a montagem de móveis. Sua tarefa é controlar o diâmetro dos parafusos produzidos. O desafio é grande — afinal, o diâmetro é fundamental para que o produto exerça a sua função dentro do sistema de montagem do cliente. Depois de muito analisar, você percebe que o controle de qualidade no processo final será suficiente para garantir a qualidade do produto. Assim, você pede para um colega realizar cinco medidas na mesma amostra (mesmo parafuso), usando o mesmo instrumento de medição, e obtém os seguintes resultados: 1,201 mm; 1,200 mm; 1,204 mm; 1,200 mm; 1,200 mm Como você explica as diferenças encontradas, já que se trata do mesmo operador, do mesmo instrumento de medição e da mesma amostra? Desafiador não? Dificilmente obteremos medições iguais entre si, mesmo repetindo as mesmas condições de medida. Essa dispersão dos resultados obtidos é tradu- zida para a linguagem metrológica como repetitividade ou reprodutividade. O que importa para a gente agora, neste conteúdo, é saber que esses fatores acarretam erro de medição. Erros de medição sempre existirão. Considere o exemplo que acabamos de ver e observe os erros de medição relacionados ao chão de fábrica: de que maneira foram realizadas as medições? O parafuso estava com a superfície limpa no momento da medição? Qual era temperatura do parafuso no momento da medição? Todos esses erros de medição estão relacionados ao processo de medição e a como ele foi realizado, então, esses erros estão relacionados à metrologia industrial. A metrologia industrial é, muitas vezes, responsabilidade do técnico e dos colaboradores que entram em contato com o instrumento de medição e o utilizam em seu cotidiano. Essa responsabilidade está voltada para o uso e não tem a ver com problemas de calibração. A metrologia industrial necessita de um referencial para que as suas medidas sejam confiáveis: e é aí que entram em cena os conceitos da metrologia científica. Voltando ao nosso exemplo, a metrologia científica poderia indicar e garantir o erro de medição máximo aceito pelo instrumento de medição com base na comparação desse instrumento com um padrão de medição. 3Metrologia científica No Brasil, a metrologia científica é responsabilidade do Inmetro e dos laboratórios acreditados por ele. Aqui temos novo conceito: laboratório acreditado. O laboratórios acreditados são laboratórios que trabalham sob normas e procedimentos auditados pelo Inmetro, e a acreditação indica que esses laboratórios seguem as normas e trabalham de acordo com o Inmetro, ou seja, que eles são acreditados sob a norma escolhida. O site do Inmetro tem um Sistema de Consulta aos Escopos de Acreditação dos Laboratórios de Análises Clínicas (ISO 15189) e Laboratórios de Ensaio (ISO/IEC 17025) Acreditados (Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaio — RBLE). Você pode acessar o sistema e fazer consultas por meio do link ou do código a seguir. https://goo.gl/waKuTx Diferença entre metrologia científica e metrologia industrial A metrologia científica e a metrologia industrial são fundamentais para o desenvolvimento de um processo produtivo e complementam uma a outra. Mas qual a diferença entre as duas? A diferença está no foco de trabalho: enquanto a metrologia cientifica trata da teoria, das normas e dos erros de medição, a metrologia industrial foca-se no uso e na aplicação dos instrumentos de medição dentro do chão de fábrica. A metrologia cientifica desenvolve padrões de medição, normas e suas aplicações. Também cuida dos erros de medição e da incerteza de medição que se obtém em diversas medidas. Já a metrologia industrial cuida do uso e da aplicação em equipamentos no processo produtivo. Os procedimentos de medição (documentos em que são listadas as etapas necessárias para a reali- zação de umamedida, com erros de medição dentro do aceitável) podem ser realizados tanto por laboratórios (metrologia cientifica) quanto pela indústria (metrologia industrial). Metrologia científica4 No entanto, na prática, não há diferenciação entre os problemas da me- trologia cientifica e os da metrologia industrial. Vejamos um exemplo de complicação na classificação de problemas desse tipo: Um barômetro em uma cidade turística indica o valor da pressão atmosfé- rica, para uso em esportes radicais. Em um dia de chuva, os valores costumeiros ficaram alterados, e essa alteração pode apresentar riscos de acidente aos praticantes de esportes radicais. O técnico responsável pelo conserto indica que: as variações climáticas ocorridas na última noite alteraram os valores me- didos, gerando problemas metrológicos no instrumento de medição. Foi constatado que o instrumento de medição tem problemas metrológicos científicos, o que impossibilita seu conserto. O que esse relatório quer dizer? Este é um exemplo de relatório voltado apenas para a aprendizagem, dificilmente você encontrará relatórios com os conceitos descritos dessa forma. No entanto, ele ajuda a entender o que você pode encontrar pela frente: não há uma forma correta ou indicada para a descrição do funcionamento emitida em um certificado de calibração. O primeiro passo é entender do que trata o relatório: o barômetro é um instrumento de medição para a medida da pressão atmosférica, e as variações climáticas (temperatura ambiente, altitude, umidade) alteram os valores medi- dos. O barômetro em questão foi analisado pelo técnico, que verificou alguns problemas nas medidas realizadas pelo instrumento (problemas metrológicos). A última frase do relatório indica que o barômetro não apresentou problemas de leitura ou instalação (escopo da metrologia industrial), mas sim problemas de calibração, ou erros de medição (representados por problemas científicos). Como resolver o problema? Nesse caso, o instrumento de medição deve ser enviado a um laboratório acreditado, para que as suas medidas sejam comparadas às medidas de um padrão de medição ou às de outro barômetro calibrado. Inúmeros são os problemas relacionados à metrologia industrial: problemas na lataria de um carro, na montagem da porta de uma geladeira, no encaixe 5Metrologia científica do colchão na grade de uma cama de solteiro. Muitos desses problemas são gerados durante o processo de fabricação dos componentes e são visualizados apenas pelo cliente, e essas variações não acarretam desuso do material. A maioria das empresas tem um sistema de controle das variáveis para, por exemplo, o colchão ter uma tolerância de modo que possa ser montado sobre uma cama sem que haja problemas. Mesmo que sejam realizadas as medidas durante o processo de fabricação do colchão, é necessário confiar nas medidas que os instrumentos de medição indicam. Sabe-se que a largura dos colchões está dentro de uma tolerância aceitável. A tolerância é a faixa de valores aceitável pelo projeto, indicada pelo setor responsável. Ela depende do processo de fabricação, dos equipamentos de fabricação, dos instru- mentos usados e da capacitação da mão de obra, de forma indireta. Quanto menor a tolerância aceitável, maior é o custo de fabricação. Pesquisas na busca de padrões para a metrologia científica Padrões de medida são usados dentro da metrologia científica e também dentro da metrologia industrial. Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia (VOCABULÁRIO..., 2012, p. 46), padrões de medição são: Realização da definição de uma dada grandeza, com um valor determinado e uma incerteza de medição associada, utilizada como referência. NOTA 1 A “realização da definição de uma dada grandeza” pode ser fornecida por um sistema de medição, uma medida materializada ou um material de referência. NOTA 2 Um padrão de medição serve frequentemente de refe- rência na obtenção de valores medidos e incertezas de medição associadas para outras grandezas da mesma natureza, estabelecendo assim uma rastre- abilidade metrológica através da calibração de outros padrões, instrumentos de medição ou sistemas de medição.NOTA 2 Um padrão de medição serve frequentemente de referência na obtenção de valores medidos e incertezas de medição associadas para outras grandezas da mesma natureza, estabelecendo assim uma rastreabilidade metrológica através da calibração de outros padrões, instrumentos de medição ou sistemas de medição. Metrologia científica6 Assim, o padrão de medição tem um valor de referência, e a sua incerteza de medição tem o valor determinado anteriormente. Um padrão de medição pode ser classificado em padrão primário e padrão secundário. O VIM (VOCABULÁRIO..., 2012, p. 47-48) descreve os padrões primário e secundário da seguinte maneira: Padrão Primário Padrão de medição estabelecido com auxílio dum procedimento de medição primário ou criado como um artefato, escolhido por convenção. EXEMPLO 1 Padrão de medição primário de concentração em quantidade de substância preparado pela dissolução duma quantidade de substância conhecida dum constituinte químico num volume conhecido de solução. EXEMPLO 2 Padrão de medição primário de pressão baseado em medições separadas de força e área. EXEMPLO 3 Padrão de medição primário para as medições das razões mola- res de isótopos, preparado por meio da mistura de quantidades de substância conhecida de isótopos especificados. Padrão Secundário Padrão de medição estabelecido por intermédio duma calibração com refe- rência a um padrão de medição primário duma grandeza da mesma natureza. NOTA 1 A calibração pode ser obtida diretamente entre o padrão de medição primário e o padrão de medição secundário, ou envolver um sistema de me- dição intermediário calibrado pelo padrão de medição primário, que atribui um resultado de medição ao padrão de medição secundário. NOTA 2 Um padrão cujo valor é atribuído por um procedimento de medição primário de razão é um padrão secundário. Em resumo, o padrão primário é um padrão de unidade que pode ser usado para calibração de instrumentos de medição. Padrões de medição primários são comparados com uma rede de calibração entre países; por exemplo, os padrões de medição primários brasileiros podem ser comparados a padrões de medição norte-americanos. Assim, surgem os conceitos de padrão internacional e padrão nacional. Padrão internacional é um padrão de medida que tem seu valor reconhecido por um acordo internacional, que serve de base para a comparação entre outros padrões de medida. Já o padrão nacional é um padrão de medida reconhecido dentro da nação apenas. A Figura 1 mostra a cadeia de padrões e como eles devem ser comparados entre si. 7Metrologia científica Figura 1. Cadeia de rastreabilidade de padrões. Fonte: Ianalítica (2013). RA ST RE A BI LI D A D E COMPARABILIDADE Unidade do SI Padrões Internacionais Padrões dos Institutos Nacionais de Metrologia Padrões de referência dos laboratórios de calibração acreditados Padrões de referência dos laboratórios de ensio acreditados Padrões de trabalho dos laboratórios de chão de fábrica A comparação entre padrões de medição deve ser feita sempre com pa- drões de medição com erros de medição menores, ou seja, valores menores de incerteza de medição. No caso da pirâmide da Figura 1, o nível abaixo é sempre comparado com qualquer padrão do nível acima; usualmente, é feita a comparação com padrões de um nível acima. O padrão de medição primário é o padrão de medição que foi desenvol- vido para ser referência em sua unidade de grandeza. Ele tem uma incerteza de medição pequena e serve para a comparação com outros padrões. Padrões de medição primários têm alto custo de aquisição. Já os padrões de medição secundários têm menor valor de mercado, por serem construídos e comparados com o padrão de medição primário. Lembre- -se de que, para quepossam ser realizadas as comparações entre padrões de medição, é necessário que os padrões trabalhem com as mesmas grandezas. Um padrão comparativo de cores não pode ser comparado a um bloco-padrão. Metrologia científica8 Os padrões de medição aqui comentados nada mais são do que a medida materiali- zada. O instrumento de medição reproduz o valor da medida realizada por meio da comparação com uma medida materializada. É algo físico, como, por exemplo, o peso de 1 g e/ou o bloco-padrão de 10 mm. Mas nem sempre os padrões são materializados: na calibração de termômetros e/ou barômetros não há padrões materializados que possam ser comparados. E onde são utilizados os padrões de medição? Os padrões de medição podem ser utilizados em diferentes processos: na calibração, na verificação, no ajuste e na regulagem. A calibração destaca-se por ser o mais importante processo entre os citados; os outros são processos complementares. Verificação é uma calibração simplificada, que testa se um sistema de medição, ou medida materializada, está em conformidade com uma dada especificação. Por exemplo, a aferição de uma balança de supermercado, feita com um conjunto de blocos padrão pelo próprio funcionário. Ajuste é a operação corretiva destinada a fazer um instrumento de medição ter desempenho compatível com o seu uso. Pode ser automático, semiautomático ou manual, e normalmente é efetuado por técnico especializado. Por exemplo, o ajuste do zero de um manômetro, o ajuste do fator de amplificação de um medidor de forças elétrico e a “calibração” automática em uma balança analítica digital. Regulagem é um ajuste que emprega somente os recursos disponíveis no sistema de medição para o usuário, normalmente efetuado pelo usuário comum. Por exemplo, a tara (zeragem) de uma balança eletrônica regulada usando-se um botão apropriado para isso. A calibração é o processo de comparação entre o valor indicado pelo instrumento de medição e o valor indicado pelo padrão de referência. Ela fornece os valores da incerteza de medição, obtidos na etapa de comparação. No procedimento de calibração, a incerteza de medição do padrão é chamada de incerteza de medição herdada. 9Metrologia científica Mesmo que seja o padrão mais caro, fornecido pelo melhor laboratório do mundo, um padrão de medição sempre terá uma incerteza de medição associada a ele. O resultado do procedimento de calibração é obtido e expresso por meio de um documento chamado de “certificado de calibração”. Esse documento mostra as condições, os valores, as normas e outras informações importantes. A Figura 2 mostra os tópicos existentes em um certificado de calibração, conforme o item 5.10.2 da norma ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005 (ASSO- CIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2005). Figura 2. Tópicos existentes no certificado de calibração. Item 5.10.2 Número de página/Total Local de Realização Identificação UnívocaTítulo Declaração sobre reprodução Declaração sobre resultados Assinatura Resultados Incerteza Desvios ao procedimento Condições Ambientais Rastreabilidade Metrológica Procedimento de calibração Descrição e identificação do item a ser calibrado Data de realização Nome e endereço do cliente Nome e Endereço do Laboratório Metrologia científica10 E como entender como é realizado o procedimento de calibração? Bom, para isso você deve ler o certificado de calibração, observando a norma e o procedimento de calibração que o laboratório seguiu. O procedimento de calibração nada mais é do que as etapas que foram realizadas para que fosse concluída a calibração. E qualquer pessoa pode executar a calibração? Não, existem regras, tem- peratura ambiente e umidades controladas, além de toda a documentação necessária para garantir os resultados. 1. Um trena com 30 cm será usada na determinação de um terreno. Você deve confiar nas medidas indicadas pelo instrumento de medição. Como verificar se o instrumento está indicando medidas com erro de medição mínimos? a) Comparar com um padrão de 50 cm. b) Comparar com um padrão de 30 cm. c) Comparar com um padrão de 10 cm. d) Comparar com um padrão de 20 cm. e) Comparar com um padrão de 100 cm. 2. Existem diferentes instrumentos de medição usados para cada finalidade. O termômetro é usado para a medição de temperatura, a balança mede a massa que seja suspensa sobre o seu prato. Para a medição do diâmetro de uma caneta, conforme os conceitos de metrologia industrial, qual o instrumento de medição mais indicado? a) Paquímetro com resolução 0,02 mm. b) Trena com resolução de 1 mm. c) Micrômetro com resolução 25 — 50 mm. d) Micrômetro com resolução 50 — 75 mm. e) Trena com resolução de 10 mm. 3. Pela metrologia científica, o que se entende por procedimento de medição? a) Procedimento de medição é a forma como deve ser limpo o instrumento de medição, anterior à calibração. b) Procedimento de medição é a forma como o técnico deve se portar, anterior à calibração. c) Procedimento de medição são as etapas a serem seguidas para que o instrumento de medição seja submetido à calibração. d) Procedimento de medição são as etapas que não devem ser seguidas para que o instrumento de medição seja submetido à calibração. e) Procedimento de medição são as etapas inversas que 11Metrologia científica devem a ser seguidas para que o instrumento de medição seja submetido à calibração. 4. Pelos conceitos da metrologia cientifica, ao realizar cinco medidas do comprimento de uma fita, como são os valores encontrados? As medidas foram realizadas com o mesmo instrumento de medição e mesmo operador. a) Os valores são idênticos entre si e mudam em função do operador. b) Os valores são idênticos entre si e não mudam em função do operador. c) Os valores são diferentes entre si e mudam em função da vontade de trabalhar. d) Os valores não são diferentes entre si e mudam em função da gerência. e) Os valores são diferentes entre si, porém próximos. 5. A metrologia é dividida em três grandes áreas: metrologia legal, metrologia científica e metrologia industrial. Em relação à metrologia industrial, qual destas atividades é de sua responsabilidade? a) Calibração de termômetros. b) Uso de termômetro dentro da linha de produção. c) Normas usadas pelos termômetros. d) Substituição de termômetros mais baratos. e) Limpeza dos termômetros, anterior à calibração. ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC 17025:2017: requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 18 jul. 2018. IANALÍTICA. Metrologia química. 2013. Disponível em: <https://ianalitica.com.br/ metrologia-quimica/>. Acesso em: 18 jul. 2018. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 18 jul. 2018. Metrologia científica12 Leituras recomendadas ABACKERLI, Á. J. et al. Metrologia para a qualidade. Rio de Janeiro: Campus, 2015. RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten. Série monográfica qualidade: controle estatístico do processo. Porto Alegre: FEENG/UFRGS, 2012. Disponível em: <http://www.producao. ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf>. Acesso em: 18 jul. 2018. 13Metrologia científica Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, vocêencontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Nesta Dica do Professor, você verá a demonstração do procedimento de calibração de diferentes instrumentos de medição e/ou ensaios. A calibração surge como um assunto importante quando descrevemos a relevância do desenvolvimento dos padrões de medição a serem utilizados pela metrologia científica. Várias pesquisas (muitas delas, acadêmicas) trabalham com o desenvolvimento de padrões de medida: adaptações do procedimento de calibração em que é possível realizar a comparação entre equipamento suspeito e equipamento de medição confiável. A calibração nada mais é do que o procedimento de comparação entre o valor indicado pelo instrumento de medição e o valor indicado pelo padrão de medição. Isso justifica a sua importância no desenvolvimento de padrões de medição confiáveis, com baixo custo de fabricação e acessíveis aos processos produtivos. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Uma trena com 30 cm será utilizada na determinação das medidas de um terreno. Você deve confiar nas medidas indicadas pelo instrumento de medição. Como verificar se o instrumento está indicando medidas com erro de medição mínimos? A) Comparar com um padrão de 50 cm. B) Comparar com um padrão de 30 cm. C) Comparar com um padrão de 10 cm. D) Comparar com um padrão de 20 cm. E) Comparar com um padrão de 100 cm. 2) Existem variados e distintos instrumentos de medição, sendo que a escolha por um ou outro se dá em função dos intervalos medidos, do custo e da resolução de cada instrumento. Qual é o instrumento de medição mais indicado para determinar o diâmetro de uma caneta, para exportação do produto? A) Paquímetro com resolução 0,02 mm. B) Trena com resolução de 1 mm. C) Micrômetro com resolução 25 - 50 mm. D) Micrômetro com resolução 50 - 75 mm. E) Trena com resolução de 10 mm. 3) Pela metrologia científica, o que se entende por procedimento de medição? A) Procedimento de medição é a forma como deve ser limpo o instrumento de medição, anteriormente à calibração. B) Procedimento de medição é a forma como o técnico deve ser portar, anteriormente à calibração. C) Procedimento de medição são as etapas a serem seguidas para que o instrumento de aferição seja submetido à calibração. D) Procedimento de medição são as etapas que não devem ser seguidas para que o instrumento de aferição seja submetido à calibração. E) Procedimento de medição são as etapas inversas que devem ser seguidas para que o instrumento de aferição seja submetido à calibração. 4) Você precisa realizar algumas medidas repetidas, ou seja, utilizando o mesmo instrumento de medição e com o mesmo operador, exemplo típico do realizado pela indústria. A que análise pode-se chegar após realizar 5 medidas do comprimento de uma fita usada na confecção de um vestido de noiva? A) As medidas são idênticas entre si e mudam em função do operador. B) As medidas são idênticas entre si e não mudam em função do operador. C) As medidas são diferentes entre si e mudam em função da vontade de trabalhar. D) As medidas não são diferentes entre si e mudam em função da gerência. E) As medidas são diferentes entre si, porém próximas. 5) A metrologia é dividida em 3 grandes áreas: metrologia legal, metrologia científica e metrologia industrial. Em relação à metrologia industrial, qual destas atividades é de sua responsabilidade? A) Calibração de termômetros. B) Uso de termômetro dentro da linha de produção. C) Normas usadas pelos termômetros. D) Substituição de termômetros mais baratos. E) Limpeza dos termômetros anteriormente à calibração. NA PRÁTICA A metrologia científica e a metrologia industrial são fundamentais para o desenvolvimento de um processo produtivo e complementam uma à outra. Neste Na Prática, você verá a relação entre os tipos de metrologia, a partir do exemplo de uma balança industrial utilizada na venda de parafusos, em uma loja do centro de São Paulo. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Inmetro: acordo de reconhecimento mútuo No site do Inmetro, você poderá ver a importância do desenvolvimento da metrologia científica mundialmente. O reconhecimento mútuo mostra o reconhecimento do sistema metrológico desenvolvido por uma nação e a aceitação desse sistema em outras nações. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Inmetro: perguntas mais frequentes sobre metrologia científica - FAQ Também no site do Inmetro, você verá uma série de perguntas e respostas sobre metrologia científica e poderá tirar as suas dúvidas sobre o assunto. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Metrologia e qualidade: sua importância como fatores de competitividade nos processos produtivos Neste artigo, você verá a relação estreita entre metrologia e controle de qualidade de uma empresa. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Metrologia legal APRESENTAÇÃO De acordo com o Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM), a metrologia é a ciência da medição e suas aplicações, e engloba todos os aspectos teóricos e práticos a ela relativos, qualquer que seja a incerteza de mensuração (dúvida presente) e o campo de aplicação. A metrologia se faz presente em qualquer atividade em que se deseja conhecer um mensurando (grandeza submetida à aferição) por meio de alguma medição. Já a metrologia legal é a parte dessa ciência relacionada às atividades resultantes de exigências obrigatórias, no que diz respeito às medições, às unidades de medida, aos equipamentos e aos métodos de medição, que são desenvolvidas por organismos competentes. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender a importância da metrologia e das exigências legais aplicadas a ela, assim como vai reconhecer o modo como os organismos metrológicos garantem a proteção ao consumidor e como o Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) atua no Brasil. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar a importância das exigências legais quanto à metrologia.• Reconhecer a importância dos organismos competentes quanto à metrologia para os consumidores. • Explicar o papel do INMETRO na sociedade brasileira.• DESAFIO Uma das formas de garantir a segurança ao consumidor é por meio da atuação da metrologia legal, por intermédio dos órgãos que realizam verificações metrológicas e fiscalizações nos estabelecimentos comerciais. Veja a seguinte situação: Como você deve proceder se tem certeza de que o marcador de combustível está correto, ou seja, a qual órgão você deve recorrer? Aliás, você sabe se existe algum órgão específico para buscar auxílio nesses casos? INFOGRÁFICO Você sabia que, no âmbito mundial, a metrologia é oficialmente tratada e organizada pelo BIPM – Bureau Internacional de Pesos e Medidas?Trata-se de uma espécie de escritório internacional, localizado em Sèrves, na França, e que, dentre suas responsabilidades, mantém o SI –Sistema Internacional de Unidades e realiza pesquisas relacionadas ao avanço das medições, bem como comparações internacionais entre os padrões de medição dos laboratórios nacionais de metrologia. No Brasil, esses assuntos são tratados por meio do SINMETRO, que é constituído por entidades públicas e privadas, exercendo atividades relacionadas com metrologia, normalização, qualidade industrial e certificação de conformidade. O SINMETRO conta com um órgão normativo, o CONMETRO, e um órgão executivo, o INMETRO. Veja, no Infográfico a seguir, a importância dos organismos competentes quanto à metrologia para os consumidores. CONTEÚDO DO LIVRO No Brasil, a metrologia abrange três níveis com atividades bem definidas: a metrologia científica, a metrologia industrial e a metrologia legal. Esta última tem como principal objetivoproteger o consumidor de acordo com as exigências técnicas e legais nas áreas de economia, saúde, segurança e meio ambiente. As atividades da metrologia legal são atribuição do INMETRO, órgão executivo do SINMETRO, que também colabora para a uniformidade de sua aplicação no âmbito mundial, pela sua ativa participação no Mercosul e na OIML – Organização Internacional de Metrologia Legal. Para saber mais sobre esse conteúdo, leia o capítulo Metrologia legal, da obra Metrologia, que aborda a importância das exigências legais da área e o papel do INMETRO na sociedade brasileira. Boa leitura. METROLOGIA Clidio Richardson Goncalves de Lima Metrologia legal Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Identificar as exigências legais quanto à metrologia e sua importância. � Reconhecer a importância dos organismos de metrologia competentes para os consumidores. � Explicar o papel do Inmetro na sociedade brasileira. Introdução A metrologia é, por definição, a ciência da medição e suas aplicações, englobando todos os aspectos teóricos e práticos da medição, qualquer que seja a incerteza de medição (dúvida presente numa medição) e o campo de aplicação. A metrologia legal é a parte dessa ciência relacionada às atividades resultantes de exigências obrigatórias às medições, unidades de medida, equipamentos (instrumentos ou sistemas de medição) e mé- todos de medição, que são desenvolvidas por organismos competentes. Neste capítulo, você vai estudar a importância das exigências legais aplicadas à metrologia e vai reconhecer como os organismos metrológi- cos garantem a proteção ao consumidor e como o Inmetro atua no Brasil. Metrologia e exigências legais A metrologia legal tem como principal objetivo proteger o consumidor de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias nas áreas da economia, saúde, segurança e meio ambiente. No Brasil, as atividades da metrologia legal são uma atribuição do In- metro — Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia, que também colabora para a uniformidade da sua aplicação no mundo, pela sua ativa participação no Mercosul e na OIML — Organização Internacional de Metrologia Legal. O equipamento de medição é o meio pela qual as medições são realizadas. Normal- mente, o termo instrumento de medição é comumente empregado para medidores pequenos, portáteis e encapsulados em uma única unidade. Por sua vez, o termo sistema de medição normalmente abrange desde medidores simples e compactos até os grandes e complexos. Controle metrológico Controle metrológico, é uma ação própria de um organismo de metrologia legal. No Brasil, estão sujeitos à regulamentação (cumprimentos legais) e ao controle metrológico os equipamentos de medição e medidas materializadas utilizados nas atividades econômicas ou comerciais e nas medições que in- teressem à sociedade nas áreas da saúde, da segurança e do meio ambiente. Também os produtos pré-medidos estão sujeitos à regulamentação. Atualmente, aproximadamente 85% de tudo que consumimos é produto pré-medido (ou pré-embalado), ou seja, é produto medido e embalado sem a presença do consu- midor e que se encontra em condições de comercialização. No site do Inmetro você encontrará outras informações sobre essa importante atividade. www.inmetro.gov.br O desenvolvimento tecnológico, econômico e social de uma sociedade organizada, a exemplo do Brasil, determina a efetiva implantação do con- trole metrológico dos equipamentos de medição. Inicialmente, percebia-se a presença de atividades de metrologia legal apenas em medições realizadas em transações comerciais; contudo essas vêm sendo praticadas cada vez mais nas demais áreas previstas na legislação. Metrologia legal2 A elaboração da regulamentação técnica metrológica vem se pautando em diretrizes que permitam o alinhamento da regulamentação a parâmetros internacionais, bem como a aplicação do controle metrológico, privilegiando as áreas da saúde, da segurança e do meio ambiente. O Inmetro, por meio das atividades da metrologia legal, fiscaliza todas as atividades das relações de consumo que envolvam medições, visando à garantia da proteção ao consumidor e à concorrência justa dos mercados. De uma maneira bem simples, se você compra 1 kg de açúcar deve pagar e levar 1 kg de açúcar, e não mais ou menos; se compra 1 L de leite, deve adquirir 1 L de leite; e assim por diante. Todas as medições realizadas na presença do consumidor ou realizadas de forma antecipada, os chamamos produtos pré-medidos, devem prover confiança a ambas às partes interessadas na comercialização dos mesmos: consumidores e fornecedores. Estes são alguns dos equipamentos (instrumentos/sistemas de medição) e produtos pré-medidos que são submetidos ao controle metrológico: Equipamentos � balanças (comumente utilizadas em supermercados, padarias, restau- rantes, farmácias); � pesos (massas-padrão, utilizadas para calibrar balanças); � bombas medidoras de combustíveis; � veículos-tanque (caminhão e vagão); � taxímetros; � medidores de velocidade; � hidrômetros (medidores de água); � medidores de gás domiciliares; � medidas de capacidade para líquidos (volumes); � medidores de comprimento; � termômetros clínicos; � medidores de energia elétrica eletromecânicos; � medidores de gás (tipo rotativo e tipo turbina); � analisadores de gases veiculares (aprovação de modelo); � medidores de energia elétrica eletrônicos (aprovação de modelos); � etilômetros; � esfigmomanômetros (medidores de pressão sanguínea/arterial). 3Metrologia legal Produtos pré-medidos � alimentos; � medicamentos; � material de escritório; � cosméticos; � higiene e limpeza; � material para construção; � material escolar; � têxteis; � gás engarrafado; � químicos; � cesta básica. No dia a dia, as pessoas têm contato com um grande número de equi- pamentos de medição passíveis à regulamentação metrológica. As ações governamentais no campo da metrologia legal objetivam disseminar e manter medidas e unidades harmonizadas e supervisionar equipamentos e métodos de medição. As medições são realizadas em quase todos os ramos da atividade humana. A agricultura, a pecuária, o comércio, a indústria e o setor de serviços não existiriam da forma como os conhecemos hoje sem que medições confiáveis fossem efetuadas. O principal objetivo estabelecido legalmente no campo econômico é proteger o consumidor, enquanto comprador de produtos e serviços medidos, e o ven- dedor, enquanto fornecedor destes. A exatidão dos equipamentos de medição, especialmente em atividades comerciais, dificilmente pode ser conferida pela segunda parte envolvida, que não possui meios técnicos para fazê-lo. De um modo geral, os equipamentos de medição estão na posse de um dos parceiros comerciais, que tem acesso a eles mesmo na ausência da outra parte. É tarefa do controle metrológico estabelecer a adequada transparência e confiança entre as partes, com base em testes, medições ou ensaios imparciais. Atualmente, em países desenvolvidos, não apenas em atividades no campo comercial são submetidas à supervisão governamental: também os equipa- mentos de medição utilizados em atividades oficiais, no campo médico, na fabricação de fármacos (medicamentos), bem como nos campos de proteção ocupacional, ambiental e da radiação devem ser submetidos, obrigatoria- mente, ao controle metrológico. A qualidade das medições assume especial Metrologia legal4 importância na área da saúde, uma vez que são vários os efeitos negativos que resultados de menor confiabilidade podem provocar ao cidadão. Portanto, a credibilidade de uma medição é fundamentalmente necessária onde quer que exista conflito de interesses, ou onde quer que medições incor- retas levem a riscos indesejáveis aos indivíduos ou à sociedade. A importância da metrologia na proteçãoaos consumidores Proteger os consumidores é o principal papel desempenhado pela metrologia legal. Imagine viver em uma sociedade em que você não tivesse a confiança ao adquirir um produto (de loja, padaria, supermercado), ao receber um laudo médico, ao comprar um medicamento, ao abastecer seu veículo, entre outras situações. Na metrologia, essa confiança é denominada certificação de conformi- dade, que é a condição de um produto de atender aos requisitos de uma norma, especificação ou regulamento técnico nacional ou internacional. Quando se trata de produtos relacionados à saúde, segurança, meio ambiente e alimentação, a certificação de conformidade é obrigatória; em outros casos, ela é voluntária. Medições no cotidiano com garantia da qualidade Praticamente tudo o que você consume passa antes por um processo de fabrica- ção. Atualmente, com o aumento da competitividade e a busca incessante pela redução de custos e tempos de produção, cresce cada vez mais a necessidade de se ter pleno conhecimento sobre todas as etapas do processo de fabricação, visando a torná-lo viável do ponto de vista econômico e operacional. A medição é a ferramenta por meio da qual esse conhecimento pode ser alcançado, pois com ela é possível qualificar e quantificar as grandezas físicas envolvidas no processo. Assim, a metrologia se torna extremamente impor- tante para o desenvolvimento tecnológico, uma vez que ela está na essência de qualquer atividade técnica que sustente ações de melhoria e garantia da qualidade de produtos e serviços. Entretanto, formar uma cultura metrológica e disseminá-la em uma empresa tem sido, até hoje, um grande desafio no Brasil. Isso porque a metrologia é geralmente formalizada apenas para atender aos requisitos de normas de sistemas de gestão da qualidade, sendo focada na calibração periódica dos 5Metrologia legal meios de medição dentro de um contexto puramente operacional. Esse restrito cenário tem assegurado à metrologia o estigma de ser uma atividade dispen- diosa, sendo a ela atribuídos aspectos negativos como o aumento dos tempos de produção e a geração de gargalos entre processos. Felizmente, tem-se verificado algumas iniciativas de sucesso para reverter esse paradigma, seja pelo uso efetivo das informações geradas pelas medições (a metrologia deixa de ser simplesmente uma ferramenta de avaliação passiva e passa a ser um meio para a melhoria contínua), seja pelo posicionamento estratégico da função “metrologia” no organograma da empresa, de forma tal que ela tenha maior visibilidade, participe das etapas anteriores à produção propriamente dita e flanqueie a garantia da qualidade com dados confiáveis sobre a qualidade dos produtos e processos. Entre as várias ações que fazem parte dessas iniciativas, destacam-se aquelas relacionadas à definição e à ava- liação de processos de medição utilizados em produtos, processos e serviços, visando à garantia do controle da qualidade aos seus consumidores. Para um dado produto poder receber um certificado de conformidade, são necessários testes e ensaios. Por eles, são determinados se uma ou mais características ou desempenho de um produto, material, equipamento, pro- cesso ou serviço estão em conformidade com um procedimento especificado (norma ou regulamento técnico). Esses testes são realizados em diversas áreas de interesse dos consumidores: acústica, vibração, automotiva, aeronáutica, brinquedos, construção civil, couros e calçados, eletroeletrônica, física e química, mecânica, têxtil, saúde, segurança e meio ambiente. Como, naturalmente, existem interesses comerciais envolvidos, esses testes, medições e ensaios devem ser realizados por entidades neutras e independentes, que tenham a devida competência técnica. Embora o Inmetro tenha potencial para realizá-los, ele não é suficientemente grande e abrangente para atender à imensa demanda que esse tipo de atividade envolve nas diversas áreas. Aqui no Brasil, a metrologia é tratada pelo Inmetro de forma científica, industrial e legal. A metrologia científica cuida dos padrões de medicado internacionais e nacionais, dos instrumentos laboratoriais e das pesquisas e metodologias científicas relacionadas ao mais alto nível de qualidade metroló- gica. Já a metrologia industrial aplica a metrologia no controle dos processos produtivos e na garantia da qualidade dos produtos finais. Por fim, a metrologia legal é responsável por proteger o consumidor de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias. Metrologia legal6 As atividades da metrologia legal são divididas em ações preventivas e ações fiscalizadoras, ambas voltadas à proteção ao consumidor. Ações preventivas de proteção ao consumidor: � edição dos regulamentos técnicos e normas visando à garantia da quali- dade metrológica dos sistemas, medidas, meios e métodos de medição; � verificação inicial e anual desses sistemas e medidas; � padronização das quantidades em que são acondicionados os produtos pré-medidos. Ações fiscalizadoras para proteção ao consumidor: � inspeção metrológica para verificação do correto funcionamento e adequado uso dos instrumentos e medidas; � perícia metrológica em produtos pré-medidos para verificação da cor- respondência entre a quantidade nominal e a quantidade efetiva; � aplicação de penalidade de multa, apreensão e interdição de instru- mentos e produtos que se encontrem em desacordo com a legislação metrológica; � revogação de aprovação e/ou suspensão da verificação inicial de um modelo que venha a permitir, quando em utilização, a facilidade a fraudes contra o consumidor. A aplicação do sistema de medicado sobre o mensurando produz um nú- mero: a indicação. Porém, o trabalho de medicado não termina com a obtenção da indicação. Em toda a medição efetuada, existem erros de medição. É necessário considerá-los, compensar o que for possível e apresentar a faixa de dúvidas ainda remanescente no resultado da medição. O resultado da medição (RM) é a faixa de valores dentro da qual deve estar o valor verdadeiro do mensurando (grandeza a ser medida), e é composto de duas partes: resultado base (RB) e incerteza de medição (U). Veja a equação a seguir. RM = (RB ± U) unidade (1) 7Metrologia legal O resultado base (RB) é o valor central da faixa a que corresponde o resultado da medição. É o valor que mais se aproxima ao valor verdadeiro do mensurando (grandeza submetida à medição), e é calculado a partir da indicação ou da média de várias indi- cações, à qual pode ser aplicada uma correção (compensação dos erros encontrados). Já a incerteza de medição (U) está relacionada à duvida presente no resultado da medição. Ela decorre da ação combinada dos vários componentes de erro que agem sobre o processo de medição. Define o tamanho da faixa, centrada em torno do resultado base, em que é esperado encontrar o valor verdadeiro do mensurando. É calculada a partir de vários componentes da incerteza, normalmente por métodos estatísticos. Para que seja garantida a confiabilidade metrológica, é imprescindível que os equipamentos de medição sejam calibrados. Você pode entender a calibração como uma comparação entre o sistema de medição a calibrar e o sistema de medição padrão (referência) em condições estabelecidas e bem definidas, como: definição do mensurando; procedimento ou estratégia de medição (normas, métodos ou especificações); condições ambientais, por exemplo temperatura e umidade; operador (competência e habilidades); e características metrológicas do padrão a ser utilizado. Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia, calibração é uma operação que estabelece, sob condições especificadas, uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas. Depois disso, utiliza essa informação para estabelecer uma relação visando à obtenção de umresultado de medição a partir de uma indicação. Padrão é uma medida materializada, um instrumento de medição, um material de referência ou um sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referência. Metrologia legal8 Por meio de uma calibração, você passa a conhecer os erros e as incertezas do equipamento submetido à análise. Normalmente, os resultados das medições dessa atividade são apresentados na forma de um certificado de calibração ou de um relatório de ensaio. Um resultado da medição somente é apresentado de forma completa e correta quando composto do resultado base, sua respectiva incerteza de medição e sua respectiva unidade. A norma NBR ISO/IEC 17025:2017 apresenta na seção 7.8 as informações que devem constar nestes documentos (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2017). Essa é a norma utilizada pelos laboratórios (de calibração, ensaio e/ou amostragem) que buscam a acreditação (atestação formal de que fornecem resultados tecnicamente válidos). Aqui no Brasil, o organismo acreditador é o Inmetro. Esses resultados devem ser fornecidos com exatidão, clareza, objetividade, sem ambiguidade, e devem incluir todas as informações acordadas com o cliente e necessárias para a interpretação dos mesmos, além de todas as in- formações requeridas pelo método utilizado. Veja o que a norma NBR ISO/IEC 17025:2017 apresenta sobre relatórios de ensaio ou certificados de calibração (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2017): Relatório de Ensaio: cada relatório deve incluir pelo menos as seguintes informações, a menos que o laboratório (que realiza a calibração ou o ensaio) tenha razões válidas para não fazer isso, minimizando qualquer possibilidade de mal-entendido ou uso indevido: � um título (por exemplo, “Relatório de Ensaio”, “Certificado de Calibração”); � nome e endereço do laboratório; � local da realização das atividades de laboratório, inclusive quando realizadas nas instalações de cliente ou em locais fora das instalações permanentes do laboratório, ou em instalações associadas temporárias ou móveis; � identificação unívoca, de forma que todos os seus componentes sejam reconhecidos como parte do relatório completo, e uma clara identificação do final do relatório; � nome e informações de contato do cliente; � identificação do método utilizado; � uma descrição, identificação não ambígua e a condição do item analisado; � data do recebimento do(s) item(s) de ensaio ou de calibração; 9Metrologia legal � data(s) da realização da atividade de laboratório (calibração ou ensaio); � data da emissão do relatório; � uma declaração de que os resultados se referem somente aos itens ensaiados ou calibrados; � quando apropriado, resultados com as unidades de medida; � adições, desvios ou exclusões em relação ao método; � identificação da(s) pessoa(s) que autoriza(m) o relatório; � quando os resultados forem de provedores externos (subcontratados ou terceirizados), uma identificação clara sobre isso. Certificado de calibração: além dos requisitos listados acima, os certificados de calibração devem incluir o seguinte: � incerteza de medição do resultado de medição, apresentada na mesma unidade do mensurando ou na forma de um termo relativo ao mensu- rando (por exemplo, percentual); � condições (por exemplo, ambientais) sob as quais as calibrações foram realizadas, que tenham influência sobre os resultados de medição; � uma declaração identificando como os resultados das medições são metrologicamente rastreáveis; � resultados obtidos antes e depois de qualquer ajuste ou reparo, se disponíveis. Entretanto, garantir que o certificado/relatório tenha todas as informações não garante que os resultados apresentados são os melhores possíveis, ou que o equipamento está apto a ser usado. Uma análise detalhada do certificado precisa ser feita para que possamos considerar o certificado/equipamento aprovado. Inmetro e a sociedade brasileira No Brasil, os assuntos relacionados à metrologia estão bem definidos e ofi- cialmente organizados pelo Sinmetro — Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. O Sinmetro é constituído por entidades públicas e privadas, que exercem atividades relacionadas com metrologia, normalização, qualidade industrial e certificação da conformidade. Entre as organizações que compõem o Sinmetro, as principais podem ser relacionadas: Metrologia legal10 � Conmetro — Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial e seus Comitês Técnicos. Trata-se de um órgão normativo. � Inmetro — Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia, que é o órgão executivo da política nacional de metrologia. � Organismos de Certificação Acreditados, (Sistemas da Qualidade, Sistemas de Gestão Ambiental, Produtos e Pessoal). � Organismos de Inspeção Acreditados. � Organismos de Treinamento Acreditados. � Organismo Provedor de Ensaio de Proficiência Credenciado. � Laboratórios Acreditados de Calibrações e Ensaios. � Associação Brasileira de Normas Técnicas — ABNT. � Institutos Estaduais de Pesos e Medidas — IPEM. � Redes Metrológicas Estaduais. Com o objetivo de integrar uma estrutura sistêmica articulada, o Sinmetro, o Conmetro e o Inmetro foram criados pela Lei nº. 5.966, de 11 de dezembro de 1973, cabendo ao Inmetro substituir o então INPM — Instituto Nacional de Pesos e Medidas e ampliar significativamente o seu raio de atuação a serviço da sociedade brasileira (BRASIL, 1973). Atuação do Inmetro no Brasil O Inmetro é uma autarquia federal, vinculada ao Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços. Para abranger um país com as dimensões do Brasil, o Inmetro optou por um modelo descentralizado, atuando por meio das redes RBC — Rede Brasileira de Calibração, RBLE — Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaio e RBMLQ — Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade. O Inmetro tem por missão prover confiança à sociedade brasileira nas medições e nos produtos, por meio da metrologia e da avaliação da con- formidade, com a harmonização das relações de consumo, a inovação e a competitividade do país. Vinculado à Diretoria de Metrologia Científica e Industrial do Inmetro, o Laboratório Nacional de Metrologia — LNM é a entidade responsável pela guarda e manutenção dos padrões nacionais. Entre as suas atividades, destaca-se a oferta de serviços de calibração de melhor exatidão no país em praticamente todas as grandezas, usando como referência os padrões nacionais. 11Metrologia legal O LNM integra 25 laboratórios de referência assim agrupados: � divisão de metrologia mecânica: composta pelos laboratórios de fluidos, forca e dureza, massa, metrologia dimensional e pressão. � divisão de metrologia elétrica: laboratórios de capacitância e indutância, resistência elétrica, potência e energia, transformadores, tensão e corrente elétrica. � divisão de metrologia acústica e vibrações: laboratórios de ensaios acústicos, ele- troacústicos e vibrações. � divisão de metrologia óptica: laboratórios de interferometria, fotometria e radiometria. � divisão de metrologia térmica: laboratórios de termometria, pirometria, higrometria, criogenia e propriedades termofísicas. � divisão de metrologia química e ambiental: laboratório de motores, combustíveis e lubrificantes; de métodos analíticos clássicos; e de metrologia gasosa. � laboratório de tempo e frequência vinculado ao Observatório Nacional. � Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes, composto por: laboratório de dosimetria das radiações, laboratório de metrologia de radionuclídeos e laboratório de fluência de nêutrons. Para coordenar as calibrações no país, o Inmetro tem a RBC, que é um conjunto de laboratórios acreditados que realiza serviços de calibração de padrões e de instrumentosde medição. Ela é composta por laboratórios vin- culados a indústrias, universidades, institutos tecnológicos e por laboratórios independentes. Todos são competentes para a execução de serviços de cali- bração de instrumentos de medir e de medidas materializadas. A acreditação dos laboratórios exige a comprovação da competência técnica, credibilidade e capacidade operacional do laboratório. Utilizando padrões rastreáveis às referencias metrológicas mundiais de mais alta exatidão, a RBC estabelece, formalmente, o vínculo com as unida- des do SI — sistema internacional de unidades, constituindo a base técnica imprescindível ao livre comércio entre áreas econômicas, preconizado nos mercados globalizados. Em se tratando de ensaios, o Inmetro conta com a RBLE, um conjunto de laboratórios acreditados e coordenados pelo Inmetro para, em seu nome, efetuarem certificação de conformidade, isto é, verificarem a condição de um produto de atender aos requisitos de uma norma, especificação ou regulamento técnico, nacional ou internacional. Metrologia legal12 No campo da metrologia legal, o Inmetro conta com a RBMLQ, que são órgãos que têm por principal atribuição efetuar verificações periódicas (ca- librações simplificadas) nos meios de medição abrangidos pela metrologia legal e nos produtos pré-medidos. Atividades do Inmetro No âmbito de sua ampla missão institucional, o Inmetro objetiva fortalecer as empresas nacionais, aumentando sua produtividade por meio da adoção de mecanismos destinados à melhoria da qualidade de produtos e serviços. Entre as competências e atribuições do Inmetro destacam-se: � executar as políticas nacionais de metrologia e da qualidade; � verificar e fiscalizar a observância das normas técnicas e legais no que se refere às unidades de medida, métodos de medição, medidas materializadas, instrumentos de medição e produtos pré-medidos; � manter e conservar os padrões das unidades de medida, assim como implantar e manter a cadeia de rastreabilidade dos padrões das unidades de medida no país, de forma a torná-las harmônicas internamente e compatíveis no plano internacional, visando a sua aceitação universal e a sua utilização, com vistas à qualidade de bens e serviços; � fortalecer a participação do país nas atividades internacionais relacio- nadas com metrologia e avaliação da conformidade, promovendo o intercâmbio com entidades e organismos estrangeiros e internacionais; � prestar suporte técnico e administrativo ao Conmetro e aos seus comitês assessores, atuando como sua secretaria executiva; � estimular a utilização das técnicas de gestão da qualidade nas empresas brasileiras; � planejar e executar as atividades de Acreditação de Laboratórios de Calibração e de Ensaios, de provedores de ensaios de proficiência, de Organismos de Avaliação da Conformidade e de outros necessários ao desenvolvimento da infraestrutura de serviços tecnológicos no país; � coordenar, no âmbito do Sinmetro, a atividade de avaliação da confor- midade, voluntária e compulsória, de produtos, serviços, processos e pessoas; � planejar e executar as atividades de pesquisa, ensino e desenvolvimento tecnológico em metrologia e avaliação da conformidade; e 13Metrologia legal � desenvolver atividades de prestação de serviços e transferência de tec- nologia e cooperação técnica, quando voltadas à inovação e à pesquisa científica e tecnológica em metrologia e avaliação da conformidade. Acessando o link a seguir, você pode ler mais sobre como é tratada a questão da metrologia no Brasil e quais são as atribuições do Sinmetro, do Conmetro e do Inmetro: https://goo.gl/ZKn82Y 1. A metrologia está presente em praticamente todas as atividades do nosso cotidiano e é de fundamental importância para o progresso de uma sociedade. Medições são realizadas nas mais diversas situações da nossa vida. Qual das alternativas a seguir define metrologia e cita dois exemplos do seu cotidiano? a) É a responsável pelo controle das medidas. Engloba somente aspectos práticos da medição, qualquer que seja o campo de aplicação. Exemplos: tamanho de um sapato (número) e tamanho de uma roupa. b) É o resultado de uma medição fornecido por um sistema de medição. Engloba somente aspectos teóricos da medição, qualquer que seja o campo de aplicação. Exemplos: tamanho de um sapato (número) e compra de algum produto que precise ter sua massa (quilograma) medida. c) É a ciência da medição e suas aplicações. Engloba aspectos teóricos e práticos da medição, qualquer que seja a dúvida presente em uma medição e o campo de aplicação. Exemplos: controle do tempo e tamanho (número) de um calçado. d) É a ciência relacionada às atividades resultantes de exigências obrigatórias, relacionadas às medições, unidades de medida, Metrologia legal14 equipamentos e métodos de medição em qualquer campo de medição. Exemplos: controle do tempo e abastecimento do carro em um posto de combustível. 2. Entre as alternativas a seguir, indique a que aponta o principal objetivo da metrologia legal e cita o nome do órgão que é responsável pelas verificações periódicas. a) Garantir a proteção dos produtos comercializados. Órgão: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento — MAPA. b) Fornecer dados confiáveis numa calibração ou ensaio. Órgão: Agência Nacional de Vigilância Sanitária — ANVISA. c) Proteger o consumidor de acordo com as exigências não legais. Órgão: Agência Nacional do Petróleo — ANP. d) Garantir proteção aos fabricantes de que seus produtos estão de acordo com as exigências legais. Órgão: Portaria da Defesa do Consumidor. e) Proteger o consumidor de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias nas áreas da economia, saúde, segurança e meio ambiente. Instituto de Pesos e Medidas — IPEM. 3. O que são produtos pré-medidos? a) Produtos medidos nos estabelecimentos na presença dos clientes. b) Produtos medidos sem a presença do consumidor. c) Itens medidos nas instalações dos estabelecimentos, na presença dos órgãos fiscalizadores. d) Itens que são medidos por exigências legais. e) Produtos que foram medidos na presença de alguns clientes, nas instalações dos estabelecimentos comerciais. 4. Quando se realiza alguma medição, o valor obtido com o equipamento ainda não é o resultado da medição, mas apenas parte dele. Um resultado da medição somente é completo quando esse valor é obtido com o equipamento ou o meio de medição e o parâmetro que caracteriza a qualidade dessa medição. Entre as alternativas a seguir, indique qual define o resultado de uma medição e as partes que o compõem. a) É o valor obtido pelo instrumento de medição no momento de uma medição. b) É a faixa de valores dentro da qual deve estar o erro da medição. c) É um número resultante de uma indicação do equipamento de medição. d) É o valor de uma medição. 5. Entre as alternativas a seguir, indique a que define o que é o Inmetro e qual a sua relação com o Sinmetro. a) É o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Trata-se do órgão normativo do Sinmetro. b) É o Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Trata-se do órgão executivo do Sinmetro. 15Metrologia legal ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC 17025:2017: Requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. BRASIL. Lei nº. 5.966, de 11 de dezembro de 1973. Institui o Sistema Nacional de Me- trologia, Normalização e Qualidade Industrial, e dá outras providências. Brasília, DF, 1973. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/CCivil_03/Leis/L5966.htm>. Acesso em: 16 jul. 2018. Leituras recomendadas BRASIL. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia(INMETRO). Dispo- nível em: <http://www.inmetro.gov.br/>. Acesso em: 16 jul. 2018. BRASIL. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO). NIT- -DICLA-062: aplicação da ABNT NBR ISO/IEC 17025 no âmbito da metrologia legal. Revisão: 04 mar. 2018. Disponível em: <http://www.inmetro.gov.br/credenciamento/ organismos/doc_organismos.asp?tOrganismo=CalibEnsaios>. Acesso em: 16 jul. 2018. GONÇALVES JR, A. A.; SOUSA, A. R. Fundamentos de metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. LIMA, C. R. G. Um estudo comparativo de instrumentos de medição aplicáveis ao controle dimensional de superfícies livres em peças de médio e grande porte. 2006. 108 f. Dissertação (Mestrado em Metrologia)- Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2006. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2018. c) É o Instituto Nacional de Metrologia. Trata-se do órgão normativo do Sinmetro. d) É o Laboratório Nacional de Metrologia. Trata-se do órgão administrativo do Sinmetro. e) É o responsável por exercer atividades relacionadas com metrologia, normalização, qualidade industrial e certificação da conformidade. Trata-se do órgão administrativo do Sinmetro. Metrologia legal16 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR A metrologia está muito mais presente em sua vida do que você imagina. Ao nascer, um profissional de saúde mede o tamanho (comprimento) do bebê, sua massa e realiza testes/exames de sangue. Em tudo que envolve alguma medição, a metrologia está presente. Confira a Dica do Professor a seguir e saiba mais sobre o impacto da metrologia na sua vida. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) A metrologia está presente em praticamente todas as atividades do cotidiano de uma pessoa e é de fundamental importância para o progresso de uma sociedade. Medições são realizadas nas mais diversas situações da nossa vida. Qual das alternativas define metrologia e cita dois exemplos do cotidiano? A) É o ato de medir alguma coisa. Engloba tanto aspectos teóricos quanto práticos da medição, qualquer que seja a grandeza a ser medida e o campo de aplicação. Exemplos: compra de algum produto que necessite ter sua massa medida (quilograma) e o abastecimento num posto de combustível (volume). B) É a responsável pelo controle das medidas. Engloba somente aspectos práticos da medição, qualquer que seja o campo de aplicação. Exemplos: tamanho de um sapato (número) e tamanho de uma roupa. C) É o resultado de uma medição, fornecido por um sistema próprio. Engloba somente aspectos teóricos da medição, qualquer que seja o campo de aplicação. Exemplos: tamanho de um sapato (número) e compra de algum produto que necessite ter sua massa medida. D) É a ciência da medição e suas aplicações. Engloba tanto aspectos teóricos quanto práticos da medição, qualquer que seja a dúvida presente numa aferição e o campo de aplicação. Exemplos: controle do tempo e tamanho (número) de um calçado. E) É a ciência relacionada às atividades resultantes de exigências obrigatórias, relacionadas a medições, unidades de medida, equipamentos e métodos de aferição, em qualquer campo de medição. Exemplos: controle do tempo e abastecimento num posto de combustível. 2) O INMETRO é uma autarquia federal, vinculada ao Ministério da Indústria, Comércio Exterior e Serviços. Para atuar em um país com as dimensões do Brasil, o INMETRO optou por um modelo descentralizado, agindo por meio das redes: RBC – Rede Brasileira de Calibração (laboratórios que realizam calibrações oficiais em seu nome), RBLE – Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaio (laboratórios que realizam avaliação de conformidade) e RBMLQ – Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade (órgãos que realizam verificações periódicas). Qual o principal objetivo da metrologia legal? Cite o nome do órgão responsável pelas verificações periódicas. Garantir a proteção dos produtos comercializados. A) Órgão: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA. B) Fornecer dados confiáveis em uma calibração ou ensaio. Órgão: Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA. C) Proteger o consumidor de acordo com as exigências não legais. Órgão: Agência Nacional do Petróleo – ANP. D) Garantir proteção aos fabricantes de que seus produtos estão de acordo com as exigências legais. Órgão: Portaria da Defesa do Consumidor. E) Proteger o consumidor de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias nas áreas da economia, saúde, segurança e meio ambiente. Órgão: Instituto de Pesos e Medidas – IPEM. 3) No Brasil, os equipamentos de medição e medidas materializadas utilizados nas atividades econômicas ou comerciais e nas medições que interessem à sociedade nas áreas da saúde, da segurança e do meio ambiente, assim como os produtos pré- medidos estão sujeitos à regulamentação (cumprimentos legais) e ao controle metrológico. O que são produtos pré-medidos? A) Produtos medidos nos estabelecimentos na presença dos clientes. B) Produtos medidos sem a presença do consumidor. C) Itens medidos nas instalações dos estabelecimentos, na presença dos órgãos fiscalizadores. D) Itens que são medidos por exigências legais. E) Produtos que foram medidos na presença de alguns clientes, nas instalações dos estabelecimentos comerciais. 4) Quando se realiza alguma medição, o valor obtido com o equipamento ainda não é o resultado final, mas apenas parte deste. Um resultado de medição somente é completo quando se obtém tal valor a partir do equipamento (ou meio de medição) e do parâmetro que caracteriza a qualidade dessa medição. Defina o resultado de uma medição e quais as partes que a compõem. A) É a faixa de valores dentro da qual deve estar o valor verdadeiro do mensurando, sendo composto de duas partes: resultado base e incerteza de medição. B) É o valor obtido pelo instrumento de medição no momento de uma aferição. C) É a faixa de valores dentro da qual deve estar o erro da medição. D) É um número resultante de uma indicação do equipamento de medição. E) É o valor de uma medição. No Brasil, os assuntos relacionados à metrologia estão bem definidos e oficialmente organizados a partir do SINMETRO – Sistema Nacional de Metrologia, 5) Normalização e Qualidade Industrial. O SINMETRO é constituído por entidades públicas e privadas, que exercem atividades relacionadas com metrologia, normalização, qualidade industrial e certificação de conformidade. Dentre as organizações que compõem o SINMETRO, as principais são o CONMETRO e o INMETRO. Defina o que é o INMETRO e sua relação com o SINMETRO. A) É o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Trata-se do órgão normativo do SINMETRO. B) É o Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Trata-se do órgão executivo do SINMETRO. C) É o Instituto Nacional de Metrologia. Trata-se do órgão normativo do SINMETRO. D) É o Laboratório Nacional de Metrologia. Trata-se do órgão administrativo do SINMETRO. E) É o responsável por exercer atividades relacionadas com metrologia, normalização, qualidade industrial e certificação de conformidade. Trata-se do órgão administrativo do SINMETRO. NA PRÁTICA A missão do INMETRO é prover confiança à sociedade brasileira nas medições e nos produtos, por meio da metrologia e da avaliação da conformidade, promovendo a harmonização das relações de consumo, a inovação e a competitividade do país. Uma de suas competências é verificar e fiscalizar a observância das normas técnicas e legais no que se referea unidades de medida, métodos de medição, medidas materializadas, instrumentos de medição e produtos pré- medidos. Veja o exemplo a seguir para compreender melhor o assunto. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Linguagem da metrologia legal Veja a respeito da linguagem da metrologia legal por meio do Vocabulário Internacional de Termos de Metrologia Legal, 4.ª edição - 2005. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Vocabulário Internacional de Metrologia Conheça a linguagem da metrologia por meio do Vocabulário Internacional de Metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados ‒ VIM 2012. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! INMETRO O site do INMETRO é uma grande fonte de informação. Nele, você vai encontrar informações sobre como funciona a metrologia no Brasil, metas e diretrizes, e como ocorrem as fiscalizações feitas por esse órgão. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Termos fundamentais de metrologia: Unidades e grandezas de medida APRESENTAÇÃO Nesta unidade você verá que a Metrologia é uma ciência com linguagem própria e que é importante conhecer alguns termos e sistemas empregados, bem como conversões entre estes sistemas para poder trabalhar tranquilamente! Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer os termos fundamentais da Metrologia.• Identificar os sistemas de medidas.• Realizar conversões de unidades.• DESAFIO Imagine que você trabalha em uma grande empresa multinacional do setor metalmecânico. Seu supervisor imediato solicita a correta seleção de um instrumento de medição para uma peça importada, com medidas em polegadas! Escreva quais características são importantes para seleção de um instrumento e como você converteria a medida de 1/8". INFOGRÁFICO Observe no gráfico abaixo o que abordaremos nesta Unidade de Aprendizagem. CONTEÚDO DO LIVRO 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. Leia o capítulo Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas, que trata do conteúdo desta Unidade de Aprendizagem. Boa leitura. FUNDAMENTOS DA METROLOGIA Cristiano Link Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094 F981 Fun damentos de metrologia / Organizador, Cristiano Linck. – Porto Alegre : SAGAH, 2016. x, 106 p. il. ; 22,5 cm. ISBN 978-85-69726-44-9 1. Metrologia - Fundamentos. 2. Engenharia. I. Linck, Cristiano. CDU 006.91:62 F981 Fun damentos de metrologia [recurso eletrônico] / Organizador, Cristiano Linck. – Porto Alegre : SAGAH, 2016. Editado como livro impresso em 2016. ISBN 978-85-69726-45-6 1. Metrologia - Fundamentos. 2. Engenharia. I. Linck, Cristiano. CDU 006.91:62 Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas Objetivos de aprendizagem 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. Introdução Neste texto, você vai ver que a metrologia é uma ciência com linguagem própria, e que é importante você conhecer alguns termos e sistemas empregados. Também vai aprender como fazer conversões entre esses sistemas, para poder trabalhar tranquilamente. Termos fundamentais da metrologia 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 me- dição 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. 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. Link 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 quali- tativamente distinguido e quantitativamente determinado. Unidade (de medida). Quantidade arbitrária para termo de comparação, defi- nida 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. 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 con- troles 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. Fique atento Outro conceito importante é o de unidades de medidas e como os siste- mas empregados na metrologia dimensional se relacionam. É importante que você saiba que existem várias unidades de medida, que podem ser funda- mentais 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 8 Fundamentos de metrologia 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. Conversões de unidades As conversões de unidades são muito importantes para tornar o trabalho me- trológico compatível com a aplicação. Elas podem ocorrer de duas maneiras: dentro do mesmo sistema ou entre os sistemas. Para conversões dentro do sistema internacional, popularmente chamado de sistema métrico, temos a regra apresentada na Figura 1. No sistema inglês, você encontra dois tipos de possibilidade de escrita: a escrita em frações decimais e a escrita em frações ordinárias. Para conversão dentro do sistema inglês, você tem as seguintes regras: Fração Ordinária para Fração Decimal: Basta dividir o numerador pelo denominador e adicionar o resultado ao número inteiro, quando houver. A fração decimal 0,5” também pode ser escrita como fração Ordinária ½. A fração decimal 0,75” também pode ser escrita como fração ordinária ¾. . Na mecânica, é muito comum o uso de frações ordinárias para especificação de mate- riais e dimensões de peças utilizadas na indústria automotiva e aeroespacial. Exemplo Figura 1. Conversão de unidades dentro do sistema internacional. 9Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas Fração Decimal para Fração Ordinária: Basta multiplicar a parte fracionária decimal por 128/128 (menor divisão da polegada). Arredondar e simplificar, quando possível, e juntar o resultado com o número inteiro. Entretanto, de maneira prática, é mais útil realizar a conversão entre os dois sistemas. Assim, você poderá verificar se uma peça fabricada em umsistema poderá ser aplicada em outro e vice-versa. Uma polegada equivale a 25,4 milímetros. Dessa maneira, geralmente você pode aplicar a Regra de Três Matemática para realizar as conver- sões. Porém, para facilitar o trabalho de conversão entre os sistemas, existem 4 regras práticas (chamadas aqui de casos): 1º Caso: mm para polegada fração decimal. Para converter milímetros para polegada em fração decimal, você divide o nº dado em “mm” por 25,4. 2º Caso: polegada fração decimal para mm. Para converter polegada fração em decimal para mm, você multiplica o valor dado em polegada deci- mal por 25,4. 3º Caso: mm para polegada fração ordinária. Para converter milíme- tros para polegada em fração ordinária, você multiplica o valor dado em mi- límetros por 5,04/128 (valor constante), efetuando arredondamento e simpli- ficação, se necessário. 4º Caso: polegada fração ordinária para mm. Para converter polegada fração em ordinária para milímetros, você multiplica o numerador da fração por 25,4 e divide-se o produto pelo denominador. Lembre-se! Conhecer os termos da metrologia e realizar as conversões corretamente são de fundamental importância para selecionar instrumentos de medição e controlar os processos produtivos. Fique atento 10 Fundamentos de metrologia 1. O que é a faixa nominal de um instrumento? a) A faixa de medidas de uma peça. b) O quanto o instrumento mede. c) A faixa de medidas que o instru- mento é capaz de medir. d) A menor medida. e) A quantificação da confiabilidade. 2. O que é a resolução de um instru- mento? a) Menor medida fornecida pelo instrumento. b) A capacidade da medida. c) Polegadas. d) Conversão. e) Mensurando. 3. Converta 1/32” para mm. a) 0,03125 b) 25,4 c) 2,54 d) 0,79357 e) 0,65 4. Converta 7 mm para polegadas milesimais. a) 0,2755 b) 27,55 c) 12,8 d) 0,792 e) 1/32 5. O que é importante na seleção de um instrumento? a) Capacidade do instrumento. b) Faixa nominal e Resolução. c) Tamanho do instrumento. d) Facilidade de manuseio. e) Capacidade de converter medi- das automaticamente. Exercícios SCARAMBONI, A. et al. Telecurso 2000: Curso profissionalizante: Mecânica: Metrologia. Rio de Janeiro: Fundação Roberto Marinho, 2003. 244p. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES: SI. Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/ SEPIN, 2012. 94 p. VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA (VIM 2012): Conceitos fundamentais e gerais e termos associados. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. 94 p. Leituras recomendadas 11Metrologia científica: unidades e grandezas de medidas Metrologia industrial: medições e resultados de medições Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Expressar resultados de medição. � Reconhecer tolerâncias. � Diferenciar incerteza e tolerância. � Justificar conformidade. Introdução Neste texto, você vai estudar os resultados de uma medição. Os resultados de uma medição são de extrema importância, pois é por meio da correta interpretação da medição que você pode verificar se um componente está em conformidade ou não. Resultados de medição Medir é uma tarefa muito importante, pois através de uma medição você pode determinar inúmeras características de um determinado componente. Mas tecnicamente falando, o que é medir? Medir é determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. Grandezas são atributos de fenômenos físicos que podem ser quantitativa- mente determinados; ou seja, são fenômenos para os quais você pode atribuir um valor numérico, como comprimento, massa, temperatura, tempo, intensi- dade luminosa, entre outros. Toda medição provém do ato de medir, do ato de determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. A partir dessa medição você tem um resultado de medição. Resultado de medição é o valor de uma grandeza obtido por medição. Para ter validade, esse resultado deve estar acompanhado de sua incerteza de medição. A incerteza de medição é um parâmetro associado ao resultado de uma medição que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamental- mente atribuídos a um mensurando. Em outras palavras, ela vai ser a quanti- ficação da dúvida referente àquele resultado. Será que o resultado fornecido pelo instrumento de medição é realmente aquele que está sendo indicado? Fique atento Você determina o quanto aquele resultado pode estar certo por meio de análises estatísticas, baseadas no instrumento, no ambiente, na pessoa que está medindo, na peça, no método de medição e nas próprias medidas. Tam- bém faz isso por meio da repetição de medições de uma mesma peça. Dessa maneira, a incerteza pode ser considerada como um indicador da confiabili- dade da medição. Sabendo disso, ainda restam alguns questionamentos sobre medidas e medi- ções. Por exemplo: por que você mede algo? Qual a necessidade prática de medir? A resposta é: para investigar, monitorar e controlar fenômenos físicos. Em outras palavras, medir ajuda a entender se um fenômeno está dentro do esperado. Você mede a temperatura de uma criança doente esperando que ela não esteja com febre. Caso esteja, toma algumas atitudes, como levar ao médico. O mesmo ocorre com uma peça! Você mede suas dimensões para saber se ela está compatível com o uso. Caso não esteja, interfere no processo para que ela fique de acordo com o esperado. Exemplo Incerteza e tolerância O esperado em um sistema produtivo geralmente é fornecido por especifica- ções que podem ser tanto de projetos (que consideram a fabricação perfeita do componente) quanto de especificações de processo (que consideram o pro- cesso produtivo do componente como uma variável). Sabendo que a variação 13Metrologia industrial: medições e resultados de medições em qualquer etapa do processo pode vir de 6 variáveis, conhecidas como 6 M, surgiram as tolerâncias. 6 M é o nome dado aos 6 fatores de variabilidade. São eles: � Mão de obra � Material � Método � Máquina � Medição � Meio ambiente Saiba mais As tolerâncias são as variações permitidas do processo ou do projeto. Em outras palavras, é aquilo que pode variar em uma medida sem comprometer o funcionamento de um componente e sem que a peça seja descartada. Existem 3 tipos de tolerância: � Dimensionais � Geométricas � Acabamento Superficial As tolerâncias dimensionais tratam das dimensões lineares e angulares de peças e componentes. As tolerâncias geométricas são mais recentes e tratam da geometria e do posicionamento de elementos das peças e compo- nentes. As tolerâncias de acabamento superficial dizem respeito a limites aceitáveis de rugosidade das peças e componentes. Todas essas tolerâncias são importantes para garantir a conformidade dos produtos e processos. Conformidade Conformidade é a característica que garante que determinada medida está dentro da tolerância com influência da incerteza de medição. De certa forma, isso garante que os produtos tenham funcionalidade e atendam às necessidades e especificações dos clientes. Atender às necessidades e expectativas dos clien- tes é garantir a qualidade dos produtos, processos e serviços prestados. 14 Fundamentos de metrologia A Figura 1 sintetiza os conceitos de conformidade, tolerância e incerteza para garantir a qualidade. Assim, é importante que você saiba diferenciar o que é tolerância e o que é incerteza. Tolerância é aquilo que você permite que a peça varie. Ou seja, é o que o cliente deseja baseado em estudos de aceitação de componentes e pe- ças. Já a incerteza é o quanto de dúvida você tem a respeito de um resultado, baseado em estudos estatísticos relativos ao ato de medir. A regra de ouro da metrologia diz que a incerteza deve ser 10 vezes menor que a tolerância de processo. Isso evita que peças dentro da tolerância estejam com defeito devido à incerteza fornecida pela medida. Lembre-se de que um resultado só garante a conformidade se estiver com sua incerte-za muito bem definida e dentro dos limites especificados pelas tolerâncias! Fique atento Tolerância Incerteza Instrumento Qualidade Variações permissíveis Dimensionais geométricas Acabamento superficial Especificações dos clientes Conformidade Figura 1. Influência de tolerância, incerteza e instrumento na conformidade metrológica. 15Metrologia industrial: medições e resultados de medições 1. O que é medir? a) Encontrar uma medida em um instrumento de medição. b) Determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. c) Utilizar um instrumento de medição. d) Apropriar-se de resultados calculados. e) Obter um resultado. 2. Por que medimos? a) Para controlar e monitorar um processo. b) Porque os clientes solicitam. c) Porque é requisito normativo. d) Porque o coordenador solicita. e) Para utilizar os instrumentos. 3. O que é o resultado de uma medição? a) Valor do instrumento de medição. b) Valor de uma grandeza obtida por cálculos. c) Valor de uma grandeza obtida por medição. d) Obtenção de unidades de medida. e) O que conseguimos visualizar num mostrador. 4. O que são tolerâncias dimensionais? a) Variações permissíveis de acaba- mento superficial. b) Variações permissíveis da geometria. c) Resultado obtido por uma medição. d) Variações permissíveis das dimensões. e) Incerteza de medição. 5. O que é conformidade? a) Uma característica estar de acordo com as especificações de tolerâncias, mesmo com sua incerteza. b) O resultado estar na faixa nominal. c) O resultado estar de acordo com a resolução do instrumento. d) Determinar o valor de uma grandeza. e) Controlar um processo. Exercícios ALBERTAZZI, A. G. Jr; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Manole: Barueri, São Paulo, 2008. SCARAMBONI, A. et al. Telecurso 2000: Curso profissionalizante: Mecânica: Metrologia. Rio de Janeiro: Fundação Roberto Marinho, 2003. 244p. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES: SI. Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/ SEPIN, 2012. 94 p. VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA (VIM 2012): Conceitos fundamentais e gerais e termos associados. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. 94 p. Leituras recomendadas 16 Fundamentos de metrologia Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Assista no vídeo as dicas dos termos mais importantes e como efetuar corretamente as conversões de medidas. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) O que é a faixa nominal de um instrumento? A) É a faixa de medidas de uma peça. B) É o quanto o instrumento mede. C) É a faixa de medidas que o instrumento é capaz de medir. D) É a menor medida. E) É a quantificação da confiabilidade. 2) O que é a resolução de um instrumento? A) Menor medida fornecida pelo instrumento. B) É a capacidade da medida. C) Polegada. D) Conversão. E) Mensurando. 3) Converta 1/32" para mm. A) 0,03125. B) 25,4. C) 2,54. D) 0,79357. E) 0,65. 4) Converta 7 mm para polegadas milesimais. A) 0,2755. B) 27,55. C) 12,8. D) 0,792. E) 1/32. 5) O que é importante na seleção de um instrumento? A) Capacidade do Instrumento. B) Faixa nominal e resolução. C) Tamanho do instrumento. D) Facilidade de manuseio. E) Capacidade de converter medidas automaticamente. NA PRÁTICA Conhecer os diferentes sistemas de medidas utilizados é de fundamental importância. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Vocabulário Internacional de Metrologia Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Resumo do Sistema Internacional de Unidades - SI Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Telecurso 2000 Metrologia 02 Medidas e Conversoes xvid Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tabelas de conversão métricas e calculadoras para conversões métricas Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tipos de medidas APRESENTAÇÃO O assunto tipos de medidas é muito importante para a observação das grandezas físicas, nas quais podem ser contempladas as medidas que aparecem na engenharia mecânica e o processo de medição. Esses itens são tratados nesta Unidade de Aprendizagem a fim de localizá-los para o início de procedimentos de medição em uma indústria. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar os tipos de medidas que poderão aparecer na indústria ou em determinadas aplicações em que é preciso utilizar o recurso de medidas. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir o que são grandezas físicas.• Identificar as principais medidas observadas na engenharia mecânica.• Descrever o processo de medição.• DESAFIO A empresa KPY necessita melhorar o departamento de controle de qualidade e quer aumentar o número de amostras de peças que serão medidas. As peças que ela produz são: placas adesivas de comprimento maior do que 1 metro e peças prismáticas metálicas de comprimento até 150 mm; também produz solventes. Com base na informação de produtos e com base em uma possibilidade de instrumentos de medição como régua, trena, paquímetro, micrômetro, balança, manômetro, etc., qual são os instrumentos que podem ser utilizados para controlar as medidas dos produtos fabricados? Justifique a sua resposta. INFOGRÁFICO Neste Infográfico, serão demonstrados alguns tipos de medidas utilizados pelos países e que são classificados por um sistema de unidades. Confira. CONTEÚDO DO LIVRO "Tipos de medidas" é um dos temas relacionados à metrologia e que envolve noções de grandezas físicas e unidades. Leia o capítulo Tipos de medidas, da obra Metrologia, no qual você vai conhecer as noções básicas dos conceitos de grandezas físicas, as principais medidas encontradas na Engenharia Mecânica e o processo de medição. Boa leitura. METROLOGIA Paulo Henrique Lixandrão Fernando Tipos de medidas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir o que são grandezas físicas. � Identificar as principais medidas observadas na engenharia mecânica. � Descrever o processo de medição. Introdução Neste capítulo, você vai estudar os tipos de medida que podem ser encontrados na indústria ou nas aplicações em que é necessário utilizar o recurso de medidas. Dominar o conceito de medidas é muito importante na realização de procedimentos de medição na indústria, então, você vai estudar também o conceito de grandeza física, as medidas que aparecem na engenharia mecânica e o processo de medição. Conceito de grandeza física As grandezas estão relacionadas a tudo que pode ser medido ou contado. As grandezas físicas estão relacionadas a propriedades físicas como com- primento, volume, temperatura etc. As grandezas não físicas são aquelas que apresentam aspectos de medição, mas que não podem se relacionar com conceitos físicos, como por exemplo a chuva, que é uma combinação de substâncias que misturam as gotas de chuva, mas que dificilmente podemos mensurar. Ao longo da história, foram descobertas diversas grandezas físicas rela- cionadas a aplicações. Por exemplo, a construção de blocos de pirâmides em formatos cúbicos similares proporcionou a noção de volume, e a construção de rodas de madeira, para serem utilizadas em carroças, possibilitou que percebêssemos que há uma relação entre o diâmetro da roda e a distância percorrida por cada volta etc. As grandezas físicas combinadas são mais utilizadas do que as grandezas físicas individuais. Por exemplo, se você imaginar que precisa chegar a uma cidade B a partir de uma cidade A dentro de um determinado tempo, então, terá que considerar duas grandezas físicas, a distância e o tempo; essas duas grandezas juntas nos dão a grandeza física combinada de velocidade. Por meio das grandezas físicas, você pode trabalhar com unidades, mas esses são dois conceitos diferentes:a grandeza física não é a unidade. No exemplo que você acabou de ver, temos a grandeza velocidade, mas também temos a unidade de velocidade, que pode ser considerada como quilômetros por hora (km/h). Então, as unidades estão relacionadas a padrões, enquanto as grandezas físicas estão relacionadas à qualidade ou à quantidade. A qualidade em uma grandeza física ocorre quando você quer mensurar algo não pela sua quantidade, mas sim pelo grau de observação e compara- ção. Por exemplo, em uma feira, sabe-se que há uma barraca que vende boas laranjas; neste caso, então, sabe-se que a grandeza física está relacionada à forma/aspecto daquelas laranjas, logo, está relacionada a uma dimensão física, então, é possível mensurar o que são laranjas boas e o que são laranjas ruins. A grandeza física relacionada à quantidade é bem definida. Por exemplo, se em um conjunto de amostra de um lote de 1.000 peças, 3 foram rejeitadas por que a dimensão do corpo era menor do que a especificada, você tem um conceito de grandeza física relacionada ao diâmetro de uma peça com uma unidade definida por milímetro (mm). Então, diferentemente da qualidade, aqui há uma maior homogeneização das peças e há uma medição por meio da qual se pode quantificar quais peças estão aprovadas e quais estão reprovadas. Observe que o conceito de grandeza física não está relacionado apenas à indústria metalmecânica, para a aplicação de medições etc. O conceito de grandeza física é utilizado em diversos meios e áreas, como a química, a engenharia civil, ambiental, de materiais, a matemática, a biologia, a medicina etc. Tipos de medidas2 Principais medidas observadas na engenharia mecânica Na engenharia mecânica há diversas medidas a serem observadas, que podem ser classificadas por meio de padrões, que são os seguintes: � grandezas escalares; � grandezas vetoriais. Nas grandezas escalares, temos a manutenção de mensuração pontual sem estar relacionada ao meio — por exemplo, a definição do comprimento de algo, ou a definição da altura de algo, ou o tempo, a temperatura, pressão ou outra medida relacionada apenas aquele corpo. As grandezas vetoriais estão mais relacionadas ao espaço — por exemplo, a força aplicada ao objeto, a velocidade e a aceleração de determinado objeto. Sendo assim, na engenharia mecânica é possível observar medidas por meio das classificações de padrões. As principais medidas observadas na engenharia mecânica estão relacionadas às dimensões físicas com as quais conseguimos obter resultados mensuráveis. São elas: � comprimento; � diâmetro; � altura; � largura; � peso; � temperatura; � pressão; � velocidade; � tempo; � aceleração. Todas essas medidas encontradas na engenharia mecânica têm unidades padrão, que foram definidas por comitês padronizados de medidas, como por exemplo o sistema internacional de unidades (SI), que é um órgão que relaciona as unidades e procura definir um padrão a ser utilizado. No Quadro 1, você pode ver as principais unidades de medida do SI utilizadas na engenharia mecânica. Perceba, por exemplo, que a medida de distância a ser utilizada é o metro e a medida de tempo é o segundo, assim, a grandeza física de velocidade 3Tipos de medidas na engenharia mecânica, considerando o SI, não pode ser representada pela unidade de km/h, mas sim por uma unidade de m/s, e assim respectivamente. Sistema internacional de unidades — SI K Kelvin (temperatura) m Metros (distância) A Ampere (corrente elétrica) s Segundos (tempo) mol Mol (Quantidade de substância) kg Quilograma (massa) cd Candela (intensidade luminosa) Quadro 1. Medidas do SI Então, as principais medidas da engenharia mecânica são aquelas que se baseiam em comitês de regulação de unidades, como o SI, que buscam sempre padronizar e relacionar as grandezas individuais de cada medida com grandezas combinadas nas diversas situações de aplicação que podem ocorrer no cotidiano e na indústria de forma geral. Há vários sistemas de unidades utilizados em diversos países. O SI utiliza o sistema métrico para a aplicação de suas unidades e é adotado em mais de 60% dos países no mundo. Outros sistemas utilizados são o MKS e o CGS, que utilizam a tipologia LMT — do inglês Length, Mass e Time — para definir as suas unidades, além do sistema inglês, que ainda é utilizado na maior parte de países anglo-saxões, como a Inglaterra. O sistema técnico e o chinês são outros exemplos. Tipos de medidas4 Processo de medição O processo de medição consiste em obter algo que possa ser mensurável para determinada aplicação, seja de forma qualitativa, seja de forma quantitativa. Para medir, são utilizadas ferramentas específicas; por exemplo, para medir a grandeza física de comprimento, utiliza-se régua, paquímetro, barbante etc. Veja a seguir algumas ferramentas utilizadas para cada uma das grandezas físicas: � Diâmetro: paquímetro com a orelha (elemento do paquímetro). � Altura: medida com a parte de trás de um paquímetro. � Largura: paquímetro. � Peso: balança. � Temperatura: termógrafo. � Pressão: manômetro. � Velocidade: radar. � Tempo: cronômetro. � Aceleração: GPS. Na engenharia mecânica, o instrumento mais utilizado é o paquímetro, mas outros instrumentos de maior precisão instrumental, como o micrômetro, também são bastante utilizados. Assim, na engenharia mecânica, a medida e o instrumento a utilizar depende muito da qualidade do que se deseja medir. Na Figura 1 você pode ver uma régua de aço, instrumento bastante utilizado para marcação de medidas de peças na usinagem, em uma ferramentaria. Perceba que esse instrumento apresenta-se com o sistema internacional de unidades e com o sistema inglês, posicionados na parte frontal e traseira da régua, respectivamente. Isso comprova que ainda é necessário saber utilizar e conhecer sistemas de medidas distintos. Figura 1. Régua de aço com dois sistemas. Fonte: ivn3da/Shutterstock.com. 5Tipos de medidas Para medir algo, primeiramente você deve verificar qual é o objeto a ser medido e qual é a precisão ou acurácia (exatidão) necessária para o que você deseja medir. Por exemplo, não dá para medir uma peça em que o grau de precisão é centesimal com uma régua cujo grau de precisão é dado pela unidade de milímetro. Assim, o primeiro passo do processo de medição consiste em identificar qual o melhor instrumento para a medida. Na Figura 2 você pode ver dois instrumentos com precisões diferentes: o paquímetro e o micrômetro, sendo que o paquímetro tem precisão menor do que o micrômetro. Figura 2. O paquímetro e o micrômetro são instrumentos muito usados e que têm graus de precisão diferentes. Fonte: AlexanderZam/Shutterstock.com. Após a seleção do instrumento, o segundo passo é verificar os limites de comprimento do instrumento. Por exemplo, se você tem uma peça com 160 mm de comprimento, mas o paquímetro selecionado tem um limite de medição máximo de 150 mm, não é possível medir a peça com esse instrumento. Você então seleciona um paquímetro de novo tamanho, de curso de 300 mm, por exemplo. Tipos de medidas6 Feita a seleção em relação à precisão e ao tamanho do instrumento a medir, o último passo é verificar qual o sistema de unidades se pretende obter para aquela medida. Por exemplo, um projetista precisa redesenhar uma peça já fabricada e enviar o desenho para a Inglaterra, na matriz da empresa; como ele trabalha na filial da empresa, aqui no Brasil, ele tem por obrigação medir e desenhar com o sistema inglês de unidades. 1. Medidas são grandezas físicas que podem ser mensuradas. Qual a grandeza física relacionada a distância e tempo? a) Velocidade. b) Aceleração. c) Desaceleração. d) Frenagem. e) Partida. 2. Uma grandeza física qualitativa é aquela que apresenta uma forma ou aspecto homogêneo e não tem uma preocupação com quantidades. Qual dos itens citados abaixo é um grandezafísica do tipo qualitativa? a) Lote de peças. b) Brigadeiro de festa de aniversário do tipo pequeno, médio e grande. c) Bolinhas de gude. d) Temperatura de ebulição da água. e) Tempo em que o ponteiro dá uma volta no relógio. 3. Na engenharia mecânica, há diversas medidas observadas, e muitas estão relacionadas à dimensão (tamanho), que pode ser relacionada à unidade de milímetros (mm). De quais medidas estamos falando? a) Aceleração, temperatura, diâmetro, largura. b) Comprimento, diâmetro, altura, largura. c) Comprimento temperatura, altura, velocidade. d) Pressão, peso, comprimento, velocidade. e) Velocidade, tempo, aceleração, temperatura. 4. Quais os dois principais sistemas de medidas encontrados e adotados nos países? a) Sistema internacional de unidades e sistema inglês. b) Sistema inglês e sistema chinês. c) Sistema técnico e sistema internacional de unidades. d) Sistema técnico e sistema chinês. e) Sistema internacional de unidades e sistema chinês. 5. Para o processo de medição, há a necessidade de utilizar instrumentos para realizar medições. Normalmente, o instrumento para medir a pressão de um reservatório de ar comprimido é o: a) paquímetro. b) régua. c) manômetro. d) micrômetro. e) termômetro. 7Tipos de medidas ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. GONÇALVES JR, A. A. Metrologia e controle geométrico. Florianópolis: UFSC, 2000. GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 20 jul. 2018. MONTGOMERY, D. C.; RUNGER, G. C. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. OLIVARES, I. R. B. Gestão da qualidade em laboratórios. Campinas, SP: Átomo, 2009. SANTOS JÚNIOR, M. J.; IRIGOYEN, E. R. C. Metrologia dimensional: teoria e prática. Porto Alegre: UFRGS, 1995. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 20 jul. 2018. Leituras recomendadas Tipos de medidas8 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Existe uma infinidade de situações em que é possível observar o conceito de medidas, não somente na indústria, mas também em outras situações. Nesta Dica do Professor, você verá algumas situações do cotidiano envolvendo o conceito de medidas. Assista. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Medidas são grandezas físicas que podem ser mensuradas. Qual a grandeza física relacionada à distância e ao tempo? A) Velocidade. B) Aceleração. C) Desaceleração. D) Frenagem. E) Partida. 2) Uma grandeza física qualitativa é aquela que apresenta uma forma ou aspecto homogêneo e não há uma preocupação com quantidades. Qual dos itens citados a seguir é um grandeza física qualitativa? A) Lote de peças. B) Brigadeiro de doce de aniversário de tamano pequeno, médio e grande. C) Bolinhas de gude do mesmo formato. D) Temperatura de ebulição da água. E) Tempo em que o ponteiro dá uma volta no relógio. 3) Na Engenharia Mecânica, há diversas medidas observadas, muitas delas relacionadas à dimensão (tamanho), que pode ser relacionada à unidade de milímetros (mm). De quais medidas o texto fala? A) Aceleração, temperatura, diâmetro e largura. B) Comprimento, diâmetro, altura e largura. C) Comprimento, temperatura, altura e velocidade. D) Pressão, peso, comprimento e velocidade. E) Velocidade, tempo, aceleração e temperatura. 4) Quais os dois principais sistemas de medidas encontrados e adotados nos países? A) Sistema Internacional de Unidade e sistema inglês. B) Sistema inglês e sistema chinês. C) Sistema técnico e Sistema Internacional de Unidade. D) Sistema técnico e sistema chinês. E) Sistema Internacional de Unidade e sistema chinês. 5) Para o processo de medição há a necessidade de instrumentos para a realização de medição. Normalmente, o instrumento para medir a pressão de um reservatório de ar comprimido é o: A) paquímetro. B) régua. C) manômetro. D) micrômetro. E) termomêtro. NA PRÁTICA Na indústria, há a necessidade de o inspetor identificar qual instrumento de medida ele utilizará para a medição de peças que ele recebe para inspeção. O problema, então, é reconhecer a peça que chega no departamento de recebimento, analisar qual o tipo de precisão que aquela peça precisa para medição e procurar utilizar o instrumento adequado. Imagine que um profissional precisa inspecionar uma determinada peça, que é uma chapa metálica. Para isso, ele precisa usar o instrumento certo para medir tal peça. No esquema a seguir, você vai ver as ações necessárias para que isso ocorra. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Práticas para o ensino de Física I – aula 01 – medidas de grandezas físicas Neste vídeo da Universidade Virtual do Estado de São Paulo (UNIVESP), você vai aprender na prática sobre conceitos de grandezas físicas. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Física I – aula 5 – grandezas escalares e vetoriais Neste vídeo da UNIVESP, você vai aprender na prática sobre conceitos de grandezas escalares e vetoriais. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Grandezas físicas e análise dimensional: da mecânica à gravidade quântica Neste artigo, você vai ler um texto relacionado à grandeza física discutida em relação a conceitos de mecânica e teoria quântica. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Sistemas de medidas APRESENTAÇÃO O sistema de medidas é um conceito atribuído a uma vasta gama de unidades em determinadas regiões. Existem padrões de medição, que são medidas de grandeza aferidas e associadas a um valor determinado e a uma incerteza de medição, que podem seguir os padrões de medição internacionais e nacionais. Também há a correção dos instrumentos baseada nesses padrões, conhecida como calibração de medição. Nesta Unidade de Aprendizagem, você estudará os sistemas de medidas, além disso, verificará como eles ocorrem, como, por exemplo, a conversão de unidades para as medidas de comprimento, massa, capacidade, volume e tempo. Você também verá como é realizada a calibração com base nesses padrões e quais são os instrumentos mais utilizados para mensurar o valor de uma grandeza. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever o que compreende o sistema de medidas.• Reconhecer a importância dos padrões de medição.• Identificar os principais instrumentos de medição utilizados para mensurar o valor de uma grandeza. • DESAFIO Neste Desafio, você vai precisar pensar em qual instrumento utilizaria para executar a medição de uma peça, considerando que se trata de uma precisão de forma. Na figura a seguir, estão desenhadas três peças: na parte inferior há duas buchas cilíndricas e, na parte superior, há um eixo com encaixe, com a parte cônica em uma das extremidades. Confira: Com base na descrição do Desafio e na figura, e sabendo que você têm como instrumentos de medida a trena, a régua, o paquímetro, o micrômetro e o relógio comparador, responda: Qual instrumento você utilizaria para medir as três peças? Justifique a sua resposta. INFOGRÁFICO O paquímetro, o micrômetro, a régua e a trena são instrumentos utilizados na maior parte dos casos em que se faz necessário medirobjetos de grandezas físicas relacionadas a unidades de medida. Neste Infográfico, você vai ver alguns instrumentos básicos de medição. CONTEÚDO DO LIVRO Os sistemas de unidades são um dos temas relacionados à metrologia que envolvem noções de grandezas físicas e conversões de unidades. Neste capítulo, estão sendo estudados os sistemas de medidas, como o sistema internacional de unidades (SI), os padrões utilizados na medição com o uso dos blocos padrões e os principais instrumentos para mensurar o valor de uma grandeza. Leia o capítulo de Sistemas de medidas, do livro Metrologia, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, no qual você vai conhecer de que modo podem ocorrer as conversões de unidades físicas. Também vai verificar o conceito de calibração e de padrões de medição, além dos principais instrumentos utilizados para medição. Boa leitura. METROLOGIA Paulo Henrique Lixandrão Fernando Sistemas de medidas Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Descrever o que compreende o sistema de medidas. � Reconhecer a importância dos padrões de medição. � Identificar os principais instrumentos de medição utilizados para mensurar o valor de uma grandeza. Introdução Neste capítulo, você vai estudar os sistemas de medidas e verificar como ocorre, por exemplo, a conversão de unidades para as medidas de com- primento, massa, capacidade, volume e tempo. Existem padrões de medição, que são medidas de grandeza aferidas e associadas a um valor determinado e a uma incerteza de medição, que podem seguir os padrões de medição internacionais e nacionais. Também há a correção dos instrumentos baseada nesses padrões, conhecida como calibração de medição. Então, você também vai ver como é realizada a calibração com base nesses padrões e quais são os instrumentos mais utilizados para mensurar o valor de uma grandeza. Os sistemas de medidas Um sistema de medidas é compreendido pelas grandezas de medição e por suas unidades associadas. As principais grandezas de dimensão encontradas e classificadas no sistema internacional de unidades (SI) são as grandezas das medidas de comprimento, massa, capacidade, volume e tempo. Nas medidas de comprimento, que é uma das grandezas mais utilizadas, o metro é o padrão principal de unidade no SI; a partir dessa unidade, há uma U N I D A D E 4 conversão aumentando ou diminuindo os números significativos de uma me- dida. Nas medidas de massa, procura-se utilizar unidades em que há a relação com o peso de um determinado objeto padrão; a capacidade está relacionada a volumes líquidos; o volume está relacionado a sólidos cúbicos; e o tempo é uma medida de grandeza que representa leis do universo para observar algo ao longo de um período. No Quadro 1, você pode ver uma relação de unidades dessas grandezas de medição, com as suas principais unidades. Grandeza física Unidades Comprimento km hm dam m dm cm mm Massa kg hg dag g dg cg mg Capacidade kl hl dal l dl cl ml Volume km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3 Tempo d a m d h m s Quadro 1. Grandezas de medição e suas principais unidades Essas unidades de grandeza física são as mais importantes, e você precisa conhecer o que representa cada uma delas para poder converter medidas em situações de medição. Por exemplo, o operador de uma máquina mediu, com um instrumento, uma peça metálica e chegou à medida de 73,54 mm. No entanto, o engenheiro da seção solicitou a medida em metros, e não em milímetros. Como converter essa medida para metros? Existem três formas para fazer isso: a primeira delas é usando uma tabela, a segunda é por multiplicações de base 10 e a terceira é por análise dimensio- nal. Então, imagine que o operador não quer fazer cálculos e quer utilizar o método da tabela. Usando uma tabela igual à que você vê a seguir, ele precisa, primeiramente, localizar a vírgula. A vírgula deve ficar exatamente na coluna da medida inicial, do lado direito, que no caso é a unidade de milímetros. Veja: km hm dam m dm cm mm , Sistemas de medidas2 A partir da localização da vírgula na coluna apropriada, o operador pode distribuir o número da medida obtida em outras colunas, ficando de acordo com o que você vê na próxima tabela. Observe que, em algumas situações, os números localizados após a vírgula ficarão fora da tabela. Não há problema em relação a isso. km hm dam m dm cm mm 7 3 , 5 4 A próxima etapa é deslocar a vírgula para a unidade requerida — neste caso, a unidade metro, que o operador deve apresentar para o engenheiro. Veja na tabela a seguir como isso é feito: km hm dam m dm cm mm , 7 3 5 4 Por fim, o operador completa as colunas vazias com o número zero. Então, o número originalmente medido, depois de convertido pelo método da tabela, fica assim: km hm dam m dm cm mm 0 , 0 7 3 5 4 Então, o operador chega à medida em metros de 0,07354 m. O método da tabela é prático e não requer o uso de calculadora ou cálculos associados para se chegar ao número convertido. Outras grandezas de medidas podem ser convertidas por esse método, da mesma forma mostrada neste exemplo, de dimensão em comprimento. No método de converter em potência de 10, a cada unidade vizinha há uma multiplicação ou uma divisão de base 10. Continuando com o mesmo exemplo, de milímetros para metros temos três junções de vizinhança; como a unidade percorre do lado direito para o esquerdo, ou seja, o valor da unidade cresce da direita para a esquerda, precisamos dividir, em vez de multiplicar, para converter de milímetro para metro. Então, temos que dividir o valor originalmente obtido em milímetros por uma base 10 de expoente 3, que seria o mesmo que multiplicar por uma base 10 de expoente −3. Logo, temos que: 3Sistemas de medidas 73,54 · 10−3 m = 0,07354 m Para fazer a mesma conversão usando o método de análise dimensional, precisamos saber quantos milímetros equivalem a 1 metro. Sabemos que 1 metro equivale a 1.000 milímetros, então, multiplicamos a medida em milímetros por uma relação de metros/milímetros. Assim, de acordo com o exemplo, temos que: 73,54 mm · (1 m / 1.000 mm) 73,54 · (1 m / 1.000) 73,54 m / 1.000 = 0,07354 m Aqui, cancelamos as unidades de milímetros e o valor final aparece em metros. Na maioria dos casos, você consegue converter unidades por meio de um desses métodos. Sem dúvida os métodos de cálculo são um pouco mais trabalhosos do que o de tabela, no entanto é mais fácil entender o que está acontecendo nos métodos de cálculos. O método de análise dimensional é o mais flexível, pois você pode misturar unidades de medidas como taxas, por exemplo. É fácil converter uma taxa de 1 kg/h para 1 hg/min com esse método. Na última década, houve um grande desenvolvimento de instrumentos de medição que conseguem obter medidas em escalas nanométricas, ou seja, de 10−9 m. Essas escalas representam a maior parte da composição da matéria que conhecemos, incluindo átomos e outras substâncias. Então, é importante conhecer não apenas as unidades de medida, mas também os instrumentos para executar as medições. Padrões de medição Em um processo de medição, você precisa garantir a exatidão das medidas utilizando instrumentos que tenham uma incerteza de medição aceitável, que garanta a confiabilidade da medida que está sendo realizada. Para que isso ocorra, há um processo para validar os instrumentos, e esse processo é importante para que as folgas e demais erros dimensionais do instrumento Sistemas de medidas4 não causem uma incerteza maior do que a admitida como confiabilidade na medição. Esse processo de chama calibração. A calibração compara a medição de um instrumento com um objeto padrão, que funciona como padrão de referência. Esse objeto é conhecido como bloco padrão ou peso padrão, e é um material normalmente fabricado com um metal de alta resistência, para não ter desgaste, e que apresenta a confiabilidade de incertezade medição para as medidas associadas a ele. Os padrões de medição são muito importantes para garantir a confiabilidade do instrumento e, consequentemente, a medida real da peça produzida. Nas grandes indústrias, há kits padronizados com blocos padrão, para que, em períodos determinados, os instrumentos possam ser certificados ou calibrados. Os blocos padrão são utilizados da seguinte forma: você seleciona o bloco cuja medida, gravada nele, representa a dimensão que você quer medir. Então, você mede o bloco com o instrumento. Se a medida lida pelo instrumento for diferente da medida gravada no bloco padrão, isso quer dizer que o instrumento precisa de ajustes, como regulagem de fusos, reaperto de porcas e parafusos, substituição de componentes, etc. Na Figura 1, você pode ver um bloco padrão sendo aplicado na calibração de um micrômetro. Figura 1. Bloco padrão aplicado em um micrômetro. Fonte: N_Sakarin/Shutterstock.com 5Sistemas de medidas Existem diversas empresas certificadoras, pois empresas fabricantes de peças são constantemente auditadas para estarem dentro dos padrões internacionais de qua- lidade. Para que haja confiabilidade e para que não haja um desvio de atividade da empresa, esses fornecedores são contratados com o intuito de certificar, calibrando e aferindo todos os instrumentos da empresa. Principais instrumentos de medição utilizados para mensurar o valor de uma grandeza É fácil conhecer os instrumentos de medição, pois, em algum momento da vida, você já se deparou com alguma situação em que precisou identificar a medida de determinado objeto, ou os parâmetros para as propriedades físicas do objeto. Entretanto, existem diversos instrumentos que não identificam dimensões, mas que também são considerados instrumentos de medição — por exemplo, o microscópio óptico utilizado em laboratório, que gera uma imagem de uma substância ou superfície e, por recursos internos, você pode escalar e colocar a medida nessa substância ou superfície. Ainda assim, conhecemos os instrumentos pelas sua grandezas físicas. Em relação ao comprimento, temos alguns instrumentos conhecidos, como: � Trena: instrumento de baixa precisão, mas de grande alcance de medida, também conhecido como fita métrica. Encontra-se, na maioria dos casos, em dimensões de 3 m, 5 m e 8 m de comprimento. � Régua: há réguas padrão utilizadas para a construção de desenhos técnicos em escritórios de engenharia, que normalmente apresentam 300 mm de comprimento, e há réguas metálicas graduadas de 1 metro, para serem utilizadas na indústria. � Paquímetro: é um dos instrumentos mais utilizados na indústria, pois a maioria das peças apresentam uma precisão centesimal, e esse instrumento está adequado para essas medições. Existe nas versões analógica e digita, e pode ser encontrado nos sistema métrico ou no sistema inglês. � Micrômetro: é um instrumento de maior precisão do que o paquímetro, normalmente chegando a medidas de ordem milesimal, ou seja, de 0,001 mm. Sistemas de medidas6 Em relação às grandezas físicas massa e capacidade, um dos instrumentos mais utilizados é a balança. Na grandeza física tempo, temos um instrumento bastante utilizado que é o cronômetro. Em relação à grandeza física de tempe- ratura, temos o termômetro. Para cada uma das grandezas físicas específicas há instrumentos indicados. O que difere um instrumento do outro é sua aplicação. Não adianta pegar- mos um termômetro para medir o comprimento de uma peça e vice-versa. É extremamente importante você identificar cada instrumento disponível na sua empresa, escola, laboratório ou local em que utilizará esse recurso e aplica-lo da forma adequada para conseguir a medição. Existem diversos instrumentos, mas o mais importante é conhecer o que se deseja medir. Outro ponto importante é classificar os instrumentos quanto a sua preci- são. Não adianta utilizarmos uma trena para medir uma peça de 100,5 mm de comprimento se a precisão máxima da trena é de números inteiros em milímetros. Nesse caso, precisamos ter algum instrumento que meça casas decimais, por exemplo. Os instrumentos também são classificados por comprimento — um exemplo clássico é o do paquímetro, na maior parte dos casos fabricado nas medidas de 150 mm, 300 mm e 450 mm. Então, é preciso entender o tamanho do objeto a ser medido para classificar o tamanho do instrumento a ser selecionado. Outra identificação que temos que observar ao selecionar o instrumento é o sistema de medida utilizado. Por exemplo, não adianta utilizarmos um micrômetro que tem um sistema inglês de medição se precisamos obter a medida no sistema métrico. Caso isso ocorra, é necessário fazer a conversão. 1. Quais são os métodos utilizados para a conversão de medidas? a) Método da tabela, da potência de 10 e da análise dimensional. b) Método da divisão, da multiplicação e da análise dimensional. c) Método do gráfico, da divisão e da exponenciação. d) Método da tabela, do gráfico e da análise dimensional. e) Método da potência de 10, do gráfico e da divisão. 2. Um operador mediu o comprimento de uma peça com uma trena e obteve a medida de 3,4 metros. No entanto, ele deseja informar a medida para o chefe de usinagem na unidade de centímetros. Fazendo a conversão, qual é a medida correta em centímetros? a) 34 cm. 7Sistemas de medidas b) 340 cm. c) 3400 cm. d) 34000 cm. e) 0,34 cm. 3. Pedro fez uma conta e verificou que estava consumindo muita água durante o mês em sua residência. Sabendo que ele pretende reduzir o consumo de água, em volume, de 10 m3 para 9,3 m3 no próximo mês, e que a densidade da água é de aproximadamente 1.000 kg/m3, quanto de economia em litros ele terá e qual será a porcentagem dessa redução se ele atingir o consumo desejado? a) 7.000 litros e 7%. b) 700 litros e 7%. c) 350 litros e 14%. d) 3.500 litros e 7%. e) 0,7 litros e %. 4. Sabe-se que o bloco padrão é um objeto fabricado para calibrar instrumentos. O bloco padrão é configurado em um kit com diversas medidas. Qual a medida do instrumento é garantida no bloco padrão e qual aspecto ele representa na medição? a) Medida real, garantido a incerteza da medição. b) Medida imaginária, garantindo o desvio na medição. c) Medida imaginária, garantindo a incerteza na medição. d) Medida real, garantindo o desvio na medição. e) Medida aleatória, garantindo a incerteza ou o desvio na medição. 5. Existem diversos instrumentos de medição e eles são classificados por suas grandezas físicas e também por outras características. Quais são elas? a) Material, aspecto e tamanho. b) Sistema de unidade, aspecto e precisão. c) Precisão, tamanho e sistema de unidade. d) Fornecedor, precisão e sistema de unidade. e) Tamanho, fornecedor e aspecto. ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. GONÇALVES JR, A. A. Metrologia e controle geométrico. Florianópolis: UFSC, 2000. GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2018. MONTGOMERY, D. C.; RUNGER, G. C. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. OLIVARES, I. R. B. Gestão da qualidade em laboratórios. Campinas, SP: Átomo, 2009. Leituras recomendadas Sistemas de medidas8 SANTOS JÚNIOR, M. J.; IRIGOYEN, E. R. C. Metrologia dimensional: teoria e prática. Porto Alegre: UFRGS, 1995. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2018.9Sistemas de medidas Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Os sistemas de medidas podem ser apresentados por meio de suas grandezas físicas e por meio das medições a que são destinados. Nesta Dica do Professor, você vai conhecer algumas situações do cotidiano envolvendo tipos de medidas e processos de calibrações feitos nos instrumentos. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Quais são os métodos utilizados para a conversão de medidas? A) Método da tabela, da potência de 10 e da análise dimensional. B) Método da divisão, da multiplicação e da análise dimensional. C) Método do gráfico, da divisão e da exponenciação. D) Método da tabela, do gráfico e da análise dimensional. E) Método da potência de 10, do gráfico e da divisão. 2) Um operador mediu o comprimento de uma peça com uma trena e obteve a medida de 3,4 metros. No entanto, ele deseja informar a medida para o chefe de usinagem na unidade de centímetros. Fazendo a conversão, qual é a medida correta em centímetros? A) 34 cm. B) 340 cm. C) 3400 cm. D) 34000 cm. E) 0,34 cm. 3) Pedro fez uma conta e verificou que estava consumindo muita água durante o mês em sua residência. Sabendo que ele pretende reduzir o consumo de água, em volume, de 10 m3 para 9,3 m3 no próximo mês, e que a densidade da água é de aproximadamente 1.000 kg/m3, quanto de economia em litros ele terá e qual será a porcentagem dessa redução se ele atingir o consumo desejado? A) 7.000 litros e 7%. B) 700 litros e 7%. C) 350 litros e 14%. D) 3.500 litros e 7%. E) 0,7 litros e 7%. 4) Sabe-se que o bloco padrão é um objeto fabricado para calibrar instrumentos. Este é configurado em um kit com diversas medidas. Qual a medida do instrumento é garantida no bloco padrão e qual aspecto ele representa na medição? A) Medida real, garantindo a incerteza da medição. B) Medida imaginária, garantindo o desvio da medição. C) Medida imaginária, garantindo a incerteza da medição. D) Medida real, garantindo o desvio da medição. E) Medida aleatória, garantindo a incerteza ou o desvio da medição. 5) Existem diversos instrumentos de medição e eles são classificados por suas grandezas físicas, além de suas outras características. Quais são elas? A) Material, aspecto e tamanho. B) Sistema de unidade, aspecto e precisão. C) Precisão, tamanho e sistema de unidade. D) Fornecedor, precisão e sistema de unidade. E) Tamanho, fornecedor e aspecto. NA PRÁTICA O processo de calibração é utilizado para garantir que a medida obtida por um determinado instrumento esteja dentro dos limites admissíveis para uma medida real. Esse procedimento é muito utilizado nas indústrias, nas quais há a necessidade de calibrar instrumentos de medição. Para entender melhor como isso funciona, você vai ver o caso de uma medição de peça por um paquímetro que havia sido certificado há 2 anos ̶ sendo que o período de calibração é a cada 6 meses. Sendo assim, o erro apresentado vai ser verificado. Veja a seguir. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Sistema de medidas O seguinte vídeo mostra a apresentação sobre sistemas de medidas na sala de aula de alunos do ensino fundamental. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Inmetro Neste vídeo você verá as medidas padronizadas pelo Inmetro, como metro, quilo e litro. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Capacidade de medição e calibração: uma ferramenta para seleção de serviços de calibração O seguinte artigo traz uma análise crítica sobre capacidades de medição (CMC) disponibilizadas pelos laboratórios acreditados, além de fazer considerações para que haja maior uniformidade em sua apresentação. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Unidades de medição APRESENTAÇÃO Grandezas físicas estão relacionadas a tudo que se enxerga: tamanhos, dimensões, capacidades, valores, cores, etc. Estas são aquelas em que há uma mensuração de algo, que pode ser uma medida, um formato padrão ou outro. Imagine um contexto em que você acorda atrasado para o trabalho: a grandeza física, nesse caso, é o tempo; a unidade de medida, os segundos. Nesta Unidade de Aprendizagem, você estudará as unidades de medição, que podem ser as unidades de comprimento, área, volume, massa, capacidade, tempo, etc. As unidades de medição apresentadas aqui são as principais unidades que o engenheiro deve conhecer para, a partir delas, entender outros conceitos e outras equações, que utilizam variações dessas unidades. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever o conceito de grandeza física.• Identificar as unidades de medição.• Reconhecer a notação científica e a terminologia correta de uma medição. • DESAFIO Imagine que você está enchendo o pneu de um carro e a pressão indicada no manômetro de 35 PSI deve ser calculada, de forma que você entenda quantos quilogramas-força estão sendo aplicados por uma determinada área. Agora que você entendeu o desafio, qual seria o valor em bar e em kgf/cm2? Justifique. INFOGRÁFICO Na Engenharia existem diversos tipos de unidades de medição, mas você sabe como as grandezas físicas são relacionadas a essas unidades? No Infográfico a seguir, você vai conferir alguns tipos de medida, como: unidades de volume, área, tempo e temperatura. CONTEÚDO DO LIVRO Na Engenharia há uma expressão conhecida como notação científica, a qual significa representar números tidos como grandes de uma forma mais simples. Logo, uma notação científica representa notações de forma exponencial. Para saber mais, leia o capítulo Unidades de medição, da obra Metrologia, base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Você vai estudar as unidades de medição, que podem ser as unidades de comprimento, área, volume, massa, capacidade, tempo, etc. Além disso, ainda vai aprender sobre notação científica e algarismos significativos. Boa leitura. METROLOGIA Paulo Henrique Lixandrão Fernando Unidades de medição Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Descrever o conceito de grandeza física. � Identificar as unidades de medição. � Reconhecer a notação científica e a terminologia correta de uma medição. Introdução Neste capítulo, você vai estudar as unidades de medição, que podem ser as unidades de comprimento, área, volume, massa, capacidade, tempo etc. As unidades de medição apresentadas aqui são as principais unidades que o engenheiro deve conhecer para, a partir delas, entender outros conceitos e outras equações, que utilizam variações dessas unidades. Conceito de grandeza física Grandezas físicas são aquelas em que há uma mensuração de algo, que pode ser uma medida, um formato padrão ou outro. Considere o exemplo de ferver a água em uma panela, no fogão. A água contida na panela está em temperatura ambiente; ao ser aquecida, ela sofre transformação de fase, passando do estado líquido para o gasoso em um dado momento. Esse momento é conhecido como ponto de ebulição, e ele tem uma medida bem definida, relacionada a um aspecto quantitativo: em torno de 100 °C. A grandeza física, neste caso, é a temperatura, e a unidade para a temperatura é o grau Celsius (°C). Grandezas físicas também podem estar relacionadas a aspectos qualitativos, e não somente quantitativos. Um aspecto qualitativo se baseia no conceito de que a dimensão apresenta uma qualidade quando comparada uma a uma, por exemplo, ruim, boa, ótima ou outros aspectos de qualidade em relação a dimensões, como pequeno, médio e grande. Considere duas xícaras de café, uma pequenae uma grande. Essas são duas medidas distintas para uma grandeza física, que, nesse caso, está relacionada à capacidade. Grandezas físicas estão relacionadas a tudo que vemos: tamanhos, dimensões, capa- cidades, valores, cores, etc. podem ser considerados aspectos de grandezas físicas, sejam eles estabelecidos com mensurações de quantidade, sejam com mensurações de qualidade. Tente sempre observar o que são medidas relacionadas à quantidade e o que são medidas relacionadas à qualidade. Unidades de medição As principais unidades de medição, a partir das quais é possível fazer trans- formações e adotar várias outras equações dedutivas são: � unidade de comprimento; � unidades de área; � unidades de volume; � unidades de massa; � unidades de capacidade; � unidades de tempo. As unidades de comprimento são aquelas em que obtemos as medidas relacionadas à dimensão. Por exemplo, medir a altura de uma pessoa que tem 1,90 m, medir o tamanho do pé de uma pessoa que tem 20 cm (nesse caso, há uma unidade bem específica determinando o tamanho de sapatos, etc.), ou mesmo medir a largura de uma sala de jantar, etc. O comprimento está relacionado às unidades de comprimento, que são conhecidas, em ordem crescente de comprimento, como nanômetro (nm), milímetro (mm), centí- metro (cm), decímetro (dm), metro (m), decâmetro (dam), hectômetro (hm) e quilômetro (km). Se utilizarmos o exemplo de uma medida padrão de 1m, temos que 1 cm = 0,01 m, logo, temos também: Unidades de medição2 1 km = 1000 m 1 hm = 100 m 1 dam = 10 m 1 dm = 0,1 m 1 cm = 0,01 m 1 mm = 0,001 m 1 nm = 0,000000001 m As unidades de área são determinadas quando se tem uma superfície ou uma base, e não apenas um comprimento. A área é a região compreendida entre um comprimento e o seu lado. Então, a área está relacionada às unidades de comprimento pela largura, que são conhecidas, em ordem crescente de área, como nanômetro quadrado (nm2), milímetro quadrado (mm2), centímetro quadrado (cm2), decímetro quadrado (dm2), metro quadrado (m2), decâmetro quadrado (dam2), hectômetro quadrado (hm2) e quilômetro quadrado (km2). De acordo com a conversão, temos que 1 m2 equivale às seguintes unidades: 1 km2 = 1.000.000 m2 1 hm2 = 10.000 m2 1 dam2 = 100 m2 1 dm2 = 0,01 m2 1 cm2 = 0,0001 m2 1 mm2 = 0,000001 m2 As unidades de volume são aquelas em que, além de um comprimento e de uma largura, há uma altura associada ao objeto, formando um determinado sólido. Quer dizer, ela está relacionada à dimensão geométrica tridimensio- nal. Nesse caso, a unidade representa um expoente cúbico, ou seja, há três direções de plano. Então, o volume está relacionado às unidades cúbicas, que são conhecidas, em ordem crescente de volume, como nanômetro cúbico (nm3), milímetro cúbico (mm3), centímetro cúbico (cm3), decímetro cúbico (dm3), metro cúbico (m3), decâmetro cúbico (dam3), hectômetro cúbico (hm3) e quilômetro cúbico (km3). De acordo com a conversão, temos que 1 m3 equivale às seguintes unidades: 1 km3 = 1.000.000.000 m3 1 hm3 = 1.000.000 m3 1 dam3 = 1000 m3 1 dm3 = 0,001 m3 3Unidades de medição 1 cm3 = 0,000001 m3 1 mm3 = 0,000000001 m3 As unidades de volume também estão diretamente relacionadas às unidades de capacidade de determinado sólido. As unidades de capacidade são conhe- cidas, em ordem crescente, como mililitro (ml), centilitro (cl), decilitro (dl), litro (l), decalitro (dal), hectrolitro (hl) e quilolitro (kl). É possível converter as unidades de capacidade em unidades de volume nos materiais que apresentarem características de sólidos ou líquidos. Assim, temos que: 1 l = 0,001 m3 = 1 dm3 As unidades que envolvem massa estão relacionadas aos pesos mássicos e são conhecidas, em ordem crescente, como miligrama (mg), centigrama (cg), decigrama (dg), grama (g), decagrama (dag), hectograma (hg) e quilograma (kg). Temos também as unidades de tempo, cujas condicionais de unidade se baseiam no segundo (s): 1 minuto = 60 segundos 1 hora = 60 minutos 1 dia = 24 horas 1 ano = 365 dias 1 década = 10 anos 1 século = 100 anos 1 milênio = 1.000 anos Há uma técnica para a conversão de unidades que se chama análise dimensional. Com a análise dimensional, é possível converter diversas unidades. Por exemplo, se você quer converter 1 m3 para cm3, basta multiplicar 1 m3 · X/m3, onde X corresponde a quantos centímetros temos em 1 metro, que são 100 cm. Logo, 1 m3 · 1003 cm3/m3 = 1003 cm3, ou 1.000.000 cm3. Treine e veja como é fácil converter medidas por análise dimensional. Unidades de medição4 Notação científica e terminologia correta de uma medição Na engenharia, há um termo conhecido como notação científica, que nada mais é do que representar números tidos como grandes de uma forma mais simples. Então uma notação científica representa notações de forma exponen- cial, e pode ser escrita como: Y · 10e O expoente “e” representa o número de casas que um número Y pode ter depois dele. Na medição, esse é um termo muito utilizado, pois há medidas com várias casas decimais após a vírgula, para garantir a precisão de núme- ros. Um exemplo bastante utilizado para a notação científica é o número de Avogadro, que tem a seguinte constante: 6,02 · 1023 Há também a conhecida notação E que é utilizada na maioria das calcula- doras. Nesse caso, no lugar do número da base 10, temos a letra para identificar que aquela parcela é um expoente. Por exemplo, na constante de Avogadro, a notação científica fica assim: 6,02 E23 Na medição, é bastante importante conhecer essas notações científicas, pois você poderá retirar do instrumento uma medida com a escala errada em relação à real. Na grandeza física, é importante também conhecer o que são algarismos significativos. Por exemplo: 5 = um algarismo significativo 15 = dois algarismos significativos 15,1 = três algarismos significativos 0,15 = três algarismos significativos 1,15 · 102 = três algarismos significativos 5Unidades de medição Então, nas medições, precisamos padronizar o número de algarismos sig- nificativos para uma ou outra medida equivalente. Imagine a medição de um lote de peças para verificar, por amostragem, se o lote será aceito ou rejeitado. Você deve utilizar, para a análise, um número que apresente a equivalência de algarismos significativos para a amostra. 1. As grandezas físicas estão relacionadas a algo que pode ser medido ou mensurado de forma qualitativa ou quantitativa. Ao fervermos a água, ela entra em ebulição a 100 °C. Qual é a grandeza física envolvida neste caso? a) Temperatura. b) Solidificação. c) Aceleração. d) Mudança de estado. e) Volume. 2. A unidade de medição necessária para medir a distância entre uma cidade A e uma cidade B é a unidade de: a) Área. b) Comprimento. c) Volume. d) Massa. e) Tempo. 3. João fez três medições em uma peça na fábrica. A primeira dimensão envolvia o comprimento, a segunda envolvia a largura e a terceira a altura. De qual unidade estamos falando? a) Área. b) Volume. c) Massa. d) Tempo. e) Comprimento. 4. Um fazendeiro mediu uma área de sua propriedade para venda, que tinha 5 m × 30 m. Sabendo que o comprador compra a terra por hectometro2, qual a dimensão dessa área em hm2? a) 0,015. b) 0,0015. c) 150. d) 0,15. e) 1,5. 5. Pedro precisa medir o resíduo de uma reação, em que a água é expelida de uma reação na indústria. Ele tem uma caixa de dimensões 4m × 3m × 5 m, mas precisa informar a medida em litros. Em determinada operação, a caixa se encheu pela metade. Com base nesses dados, qual a quantidade de água, em litros, foi colhida? a) 20.000. b) 15.000. c) 30.000. d) 40.000. e) 25.000. Unidades de medição6 ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. GONÇALVES JR, A. A. Metrologia e controle geométrico. Florianópolis: UFSC, 2000. GUIA para a Expressão daIncerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2018. MONTGOMERY, D. C.; RUNGER, G. C. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. OLIVARES, I. R. B. Gestão da qualidade em laboratórios. Campinas, SP: Átomo, 2009. SANTOS JÚNIOR, M. J.; IRIGOYEN, E. R. C. Metrologia dimensional: teoria e prática. Porto Alegre: UFRGS, 1995. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2018. Leituras recomendadas 7Unidades de medição Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Existe uma infinidade de situações em que é possível observar o conceito de unidades de medida. Você sabia que algumas delas podem ser combinadas ou sozinhas? Na Dica do Professor a seguir, você vai ver algumas situações do cotidiano envolvendo unidades de medida. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) As grandezas físicas estão relacionadas a algo que pode ser medido ou mensurado de forma qualitativa ou quantitativa. Ao ferver a água, ela entra em ebulição a 100 °C. Qual é a grandeza física envolvida nesse caso? A) Temperatura. B) Solidificação. C) Aceleração. D) Mudança de estado. E) Volume. 2) Uma unidade de medição necessária para medir a distância que uma pessoa levaria para chegar de uma cidade A para uma cidade B é a unidade de? A) Área. B) Comprimento. C) Volume. D) Massa. E) Tempo. 3) João fez três medições em uma peça na fábrica. A primeira dimensão envolvia o comprimento, a segunda envolvia a largura e a terceira, a altura. De qual unidade o texto está falando? A) Área. B) Volume. C) Massa. D) Tempo. E) Comprimento. 4) Um fazendeiro mediu uma área de sua propriedade para venda, a qual tinha 5 m × 30 m. Sabendo que o comprador compra a terra por hectometro2, qual a dimensão dessa área em hm2? A) 0,015. B) 0,0015. C) 150. D) 0,15. E) 1,5. 5) Pedro precisa medir o resíduo de uma reação, em que a água é expelida de uma reação na indústria. Ele tem uma caixa de dimensões 4 m × 3 m × 5 m, mas precisa informar a medida em litros. Em determinada operação, a caixa se encheu pela metade. Com base nesses dados, qual a quantidade de água, em litros, foi colhida? A) 20.000. B) 15.000. C) 30.000. D) 40.000. E) 25.000. NA PRÁTICA As unidades de volume são aquelas em que, além de um comprimento e de uma largura, há uma altura associada ao objeto, formando um determinado sólido. Quer dizer, ela está relacionada à dimensão geométrica tridimensional. A unidade de volume é muito importante dentro de um laboratório. O que você sabe sobre as vidrarias utilizadas neste ambiente? Todas têm em seu corpo a graduação que permite controlar o volume de líquidos e substâncias. Essa graduação proporciona medidas as quais são utilizadas pelos técnicos ou pesquisadores, tendo um caráter de maior ou menor precisão entre os tipos. Saiba mais sobre os instrumentos utilizados para que essas medições sejam realizadas. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Grandezas e medidas: medir, estimar e comparar Neste vídeo da Universidade Virtual do Estado de São Paulo (UNIVESP), você irá aprender sobre conceitos de grandezas e medidas aplicados em uma escola estadual do 5.° ano. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Medidas de grandezas físicas No seguinte vídeo você irá aprender sobre as medidas de grandezas físicas em relação à disciplina de Física. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Unidades de medida Leia o texto a seguir e saiba mais sobre o Sistema Internacional de Unidades (SI). Veja também algumas unidades que são derivadas das unidades básicas, mas também são usadas no SI. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Sistemas métricos decimais - sistema internacional de unidades (SI) APRESENTAÇÃO O metro foi definido, em 1889, em função de uma liga metálica de platina-irídio e, em 1983, apresentou sua definição atual: o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo. Todavia, o protótipo original de 1889 ainda é conservado no BIPM (Bureau Internacional de Pesos e Medidas), que foi criado para assegurar a unificação das medidas, por meio do surgimento do Sistema Internacional de unidades. O BIPM é fiscalizado pelo Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), sob autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM). O SI, conforme decisão da Conferência Geral distingue as unidades em duas classes: unidades de base e unidades derivadas. As unidades de base consistem em sete unidades bem definidas: metro, quilograma, segundo, ampere, kelvin, mol e candela. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar como o Sistema Internacional de Unidades surgiu e qual foi a causa deste surgimento. Além disso, também aprenderá as unidades desse sistema e a empregabilidade do sistema métrico decimal. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever como e por que surgiu o Sistema Internacional de Unidades.• Identificar as unidades do Sistema Internacional de Unidades.• Empregar o sistema métrico decimal.• DESAFIO A padronização das unidades de medidas é de grande importância, pois permite amplo progresso industrial. Ela também possibilita que pesquisas sejam reproduzidas em qualquer lugar do mundo, que bens de consumo sejam comercializados internacionalmente, dentre outras tantas aplicações. Talvez você nunca tenha pensado nisso, mas a utilização de um sistema de medição padronizado é algo bastante recente na história do homem. INFOGRÁFICO O Bureau Internacional de Pesos e Medidas foi criado para assegurar a unificação das medidas. Neste Infográfico, acompanhe as unidades e grandezas do Sistema Internacional de Unidades. CONTEÚDO DO LIVRO O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundo. As unidades são distinguidas em duas classes: unidades de base e unidades derivadas. As unidades de base são definidas em: metro, quilograma, segundo, ampére, kelvin, mol e candela. Na obra Metrologia, leia o capítulo Sistema métrico decimal - sistema internacional de unidades (SI), base teórica desta Unidade de Aprendizagem, no qual você vai ler sobre o surgimento do Sistema Internacional de Unidades a partir da necessidade de assegurar a unificação das medidas. Boa leitura. METROLOGIA Kelly Cristina de Lira Lixandrão Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI) Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Descrever como e porque surgiu o sistema internacional de unidades. � Identificar as unidades do sistema internacional de unidades. � Empregar o sistema métrico decimal. Introdução Você sabia que até pouco tempo atrás não havia um sistema de medição padronizado e que as unidades de medida eram definidas de maneira arbitrária? As medidas de comprimento, por exemplo, geralmente equi- valiam ao tamanho das partes do corpo do rei de cada país: o pé, a pole- gada, etc. Isso dificultava muito as transações comerciais e o intercâmbio científico entre os países. Hoje, estamos tão acostumados com o uso de um sistema de mediçãopadronizado que já nem paramos para pensar em sua importância. Neste capítulo, você vai estudar como o sistema internacional de unidades (SI) surgiu e por que. Também verá como funciona o padrão de unidades do SI e como empregar o sistema métrico decimal. Surgimento do sistema internacional de unidades A padronização das unidades de medidas é de grande importância, pois permite o amplo progresso industrial. Também possibilita que pesquisas sejam reproduzidas em qualquer lugar do mundo, que bens de consumo sejam comercializados internacionalmente, entre outras tantas aplicações. Talvez você nunca tenha pensado nisso, mas a utilização de um sistema de medição padronizado é algo bastante recente na história do homem. Até o século XVIII, as unidades de medida eram definidas de maneira arbitrária, variando de um país para outro e dificultando as transações comerciais e o intercâmbio científico. A França foi o primeiro país a colocar em prática a ideia de se adotar um sistema unificado de medição, que há séculos já vinha sendo discutida. Durante a Revolução Francesa, havia grande necessidade de padronização de medidas a serem utilizadas no comércio e na indústria. Foi nesse momento, após extensos estudos, que surgiu o sistema métrico decimal. Em 1875, foi assinado em Paris um tratado internacional conhecido como Convenção do Metro. Seu objetivo era estabelecer uma autoridade internacional no campo da metrologia. Nesse tratado, o metro foi adotado como unidade básica de medida do comprimento. O tratado também criou o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), cuja missão é assegurar a unificação das medidas. O BIPM é fiscalizado pelo Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), sob autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM). Com a criação dessas organizações, todo e qualquer assunto relacionado à medição passou a ser de responsabilidade delas. Ao longo dos anos, novas edições da CGPM foram revisando o sistema métrico e definindo os protóti- pos internacionais de metro, quilograma e demais unidades. Com o tempo, a CGPM estabeleceu que o sistema métrico internacional passaria a se chamar sistema internacional de unidades (SI). O sistema internacional de unidades (SI) atual pode ser considerado como uma forma moderna do sistema métrico decimal, e é o sistema de medição mais utilizado no mundo, sendo empregado pela grande maioria dos países. Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI)2 Essas organizações seguem atuando até hoje, com o objetivo de aperfei- çoar a área de metrologia. A CGPM é formada por delegados pertencentes aos Estados membros da Convenção do Metro, que se reúnem a cada quatro anos com a missão de: � propagar e aperfeiçoar o sistema métrico; � sancionar os resultados obtidos de novas determinações metrológicas fundamentais; � sancionar resoluções científicas de caráter internacional; � decidir sobre organização e desenvolvimento do BIPM. Já o BIPM, que possui sede próxima à cidade de Paris, possui sob sua responsabilidade: � estabelecimento de padrões fundamentais e escalas das principais grandezas físicas; � realização de comparações dos padrões nacionais e internacionais; � asseguramento da correspondência das técnicas de medidas; � coordenação de determinações referentes às constantes físicas. O CIPM é formado por 18 membros de diferentes Estados, que anualmente se reúnem a fim de garantir a unificação internacional das unidades de medidas. Nos laboratórios do BIPM, trabalham aproximadamente 45 físicos e técnicos que realizam pesquisas metrológicas, verificam padrões e fazem comparações internacionais das unidades. Esses trabalhos são detalhados anualmente em relatórios das sessões do Comitê Internacional. Devido à expansão das tarefas do BIPM, o CIPM instituiu, em 1972, os Comitês Consultivos, que têm autonomia para criar grupos de trabalho, temporários ou permanentes, para o estudo de questões específicas. Esses comitês têm regulamento comum e seus membros são laboratórios de metrologia e institutos especializados. Atualmente, existem 10 comitês: 1. Comitê Consultivo para Eletricidade e Magnetismo (CCEM). 2. Comitê Consultivo para Fotometria e Radiometria (CCPR). 3. Comitê Consultivo para Termometria (CCT). 4. Comitê Consultivo para Comprimento (CCL). 3Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI) O sistema internacional de unidades O sistema internacional de medidas distingue as unidades em duas classes: unidades de base e unidades derivadas. As unidades de base têm sete unidades bem definidas: metro, quilograma, segundo, ampere, kelvin, mol e candela, conforme você pode ver no Quadro 1. Fonte: Adaptado de Silva Neto (2012). Grandeza de base Símbolo Unidade de base Símbolo Comprimento l, h, r, x metro m Massa M quilograma kg Tempo, duração T segundo s Corrente elétrica I, i ampere A Temperatura termodinâmica T Kelvin K Quantidade de substância N mol mol Intensidade luminosa I v candela cd Quadro 1. Principais unidades do Sistema Internacional (SI) Para expressar valores de quantidades maiores ou menores nas unidades de base do SI, foram criados prefixos, que você pode ver listados no Quadro 2, que mostra também a quantidade expressa por cada prefixo. 5. Comitê Consultivo para Tempo e Frequência (CCTF). 6. Comitê Consultivo para Radiações Ionizantes (CCRI). 7. Comitê Consultivo para Unidades (CCU). 8. Comitê Consultivo para Massa e Grandezas Relacionadas (CCM). 9. Comitê Consultivo para Quantidade de Substância: Metrologia Química (CCQM). 10. Comitê Consultivo para Acústica, Ultrassom e Vibração (CCAUV). Fonte: Brasil (2012). Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI)4 Fonte: Adaptado de Silva Neto (2012). Fator Nome Símbolo Fator Nome Símbolo 101 deca da 10−1 deci d 102 hecto h 10–2 centi c 103 quilo k 10–3 mili m 106 mega M 10–6 micro µ 109 giga G 10–9 nano n 1012 tera T 10–12 pico p 1015 peta P 10–15 femto f 1018 exa E 10–18 atto a 1021 zetta Z 10–21 zepto z 1024 yotta Y 10–24 yocto y Quadro 2. Prefixos do SI As unidades derivadas são unidades que podem ser formadas pela com- binação entre as unidades de base. Veja no Quadro 3 quais são as unidades derivadas. Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo Superfície Metro quadrado m2 Volume Metro cúbico m3 Frequência Hertz Hz Massa específica (densidade) Quilograma por metro cúbico kg/m3 Velocidade Metro por segundo m/s Velocidade angular Radiano por segundo rad/s Aceleração Metro por segundo ao quadrado m/s2 Quadro 3. Unidades derivadas (Continua) 5Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI) Fonte: Adaptado de Silva Neto (2012). Quadro 3. Unidades derivadas Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo Aceleração angular Radiano por segundo ao quadrado rad/s2 Força Newton N Pressão (tensão mecânica) Newton por metro ao quadrado N/m2 Viscosidade cinemática Metro ao quadrado por segundo m2/s Viscosidade dinâmica Newton por segundo por metro quadrado N · s/m2 Trabalho, energia, quantidade de calor Joule J Potência Watt W Quantidade de eletricidade Coulomb C Tensão elétrica, diferença de potencial Volt V Intensidade do campo elétrico Volt por metro V/m Resistência elétrica Ohm Ω Capacitância elétrica Farad F Fluxo de indução magnética Weber Wb Indutância Henry H Indução magnética Tesla T Intensidade do campo magnético Ampere por metro A/m Força magnetomotriz Ampere A Fluxo luminoso Lumen Lm Luminância Candela por metro quadrado Cd/m2 Luminamento (ou aclareamento) lux Lx (Continuação) Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI)6 Emprego do sistema métrico decimal Como o próprio nome sugere, o sistema métrico decimal consiste em um sistema de medição decimalizado, ou seja, que utiliza uma base de 10, cuja unidade de base é o metro (abreviado como m).O metro é a unidade da grandeza comprimento e, com ele, você consegue medir a distância entre dois pontos. O sistema métrico também estabelece os múltiplos e os submúltiplos do metro, conforme você pode ver no Quadro 4. Perceba que cada unidade de comprimento é 10 vezes maior que a unidade imediatamente inferior — ou 10 vezes menor que a unidade imediatamente superior. Assim, as sucessivas unidades variam sempre de 10 em 10. A partir do metro também se derivam outras unidades. O metro quadrado (abreviado m2) é a unidade da grandeza superfície, e equivale à medida da superfície de um quadrado com um metro de lado. Essa unidade é utilizada para medir a área de algo. Veja no Quadro 5 a relação do metro quadrado com seus múltiplos e submúltiplos. Agora, cada unidade de superfície é 100 vezes maior ou menor que a unidade imediatamente inferior ou superior, uma vez que 102 = 100. Assim, as sucessivas unidades variam sempre de 100 em 100, quando falamos em metro quadrado. Temos também o metro cúbico (abreviado m3), que é a unidade da gran- deza volume. Ele equivale ao volume ocupado por um cubo com um metro de aresta. Veja no Quadro 6 a relação do metro cúbico com seus múltiplos e submúltiplos. Veja que cada unidade de volume é 1000 vezes maior ou menor que a unidade imediatamente inferior ou superior, uma vez que 103 = 1000. Assim, quando falamos em volume, as sucessivas unidades variam sempre de 1000 em 1000. O litro é a unidade de capacidade e está diretamente relacionado à grandeza volume, uma vez que 1 litro = 1 dm3. 7Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI) M ú lt ip lo s U n id a d e d e b a se S u b m ú lt ip lo s Q u ilô m e tr o H e c tô m e tr o D e c â m e tr o M e tr o D e cí m e tr o C e n tí m e tr o M ilí m e tr o km h m d am m d m cm m m 1. 0 0 0 10 0 10 1 0 ,1 0 ,0 1 0 ,0 01 Q u a d ro 4 . U n id a d e s d e c o m p ri m e n to Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI)8 M ú lt ip lo s U n id a d e d e b a se S u b m ú lt ip lo s Q u ilô m e tr o q u a d ra d o H e c tô m e tr o q u a d ra d o D e câ m e tr o q u a d ra d o M e tr o q u a d ra d o D e cí m e tr o q u a d ra d o C e n tí m e tr o q u a d ra d o M ilí m e tr o q u a d ra d o km 2 h m 2 d am 2 m 2 d m 2 cm 2 m m 2 1. 0 0 0 .0 0 0 10 .0 0 0 10 0 1 0 ,0 1 0 ,0 0 01 0 ,0 0 0 0 01 Q u a d ro 5 . U n id a d e s d e s u p e rf íc ie 9Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI) M ú lt ip lo s U n id a d e d e b a se S u b m ú lt ip lo s Q u il ô m e tr o c ú b ic o H e c tô m e tr o c ú b ic o D e c â m e tr o c ú b ic o M e tr o c ú b ic o D e c ím e tr o c ú b ic o C e n tí m e tr o c ú b ic o M ilí m e tr o c ú b ic o k m 3 h m 3 d a m 3 m 3 d m 3 c m 3 m m 3 1 .0 0 0 .0 0 0 .0 0 0 1 .0 0 0 .0 0 0 1 0 0 0 1 0 ,0 0 1 0 ,0 0 0 0 0 1 0 ,0 0 0 0 0 0 0 0 1 Q u a d ro 6 . U n id a d e s d e v o lu m e Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI)10 O sistema métrico é bastante amplo e complexo, e existem muitas outras medidas derivadas do metro. Reveja o Quadro 1 e o Quadro 3 para identificar outras unidades derivadas do metro, além das outras unidades de base ado- tadas pelo SI. Reveja também o Quadro 2, que mostra os prefixos utilizados pelo SI — eles não fazem mais sentido agora que você estudou um pouco do sistema métrico? 1. Em 1875, foi criado em Paris, pela Convenção do Metro, o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). Qual a sua missão? a) Propagar e aperfeiçoar o sistema métrico. b) Assegurar a unificação de medidas. c) Sancionar os resultados obtidos de novas determinações metrológicas fundamentais. d) Sancionar resoluções científicas de caráter internacional. e) Decidir sobre organização e desenvolvimento do BIPM. 2. O CIPM (Comitê Internacional de Pesos e Medidas), em função da expansão das tarefas do BIPM, instituiu em 1972 Comitês Consultivos, que possuem autonomia de criar grupos de trabalho, temporário ou permanente, para o estudo de questões específicas. Quantos comitês foram criados? a) Nove Comitês Consultivos. b) Oito Comitês Consultivos. c) Dez Comitês Consultivos. d) Sete Comitês Consultivos. e) Seis Comitês Consultivos. 3. O SI distingue as unidades em duas classes: unidades de base e as unidades derivadas. As unidades de base possuem quantas unidades bem definidas? a) 3. b) 4. c) 5. d) 6. e) 7. 4. O BIPM é fiscalizado pelo Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), sob autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), que é formada por delegados pertencentes aos Estados membros da Convenção do Metro. Eles se reúnem a cada quatro anos com a missão de: a) Propagar e aperfeiçoar o sistema métrico. b) Estabelecer padrões fundamentais e escalas das principais grandezas físicas. c) Realizar comparações dos padrões nacionais e internacionais. d) Assegurar a correspondência das técnicas de medidas. e) Coordenar determinações referentes às constantes físicas. 5. O progresso do homem acompanhado de sua habilidade de medir faz com que determinada 11Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI) SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. Leituras recomendadas BRASIL. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO). Sistema internacional de unidades. Rio de Janeiro: INMETRO, 2007. BRASIL. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO). Sistema internacional de unidades. Rio de Janeiro: INMETRO, 2012. Referência medida seja reconhecida em qualquer lugar do mundo, a partir do reconhecimento dos padrões. Assim, a metrologia torna-se uma linguagem universal. Como a unidade de medida é representada? a) Algarismo romano. b) Letra. c) Número. d) Símbolo. e) Equação. Sistemas métricos decimais — sistema internacional de unidades (SI)12 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Você sabia que até pouco tempo atrás não havia um sistema de medição padronizado e que as unidades de medida eram definidas de maneira arbitrária? As medidas de comprimento, por exemplo, geralmente equivaliam ao tamanho das partes do corpo do rei de cada país, como o pé, a polegada, etc., o que dificultava muito as transações comerciais e o intercâmbio científico entre os países. Hoje, as pessoas estão tão acostumadas com o uso de um sistema de medição padronizado que já nem se pensa mais em sua importância. Na Dica do Professor, você verá o sistema métrico decimal e as unidades e grandezas de base. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Em 1875 foi criado em Paris, pela Convenção do Metro, o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). Qual a sua missão? A) Propagar e aperfeiçoar o sistema métrico. B) Assegurar a unificação de medidas. C) Sancionar os resultados obtidos de novas determinações metrológicas fundamentais. D) Sancionar resoluções científicas de caráter internacional. E) Decidir sobre a organização e o desenvolvimento do BIPM. O CIPM (Comitê Internacional de Pesos e Medidas), em função da expansão das tarefas do BIPM, instituiu, em 1972, os Comitês Consultivos. Eles possuem 2) autonomia para criar grupos de trabalho, temporários ou permanentes, para o estudo de questões específicas. Quantos Comitês foram criados? A) Nove Comitês Consultivos. B) Oito Comitês Consultivos. C) Dez Comitês Consultivos. D) Sete Comitês Consultivos.E) Seis Comitês Consultivos. 3) O SI, conforme decisão da Conferência Geral, distingue as unidades em duas classes: unidades de base e unidades derivadas. As unidades de base possuem quantas unidades bem definidas? A) 3. B) 4. C) 5. D) 6. E) 7. O BIPM é fiscalizado pelo Comitê Internacional de Pesos e Medidas (CIPM), sob autoridade da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), sendo esta última formada por delegados pertencentes aos Estados membros da Convenção do Metro, 4) que se reúnem a cada quatro anos, possuindo como missão: A) a propagação e o aperfeiçoamento do sistema métrico. B) o estabelecimento de padrões fundamentais e de escalas das principais grandezas físicas. C) a realização de comparações dos padrões nacionais e internacionais. D) o asseguramento da correspondência das técnicas de medidas. E) a coordenação de determinações referentes às constantes físicas. 5) O progresso do homem, acompanhado de sua habilidade de medir, faz com que determinada medida seja reconhecida em qualquer lugar do mundo a partir do reconhecimento dos padrões. Assim, a metrologia torna-se uma linguagem universal. Como a unidade de medida é representada? A) Algarismo romano. B) Letra. C) Número. D) Símbolo. E) Equação. NA PRÁTICA Como o próprio nome sugere, o sistema métrico decimal consiste em um sistema de medição decimalizado, ou seja, que utiliza uma base de 10, cuja unidade de base é o metro (abreviado por m). O metro é a unidade da grandeza de comprimento e, com ele, você consegue medir a distância entre dois pontos. O sistema métrico também estabelece os múltiplos e os submúltiplos do metro. Na Prática, você vai aprender sobre o paquímetro com o sistema de medida métrico, com sistema de medidas métrico e inglês e o digital. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Sistema métrico decimal como um saber escolar no brasil: alteração das práticas escolares na segunda metade do Oitocentos Leia este artigo que apresenta um resumo de como o sistema métrico deveria se tornar um dos conteúdos de formação geral. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! O Sistema Internacional de Unidades - SI Leia este artigo que apresenta um resumo sobre o porquê da criação do Sistema Internacional de unidades. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Análise da confiabilidade e concordância dos métodos paquímetro e polpas digitais na mensuração da diástase do músculo reto abdominal Veja este artigo que apresenta um resumo sobre o uso do paquímetro e polpas digitais para determinar a diástase dos músculos retos abdominais. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Sistema inglês de medição – noções gerais APRESENTAÇÃO O sistema inglês de medição surgiu a partir da necessidade de se criar uma padronização das medidas e, para isso, os reis ingleses estabeleceram relações importantes entre a jarda, do inglês yard, e outras medidas. A polegada geralmente é utilizada para medições pequenas a médias e a milha terrestre (equivalente a 1.760 jardas), para grandes distâncias. A jarda é a unidade de medida padrão do sistema inglês e corresponde a 91,44 cm. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar como o sistema inglês de medição surgiu e qual a forma utilizada para estabelecer a jarda como padrão desse sistema. Além disso, vai aprender sobre a diferença entre o sistema inglês de medição e o sistema métrico, e ainda, saberá como medir em polegadas e em milímetros com o uso do paquímetro. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Descrever como surgiu o sistema inglês de medição.• Diferenciar o sistema inglês de medição do sistema métrico.• Medir em polegadas e em milímetros usando o paquímetro.• DESAFIO Você trabalha em uma empresa que fornece componentes de fixação (tais como parafusos, porcas e outros) para a indústria automotiva, e necessita realizar medições de uma peça com o uso de um paquímetro. Quais são as equivalências de medida encontradas no sistema métrico para esses 3 valores numéricos? Além disso, responda: qual o volume cúbico da peça em unidades de m³? INFOGRÁFICO Você sabia que o sistema inglês de medição, também chamado de sistema imperial, surgiu originalmente na Roma Antiga? Sim! E ele foi evoluindo com o passar dos anos. Veja o Infográfico a seguir e saiba como surgiu o sistema inglês de medição e para quais medições se utiliza polegadas e jardas. CONTEÚDO DO LIVRO No Brasil, é adotado o sistema internacional de unidades (SI), que tem o metro como sua unidade padrão. Mas o sistema inglês de medição também é muito utilizado, principalmente em algumas áreas específicas, como a indústria metalmecânica. O sistema inglês foi desenvolvido a partir do estabelecimento de relações entre a jarda e outras medidas, ou seja, a jarda é a unidade de medida padrão do sistema inglês. No capítulo Sistema inglês de medição – noções gerais, da obra Metrologia, você vai aprender sobre o sistema inglês de medição e sobre a diferença entre esse sistema e o sistema métrico, além de compreender como medir em polegadas e em milímetros, com o uso do paquímetro. Boa leitura. METROLOGIA Kelly Cristina de Lira Lixandrão Sistema inglês de medição — noções gerais Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Descrever como surgiu o sistema inglês de medição. � Diferenciar o sistema inglês de medição do sistema métrico. � Medir em polegadas e em milímetros usando o paquímetro. Introdução Embora o Brasil adote o sistema internacional de unidades (SI), que tem o metro como sua unidade padrão, o sistema inglês de medição também é bastante utilizado, principalmente em algumas áreas específicas, como a indústria metalmecânica. O sistema inglês foi desenvolvido a partir do estabelecimento de relações entre a jarda e outras medidas. A jarda, então, é a unidade de medida padrão do sistema inglês. Neste capítulo, você vai estudar como o sistema inglês de medição surgiu e qual foi a forma utilizada para estabelecer a jarda como padrão do sistema. Além disso, vai verificar qual é a diferença entre o sistema inglês de medição e o sistema métrico e ver como medir em polegadas e em milímetros usando o paquímetro. O sistema inglês de medição O sistema inglês de medição, também chamado de sistema imperial, surgiu originalmente na Roma antiga e evoluiu ao longo do tempo. No século XII, com a intenção de criar uma padronização, a Inglaterra oficializou a jarda (do inglês yard) como sendo a distância entre a ponta do nariz do rei Henrique I e seu dedo polegar, estando ele de braço esticado. A escolha da jarda deveu-se a sua grande utilização na época. A partir daí, foram estabelecidas relações importantes entre a jarda e outras medidas, todas referentes a partes do corpo dos reis da Inglaterra: 1 pé (do inglês foot)= 12 polegadas (do inglês inch) 1 jarda = 3 pés No sistema inglês, geralmente a polegada é utilizada para medições pe- quenas e médias, e a milha terrestre (equivalente a 1760 jardas), para grandes distâncias. A polegada pode ser dividida em frações com numerador ímpar e cujo denominador pode ser 2, 4, 8, 16, 32, 64 ou 128. Simbolicamente, a polegada é indicada por uma dupla plica (ʺ); às vezes também se usa aspas. A resolução de 1/16ʺ é a mais utilizada pela polegada fracionária. Con- forme pode ser visto na Figura 1, na primeira peça, cada divisão da escala tem espaçamento de 1/16ʺ e, na segunda, a medida é de 2 3/16 ,̋ que você lê como “duas polegadas e três dezesseis avos de polegada”. Figura 1. Esquemas de escalas em polegada fracionária com resolução de 1/16” e 2 3/16”. Fonte: Silva Neto (2012). Sistema inglês de medição — noções gerais2 Para dimensões inferiores a uma polegada, essa unidade de medidapode ser representada por leitura fracionária ou milesimal. Veja estes exemplos: Para leitura fracionária: 1/4” — “um quarto de polegada” Para leitura milesimal: 0.015” — “quinze milésimos de polegada” Veja agora exemplos para dimensões maiores do que uma polegada: Para leitura fracionária: 1 3/8” — “uma polegada e três oitavos de polegada” Para leitura milesimal: 3.045” — “três polegadas e quarenta e cinco milésimos de polegada” Na Figura 2, você pode ver uma escala em polegada milesimal, na qual cada divisão da escala tem uma resolução de 0.025 .̋ Figura 2. Esquema de uma escala em polegada milesimal com resolução de 0.025”. Fonte: Silva Neto (2012). Diferença entre o sistema inglês de medição e o sistema métrico O metro é a unidade de medida do SI, adotado como padrão pela maioria dos países, incluindo o Brasil. Em alguns países, porém, como Inglaterra e Estados Unidos, são adotadas as unidades de medidas do sistema inglês de medição. 3Sistema inglês de medição — noções gerais A jarda é a unidade de medida padrão do sistema inglês e corresponde a 91,44 cm. Para converter as unidades do sistema inglês para o SI, é conside- rado que 1 polegada corresponde a 25,4 mm. Os casos mais importantes de conversão são os que você pode ver a seguir. Converter polegadas para milímetros: para esta conversão, é necessário multiplicar o número dado em polegadas por 25,4, conforme o exemplo: 2” → 2 × 25,4 = 50,8 mm Converter milímetros para polegadas fracionárias: para esta conversão, é necessário multiplicar o número dado em milímetros por 128 e dividir por 25,4, sendo que o resultado do numerador deve ser um número exato; caso não seja, ele deve ser arredondado para o inteiro mais próximo do decimal encontrado. No denominador, deve ser colocado 128, que corresponde à menor resolução da polegada fracionária, conforme o exemplo: 12,7 mm → (12,7 × 128)/25,4 = 64 64/128 = 1/2” Converter milímetros para polegadas milesimais: para esta conversão, é necessário dividir o número dado em milímetros por 25,4, conforme o exemplo: 30,5 mm → 30,5/25,4 = 1200” Medição em polegadas e em milímetros usando o paquímetro O nome paquímetro tem origem nas palavras gregas paqui, que significa “espessura”, e metron, que significa “medida”. Conforme você pode ver na Figura 3, o paquímetro universal, que é o mais utilizado, tem uma régua graduada fixa sobre a qual desliza um cursor, chamado de nônio ou Vernier. Sistema inglês de medição — noções gerais4 Figura 3. Réguas e fitas métricas com marcações métricas e imperiais. Fonte: Jason Winter/Shutterstock.com. A resolução de um paquímetro corresponde à menor medida que o instrumento é capaz de medir. Para encontrá-la, você divide a unidade que o instrumento tem em sua escala fixa pelo número de divisões que ele tem em sua escala móvel (nônio ou Vernier). Por exemplo, se a escala fixa de um paquímetro for em milímetros e a escala móvel tiver 20 divisões, a resolução desse paquímetro será 1 mm/20 = 0,05 mm. Na Figura 4, você pode verificar como é realizada a leitura de um paquí- metro em milímetros. Inicialmente, na escala fixa, você lê os milímetros que estão até antes do zero do nônio — que, neste caso, são 4 mm. Após, lê os milímetros do nônio cujo traço (divisão) coincide com o traço da escala fixa — que, neste caso, é o número 4. Feito isso, você soma os valores encontrados, e o resultado obtido será 4,4 mm. 5Sistema inglês de medição — noções gerais Figura 4. Paquímetro universal. Fonte: oYOo/Shutterstock.com. Na Figura 5, você pode verificar como é feita a leitura de paquímetro em polegadas fracionárias. A escala fixa tem divisão de 1/16 ,̋ e a móvel tem resolução de 1/128 .̋ A leitura é realizada de forma similar à da escala em milímetros. No exemplo abaixo, o valor encontrado corresponde a 1 1/16ʺ + 1/128ʺ = 1 9/128 ,̋ cuja leitura é “uma polegada e nove e cento e vinte e oito avos de polegada”. Figura 5. Leitura utilizando o paquímetro em polegadas fracionárias, com resolução de 1/128”. Fonte: Silva Neto (2012). Sistema inglês de medição — noções gerais6 1. O sistema inglês de medição surgiu na Roma antiga e evoluiu ao longo do tempo. No século XII, com a intenção de criar uma padronização, a Inglaterra oficializou a jarda, em razão de sua grande utilização. Qual foi o parâmetro utilizado para estipulá-la? a) A distância entre a ponta do nariz do rei Henrique I e seu dedo polegar, estando ele de braço esticado. b) A distância entre a ponta do nariz do rei Augusto I e seu dedo polegar, estando ele de braço esticado. c) A distância entre a orelha do rei Henrique I e seu dedo indicador, estando ele de braço esticado. d) A distância entre a orelha do rei Augusto I e seu dedo indicador, estando ele de braço esticado. e) A distância entre a ponta do nariz do rei Henrique I e seu dedo indicador, estando ele de braço esticado. 2. Os reis da Inglaterra estabeleceram relações importantes entre a jarda e outras medidas. Em quais situações a polegada e a milha terrestre são utilizadas? a) A milha terrestre é utilizada para medições pequenas e médias, e a polegada, para grandes distâncias. b) A milha terrestre é utilizada para medições pequenas, e a polegada, para grandes distâncias. c) A polegada é utilizada para medições pequenas e médias, e a milha terrestre, para grandes distâncias. d) A polegada é utilizada para grandes distâncias, e a milha terrestre, para medições médias. e) A milha terrestre e a polegada são utilizadas para medições pequenas e médias. 3. A polegada pode ser lida de forma fracionada ou milesimal; simbolicamente, ela é indicada por plicas (”) ou aspas. Como é feita a leitura de 0.15”? a) Quinze polegadas. b) Quinze centésimos de polegada. c) Quinze décimos de polegada. d) Quinze quartos de polegada. e) Quinze milésimos de polegada. 4. Quantos centímetros equivalem a uma jarda? a) 91,44 cm. b) 92,55 cm. c) 92,44 cm. d) 91,55 cm. e) 91,54 cm. 5. O paquímetro universal tem uma régua graduada fixa, sobre a qual desliza um cursor, chamado de nônio ou Vernier. Como é encontrada a sua resolução? a) Dividindo o número de divisões da escala móvel pela unidade da escala fixa. b) Multiplicando o número de divisões da escala móvel pela unidade da escala fixa. c) Dividindo a unidade da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. d) Multiplicando a unidade da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. e) Dividindo a unidade da escala fixa por mil. 7Sistema inglês de medição — noções gerais INMETRO. Sistema Internacional de Unidades. 1ª ed brasileira da 8ª. Edição do BIPM. Rio de Janeiro, 2012. INMETRO. Sistema Internacional de Unidades - SI. 8ª. Edição do BIPM. Rio de Janeiro, 2007 NETO, J. C. da S. Metrologia e Controle Dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. Leitura recomendada BRASIL. Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO). Sistema internacional de unidades. Rio de Janeiro: INMETRO, 2012. Referência Sistema inglês de medição — noções gerais8 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR A palavra paquímetro tem origem nas palavras gregas paqui, que significa espessura, e metro, que significa medida. O paquímetro universal apresenta uma régua graduada fixa, sobre a qual desliza um cursor, chamado de nônio ou Vernier. Na Dica do Professor a seguir, você verá como medir em polegadas e em milímetros, por meio do paquímetro. Além disso, verá mais sobre o sistema inglês de medição. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) O sistema inglês de medição foi originado na Roma Antiga e evoluiu com o passar dos séculos.No século XII, com a intenção de se criar uma padronização, pela Inglaterra, a jarda, em razão de sua grande utilização, foi oficializada. Qual foi o parâmetro utilizado para estipulá-la? A) A distância entre a ponta do nariz do Rei Henrique I e seu dedo polegar, estando ele de braço esticado. B) A distância entre a ponta do nariz do Rei Augusto I e seu dedo polegar, estando ele de braço esticado. C) A distância entre a orelha do Rei Henrique I e seu dedo indicador, estando ele de braço esticado. D) A distância entre a orelha do Rei Augusto I e seu dedo indicador, estando ele de braço esticado. A distância entre a ponta do nariz do Rei Henrique I e seu dedo indicador, estando ele de E) braço esticado. 2) Os reis da Inglaterra estabeleceram relações importantes entre a jarda e outras medidas. Uma jarda equivale a três pés. Em quais situações a polegada e a milha terrestre são utilizadas? A) A milha terrestre é utilizada para medições pequenas a médias e a polegada, para grandes distâncias. B) A milha terrestre é utilizada para medições pequenas e a polegada, para grandes distâncias. C) A polegada é utilizada para medições pequenas a médias e a milha terrestre, para grandes distâncias. D) A polegada é utilizada para grandes distâncias e a milha terrestre, para medições médias. E) A milha terrestre e a polegada são utilizadas para medições pequenas a médias. 3) A polegada pode ser dividida em frações com numerador ímpar, cujo denominador pode ser 2, 4, 8, 16, 32, 64 ou 128. Simbolicamente, a polegada é indicada por aspas (”). Como é feita a leitura de 0.15”? A) Quinze polegadas. B) Quinze centésimos de polegada. C) Quinze décimos de polegada. D) Quinze quartos de polegada. E) Quinze milésimos de polegada. 4) O metro é a unidade de medida do Sistema Internacional, adotado como padrão pela maioria dos países. Todavia, em alguns países, como Inglaterra e Estados Unidos, são adotadas as unidades de medidas do sistema inglês, também conhecido como sistema imperial. Quantos centímetros equivalem a uma jarda? A) 91,44 cm. B) 92,55 cm. C) 92,44 cm. D) 91,55 cm. E) 91,54 cm. 5) O paquímetro universal, que é o mais utilizado, possui uma régua graduada fixa, sobre a qual desliza um cursor, chamado de nônio ou vernier. Como é encontrada a sua resolução? A) Dividindo-se o número de partes que apresenta em sua escala móvel pela unidade que o instrumento apresenta em sua escala fixa. B) Multiplicando-se o número de divisões que apresenta em sua escala móvel pela unidade que o instrumento apresenta em sua escala fixa. C) Dividindo-se a unidade que o instrumento apresenta em sua escala fixa pelo número de divisões que apresenta em sua escala móvel. D) Multiplicando-se a unidade que o instrumento apresenta em sua escala fixa pelo número de divisões que apresenta em sua escala móvel. E) Dividindo-se a unidade que o instrumento apresenta em sua escala fixa por mil. NA PRÁTICA O paquímetro é um instrumento de medição largamente encontrado na indústria, sendo utilizado para medidas lineares de peças e de profundidade, de modo que é muito importante que você saiba realizar a sua leitura. Ele possui uma régua graduada fixa, sobre a qual desliza um cursor, chamado de nônio ou Vernier. Veja a seguir alguns exemplos de peças que podem ser medidas com o paquímetro. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Sistema internacional de unidades Neste artigo, você poderá verificar diversas informações referentes ao sistema internacional de unidades. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Leitura régua graduada polegada Você sabe como é feita esta leitura? Então assista ao vídeo a seguir. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Medições Saiba mais sobre a importância das medições e como elas são calculadas nos sistemas. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Medições e resultados de medições APRESENTAÇÃO Nesta unidade estudaremos os resultados de uma medição. Os resultados de uma medição são de extrema importância, pois é por intermédio da correta interpretação da mesma, que podemos constatar se um componente está em conformidade ou não. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Expressar Resultados de Medição.• Reconhecer Tolerâncias.• Diferenciar Incerteza e Tolerância.• DESAFIO Imagine que você trabalha no Setor Metalúrgico e precisa selecionar as peças que serão enviadas a um cliente. Sua tolerância de processo é 80 +/- 0,05mm. Você dispõe de um instrumento com incerteza de medição de +/- 0,005mm. Relate como é possível garantir a Conformidade destes produtos e quais produtos você mandaria para seu cliente! INFOGRÁFICO Entenda como o resultado de uma medição é influenciado por diversos fatores: CONTEÚDO DO LIVRO Medir é uma tarefa muito importante, pois através de uma medição você pode determinar inúmeras características de um determinado componente. Mas tecnicamente falando, o que é medir? Descubra fazendo a leitura do trecho da obra Fundamentos da Metrologia. Boa leitura. FUNDAMENTOS DE METROLOGIA Cristiano Linck Organizador Metrologia industrial: medições e resultados de medições Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Expressar resultados de medição. � Reconhecer tolerâncias. � Diferenciar incerteza e tolerância. � Justificar conformidade. Introdução Neste texto, você vai estudar os resultados de uma medição. Os resultados de uma medição são de extrema importância, pois é por meio da correta interpretação da medição que você pode verificar se um componente está em conformidade ou não. Resultados de medição Medir é uma tarefa muito importante, pois através de uma medição você pode determinar inúmeras características de um determinado componente. Mas tecnicamente falando, o que é medir? Medir é determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. Grandezas são atributos de fenômenos físicos que podem ser quantitativa- mente determinados; ou seja, são fenômenos para os quais você pode atribuir um valor numérico, como comprimento, massa, temperatura, tempo, intensi- dade luminosa, entre outros. Toda medição provém do ato de medir, do ato de determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. A partir dessa medição você tem um resultado de medição. Resultado de medição é o valor de uma grandeza obtido por medição. Para ter validade, esse resultado deve estar acompanhado de sua incerteza de medição. A incerteza de medição é um parâmetro associado ao resultado de uma medição que caracteriza a dispersão dos valores que podem ser fundamental- mente atribuídos a um mensurando. Em outras palavras, ela vai ser a quanti- ficação da dúvida referente àquele resultado. Será que o resultado fornecido pelo instrumento de medição é realmente aquele que está sendo indicado? Fique atento Você determina o quanto aquele resultado pode estar certo por meio de análises estatísticas, baseadas no instrumento, no ambiente, na pessoa que está medindo, na peça, no método de medição e nas próprias medidas. Tam- bém faz isso por meio da repetição de medições de uma mesma peça. Dessa maneira, a incerteza pode ser considerada como um indicador da confiabili- dade da medição. Sabendo disso, ainda restam alguns questionamentos sobre medidas e medi- ções. Por exemplo: por que você mede algo? Qual a necessidade prática de medir? A resposta é: para investigar, monitorar e controlar fenômenos físicos. Em outras palavras, medir ajuda a entender se um fenômeno está dentro do esperado. Você mede a temperatura de uma criança doente esperando que ela não esteja com febre. Caso esteja, toma algumas atitudes, como levar ao médico. O mesmo ocorre com umapeça! Você mede suas dimensões para saber se ela está compatível com o uso. Caso não esteja, interfere no processo para que ela fique de acordo com o esperado. Exemplo Incerteza e tolerância O esperado em um sistema produtivo geralmente é fornecido por especifica- ções que podem ser tanto de projetos (que consideram a fabricação perfeita do componente) quanto de especificações de processo (que consideram o pro- cesso produtivo do componente como uma variável). Sabendo que a variação 13Metrologia industrial: medições e resultados de medições em qualquer etapa do processo pode vir de 6 variáveis, conhecidas como 6 M, surgiram as tolerâncias. 6 M é o nome dado aos 6 fatores de variabilidade. São eles: � Mão de obra � Material � Método � Máquina � Medição � Meio ambiente Saiba mais As tolerâncias são as variações permitidas do processo ou do projeto. Em outras palavras, é aquilo que pode variar em uma medida sem comprometer o funcionamento de um componente e sem que a peça seja descartada. Existem 3 tipos de tolerância: � Dimensionais � Geométricas � Acabamento Superficial As tolerâncias dimensionais tratam das dimensões lineares e angulares de peças e componentes. As tolerâncias geométricas são mais recentes e tratam da geometria e do posicionamento de elementos das peças e compo- nentes. As tolerâncias de acabamento superficial dizem respeito a limites aceitáveis de rugosidade das peças e componentes. Todas essas tolerâncias são importantes para garantir a conformidade dos produtos e processos. Conformidade Conformidade é a característica que garante que determinada medida está dentro da tolerância com influência da incerteza de medição. De certa forma, isso garante que os produtos tenham funcionalidade e atendam às necessidades e especificações dos clientes. Atender às necessidades e expectativas dos clien- tes é garantir a qualidade dos produtos, processos e serviços prestados. 14 Fundamentos de metrologia A Figura 1 sintetiza os conceitos de conformidade, tolerância e incerteza para garantir a qualidade. Assim, é importante que você saiba diferenciar o que é tolerância e o que é incerteza. Tolerância é aquilo que você permite que a peça varie. Ou seja, é o que o cliente deseja baseado em estudos de aceitação de componentes e pe- ças. Já a incerteza é o quanto de dúvida você tem a respeito de um resultado, baseado em estudos estatísticos relativos ao ato de medir. A regra de ouro da metrologia diz que a incerteza deve ser 10 vezes menor que a tolerância de processo. Isso evita que peças dentro da tolerância estejam com defeito devido à incerteza fornecida pela medida. Lembre-se de que um resultado só garante a conformidade se estiver com sua incerte- za muito bem definida e dentro dos limites especificados pelas tolerâncias! Fique atento Tolerância Incerteza Instrumento Qualidade Variações permissíveis Dimensionais geométricas Acabamento superficial Especificações dos clientes Conformidade Figura 1. Influência de tolerância, incerteza e instrumento na conformidade metrológica. 15Metrologia industrial: medições e resultados de medições 1. O que é medir? a) Encontrar uma medida em um instrumento de medição. b) Determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. c) Utilizar um instrumento de medição. d) Apropriar-se de resultados calculados. e) Obter um resultado. 2. Por que medimos? a) Para controlar e monitorar um processo. b) Porque os clientes solicitam. c) Porque é requisito normativo. d) Porque o coordenador solicita. e) Para utilizar os instrumentos. 3. O que é o resultado de uma medição? a) Valor do instrumento de medição. b) Valor de uma grandeza obtida por cálculos. c) Valor de uma grandeza obtida por medição. d) Obtenção de unidades de medida. e) O que conseguimos visualizar num mostrador. 4. O que são tolerâncias dimensionais? a) Variações permissíveis de acaba- mento superficial. b) Variações permissíveis da geometria. c) Resultado obtido por uma medição. d) Variações permissíveis das dimensões. e) Incerteza de medição. 5. O que é conformidade? a) Uma característica estar de acordo com as especificações de tolerâncias, mesmo com sua incerteza. b) O resultado estar na faixa nominal. c) O resultado estar de acordo com a resolução do instrumento. d) Determinar o valor de uma grandeza. e) Controlar um processo. Exercícios ALBERTAZZI, A. G. Jr; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Manole: Barueri, São Paulo, 2008. SCARAMBONI, A. et al. Telecurso 2000: Curso profissionalizante: Mecânica: Metrologia. Rio de Janeiro: Fundação Roberto Marinho, 2003. 244p. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES: SI. Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/ SEPIN, 2012. 94 p. VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA (VIM 2012): Conceitos fundamentais e gerais e termos associados. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. 94 p. Leituras recomendadas 16 Fundamentos de metrologia DICA DO PROFESSOR Assista ao vídeo para compreender melhor como a Conformidade pode ser alcançada! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) O que é medir? A) a) Encontrar uma medida em um instrumento de medição. B) b) Determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. C) c) Utilizar um Instrumento de Medição. D) d) Apropriar-se de resultados calculados. E) e) Obter um resultado. 2) Por que medimos? A) a) Controlar e monitorar um processo. B) b) Porque os clientes solicitam. C) c) Porque é requisito normativo. D) d) Porque o coordenador solicita. E) e) Para utilizar os instrumentos. 3) O que é o resultado de uma Medição? A) a) Valor do Instrumento de Medição. B) b) Valor de uma grandeza obtida por cálculos. C) c) Valor de uma grandeza obtida por uma Medição. D) d) É a obtenção de unidades de medida. E) e) É o que conseguimos visualizar em um mostrador. 4) O que são Tolerâncias Dimensionais? A) a) Variações permissíveis de acabamento superficial. B) b) Variações permissíveis da geometria. C) c) Resultado obtido por uma Medição. D) d) Variações permissíveis das dimensões. E) e) Incerteza de Medição. 5) O que é Conformidade? a) Uma característica estar de acordo com as especificações de tolerâncias, mesmo com A) sua incerteza! B) b) O resultado é estar na faixa nominal. C) c) O resultado é estar de acordo com a resolução do instrumento. D) d) Determinar o valor de uma grandeza. E) e) Controlar um processo. NA PRÁTICA A Conformidade dos produtos só pode ser obtida com qualidade nos processos. A Conformidade, tolerâncias e incertezas estão em todas as medições... SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Vocabulário Internacional de Metrologia Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tolerância Geometrica de Forma Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tolerância Geometrica de Orientação Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tolerância Geometrica de Posição Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Conceito de exatidão (acurácia) APRESENTAÇÃO A exatidão de uma medida, também conhecida como acurácia, é um parâmetro qualitativo que indica o quanto um valor medido se aproxima do valor verdadeiro de uma grandeza. Por exemplo, ao pesar uma massa padrão de 100g em uma balança, espera-se obter leituras (ou indicações) de 100g, ou um valor muito próximo disso. Afinal, uma massa padrão tem um valor conhecido e é desejável que a balança seja capaz de indicar o valor conhecido com um bom grau de exatidão. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar o conceito de exatidão de uma medida, analisar a relação entre os resultados de uma medição em relação a um valor de referência e, por fim, compreender como a exatidão impacta na medição de lotes de fabricação. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentaros seguintes aprendizados: Definir exatidão.• Analisar os resultados da medição comparando-a com um valor teórico.• Descrever o significado de acurácia na medição de lotes de fabricação.• DESAFIO A exatidão de uma medida está relacionada ao grau de concordância entre o valor medido e o valor verdadeiro do mensurando, ou seja, da propriedade que está sendo medida. No entanto, saber o valor verdadeiro de uma grandeza é muito difícil. Por esse motivo, costuma-se escolher um valor de referência (conhecido) para avaliar a exatidão de um sistema de medição. Já a precisão de uma medida está associada ao grau de concordância entre valores obtidos a partir de medições repetidas de um mesmo objeto ou objetos semelhantes. Quanto menor a dispersão entre os valores medidos, maior a precisão do sistema de medição. Tanto o leitor instrumentado quanto o leitor analógico estão longe de uma situação ideal. Em qual desses dois sistemas de medição seria mais fácil implementar melhorias? Proponha uma solução. INFOGRÁFICO Toda medida está sujeita a erros, que podem ser sistemáticos ou aleatórios. Os diferentes componentes do erro de medição estão fortemente associados ao conceito de precisão e de exatidão de uma medida. O conceito de exatidão, particularmente, está ligado ao erro sistemático de uma medida, ou seja, à parcela previsível do erro de medição. Neste infográfico, você vai relacionar os conceitos de precisão e exatidão com os tipos de erros associados a uma medida. CONTEÚDO DO LIVRO O ideal na área de Metrologia seria obter resultados de medição iguais ou muito próximos do valor verdadeiro de uma grandeza a ser medida. No entanto, é praticamente impossível saber qual o valor verdadeiro de um mensurando. Ainda assim, as medidas podem ser comparadas, por exemplo, com padrões de referência rastreáveis ou outros valores de referência. Na obra Metrologia , leia o capítulo Conceito de exatidão (acurácia), base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Um conceito fundamental relacionado à comparação de um valor medido com um valor de referência é a exatidão. Você vai estudar o conceito de exatidão (ou acurácia) de uma medida, analisar a relação entre os resultados de medição em relação a um valor de referência e, por fim, verificar como a exatidão impacta na medição de lotes de fabricação. Boa leitura. METROLOGIA Daniel Kapper Conceito de exatidão (acurácia) Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir exatidão. � Analisar os resultados da medição comparando a um valor teórico. � Descrever o significado de acurácia na medição de lotes de fabricação. Introdução A exatidão (também conhecida como acurácia) de uma medida é um parâmetro qualitativo que indica o quanto um valor medido se apro- xima do valor verdadeiro de uma grandeza. Por exemplo, ao pesar uma massa padrão de 100g em uma balança, você espera obter leituras (ou indicações) de 100g, ou um valor muito próximo disso. Afinal, uma massa padrão tem um valor conhecido. Neste capítulo, você vai estudar o conceito de exatidão (ou acurácia) de uma medida, analisar a relação entre os resultados de uma medição e um valor de referência e, por fim, verificar como a exatidão impacta na medição de lotes de fabricação. Conceito de exatidão Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia — VIM (VOCABU- LÁRIO..., 2012, p. 20), a exatidão de uma medida pode ser definida como o “grau de concordância entre um valor medido e um valor verdadeiro de um mensurando”. Ainda conforme o VIM, a exatidão de medição não é uma grandeza e não lhe é atribuído um valor numérico, ou seja, a exatidão é uma medida qualitativa. O termo acurácia (do inglês, accuracy) também é utilizado como sinônimo de exatidão. Imagine uma competição de tiro ao alvo em que temos quatro atiradores, identificados como A, B, C, D. Cada um dos atiradores dispara cinco tiros em direção ao centro do alvo. Os resultados dos tiros são os mostrados na Figura 1. Figura 1. Comparação entre precisão e exatidão em uma competição de tiro ao alvo. Fonte: Adaptada de extender_01/Shutterstock.com. A B C D O atirador A apresentou uma dispersão muito grande em relação ao centro do alvo, ou seja, baixa precisão. No entanto, os tiros estão aproximadamente à mesma distância do centro, o que indica uma boa exatidão. O atirador B, além de apresentar um espalhamento muito grande, ou seja, baixa precisão, teve o “centro” dos tiros — a média entre os tiros — distante do centro do alvo, tendo também pouca exatidão. O atirador C apresenta os tiros próximos entre si, com boa exatidão, porém distantes do alvo, ou seja, com pouca exatidão. O atirador D, por fim, conseguiu acertar todos os tiros próximos do centro do alvo, uma boa exatidão, com baixa dispersão entre si, uma boa precisão. Entre todos os atiradores, essa é a situação ideal. Comparando os atiradores A, B e C, o C é o melhor entre esses três. Apesar de nenhum de seus tiros ter acertado o centro do alvo, o espalhamento entre eles é menor. Se a mira do atirador C for ajustada, podemos chegar a uma situação próxima da ideal, ou seja, próxima a do atirador D. Conceito de exatidão (acurácia)2 Não confunda exatidão com precisão. A precisão está associada à dispersão dos valores entre si, enquanto a exatidão está associada à média dos valores. Vejamos um exemplo de como o conceito de exatidão pode ser utilizado na área de metrologia dimensional. Um técnico realiza três medidas do diâmetro de um corpo de prova de tração com um paquímetro não calibrado (EQ. 1) e obtém os seguintes valores: 24,21 – 23,97 – 24,05 mm Em seguida, ele mede o mesmo corpo de prova com um paquímetro cali- brado (EQ. 2), para obter um valor de referência. Dessa vez, as leituras são as seguintes: 19,97 – 20,00 – 20,04 mm O paquímetro EQ. 1 é exato? Para responder isso, vamos estabelecer um valor de referência para o diâmetro do corpo de prova. Considerando a média dos valores obtidos com o equipamento calibrado (EQ. 2) como referência, obtemos 20,00 mm como um possível valor de referência (ou seja, o “alvo”) da medição. Calculando a média das três medições realizadas com o paquímetro EQ. 1, chegamos ao valor de 24,08 mm. Podemos dizer que, em média, o paquímetro EQ. 1 está gerando valores com uma tendência de 4,08 mm acima do valor de referência. Ou seja, aparentemente, há um erro sistemático atuando sobre o sistema de medição que, na média, faz com que os valores obtidos sejam muito maiores do que o valor de referência. Logo, o paquímetro EQ. 1 não tem boa exatidão. A exatidão e os erros Toda medição está sujeita a erros. O erro de uma medição corresponde à diferença entre o valor medido de uma grandeza e um valor de referência 3Conceito de exatidão (acurácia) (valor verdadeiro). O erro tem duas componentes: o erro sistemático e o erro aleatório (Equação 1). Erro total = Erro sistemático + Erro aleatório (Equação 1) � Erro sistemático: é a parcela previsível do erro, e corresponde ao erro médio. Essa parcela é mais fácil de ser detectada e corrigida. O conceito de exatidão está associado ao erro sistemático de tal forma que, quanto menor o erro sistemático, maior a exatidão. � Erro aleatório: é a parcela imprevisível do erro. Ele é o agente que faz com que repetições sob as mesmas condições levem a resultados diferentes. A precisão de uma medida está associada ao erro aleatório, de forma que, quanto menor o erro aleatório, maior a precisão. É mais fácil corrigir um problema de exatidão do que um problema de precisão. Voltando à Figura 1: no caso do atirador C, que tem boa precisão e pouca exatidão, esse problema é relativamente simples de corrigir. Bastaria ajustar a mira do atirador. Da mesma forma, se um sistema de medição tem um erro sistemático, a tendência é ser relativamente simples corrigir esse erro: basta realizar um ajuste no equipamento ou adicionar um fatorde correção para a medida. Análise de resultados de medição em relação a um valor de referência Medir é determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. Grandezas são atributos de fenômenos físicos que podem ser determinados quantitativa- mente, ou seja, por meio de um valor numérico, como comprimento, massa, temperatura, tempo, entre outros. Toda medição provém do ato de medir, de determinar experimentalmente o valor de uma grandeza. A partir de uma medição, você obtém um resultado de medição. Uma medida pode ser dita exata quando, na média, os valores medidos estão próximos do valor verdadeiro daquela grandeza. Ou seja, exatidão significa estar próximo ao valor verdadeiro. Na prática, entretanto, é quase impossível saber o valor verdadeiro de uma grandeza. Se soubéssemos o valor verdadeiro de uma grandeza, não seria necessário realizar medições, e a metrologia não precisaria existir! Conceito de exatidão (acurácia)4 Já que é quase impossível saber o “alvo” de uma medida (o valor verda- deiro), que valor podemos utilizar como referência para avaliar a exatidão de uma medida? Valor verdadeiro (de uma grandeza): valor de uma grandeza compatível com a própria definição da grandeza. Valor medido (de uma grandeza): valor de uma grandeza que representa um resultado de medição. Valor convencional (de uma grandeza): valor atribuído a uma grandeza por um acordo, para um dado propósito. Por exemplo, o valor convencional da aceleração da gravidade é igual a 9,80665 m/s². Valor de referência (de uma grandeza): valor de uma grandeza utilizado como base para a comparação com valores de grandezas da mesma natureza. O valor de referência pode ser um valor verdadeiro de um mensurando (sendo, nesse caso, desconhecido) ou um valor convencional (nesse caso, conhecido). Um valor de referência com a sua incerteza de medição associada é geralmente relacionado a: a) Um material, por exemplo, um material de referência certificado. b) Um dispositivo, por exemplo, um laser estabilizado. c) Um procedimento de medição de referência. d) Uma comparação de padrões. Fonte: Vocabulário... (2012, p. 19-22) A diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro de uma grandeza equivale ao erro de medição, que pode nos dar uma ideia da exatidão associada àquela medida, ou seja: E = I − VV (Equação 2) Onde: E = erro de medição. I = indicação (leitura) do sistema de medição. VV = valor verdadeiro do mensurando. Na prática, pode ser utilizado um valor de referência. 5Conceito de exatidão (acurácia) Resumindo: medir é determinar experimentalmente o valor de uma gran- deza, uma vez que é inviável saber o valor verdadeiro dela. Ao medir, obtemos um valor medido, ou seja, um valor que representa um resultado de medição. Para determinar a exatidão associada ao valor medido, é importante adotar um valor de referência para realizar a comparação. Um engenheiro mecânico deseja saber o valor da resistência à tração de um material metálico. Para isso, realiza um ensaio de tração em uma máquina de ensaios universal, mas não tem certeza sobre a exatidão desse sistema de medição. Para ter uma ideia da exatidão associada ao valor medido, o engenheiro realiza a instrumentação do corpo de prova. Depois de executar o ensaio, a máquina de ensaios indica o valor de 725,97 MPa para a resistência à tração do corpo de prova. Em seguida, o engenheiro verifica que a instrumentação indica um valor de referência de 725,36 MPa para o mesmo corpo de prova. Qual o erro associado ao valor medido? A máquina de ensaios universal tem boa exatidão? Utilizando a Equação 2 e adotando o valor do corpo de prova instrumentado como valor de referência, temos: Erro = 725,97 − 725,36 = 0,61 MPa Ou seja, o valor medido tem, a princípio, um erro de 0,61 MPa. Esse erro é bastante pequeno (da ordem de 0,08%) em comparação com o valor de referência, o que sugere uma boa exatidão. Acurácia na medição de lotes de fabricação No ambiente industrial, as medidas costumam ser realizadas em condições bem menos controladas do que em um ambiente laboratorial. As condições ambientais, no dia a dia da indústria, costumam ser menos homogêneas, além de haver diferentes operadores e sistemas de medição para realizar as medidas (podendo gerar diferenças entre as medidas). Ainda assim, para garantir a qualidade dos processos de produção, é im- portante que os sistemas de medição da indústria sejam capazes de fornecer medições confiáveis ao longo do tempo. Para isso, é importante analisar se as características da medição são tais que, ainda que gerem variabilidade, Conceito de exatidão (acurácia)6 mantenham os valores dentro de limites aceitáveis, conforme você pode ver na Figura 2. Assim como um processo de produção deve produzir bens de qualidade, o processo de medição deve gerar medições confiáveis (ALBER- TAZZI JÚNIOR; SOUZA, 2008). Figura 2. A medição em processos industriais. Fonte: Adaptado de Albertazzi Júnior e Souza (2008, p. 338). Material Método Meio ambiente Meio ambiente Máquina Processo de produção Mão-de-obra Produto com boa qualidade Processo de medição Sistema de medição Método Mensuração Mão-de-obra Medições com boa qualidade 1752,124 0,0125 124,12 Inúmeros fatores qualitativos e quantitativos devem ser considerados na avaliação da confiabilidade de processos de medição na indústria, como tendência (associada à exatidão), repetitividade (associada à precisão), re- produtibilidade e estabilidade. Neste momento, vamos ver a importância da exatidão (ou acurácia) na medição de lotes de fabricação. Vejamos um exemplo. Um processo de fabricação está sendo avaliado por um analista ao longo do tempo. A variável a ser quantificada nesse processo é a largura da peça, que tem as seguintes especificações: Valor de referência: 99,995 mm Tolerância: ± 0,1 mm 7Conceito de exatidão (acurácia) O analista realiza a medição de um lote de 10 peças, obtendo as seguintes leituras: Peça Indicação (mm) 1 99,998 2 100,000 3 100,003 4 99,992 5 99,992 6 99,989 7 100,007 8 100,005 9 100,001 10 99,997 Em um primeiro momento, o analista se pergunta: esse lote de peças pode ser considerado aprovado, ou seja, dentro das especificações? Considerando o valor de referência e a tolerância aceitável para a largura da peça, temos um intervalo de especificação que vai de 99,895 mm a 100,095 mm. Todos os valores medidos ficaram dentro desse intervalo de especificação. Portanto, o lote pode ser considerado aprovado. Em um segundo momento, o analista consulta o certificado de calibração do sistema de medição utilizado para medir as peças e constata que o sistema utilizado para medir o lote tem um erro sistemático positivo de 0,1 mm. Com essa nova informação, é possível continuar afirmando que o lote de peças pode ser considerado aprovado? Agora que o erro sistemático do equipamento é conhecido, o analista con- cluir que todos os valores medidos foram superestimados em 0,1 mm. Assim, ele pode efetuar um ajuste (correção) dos valores medidos, descontando 0,1 mm de cada uma das medidas. Veja como ficariam as leituras corrigidas: Conceito de exatidão (acurácia)8 Peça Indicação (mm) Valor ajustado (mm) 1 99,998 99,898 2 100,000 99,900 3 100,003 99,903 4 99,992 99,892 5 99,992 99,892 6 99,989 99,889 7 100,007 99,907 8 100,005 99,905 9 100,001 99,901 10 99,997 99,897 Agora é possível ver que os valores corrigidos das leituras 4 e 5 ficaram fora do intervalo de especificação da peça. Ou seja, considerando a exatidão do sistema de medição, nem todas as peças do lote podem ser consideradas aprovadas. Esse exemplo mostra que é fundamental conhecer a exatidão (acurácia) dos sistemas de medição em ambiente industrial, especialmente quando se trata da aprovação de lotes de fabricação com limites de tolerância estreitos. Entender o conceito de exatidão de uma medida e saber escolher os valores de referência adequados é muito importante na área de metrologia.1. Na prática, é difícil conhecermos o valor verdadeiro de uma grandeza. Por isso, costuma-se escolher um valor de referência para a análise da exatidão. Entre as opções a seguir, qual poderia ser escolhida como um valor de referência para uma medida? a) Valor medido no sistema de medição. b) Um valor obtido de um material de referência certificado. c) Um valor obtido de um ensaio anterior. d) Um valor obtido em um equipamento não calibrado. 9Conceito de exatidão (acurácia) e) Uma medida obtida de um material semelhante ao que está sendo analisado. 2. Uma medida pode ser considerada “exata” quando: a) Tem boa repetitividade. b) Apresenta alta dispersão. c) Apresenta baixa dispersão. d) É próxima ao valor verdadeiro. e) Tem boa reprodutibilidade. 3. Qual das alternativas está corretamente relacionada ao conceito de exatidão? a) Geralmente, é mais fácil corrigir um problema de exatidão do que um problema de precisão. b) Toda medida exata é também precisa. c) Quanto menor o erro sistemático de uma medida, menor a exatidão. d) A exatidão de uma medida está associada ao erro aleatório. e) A exatidão de uma medida é, às vezes, erroneamente, chamada de acurácia. 4. Um laboratório realiza monitoramentos ambientais de águas. Ele deseja validar um novo procedimento para avaliação do teor de zinco em água, mas está em dúvida entre dois métodos de análise: o Método 1 e o Método 2. Para escolher o método mais adequado, o laboratório analisa uma amostra de água de referência com teor de zinco especificado igual a 0,15 mg/L. Ao usar o Método 1, o teor de zinco medido pelo laboratório foi de 0,18 mg/L. Ao usar o Método 2, o resultado foi 0,1 mg/L. Considerando que a mesma amostra de referência foi utilizada para aplicar os dois métodos, e que a amostra é homogênea, pode-se inferir que: a) O Método 1 é mais exato que o Método 2. b) O Método 2 é mais exato que o Método 1. c) O Método 1 é mais preciso que o Método 2. d) O Método 2 é mais preciso que o Método 1. e) Os dados apresentados são insuficientes para inferir a exatidão dos métodos. 5. Assinale a alternativa correta sobre a exatidão na medição de lotes de fabricação. a) No ambiente industrial, as medidas costumam ser realizadas em condições bem mais controladas do que em um ambiente laboratorial. b) Não é necessário que os sistemas de medição da indústria sejam capazes de fornecer medições confiáveis ao longo do tempo. c) A exatidão é um conceito fundamental em ambiente laboratorial, porém pouco relevante no âmbito industrial. d) A exatidão de uma medida não gera impacto na aprovação de lotes de fabricação. e) Assim como um processo de produção deve produzir bens de qualidade, o processo de medição deve gerar medições confiáveis. Conceito de exatidão (acurácia)10 ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 20 jul. 2018. Leituras recomendadas ABACKERLI, Á. J. et al. Metrologia para a qualidade. Rio de Janeiro: Campus, 2015. RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten. Série monográfica qualidade: controle estatístico do processo. Porto Alegre: FEENG/UFRGS, 2012. Disponível em: <http://www.producao. ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf>. Acesso em: 20 jul. 2018. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. 11Conceito de exatidão (acurácia) Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR A exatidão de uma medida está relacionada ao grau de concordância entre o valor medido e o valor verdadeiro. Como, na prática, não é possível saber o valor verdadeiro de um mensurando, deve-se selecionar algum outro valor de referência para avaliar a exatidão. Na Dica do Professor, veja alguns exemplos práticos de valores de referência que podem ser utilizados para verificar a exatidão de uma medida. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Na prática, é difícil conhecer o valor verdadeiro de uma grandeza. Por isso, costuma- se escolher um valor de referência para a análise da exatidão. Dentre as opções abaixo, qual poderia ser escolhida como um valor de referência para uma medida? A) Valor medido no sistema de medição. B) Um valor obtido de um material de referência certificado. C) Um valor obtido de um ensaio anterior. D) Um valor obtido em um equipamento não calibrado. E) Uma medida obtida de um material semelhante ao que está sendo analisado. 2) Uma medida pode ser considerada exata quando: A) Possui boa repetitividade. B) Apresenta alta dispersão. C) Apresenta baixa dispersão. D) É próxima ao valor verdadeiro. E) Possui boa reprodutibilidade. 3) Escolha qual das alternativas a seguir está correta sobre o conceito de exatidão. A) Geralmente, é mais fácil corrigir um problema de exatidão do que um problema de precisão. B) Toda a medida exata é também precisa. C) Quanto menor o erro sistemático de uma medida, menor é a exatidão. D) A exatidão de uma medida está associada ao erro aleatório. E) A exatidão de uma medida é, às vezes erroneamente, chamada de acurácia. Um laboratório realiza monitoramentos ambientais de águas. O laboratório deseja validar um novo procedimento para avaliação do teor de zinco em água, mas está em dúvida entre dois métodos de análise: o Método 1 e o Método 2. Para escolher o método mais adequado, o laboratório analisa uma amostra de água de referência com teor de zinco especificado igual a 0,15 mg/L. Ao seguir o Método 1, o teor de zinco medido pelo laboratório foi de 0,18 mg/L. Ao usar o Método 2, o resultado foi 0,14 mg/L. Considerando que a mesma amostra de referência foi utilizada para aplicar os dois 4) métodos e que a amostra é homogênea, pode-se inferir que: A) o Método 1 é mais exato do que o Método 2. B) o Método 2 é mais exato do que o Método 1. C) o Método 1 é mais preciso do que o Método 2. D) o Método 2 é mais preciso do que o Método 1. E) Os dados apresentados são insuficientes para inferir algo sobre a exatidão dos métodos. 5) Assinale a alternativa correta sobre a exatidão na medição de lotes de fabricação. A) No ambiente industrial, as medidas costumam ser realizadas em condições bem mais controladas do que em um ambiente laboratorial. B) Não é necessário que os sistemas de medição da indústria sejam capazes de fornecer medições confiáveis ao longo do tempo. C) A exatidão é um conceito fundamental em ambiente laboratorial, porém pouco relevante no âmbito industrial. D) A exatidão de uma medida não gera impacto na aprovação de lotes de fabricação. E) Assim como um processo de produção deve produzir bens de qualidade, o processo de medição deve gerar medições confiáveis. NA PRÁTICA O conceito de exatidão é fundamental na área de Metrologia e impacta na seleção de um sistema de medição para uma determinada aplicação. Ainda que seja um parâmetro qualitativo associado à diferença entre um valor medido e o valor verdadeiro, muitos autores costumam usar medidas de tendência central (por exemplo média e mediana) para avaliar a exatidão de um sistema de medição. O uso de réguas milimetradas é de fundamental importância na área odontológica, especialmente para a realização de tratamentos endodônticos. Deve-se estar atento à exatidão e precisão desses instrumentos a fim de evitar possíveis erros de mensuração e interpretação capazes de comprometer o êxito da terapia endodôntica. Veja algumas das principais informações sobre o artigo de Linset al (2015) que tratou sobre a precisão e exatidão dessa réguas. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Precisão e exatidão Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Vocabulário Internacional de Metrologia Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Exatidão e precisão das réguas milimetradas utilizadas durante procedimentos endodônticos Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Conceito de precisão APRESENTAÇÃO A Metrologia, que é a ciência das medidas, está presente em praticamente todas as atividades com as quais você tem contato no dia a dia, por exemplo, o rótulo do alimento que você comeu no café da manhã e o tamanho da roupa que você está usando. Essas coisas envolvem números que foram medidos. Como saber, no entanto, se essas medidas encontradas ao longo do dia são confiáveis? Algumas métricas e conceitos são necessários e o conceito de precisão de uma medida é um deles. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar o conceito de precisão, verificar a relação entre o desvio padrão de uma série de medições repetidas e a precisão e, por fim, relacioná-lo com a ideia de erro aleatório. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir o que é e para que serve a precisão na medição.• Relacionar a precisão com o desvio padrão de uma série de medições.• Analisar a relação entre erros aleatórios e precisão de uma medição.• DESAFIO A precisão de uma medida está relacionada à dispersão entre valores obtidos por meio de medições repetidas. Na área de Metrologia, de um modo geral, quanto maior a precisão de um sistema de medição, melhor, pois isso significa que os valores obtidos sob as mesmas condições tendem a ser próximos entre si. A precisão de medição pode ser expressa numericamente por medidas de dispersão, tais como o desvio padrão, a variância ou o coeficiente de variação, sob condições especificadas de medição. Você sabe analisar a precisão de uma medida? Considerando que todas as medidas foram realizadas sob as mesmas condições de ensaio e que as amostras são homogêneas, responda: a) Qual dos equipamentos (A ou B) fornece resultados com maior precisão para esta aplicação? Demonstre. b) O equipamento com maior precisão fornece sempre os resultados mais adequados para esta aplicação? Explique. INFOGRÁFICO O erro de medição pode ser definido como a diferença entre o valor medido de uma grandeza e um valor de referência. Lembre-se disso: toda a medida está sujeita a erros, que podem ser sistemáticos ou aleatórios. Os diferentes componentes do erro de medição estão fortemente associados aos conceitos de precisão e de exatidão de uma medida. O conceito de precisão, em especial, está intimamente ligado ao erro aleatório de uma medida, ou seja, à parcela imprevisível do erro de medição. Para que você possa aprofundar esse conhecimento, veja no Infográfico os conceitos de precisão e exatidão de uma medida, além de como eles se relacionam com os tipos de erros associados a uma medida. CONTEÚDO DO LIVRO A precisão de uma medida é um conceito fundamental na área de Metrologia, pois medições precisas são importantes para obter resultados confiáveis e auxiliar na tomada de decisão. Imagine que um técnico em mecânica está realizando várias medições do diâmetro de um parafuso com um paquímetro digital, e obtém os valores de 5,12 mm, 5,10 mm e 5,13 mm. Como o técnico está medindo o mesmo parafuso, seria esperado que os valores fossem exatamente iguais, mas não é o que ocorre neste caso. Cabe, ao técnico, avaliar se o grau de concordância entre as medidas realizadas sob as mesmas condições para a mesma peça está adequado ou não. Para isso, o técnico deverá analisar a precisão desta medida. Para saber mais sobre esse assunto tão interessante e importante, leia o capítulo Conceito de precisão, da obra Metrologia. Por meio do texto, você vai estudar o conceito de precisão, verificar a relação entre o desvio padrão de uma série de medições repetidas e a precisão e, por fim, relacioná-lo com o conceito de erro aleatório. Boa leitura. METROLOGIA Daniel Kapper Conceito de precisão Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir o que é precisão na medição e para que serve. � Relacionar a precisão com o desvio-padrão de uma série de medições. � Analisar a relação entre erros aleatórios e precisão de uma medição. Introdução Você lembra quantos gramas tinha o pão que comeu no café da manhã, conforme a informação do rótulo? E sabe o tamanho da roupa que está vestindo? Essas coisas do nosso dia a dia envolvem números que foram medidos, mas como saber se essas medidas são confiáveis? Algumas métricas e conceitos são necessários, e o conceito de precisão de uma medida é um deles. A precisão de uma medida é um conceito qualitativo fundamental na área de metrologia, pois medições precisas são importantes para obter resultados confiáveis e auxiliar na tomada de decisões, permitindo monitorar, controlar e investigar processos ou equipamentos. Neste capítulo, você vai estudar o conceito de precisão, verificar a relação entre o desvio-padrão de uma série de medições repetidas e a precisão e, por fim, relacionar a precisão com o conceito de erro aleatório. Definição de precisão A medição é o conjunto de operações que têm por objetivo determinar o valor de uma grandeza. O ato de medir é um processo experimental pelo qual o valor momentâneo de uma grandeza física é quantificado em termos de unidades U N I D A D E 2 de um padrão conhecido e rastreável. A medida é, enfim, o valor obtido pelo processo de medição para a grandeza considerada. A partir dessa definição inicial de medição, podemos começar a entender a importância da precisão de uma medição. Mas qual é a definição de precisão? Vamos começar com um exemplo prático: imagine que você está atirando flechas em direção a um alvo. Algumas flechas vão chegar mais próximas do centro do alvo, outras ficarão mais distantes ou até totalmente fora do alvo. Fazendo uma analogia com a metrologia, o centro do alvo seria o valor verdadeiro da grandeza, ou seja, o valor que se espera atingir. Imagine agora que depois de atirar muitas flechas em pontos aleatórios, você aprimorou a técnica e começou a atirar uma sequência de flechas mais ou menos em um mesmo ponto (não necessariamente no centro do alvo). Ou seja, as flechas começaram a ficar mais próximas entre si. Analogamente à metrologia, pode-se dizer que você está sendo mais preciso na arte de atirar, mas não necessariamente exato (pois você não está necessariamente acertando o centro do alvo). O termo “precisão de medição” é algumas vezes utilizado, erroneamente, para designar a exatidão de medição. A partir desse contexto, chegamos à seguinte definição formal de precisão de medição, segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia — VIM (VOCABULÁRIO..., 2012, p. 21): “Grau de concordância entre indicações ou valores medidos, obtidos por medições repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas”. Ainda conforme o VIM, a precisão de medição pode ser expressa numerica- mente por características como o desvio-padrão, a variância ou o coeficiente de variação, sob condições especificadas de medição (VOCABULÁRIO..., 2012). Conceito de precisão2 Precisão e exatidão As definições de precisão e de exatidão podem se confundir. A precisão está associada à dispersão dos valores entre si, enquanto a exatidão está associada à média dos valores. Assim, você pode dizer que precisão significa ter pouca dispersão entre as medidas encontradas, e exatidão significa obter uma medição próxima ao valor verdadeiro, ou ao valor alvo. Utilizando o mesmo exemplo de atirar flechas em direçãoao alvo, a Figura 1 ilustra a diferença entre precisão e exatidão. O ideal, na área de metrologia, é obter uma medição que seja exata e precisa. Figura 1. Precisão e exatidão. Fonte: Adaptada de Ribeiro e Caten (2012). E x a ti d ã o Precisão Precisão e desvio-padrão de medições repetidas A precisão de uma medida, conforme visto, está relacionada à dispersão entre valores obtidos por meio de medições repetidas. Na área de metrologia, quanto maior a precisão de um sistema de medição, melhor, pois isso significa que os valores obtidos sob as mesmas condições tendem a ser próximos entre si. Na prática, o conceito de precisão pode auxiliar, por exemplo, na escolha de um instrumento de medição. 3Conceito de precisão Um engenheiro mecânico deseja medir o diâmetro de uma porca. Inicialmente, ele realizou cinco medidas sob as mesmas condições utilizando uma régua graduada, anotando os seguintes valores (em milímetros): 11,40 — 11,90 — 11,10 —11,50 — 11,80 mm Em seguida, ele realizou novamente cinco medidas sob as mesmas condições, mas utilizando um paquímetro digital. Dessa vez, obteve os seguintes valores (em milímetros): 11,52 — 11,51 — 11,49 — 11,50 — 11,52 mm Ao medir a mesma peça com um paquímetro digital, o engenheiro obteve valores mais próximos entre si. Ou seja, no caso deste exemplo, o paquímetro digital é um instrumento mais preciso que a régua graduada. Até aqui, verificamos a importância da precisão de uma medição. Como podemos fazer, então, para quantificar a precisão de um sistema de medição? Ou seja, que parâmetros numéricos podemos usar para definir se determinado sistema é mais preciso que outro? Para quantificar a dispersão entre medidas de um mesmo objeto (e, con- sequentemente, a precisão), podemos usar medidas estatísticas de dispersão, como a variância, o desvio-padrão e o coeficiente de variação. Variância: a variância (s2) permite avaliar o grau de dispersão de valores de n valores de uma determinada variável em relação à média aritmética (x–). A equação a seguir apresenta o cálculo da variância, onde x i representa o i-ésimo valor observado: s2 = ∑n i = 1 (xi – x – )2 n – 1 Desvio-padrão: o desvio-padrão (s) de uma amostra é uma medida de dispersão definida pela raiz quadrada da variância, ou seja: Conceito de precisão4 s = √s2 = ∑n i = 1 (xi – x –)2 n – 1 coeficiente de variação: o coeficiente de variação (CV) é calculado pelo quociente entre o desvio-padrão e a média de um conjunto de observações, sendo usualmente apresentado na forma de percentual. CV = 100% σ x – Quanto maior o desvio-padrão de uma série de medições ou valores, maior é a dispersão dos dados analisados. O mesmo ocorre com a variância e o coeficiente de variação, pois todas as medidas de dispersão estão relacionadas ao desvio-padrão. Umas das vantagens do desvio-padrão é que ele sempre tem a mesma unidade de medida dos resultados originais da amostra. Por exemplo, se uma variável dimensional está sendo analisada em milímetros, o desvio-padrão também será calculado em milímetros. Uma medição precisa terá um desvio-padrão baixo quando realizada uma série de medidas repetidas sob as mesmas condições. No exemplo anterior, foram obtidos os seguintes valores do diâmetro de uma porca a partir de uma régua graduada: 11,40 – 11,90 – 11,10 – 11,50 – 11,80 mm Para esses valores, obtemos: Média (x – ) = 11,54 mm Desvio padrão (s) = (11,40 – 11,54)2 + (11,90 – 11,54)2 + ... + (11,80 – 11,54)2 5 – 1 = 0,32 mm Variância (s2) = 0,322 = 0,103 mm2 Coeficiente de variação (CV) = 2,78% 5Conceito de precisão Repetindo os cálculos para os valores obtidos a partir de um paquímetro digital: 11,52 – 11,51 – 11,49 – 11,50 – 11,52 mm Temos, então: Média (x – ) = 11,51 mm Desvio-padrão (s) = 0,01 mm Variância (S2) = 0,002 mm2 Coeficiente de variação (CV) = 0,11% Concluímos que o desvio-padrão, assim como todas as outras medidas de dispersão, são significativamente menores para o paquímetro digital em comparação com a régua graduada. Isso confirma que, neste exemplo, o paquímetro digital é um instrumento mais preciso que a régua graduada. A precisão e o desvio-padrão estão fortemente relacionados, de forma que, quanto maior for o desvio-padrão de uma série de medições repetidas sob as mesmas condições, maior será a dispersão entre os valores e, consequen- temente, menor será a precisão. Precisão e erros aleatórios Na prática, toda medição está sujeita a erros. O erro de uma medição pode ser definido como a diferença entre o valor medido de uma grandeza e um valor de referência (valor verdadeiro). Usualmente, o erro tem duas componentes: o erro sistemático e o erro aleatório. O erro sistemático é a parcela previsível do erro, e corresponde ao erro médio. Essa parcela é mais fácil de ser detectada e corrigida. Já o erro ale- atório constitui a parcela imprevisível do erro. É o agente que faz com que repetições sob as mesmas condições levem a resultados diferentes. A Figura 2 ilustra as componentes do erro de medição. Conceito de precisão6 Figura 2. Componentes do erro de medição. Erro total Erro sistemático Erro aleatório Valor verdadeiro Média Valor medido P ro b a b il id a d e A precisão da medição está relacionada ao erro aleatório do processo. O erro aleatório (EA) é igual à diferença entre o erro total (ET) de medição e o erro sistemático (ES), ou seja: EA = ET − ES A partir das definições de erro, erro sistemático e erro aleatório, pode-se dizer que o conceito de precisão também está intimamente ligado ao conceito de erro aleatório. Como vimos, quando um processo de medição tem pouca precisão, os valores medidos estão dispersos entre si. Essa dispersão é difícil de controlar e se comporta de forma imprevisível, assim como o erro aleatório. Por fim, com base no que foi apresentado, você pode considerar que a existência de erros aleatórios em uma medida ocasiona uma menor precisão nas medições. 7Conceito de precisão 1. Qual a definição de precisão segundo o VIM? a) Grau de concordância entre valores medidos, obtidos por medições repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas. b) Grau de concordância entre um valor medido e o valor verdadeiro de um mensurando. c) Diferença entre o valor medido de uma grandeza e um valor de referência. d) Propriedade de um instrumento de medição segundo a qual este mantém as suas propriedades metrológicas constantes ao longo do tempo. e) Condição de medição que incluem o mesmo procedimento de medição, os mesmos operadores, o mesmo sistema de medição, as mesmas condições de operação e o mesmo local, assim como medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares. 2. Um engenheiro de materiais deseja avaliar a tensão de escoamento de um material metálico. Para isso, ensaia, sob as mesmas condições, três corpos de prova semelhantes, obtendo os seguintes resultados: 724,17 MPa – 767,75 MPa – 758,42 MPa Consultando um livro de metalurgia, o engenheiro constatou que a tensão de escoamento esperada para esse material é de 750 MPa. Então, pode-se afirmar que: a) Os resultados têm boa precisão, pois a dispersão entre os valores obtidos foi muito baixa. b) Os resultados têm boa precisão, pois a média entre os valores obtidos é próxima ao valor esperado. c) Os resultados têm boa exatidão, pois a média entre os valores obtidos é próxima do valor esperado. d) Os resultados têm boa exatidão, pois a dispersão entre os valores é muito baixa. e) Os resultados têm boa exatidão, pois o desvio-padrão entre os valores é muito baixo. 3. Qual das imagens representa um padrão de tiros em um alvo que é exato, mas pouco preciso? Fonte: Adaptada de Por extender_01/Shutterstock. com. a) Conceito de precisão8 b) c) d) e) Nenhuma das imagens. 4. Um metrologista realizou uma série de medidas dimensionaisde um bloco padrão de 50 mm com um micrômetro. Analisando os dados, concluiu que as medidas têm boa precisão e exatidão. Qual valor de média e coeficiente de variação (CV) melhor representa essa situação? a) Média = 50,05 mm / CV = 0,7% b) Média = 49,97 mm / CV = 0,7% c) Média = 51,38 mm / CV = 0,2% d) Média = 49,97 mm / CV = 0,2% e) Média = 50,05 mm / CV = 0,2% 5. Você está realizando uma série medidas de temperatura ambiente com um termômetro. Uma das leituras resulta em 18 °C. Consultando um equipamento de referência no mesmo ambiente, você constata que a temperatura de referência daquele ambiente é, de fato, 18 °C. No entanto, ao consultar o certificado de calibração do equipamento que está usando, você constata que o equipamento tem um erro sistemático associado de + 2 °C. Ou seja, seria esperado que o termômetro resultasse em uma leitura de 20 °C. Qual das alternativas abaixo representa uma justificativa plausível para o valor medido ter sido igual ao valor de referência, neste caso? a) O erro sistemático do instrumento deve ser desconsiderado na medição da temperatura. b) O termômetro utilizado não tem boa exatidão. c) Uma medição é impactada somente pelos erros aleatórios, e não pelos erros sistemáticos. d) O erro total de medição é negativo (−2 °C), compensando o erro sistemático. e) A medida realizada tem um erro aleatório negativo associado que, neste caso, está compensando o erro sistemático. 9Conceito de precisão VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 20 jul. 2018. Leituras recomendadas ABACKERLI, Á. J. et al. Metrologia para a qualidade. Rio de Janeiro: Campus, 2015. RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten. Série monográfica qualidade: controle estatístico do processo. Porto Alegre: FEENG/UFRGS, 2012. Disponível em: <http://www.producao. ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf>. Acesso em: 20 jul. 2018. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. Referência Conceito de precisão10 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR A precisão nas medições está relacionada ao grau de concordância entre valores obtidos sob condições repetidas, ou seja, quanto um determinado instrumento consegue repetir os mesmos valores sob as mesmas condições. Além disso, para muitas aplicações, nem sempre é necessário uma precisão elevada. Por exemplo, quando você vai se pesar na balança de uma farmácia, é indiferente se o valor lido é de 68,16 kg, 68,18 kg ou 68,20 kg, pois você deseja obter um valor aproximado do seu peso e, muitas vezes, até o tipo de roupa que você está usando tem mais influência no resultado do que uma diferença de poucos gramas. No entanto, algumas aplicações na indústria requerem uma precisão muito elevada, pois uma diferença muito pequena nos valores medidos pode resultar na aprovação ou reprovação de uma peça, por exemplo. Veja, no vídeo a seguir, alguns exemplos de aplicações da área de metrologia nas quais é necessária uma precisão elevada. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Qual a definição de precisão, segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia? A) Grau de concordância entre valores medidos, obtidos por medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas. B) Grau de concordância entre o valor medido e o valor verdadeiro de um mensurando. C) Diferença entre o valor medido de uma grandeza e o valor de referência. D) Propriedade de um instrumento de medição segundo a qual ele mantém as suas propriedades metrológicas constantes ao longo do tempo. E) Condição de medição que incluem o mesmo procedimento de medição, os mesmos operadores, o mesmo sistema de medição, as mesmas condições de operação e o mesmo local, assim como medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares. 2) Um engenheiro de materiais deseja avaliar a tensão de escoamento de um material metálico. Para isso, ensaia, sob as mesmas condições, três corpos de prova semelhantes, obtendo os seguintes resultados: 724,17 MPa – 767,75 MPa – 758,42 MPa Consultando um livro de metalurgia, o engenheiro constatou que a tensão de escoamento esperada para esse material é de 750 MPa. Pode-se afirmar que: A) os resultados possuem boa precisão, pois a dispersão entre os valores obtidos foi muito baixa. B) os resultados possuem boa precisão, pois a média entre os valores obtidos é próxima ao valor esperado. C) os resultados possuem boa exatidão, pois a média entre os valores obtidos é próxima do valor esperado. D) os resultados possuem boa exatidão, pois a dispersão entre os valores é muito baixa. E) os resultados possuem boa exatidão, pois o desvio padrão entre os valores é muito baixo. 3) Qual das imagens representa um alvo que foi atingido por um atirador que é exato, mas pouco preciso? A) B) C) D) E) Nenhum dos alvos. 4) Um metrologista realizou uma série de medidas dimensionais de um bloco padrão de 50 mm com um micrômetro. Analisando os dados, concluiu que as medidas possuem boa precisão e exatidão. Qual valor de média e coeficiente de variação (CV) melhor representa essa situação? A) Média = 50,05 mm / CV = 0,7%. B) Média = 49,97 mm / CV = 0,7%. C) Média = 51,38 mm / CV = 0,2%. D) Média = 49,97 mm / CV = 0,2%. E) Média = 50,05 mm / CV = 0,2%. 5) Você está realizando uma série de medidas de temperatura ambiente com um termômetro e uma das leituras de temperatura resulta em 18°C. Consultando um equipamento de referência no mesmo ambiente, você constatou que a temperatura de referência daquele ambiente é, de fato, 18°C. Ao consultar o certificado de calibração do equipamento que você está usando, no entanto, você constata que o equipamento tem um erro sistemático associado de + 2°C. Ou seja, seria esperado que o termômetro resultasse em uma leitura de 20°C. Qual das alternativas abaixo representa uma justificativa plausível para, neste caso, o valor medido ter sido igual ao valor de referência? A) O erro sistemático do instrumento deve ser desconsiderado na medição da temperatura. B) O termômetro utilizado não possui boa exatidão. C) Uma medição é impactada somente pelos erros aleatórios e não pelos erros sistemáticos. D) O erro total de medição é negativo (-2 °C), compensando o erro sistemático. E) A medida realizada tem um erro aleatório negativo associado que, neste caso, está compensando o erro sistemático. NA PRÁTICA Na prática, toda a medição está sujeita a erros, que podem ser previsíveis ou não. Os erros são inerentes ao processo de medir. Conhecer e quantificar esses erros, entender seus componentes, suas causas e seus efeitos ajuda a corrigir e a garantir maior confiabilidade no processo de medição. O conceito de precisão de uma medida está relacionado ao erro aleatório, ou seja, à parcela imprevisível do erro. O erro aleatório é que faz com que repetições sob as mesmas condições levem a resultados diferentes. Veja isso por meio de um caso prático. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Exemplificando a diferença entre exatidão e precisão Este pequeno vídeo mostra, através do exemplo de um arco e flecha, a diferença entre o conceito de precisão e exatidão. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Determinação da precisão de um ensaio químico O artigo a seguir mostra um exemplo de determinação da precisão de uma medida para um ensaio de cromatografia gasosa. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Conceitode precisão de uma medida APRESENTAÇÃO A precisão de uma medida é um parâmetro qualitativo que representa o quanto um sistema de medição é capaz de repetir os valores, ou seja, obter resultados com uma pequena dispersão. Imagine que, ao medir a tensão elétrica da sua casa com um voltímetro, você obtém um valor de 221 V e, pouco tempo depois, ao medir novamente, o valor lido é de 207 V. Isso não seria desejável, pois ao medir a tensão em uma mesma tomada, espera-se obter o mesmo resultado (ou ao menos resultados parecidos, com pequena dispersão). Nesta Unidade de Aprendizagem, você estudará o conceito de precisão de uma medida, além de aprender sobre as principais variáveis envolvidas na precisão de uma medida e identificar como a precisão varia de um instrumento para outro. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir o que é precisão de uma medida.• Identificar as variáveis envolvidas na precisão de uma medida.• Distinguir como a precisão varia de um instrumento para outro e como lidar com essa situação. • DESAFIO Você trabalha em um laboratório que realiza análises de proteína bruta (PB) por meio de diferentes métodos analíticos. condição de medição em um conjunto de condições que incluem o mesmo procedimento de medição, os mesmos operadores, o mesmo sistema de medição, as mesmas condições de operação e o mesmo local, assim como medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares durante um curto período de tempo. Condição de precisão intermediária: condição de medição em um conjunto de condições que compreendem o mesmo procedimento de medição, o mesmo local e medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares, ao longo de um período extenso de tempo. Pode incluir outras condições submetidas a mudanças também. As condições que podem variar compreendem novas calibrações, padrões, operadores e sistemas de medição. Condição de reprodutibilidade: condição de medição em um conjunto de condições que incluem diferentes locais, diferentes operadores, diferentes sistemas de medição e medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares. Com base na contextualização e nos três conceitos relacionados à precisão de uma medida, responda: a) Qual parâmetro estatístico foi utilizado para concluir que os valores obtidos entre os diferentes laboratórios são comparáveis? b) Qual dos três métodos tem maior precisão sob condições de repetitividade na medição de amostras de farelo de trigo (B)? Justifique sua resposta com base em elementos do texto. c) Qual dos três métodos tem menor precisão sob condições de reprodutibilidade na medição de amostras de matriz hemoglobina (F)? Justifique sua resposta com base em elementos do texto. INFOGRÁFICO A precisão de medição de um determinado objeto tem relação com as condições especificadas para a realização de medidas repetidas, tais como: Procedimento de medição Operador Sistema de medição Local de medição Calibração Tempo entre as sucessivas medidas Esses fatores podem influenciar ou não na precisão de uma medida. Se as condições especificadas são tais que a dispersão entre os valores obtidos seja pequena, é possível dizer que a medição é precisa. Veja no Infográfico a seguir, como esses fatores podem impactar na precisão da medição dimensional de uma peça. CONTEÚDO DO LIVRO A precisão de uma medida é um conceito fundamental na área de metrologia, pois medições precisas são importantes para obter resultados confiáveis e auxiliar na tomada de decisão. No capítulo Conceito de precisão de uma medida, do livro Metrologia, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai estudar o conceito de precisão de uma medida, entender as principais variáveis envolvidas na precisão de uma medida e compreender como a precisão varia de um instrumento para outro. Boa leitura. METROLOGIA Daniel Antonio Kapper Fabricio Conceito de precisão de uma medida Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir o que é precisão de uma medida. � Identificar as variáveis envolvidas na precisão de uma medida. � Distinguir como a precisão varia de um instrumento para outro e como lidar com essa situação. Introdução A precisão de uma medida é um parâmetro qualitativo que representa o quanto um sistema de medição é capaz de “repetir” os valores, ou seja, obter resultados com pequena dispersão. Imagine que, ao medir a tensão elétrica da sua casa com um voltímetro, você obtém um valor de 221 V e, pouco tempo depois, ao medir novamente, o valor lido é de 207 V. Isso não seria desejável, pois ao medir a tensão em uma mesma tomada, espera-se obter o mesmo resultado (ou ao menos resultados parecidos, com pequena dispersão). Neste capítulo, você vai estudar o conceito de precisão de uma medida. Também vai ver quais são as principais variáveis envolvidas na precisão de uma medida e identificar como a precisão varia de um instrumento para outro. Definindo precisão de uma medida Imagine a seguinte situação: você se pesa em uma balança e vê que está com 74,75 kg; poucos minutos depois, você se pesa de novo na mesma balança e verifica que o valor é de 74,78 kg. Seria desejável que o valor das duas medidas fosse idêntico, pois você pesou o mesmo “objeto” (no caso, seu corpo) sob as mesmas condições. No entanto, neste caso, uma diferença de 0,03 kg (ou 30 g) entre medidas sucessivas pode ser considerada desprezível. Mas se fôssemos pesar um pequeno cacho de bananas em uma balança similar, obtendo 620 g e, logo em seguida, 650 g, essa mesma diferença de 30 g seria bem mais significativa, deixando dúvidas sobre o valor a ser pago. Agora, imagine se, em vez de bananas, o objeto a ser pesado fosse uma pedra preciosa — uma diferença de 30g iria gerar um enorme prejuízo para o vendedor ou para o comprador! Esse exemplo nos mostra dois pontos importantes: 1. Um mesmo instrumento de medição pode ser aplicável para algumas situações e não ser para outras, devido à presença de erros aleatórios sob condições de repetitividade que podem impactar nas medidas obtidas. 2. Quando pesamos o mesmo objeto em condições iguais ou parecidas, ainda assim podemos obter indicações, ou leituras, diferentes entre si. Quando medições repetidas, realizadas sob determinadas condições, re- sultam em valores iguais ou relativamente próximos entre si, pode-se dizer que essa medida é precisa. A Figura 1 ilustra a ideia de precisão fazendo uma analogia com o tiro ao alvo: se um atirador de dardos é capaz de acertar vários dardos com pequena dispersão entre eles, pode-se dizer que ele está sendo preciso. Da mesma forma, se um instrumento de medição é capaz de indicar sucessivas medidas de um mesmo objeto com valores próximos entre si, pode-se dizer que esse instrumento é preciso. Conceito de precisão de uma medida2 Figura 1. O conceito de precisão representado pelo tiro ao alvo. Fonte: adaptada de extender_01/Shutterstock.com. O Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM) é um documento re- conhecido no mundo todo que referencia e oficializa os termos utilizados no universo da metrologia. Segundo o VIM, precisão de medição pode ser definida como o “grau de concordância entre indicações ou valores medidos, obtidos por medições repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas” (VOCABULÁRIO..., 2012, p. 21). Paulo deseja medir o diâmetro de uma moeda e, para isso, utiliza um projetor de perfil. Obtém, em um primeiro momento, o valor de 22,1350 mm. Para analisar a dispersão do projetor de perfil, Paulo mede novamente o diâmetro da mesma moeda, sob as mesmas condições, obtendo os seguintes valores: 22,1345 mm; 22,1355 mm; 22,1350 mm; 22,1355 mm. Para medir a dispersão entre as cinco medidas, Paulo realizou o cálculo do desvio padrão entre as cinco medidas. Obteve, nesse caso, um desviopadrão de 0,000418 mm, que representa menos de 0,002% da média dos valores obtidos. Como a dispersão entre os valores obtidos foi muito pequena, somente uma fração do valor médio, pode-se inferir que o equipamento possui elevada precisão. 3Conceito de precisão de uma medida Precisão é um termo qualitativo associado à pouca dispersão entre medidas repeti- das, ou seja, à ausência de erros aleatórios. A dispersão pode ser quantificada com o cálculo das medidas de dispersão, como o desvio padrão, a variância e o coeficiente de variação. No entanto, o conceito de precisão deve ser utilizado preferencialmente de forma qualitativa, e não quantitativa. Ainda segundo o VIM, as “condições especificadas” podem ser, por exem- plo, condições de repetitividade, condições de precisão intermediária ou condições de reprodutibilidade. Esses termos são importantes para você entender as variáveis envolvidas na precisão de uma medida. Vejamos a definição desses termos conforme o VIM (VOCABULÁRIO..., 2012). � Repetitividade (ou repetibilidade) de medição: precisão de medição sob um conjunto de condições de repetitividade. ■ Condição de repetitividade (ou repetibilidade): condição de me- dição em um conjunto de condições, que incluem o mesmo proce- dimento de medição, os mesmos operadores, o mesmo sistema de medição, as mesmas condições de operação e o mesmo local, assim como medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares durante um curto período de tempo. � Precisão intermediária de medição: precisão de medição sob condi- ções de precisão intermediária. ■ Condição de precisão intermediária: condição de medição em um conjunto de condições, que compreendem o mesmo procedimento de medição, o mesmo local e medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares, ao longo de um período extenso de tempo. Pode incluir outras condições submetidas a mudanças também. As condições que podem variar compreendem novas calibrações, pa- drões, operadores e sistemas de medição. � Reprodutibilidade de medição: precisão de medição conforme um conjunto de condições de reprodutibilidade. ■ Condição de reprodutibilidade: Condição de medição em um conjunto de condições, que incluem diferentes locais, diferentes operadores, diferentes sistemas de medição e medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares. Conceito de precisão de uma medida4 Resumindo: a precisão de uma medida de determinado objeto tem forte relação com as condições especificadas para a realização de medidas repe- tidas, como: � procedimento de medição; � operador; � sistema de medição; � condições de operação; � local de medição; � calibrações/padrões; � tempo entre as sucessivas medidas. Se as condições especificadas são tais que a dispersão entre os valores obtidos é pequena, podemos dizer que a medição é precisa. Na prática, esses fatores (entre outros) podem influenciar ou não na precisão de uma medida. Vejamos, a seguir, algumas variáveis envolvidas na precisão de uma medida. Variáveis envolvidas na precisão de uma medida Como foi visto, diversos fatores podem impactar na precisão de uma medida: procedimento de medição, operador, sistema de medição, local de medição, calibração, o tempo entre medidas sucessivas, entre outros. Vejamos esses fatores em mais detalhes. Segundo o VIM, procedimento de medição é a descrição detalhada de uma medição de acordo com um ou mais princípios de medição e com um dado método de medição (VOCABULÁRIO..., 2012). Essa descrição é ba- seada em um modelo de medição e inclui todo cálculo destinado à obtenção de um resultado de medição. Normalmente, um procedimento de medição é documentado em detalhes suficientes para que um operador consiga realizar uma medição. A Figura 2 ilustra um exemplo de procedimento de medição documentado para um ensaio de dureza. 5Conceito de precisão de uma medida Figura 2. Exemplo de procedimento de medição de dureza. O operador é a pessoa responsável pela execução de uma medição (Fi- gura 3). Quando os resultados de uma medição são precisos mesmo quando o operador varia (ou seja, quando diferentes pessoas executam medições de um mesmo objeto), pode-se dizer que essa medição tem reprodutibilidade. Nem sempre isso ocorre, no entanto. Por exemplo, ao realizar uma medida de tensão elétrica com um instrumento analógico, dois operadores podem fazer leituras diferentes de uma mesma medida, dependendo de qual direção o ponteiro do equipamento é lido. Conceito de precisão de uma medida6 Um sistema de medição, segundo o VIM, representa o conjunto de um ou mais instrumentos de medição (dispositivo utilizado para realizar medições) e, frequentemente, outros dispositivos, compreendendo, se necessário, reagentes e insumos. Esse conjunto é montado e adaptado para fornecer informações destinadas à obtenção dos valores medidos, dentro de intervalos especificados para grandezas de naturezas especificadas. O sistema de medição representa o equipamento utilizado para realizar determinada medida (VOCABULÁ- RIO..., 2012). O local de medição é outra variável que pode impactar na precisão de uma medida. Mudanças de temperatura, de umidade do ar, ou até mesmo a presença de outros agentes no ambiente (que podem contaminar o mensurando) podem causar variações no resultado. Por exemplo, o comprimento de um trilho ferroviário em equilíbrio a uma temperatura ambiente de 28 °C será ligeiramente diferente do comprimento desse mesmo trilho a uma temperatura especificada de 18 °C, devido à dilatação térmica do metal. Conforme o VIM, calibração é a operação que, sob condições especifi- cadas, primeiramente estabelece uma relação entre os valores e as incertezas de medição fornecidos por padrões e as indicações correspondentes com as incertezas associadas. Posteriormente, a calibração utiliza essa informação para estabelecer uma relação e obter um resultado de medição a partir de uma indicação. Resumindo, a calibração é uma comparação com um padrão (VOCABULÁRIO..., 2012). As calibrações de equipamentos são normalmente relatadas em certificados de calibração, que ajudam a ter uma ideia dos erros aleatórios e sistemáticos associados àquele instrumento. Como a precisão de uma medida está rela- cionada ao erro aleatório, novas calibrações ou novos padrões de calibração afetam na precisão do instrumento. Por fim, o intervalo de tempo entre sucessivas medidas também pode impactar na precisão da medição. Ao realizar medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares durante um curto período de tempo, espera-se que os valores obtidos no instrumento de medida sejam semelhantes entre si. No entanto, ao longo do tempo, um instrumento pode perder suas caracte- rísticas metrológicas. É desejável que um instrumento de medição tenha boa estabilidade, ou seja, capacidade de manter suas propriedades metrológicas constantes ao longo do tempo. 7Conceito de precisão de uma medida Efeito da precisão entre diferentes instrumentos de medida A precisão é uma característica qualitativa de uma medição, mas existem muitas variáveis quantitativas na seleção de um instrumento de medição para determinada aplicação, como repetitividade, reprodutibilidade, tendência, linearidade, entre outras. A precisão, ainda que não seja quantitativa, é um fator importante a ser analisado para a escolha de um instrumento de medição. Parâmetros quantitativos são aqueles que podem ser descritos por números. Parâmetros qualitativos são aqueles que são definidos por categorias, ou seja, representam uma classificação dos indivíduos. Você já deve ter ouvido falar em “balança de precisão”. Uma balança de precisão (Figura 3) é um dispositivo de alta sensibilidade utilizado para medir a massa de sólidos e líquidos não voláteis com alto grau de precisão. Figura 3. Balança de precisão. Fonte: Rabbitmindphoto/Shutterstock.com Conceito de precisão de uma medida8 Uma balança de precisão é fundamental, por exemplo,para medir a quan- tidade de um reagente em uma reação química. Nesse caso, um erro de poucos microgramas já faria diferença na execução da reação química. Já em um supermercado, para pesar um quilo de alimento, utilizamos outros tipos de balança, já que, nesse caso, uma diferença de microgramas não tem impacto no preço do produto. Perceba que o conceito de precisão é muito importante na escolha de um instrumento de medida. Uma balança de supermercado não é um instrumento adequado para pesar um reagente, assim como uma balança de precisão não é adequada para pesar a massa de uma pessoa. Vejamos um exemplo prático de como a precisão pode impactar na escolha de um instrumento de medida. Um técnico do Laboratório de Ensaios Mecânicos (LEMEC) deseja analisar se o raio do entalhe de um corpo de prova de ensaios de impacto tipo “V” está dentro das especificações técnicas. Ao analisar a norma de ensaio, ele verifica que a especificação do raio do entalhe de corpos de prova tipo V é de (0,250 ± 0,025) mm. O técnico dispõe de dois instrumentos de medida para analisar o raio do entalhe: um paquímetro digital e um projetor de perfil. Ao realizar quatro medições repetidas do corpo de prova com o paquímetro digital, ele obtém os seguintes valores: 0,23 — 0,32 — 0,26 — 0,28 mm, com média igual a 0,2725 mm Em seguida, o técnico mede o mesmo corpo de prova em um projetor de perfil. Desta vez, ele obtém os seguintes valores: 0,2690 — 0,2700 — 0,2695 — 0,2690 mm, com média igual a 0,2694 mm 9Conceito de precisão de uma medida Utilizando a ideia de precisão, pode-se dizer que os dois instrumentos de medida são adequados para verificar a tolerância desse corpo de prova? Não, o paquímetro digital não é suficientemente preciso para essa análise. A faixa de tolerância para o raio do entalhe é de 0,225 mm a 0,275 mm. Na média das quatro medidas obtidas com o paquímetro, pode-se inferir que o corpo de prova está dentro da especificação, mas alguns valores individuais ficaram dentro e outros fora, gerando dúvida sobre essa conclusão. Isso ocorre porque o instrumento de medição é pouco preciso para essa aplicação, pois possui dispersão elevada entre as medidas repetidas. Já o projetor de perfil é adequado para essa análise, pois os valores me- didos ficaram próximos entre si e coerentes com o valor médio. As medidas permitem concluir, com algum grau de segurança, que o corpo de prova está dentro do limite de especificação. Para se ter uma conclusão mais segura, seria importante estimar a incerteza de medição associada a cada uma das medidas. Esse exemplo confirma a ideia de que o conceito de precisão, ainda que seja qualitativo, é importante na seleção de um instrumento de medida. Conceito de precisão de uma medida10 VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2018. Leituras recomendadas ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. ANDRADE, A. C. O. S.; SILVA, D. G. Validação de metodologia de cromo trivalente e cromo hexavalente em água bruta e água residual com material de referência certifi- cado por espectrometria de absorção atômica/chama devido a modificação realizada no método EPA 7195. Interfaces Científicas: Saúde e Ambiente, v. 5, n. 1, p. 119-128, 2016. ASTM INTERNATIONAL. ASTM E23: standard test methods for notched bar impact testing of metallic materials. 2016. Disponível em: <https://www.astm.org/Standards/ E23>. Acesso em: 16 jul. 2018. LINK, W. Tópicos avançados da metrologia mecânica: confiabilidade metrológica e suas aplicações na metrologia. Porto Alegre: Mitutoyo, 2000. PROLAB. O que é, como usar e como calibrar uma balança de precisão. 2014. Disponível em: <http://www.prolab.com.br/blog/saiba-o-que-e-como-usar-e-como-calibrar- uma-balanca-de-precisao/>. Acesso em: 16 jul. 2018. SILVA NETO, J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. Referência de precisão de uma medida11 Conceito DICA DO PROFESSOR Muitas variáveis estão envolvidas na precisão de uma medida, tais como: procedimento de medição, operador, sistema de medição, etc. Veja nesta Dica do Professor, como algumas dessas variáveis podem impactar na precisão de uma medida presente em uma atividade simples do dia a dia. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Daniela deseja saber qual é a massa de uma joia, pois está pensando em vendê-la. Para isso, pesa a joia algumas vezes em um instrumento de medição que tem em sua casa. Daniela não consegue obter uma boa estimativa da massa da joia, pois há uma alta dispersão entre as leituras obtidas no instrumento de medição. Com base nessa informação, o que é possível dizer sobre o instrumento de medição utilizado por Daniela? A) Ele tem boa exatidão. B) Ele não tem boa exatidão. C) Ele tem boa precisão. D) Ele não tem boa precisão. E) Ele tem boa repetitividade. Um laboratório realiza ensaios mecânicos de dureza Vickers com elevada 2) competência técnica. Ao medir a dureza de um conjunto de amostras de um mesmo lote, os resultados obtidos são próximos entre si. Ao alterar o instrumento de medição usado, o operador, ou até mesmo as condições ambientais do laboratório (realizando as medidas em salas diferentes), os resultados de dureza, continuam com boa concordância entre si. Pode-se dizer que as medidas de dureza desse laboratório têm boa: A) repetitividade. B) repetibilidade. C) reprodutibilidade. D) precisão intermediária. E) exatidão. 3) Sobre o conceito de precisão de uma medida, assinale a alternativa correta. A) É um conceito qualitativo. B) É um conceito quantitativo. C) Está relacionado à média entre medidas repetidas. D) Não depende das condições especificadas de medição. E) Está associado à ausência de erros sistemáticos. 4) Diversas variáveis estão envolvidas na precisão de uma medida: operador, calibração, procedimento, local de medição, sistema de medição, entre outros. Na área de balística, para medir o tempo que um disparo leva para atingir um alvo, é mais apropriado usar um cronógrafo balístico do que um relógio comum, pois o cronógrafo tem maior precisão para essa aplicação. Ao optar por usar um cronógrafo balístico em vez de um relógio comum, qual variável estará sendo alterada? A) Operador. B) Calibração. C) Procedimento de medição. D) Local de medição. E) Sistema de medição. 5) Paulo é um metrologista do Laboratório de Ensaios Mecânicos (LEMEC) e recebeu um lote de seis amostras para a realização de ensaios de impacto. Inicialmente, ele ensaiou três amostras no equipamento A, obtendo os seguintes valores de energia absorvida (KV2): 84 — 87 — 85 J, com média = 85,33 J e coeficiente de variação (CV) = 1,79%. Em seguida, ensaiou as outras três amostras no equipamento B, obtendo os seguintes valores de KV2: 94 — 91 — 93 J, com média = 92,67 e CV = 1,65%. Com base nos resultados obtidos, pode-se afirmar que: A) o equipamento A tem maior precisão que o equipamento B, pois o coeficiente de variação entre as medidas foi maior. B) o instrumento de medição não impacta na precisão de uma medida. C) o equipamento B tem maior precisão que o equipamento A, pois o valor médio obtido foi maior. D) o equipamento B tem maior exatidão que o equipamento A. E) a precisão variou pouco do equipamento A para o equipamento B, pois a dispersão dos resultados foi parecida. NA PRÁTICA O conceito de precisão de uma medida é importante na área de metrologia e impacta na seleção de um instrumento de medição ou até mesmo na escolha de um método de ensaio. Ainda que seja um parâmetro qualitativo associado à dispersão entre medidas, muitos autores costumam usar medidas de dispersão (por exemplo, desvio padrão,variância e coeficiente de variação) de uma série de medidas repetidas para quantificar a precisão de um método ou de um instrumento de medida. Andrade e Silva (2016) aplicaram os conceitos de precisão e exatidão, entre outros conceitos metrológicos, para a validação de um método analítico, ou seja, para verificar se o método de ensaio é adequado para um uso pretendido. Veja a seguir algumas informações sobre esse caso. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Validação de metodologia de cromo trivalente e cromo hexavalente em água bruta e água residual com material de referência certificado por espectrometria de absorção atômica Estudo de caso mostrando o conceito de precisão de uma medida para a validação de um método analítico. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Avaliação da repetibilidade e reprodutibilidade de métodos de proteína bruta: estudo colaborativo O seguinte artigo mostra o uso do conceito de precisão sob condições de repetitividade e reprodutibilidade. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Vocabulário Internacional de Metrologia Veja a seguir, a versão do documento que contém os principais termos e definições da área de Metrologia. Sugere-se a leitura dos itens 2.13, 2.15 e 2.20 a 2.25, os quais foram os principais termos abordados nesta Unidade de Aprendizagem. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Precisão x acurácia (exatidão) APRESENTAÇÃO Os conceitos de precisão e acurácia (exatidão) estão relacionados à medição de determinado objeto, peça ou a qualquer item de que se deseja obter dimensões. Dessa forma, saber as diferenças entre esses dois conceitos e quando aplicá-los é de grande importância na aplicação industrial. Nesta Unidade de Aprendizagem, você verá quais são as diferenças entre precisão e acurácia (exatidão) ‒ conceitos muito utilizados na indústria ‒, além dos modelos de avaliação de precisão de uma medição. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Reconhecer o conceito de precisão.• Descrever como modelar dados para avaliar a precisão de uma medição. • Explicar a relação existente entre precisão e acurácia.• DESAFIO Na empresa Automotix Ltda., o setor de controle de qualidade realiza, periodicamente, testes de qualidade para garantir que a matéria-prima (peças que serão utilizadas na montagem de veículos) seja enviada à indústria automotiva em perfeitas condições de qualidade. Após realização de determinada análise com cinco repetições, o técnico verificou que os resultados foram: 2,3; 2,2; 2,4; 2,5 e 2,0. Considerando que o valor alvo deveria ser em torno de 4,0, esses dados indicam que o resultado está preciso ou exato? Justifique. INFOGRÁFICO A precisão e a acurácia estão relacionadas a medidas coerentes com a grandeza obtida; quando distantes desta, é possível afirmar que não há nem precisão, nem acurácia. Em um valor medido de x = 20, por exemplo, se houver medidas de 4, 5, 6, 7 ou 4.1, 4.2, 4.3, não há nem precisão, nem acurácia. Neste Infográfico, você vai ver os dados de avaliação contidos na precisão de medidas. CONTEÚDO DO LIVRO Precisão x acurácia (exatidão) é um dos temas relacionados à metrologia que envolvem avaliação de conjunto de dados ou medidas. No capítulo de Precisão x acurácia (exatidão), da obra Metrologia, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai conhecer as noções básicas dos conceitos de precisão e de exatidão e como elas podem se relacionar. Boa leitura. METROLOGIA Paulo Henrique Lixandrão Fernando Precisão x acurácia (exatidão) Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Reconhecer o conceito de precisão. � Avaliar a precisão de uma medição. � Explicar a relação existente entre precisão e acurácia. Introdução Neste capítulo, você verá quais são as diferenças entre precisão e acurácia (exatidão), que são conceitos bastante utilizados na indústria. Também vai estudar os modelos de avaliação de precisão de uma medição. Embora precisão e acurácia (exatidão) estejam sempre relacionadas à medição de determinado objeto, peça ou qualquer item de que se deseja obter dimensões, há uma grande diferença entre esses dois termos. Conhecer essa diferença é fundamental para a atuação do profissional dentro de um ambiente fabril, por exemplo. Conceito de precisão O termo precisão define um rigor ou uma excelência absoluta de algum valor, que não possui defeitos. A partir daí, entendemos que precisão é algo que queremos obter com o maior nível de detalhes possível. Em uma repetibilidade de medições, a precisão está relacionada à ausência de mudanças bruscas de valores entre uma medida e outra, considerando objetos que foram desenvol- vidos em quantidades similares. De acordo com Silva Neto (2012), numericamente, a precisão está rela- cionada a indicadores de incerteza, que podem estar ligados diretamente à dispersão, ao desvio-padrão, à variância e ao coeficiente de variação. Portanto, a precisão está intrinsicamente relacionada a condições de repetibilidade, reprodutibilidade, etc., e não deve se relacionar somente à exatidão da medição. Assim, quando você pensar ou falar de precisão, deve ter sempre em mente a quais indicadores ou condições a precisão pode estar relacionada: � repetibilidade; � precisão intermediária; � reprodutibilidade; � indicadores de incerteza: ■ dispersão; ■ desvio padrão; ■ variância; ■ coeficiente de variação. Um exemplo bastante prático de peças que devem ser precisas são os rolamentos, que podem apresentar uma faixa de incerteza. Quanto você vai dimensionar um mancal em uma máquina, há a necessidade de se pensar nas dimensões do eixo e nas dimensões do cubo ao qual o rolamento será montado. Assim, se você consultar a tabela de rolamentos, independentemente do forne- cedor, você irá encontrar lá as dimensões mínima e máxima tanto do diâmetro externo da capa do rolamento quanto do diâmetro interno do rolamento. A precisão está associada a todas essas medidas. Há uma tolerância ou faixa permissível, à qual há uma garantia ou confiabilidade de que as dimensões serão sempre as indicadas. Outro exemplo que ajuda a definir precisão é a do tiro ao alvo. Imagine que uma pessoa treinada vá fazer exercícios em um uma academia de tiros. Nessa academia haverá um alvo deslocado há centenas de metros do atirador, que ele tentará acertar. Veja um exemplo de alvo na Figura 1. Precisão x acurácia (exatidão)2 Figura 1. Precisão em tiro ao alvo. Fonte: Nosyrevy/Shutterstock.com. Como o objetivo é acertar o alvo, nessa figura, se o atirador acertar qualquer tiro entre a região com um X e a região com o número 7, ele estará sendo preciso. Se os tiros sempre acertarem esse limite, ele está sendo repetitivo, porém ele pode apresentar um desvio-padrão, ora acertando o local X, ora o local 7, por exemplo. Diferentemente da precisão, a exatidão é precisa, porém os desvios-padrão ou as incertezas são cada vez menores. Veremos mais a esse respeito mais adiante no capítulo. É comum ocorrer a seguinte situação: uma peça usinada em determinado equipamento pode ser precisa e atender aos critérios de confiabilidade e de amostragem para um lote de peças, porém a máquina em que a peça vai ser aplicada já sofreu desgastes pelo tempo de uso ou já passou por algum processo de transformação, impedindo que a peça seja usada, apesar de precisa. Quer dizer, a repetibilidade de peças para manutenção já não consegue substituir a peça. Assim, é preciso medir com critérios o local na máquina em que a peça será aplicada e fabricar uma nova peça exclusiva- mente para esse local. Essa peça, então, deixa de ser considerada precisa e passa a ser considerada exata, pois servirá somente para aquele determinado local. 3Precisãox acurácia (exatidão) Modelagem de dados para avaliar a precisão de uma medição Voltando ao exemplo do tiro ao alvo, quando pensamos em quantidade de tiros aleatórios, podemos dar um tratamento estatístico para os dados relacionados à precisão. Se os dados estão próximos em uma curva estatística, a modelagem de distribuição normal estará mais fechada do que em uma modelagem de apenas precisão. Na Figura 2, por exemplo, há três curvas; veja que a curva com o maior pico é a que tem menor largura, então, pode-se afirmar que essa curva é mais exata do que as outras. Já a curva mais larga e mais baixa pode ser considerada mais precisa, no entanto ela não é tão exata. Figura 2. Curva de distribuição demonstrando precisão versus exatidão. Fonte: Adaptada de Iamnee/Shutterstock.com. Assim, a exatidão de uma medição é aquela em que o número de dimensões feitos em certa repetibilidade tem um desvio-padrão muito pequeno, ou seja, há uma aproximação dos dados. Existem vários instrumentos capazes de auxiliar o operador na conferência da fabricação de peças. Esses instrumentos podem ser relógios comparadores, paquímetros, micrômetros, calibradores passa não passa, etc. Para garantir a precisão dos instrumentos, eles devem sempre passar por testes de calibração, para que as regulagens sejam mantidas. Esses testes são efetuados e o instrumento é ajustado por meio de conferência de peças conhecidas como blocos padrão ou calibradores. Precisão x acurácia (exatidão)4 Uma série de dados podem ser relacionados para uma análise em lotes. Se, por exemplo, temos um conjunto de 100 peças a serem produzidas, deve-se adotar uma amostra e, por meio dessa amostra, coletar os dados; por meio de modelos estatísticos, deve-se definir o desvio-padrão a partir de dados como tendência de medidas, repetitividade e número de amostras. Em metrologia, os conceitos de precisão e exatidão estão muito bem relacionados, pois são elementos que ainda garantem a confiabilidade das peças. Entretanto, podemos ter também as medidas de conjunto de peças denominadas inexatas, que estão relacionadas à incerteza de medição. Essas peças são aquelas que se sabe que o conjunto de medidas está disperso. Relação entre precisão e acurácia Podemos classificar a relação entre precisão e acurácia para um conjunto de dados da seguinte maneira: � Exato e preciso: esta situação ocorre quando, em um conjunto de medidas, as medidas estão próximas umas das outras e também estão próximas de uma medida determinada como padrão ou valor verdadeiro. � Preciso, mas não exato: ocorre quando as medidas de um conjunto estão próximas umas das outras, mas há uma grande distorção em relação à medida determinada como padrão ou valor verdadeiro. � Exato, mas não preciso: neste caso, o conjunto de medidas é próximo ao valor verdadeiro ou o valor padrão, mas as medidas não são próximas, por exemplo, há uma medida em cada extremidade do ponto-alvo. � Nem exato, nem preciso: este é um dos casos mais complicados de conjunto de medidas; nele, as medidas não estão próximas nem do valor verdadeiro ou real, nem umas das outras, então, há uma dispersão das medidas. 5Precisão x acurácia (exatidão) Na precisão, há a relação de repetibilidade e reprodutibilidade;, na exatidão, que também é sinônimo de acurácia, entram três componentes de relação, que são o vício, a linearidade e a estabilidade. Na exatidão, tanto o vício quanto a linearidade são conceitos de avaliação de uma medição. O vício procura observar a média do conjunto de medições juntamente com um valor de referência verdadeiro, e faz um cálculo de dife- rença entre estes dois fatores. Já a linearidade busca observar um intervalo de medições e, por meio desse intervalo de dados, traça uma curva, obtendo as medidas que seriam ideais para esse conjunto de dados. A estabilidade está relacionada ao instrumento, e é aquela que verifica a capacidade do instrumento de manter ou conservar as suas características metrológicas. Todo instrumento apresenta uma capacidade de precisão para a realização de medidas. Então, um instrumento poderá ser calibrado para obter valores próximos de uma determinada medida. A precisão de um instrumento está relacionada à menor medida que ele pode disponibilizar para um conjunto de dados. Na Figura 3 você pode ver um micrômetro cuja menor medida é 0,001 mm; logo, essa é considerada a precisão do instrumento. Figura 3. Precisão de um micrômetro. Fonte: Fouad A. Saad/Shutterstock.com. Precisão x acurácia (exatidão)6 A precisão de um instrumento, como por exemplo um paquímetro, pode ser determinada pela divisão da menor parte da escala fixa (régua) pelo nú- mero de divisões da escala móvel, que é conhecida como nônio ou vernier. Imagine um paquímetro que tem 1 mm como a menor divisão da escala fixa e o número de divisões do nônio é 20. Como 1/20 = 0,05 mm, então, a precisão desse paquímetro é de 0,05 mm. A relação entre precisão e acurácia, portanto, é muito importante para que o operador tenha noção do que se deve levar em conta na hora de medir um conjunto de peças. Por exemplo, não adianta ter uma dimensão de precisão de uma peça a ser medida que seja menor do que o que o instrumento disponibiliza como precisão. Também devem ser observados os detalhes de cada peça, com relação aos graus de tolerância já calculados anteriormente pelo departamento de engenharia, para poder determinar um intervalo de desvio da medida que, dependendo de onde a peça será aplicada na máquina, poderá ser um caso de ser apenas “preciso e não exato”, ou algum outro caso que já vimos. Conclusão Os conceitos de precisão e exatidão (acurácia) estão relacionados às peças, mas também estão intimamente relacionados aos instrumentos. Portanto, além das ferramentas atuais de trabalho para a usinagem ou inspeção de peças, um operador em uma indústria tem que conhecer o que é precisão e o que é acurácia. Existem vários modelos matemáticos para calcular precisão em peças, que aparecem tecnicamente como as tolerâncias que as peças podem obter em uma análise de um lote por amostragem para uma inspeção de qualidade dimensional. Um dos modelos é o modelo de distribuição normal, no qual é possível verificar a porcentagem de peças que estão conformes e, em compa- ração, também é possível observar a exatidão dessas peças. Lembre-se de que um conjunto de medidas pode ser preciso, mas muitas vezes não pode ser exato. Às vezes, os operadores confundem precisão e exatidão ou acurácia. Cabe a você, que está estudando metrologia, levar o conhecimento a profissionais dentro da empresa, para que possamos ter uma universalização e padronização dos conceitos relacionados à precisão e à exatidão. 7Precisão x acurácia (exatidão) 1. A precisão está relacionada à exatidão, mas elas não são o mesmo elemento. Quais características nos permitem dizer que o conjunto de medida é preciso e exato? a) Ter uma quantidade de medidas dentro de um limite admissível e próximo da medida real de referência. b) Ter uma quantidade de medidas dentro de um limite admissível e distante da medida real de referência. c) Ter uma quantidade de medidas fora de um limite admissível e próximo da medida real de referência. d) Ter uma quantidade de medidas fora de um limite admissível e distante da medida real de referência. e) Ter apenas uma medida dentro de um limite admissível e as outras fora. 2. Quais são os indicadores de incerteza que poderão estar relacionados ao conceito de precisão? a) Coeficiente de dispersão, variância e média aritmética. b) Média aritmética, moda e variância. c) Dispersão, desvio-padrão, variância e coeficiente de variação. d) Moda, coeficiente de dispersão e desvio-padrão. e) Junção, desvio padrão, variância e coeficiente de variação. 3. No conceito de precisão, deve se considerar os elementos de repetibilidade e de reprodutibilidade; já no conceito de exatidão, quaissão os componentes de relação utilizados para a avaliação das medições? a) Vício, desvio-padrão e linearidade. b) Vício, linearidade e estabilidade. c) Moda, desvio-padrão e linearidade. d) Linearidade, moda e coeficiente de variação. e) Junção, vício e estabilidade. 4. Os instrumentos também apresentam precisão. Como deve ser determinada a precisão de um instrumento como o paquímetro? a) Dividir a menor medida da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. b) Multiplicar a menor medida da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. c) Dividir a maior medida da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. d) Dividir a maior medida da escala fixa por uma divisão da escala móvel. e) Escolher aleatoriamente uma divisão entre a escala fixa e a escala móvel. 5. Um atirador tinha três tiros para acertar em um alvo a 100 metros de distância. O alvo tinha três regiões circulares equidistantes. O primeiro círculo, central, valia 100 pontos; o segundo círculo, intermediário, valia 50 pontos; e o terceiro círculo, externo, valia 10 pontos. O atirador atirou os três tiros Precisão x acurácia (exatidão)8 e recarregou o revólver por mais duas vezes. Na primeira tentativa ele fez 160 pontos, na segunda 300 e na terceira 0. Em relação às três tentativas, como foram consideradas a precisão e a exatidão dos tiros? a) 1ª: Impreciso e inexato; 2ª: Preciso e exato; 3ª: Preciso e inexato. b) 1ª: Preciso e exato; 2ª: Impreciso e inexato; 3ª: Preciso e inexato. c) 1ª: Preciso e inexato; 2ª: Preciso e exato; 3ª: Impreciso e inexato. d) 1ª: Impreciso e inexato; 2ª: Preciso e inexato; 3ª: Preciso e exato. e) 1ª: Preciso e inexato; 2ª: Impreciso e inexato; 3ª: Preciso e exato. SILVA , J. C. da. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. Leituras recomendadas ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. GONÇALVES JÚNIOR, A. A. Metrologia e controle geométrico. Florianópolis: UFSC, 2000. GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 16 jul. 2018. MONTGOMERY, D. C.; RUNGER, G. C. Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. OLIVARES, I. R. B. Gestão da qualidade em laboratórios. Campinas, SP: Átomo, 2009. SANTOS JÚNIOR, M. J.; IRIGOYEN, E. R. C. Metrologia dimensional: teoria e prática. Porto Alegre: UFRGS, 1995. VOCABULÁRIO internacional de metrologia: conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. Disponível em: <http:// www.inmetro.gov.br/inovacao/publicacoes/vim_2012.pdf>. Acesso em: 18 jul. 2018. Referência 9Precisão x acurácia (exatidão) Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR Existe uma infinidade de situações em que é possível observar o conceito de precisão x acurácia; basta analisar e verificar como isso procede. Na Dica do Professor a seguir, você vai ver algumas situações do cotidiano que envolvem o conceito de precisão x acurácia, até chegar no contexto industrial. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) A precisão está relacionada à exatidão, mas elas não são o mesmo elemento. Quais características nos permitem dizer que o conjunto de medidas é preciso e exato? A) Ter uma quantidade de medidas dentro de um limite admissível e próximo da medida real de referência. B) Ter uma quantidade de medidas dentro de um limite admissível e distante da medida real de referência. C) Ter uma quantidade de medidas fora de um limite admissível e próximo da medida real de referência. D) Ter uma quantidade de medidas fora de um limite admissível e distante da medida real de referência. E) Ter apenas uma medida dentro de um limite admissível e as outras fora. 2) Quais são os indicadores de incerteza que poderão estar relacionados ao conceito de precisão? A) Coeficiente de dispersão, variância e média aritmética. B) Média aritmética, moda e variância. C) Dispersão, desvio-padrão, variância e coeficiente de variação. D) Moda, coeficiente de dispersão e desvio-padrão. E) Junção, desvio-padrão, variância e coeficiente de variação. 3) No conceito de precisão, devem-se considerar os elementos de repetibilidade e de reprodutibilidade; já no conceito de exatidão, quais são os componentes de relação utilizados para a avaliação das medições? A) Vício, desvio-padrão e linearidade. B) Vício, linearidade e estabilidade. C) Moda, desvio-padrão e linearidade. D) Linearidade, moda e coeficiente de variação. E) Junção, vício e estabilidade. 4) Os instrumentos também apresentam precisão. Como deve ser determinada a precisão de um instrumento como o paquímetro? A) Dividindo a menor medida da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. B) Multiplicando a menor medida da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. C) Dividindo a maior medida da escala fixa pelo número de divisões da escala móvel. D) Dividindo a maior medida da escala fixa por uma divisão da escala móvel. E) Escolhendo aleatoriamente uma divisão entre a escala fixa e a escala móvel. 5) Um atirador tinha três tiros para acertar em um alvo a 100 metros de distância. O alvo tinha três regiões circulares equidistantes. O primeiro círculo, central, valia 100 pontos; o segundo círculo, intermediário, valia 50 pontos; e o terceiro círculo, externo, valia 10 pontos. O atirador atirou os três tiros e recarregou o revólver por mais duas vezes. Na primeira tentativa ele fez 160 pontos, na segunda 300 e na terceira 0. Em relação às três tentativas, como foram consideradas a precisão e a exatidão dos tiros? A) 1.a: impreciso e inexato; 2.a: preciso e exato; 3.a: preciso e inexato. B) 1.a: preciso e exato; 2.a: impreciso e inexato; 3.a: preciso e inexato. C) 1.a: preciso e inexato; 2.a: preciso e exato; 3.a: impreciso e inexato. D) 1.a: impreciso e inexato; 2.a: preciso e inexato; 3.a: preciso e exato. E) 1.a: preciso e inexato; 2.a: impreciso e inexato; 3.a: preciso e exato. NA PRÁTICA Entender os conceitos de precisão, acurácia e dispersão é um dos principais desafios quando se estuda a precisão dos resultados em uma medição. Veja, a seguir, a analogia do exemplo de tiro ao alvo feita para o entendimento do assunto de precisão x acurácia. O exemplo de tiro ao alvo demonstra, didaticamente, como o resultado dos tiros no alvo podem definir conceitos de precisão, dispersão, acurácia, etc. Entenda como isso funciona. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Medições, erros de medida e análise dimensional No seguinte vídeo, você aprenderá sobre os conceitos envolvendo medição, os quais são utilizados na precisão de peças. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Precisão x exatidão Você sabe qual é a diferença entre exatidão e precisão? É o que será visto no vídeo a seguir. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Fundamentos de metrologia No artigo a seguir, do autor Lima Júnior, você aprenderá sobre valor verdadeiro, precisão e exatidão. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Erros APRESENTAÇÃO Toda a medição possui erros, estes erros são inerentes ao processo de medir. Nesta Unidade de Aprendizagem estudaremos estes erros, pois ter conhecimento destes erros, bem como suas causas, ajudam a corrigí-los e evitá-los. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Identificar os Erros de Medição.• Apontar as principaiscausas de Erros.• Diferenciar os tipos de Erros.• DESAFIO Imagine que você trabalha em uma fábrica de produção de peças e tem a seguinte situação: Um eixo que deve medir 80mm; Sua medida foi de 80,43mm. Para responder esta questão, lembre-se que a tendência da medição que você fez foi calculada e representa 0,3mm em função da dilatação do material da peça. Qual o resultado corrigido da medição? Explique o que é o erro residual e o que ele representa. INFOGRÁFICO Entenda como diferenciar os Erros de Medição. CONTEÚDO DO LIVRO Os erros são inerentes ao processo de medir. Conhecer esses erros, suas componentes, suas causas e seus efeitos ajuda a corrigir e a evitar os erros no processo de medição e a garantir maior confiabilidade metrológica. Acompanhe o trecho da obra Fundamentos da Metrologia, sobre Estudo dos Erros. Boa leitura! FUNDAMENTOS DE METROLOGIA Cristiano Linck Organizador U N I D A D E 4 Estudo dos erros Objetivos de aprendizagem Ao final deste, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Identificar os erros de medição. � Apontar as principais causas de erros. � Diferenciar os tipos de erros. Introdução Toda a medição tem erros. Esses erros fazem parte do processo de medir. Neste texto, você vai estudar os erros, pois ter conhecimento dos erros e de suas causas ajuda a corrigi-los e a evitá-los. Não existe medição perfeita! Por mais experiente e hábil que um operador seja, por mais simples que seja a peça a ser medida, por mais tecnológico e calibrado que o instrumento seja, por mais confiável que o método de medição possa ser, sempre vão existir erros de medição. Os erros são inerentes ao processo de medir. Conhecer esses erros, suas componentes, suas causas e seus efeitos ajuda a corrigir e a evitar os erros no processo de medição e a garantir maior confiabilidade metrológica. De maneira ideal, a indicação apresentada por um instrumento de medi- ção deveria corresponder ao valor verdadeiro do mensurando. Mas toda me- dição tem imperfeições que dão origem a erros no resultado da medição. Os erros são indesejáveis, mas são inevitáveis e não podem ser ignorados. Negar sua existência seria um erro maior ainda. O erro está presente toda vez que o comportamento real se afasta do comportamento ideal. 102 Fundamentos de metrologia Você pode definir erro como o resultado de uma medição menos o valor verdadeiro do mensurando. Saiba mais Os erros têm duas componentes: uma componente sistemática e outra componente aleatória. O erro sistemático ou componente sistemática é a par- cela previsível do erro. Corresponde ao erro médio. Já o erro aleatório ou componente aleatória é a parcela imprevisível do erro. É o agente que faz as repetições levarem a resultados diferentes. Não confunda! Erro é a diferença entre o valor medido e o valor real de uma grandeza. Incerteza é a quantificação da dúvida sobre o resultado de medição. Fique atento Os erros e suas componentes estão associados a dois parâmetros quali- tativos do desempenho do sistema: a precisão e a exatidão. A precisão está associada à dispersão dos valores entre si. A exatidão está associada à média dos valores. Assim, você pode dizer que: � Precisão significa ter pouca dispersão entre as medidas encontradas. � Exatidão significa um sistema funcionar, na média, sem erros, tendo sem- pre um ótimo desempenho. 103Estudo dos erros A precisão e a exatidão podem ser compreendidas como um tiro ao alvo. A Figura 1 esquematiza esses conceitos. a b c d Figura 1. Tiro ao alvo. Na Figura 1a, você tem precisão, pois os tiros estão bem próximos uns dos outros. Po- rém, você não tem exatidão, pois os tiros estão longe do objetivo (centro). Na Figura 1b, você tem exatidão, pois, na média, os tiros estão próximos ao centro. Porém, você não tem precisão, pois os tiros estão muito dispersos. Na Figura 1c, você tem precisão e exatidão, pois os tiros têm pouca dispersão e, na média, estão próximos ao centro. Na Figura 1d, você não tem nem precisão, nem exatidão, pois os tiros estão muito dis- persos e, na média, estão longe do objetivo (centro). Exemplo Conhecer os erros e corrigi-los é fundamental para se obter confiabilidade metrológica. Matematicamente, o erro de medição pode ser calculado pela equação: E = I – VV Onde E é o erro, I é a indicação do instrumento e VV o valor verdadeiro do mensu- rando. Exemplo A correção é a constante aditiva que, quando você soma à indicação, com- pensa o erro sistemático de um sistema de medição. Essa constante é conheci- da como tendência. Tendência é definida como uma estimativa do erro siste- 104 Fundamentos de metrologia mático. Para calculá-la, você utiliza o valor verdadeiro convencional. Valor verdadeiro convencional é uma estimativa suficientemente próxima do valor verdadeiro do mensurando. Matematicamente, a correção é igual à tendência com o sinal invertido: C = – td Td = I – VVC C = VCC – I Onde C é a correção, Td é a tendência, I é a indicação e VVC é o valor verdadeiro convencional. Exemplo Além de corrigir os erros de medição, é importante que você conheça as causas e os efeitos dos erros, para aprimorar os processos e atuar na resolução de problemas industriais. Uma ferramenta que auxilia na análise e solução de problemas é o Diagrama de Causa e Efeito. Também conhecido como Dia- grama de Ishikawa ou diagrama “espinha de peixe”, ele permite descobrir problemas que geram a má qualidade de um produto ou serviço. Esse diagrama tem o formato de uma grande seta apontando para um pro- blema. Os ramos que saem dessa seta representam as principais categorias das causas potenciais de problemas de qualidade. Essas categorias de causas potenciais são chamadas de 6 M (Mão de Obra, Máquina, Material, Meio ambiente, Método e Medição). Os 6 M representam as causas de toda a variabilidade em qualquer proces- so existente. Assim, a causa raiz de um erro de medição pode ser facilmente encontrada, analisada, corrigida e tratada. A Figura 2 mostra o Diagrama de Ishikawa em conjunto com os 6 M. 105Estudo dos erros Lembre-se! Os erros existem e precisam ser conhecidos. Assim, você pode garantir maior confiabilidade metrológica. Fique atento Mão de obra Máquina Material Erro de medição Meio ambiente Método medição Figura 2. Diagrama de Ishikawa. 1. O que é erro de medição? a) A diferença entre o valor indicado por um sistema de medição e o valor verdadeiro do mensurando. b) A falta de atenção de um ope- rador ao fazer uma leitura de instrumentos. c) O instrumento não fornecer a medida correta. d) A seleção incorreta dos instru- mentos. e) Uma componente aleatória das medições. 2. O que significa exatidão? a) Capacidade do instrumento de medir bem. b) Capacidade de um sistema fun- cionar sem erros, tendo sempre um ótimo desempenho. c) Tem relação com a dispersão das medidas realizadas. d) Componente previsível de um erro. e) Componente imprevisível de um erro. Exercícios 106 Fundamentos de metrologia 3. O que é precisão? a) Muita dispersão nos resultados b) Capacidade de repetição média dos resultados mesmo com bastante dispersão. c) Componente imprevisível de um erro. d) Pouca dispersão em condição de repetibilidade. e) Componente previsível de um erro. 4. O que o Diagrama de Ishikawa mostra? a) A variabilidade em qualquer processo. b) Os erros. c) A precisão dos instrumentos. d) A exatidão. e) A medida correta, sem erros. 5. Quais as duas componentes de um erro de medição? a) Repetibilidade e Reprodutibilidade. b) Precisão e Exatidão. c) Mão de obra e Máquina. d) Sistemática e Aleatória. e) Material e Método. ALBERTAZZI, A. G. Jr; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Manole: Barueri, São Paulo, 2008. SCARAMBONI, A. et al. Telecurso 2000: Curso profissionalizante: Mecânica: Metrologia. Rio de Janeiro: Fundação Roberto Marinho, 2003.244p. SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES: SI. Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/ SEPIN, 2012. 94 p. TELECURSO 2000: Curso profissionalizante: Mecânica: Qualidade -. Rio de Janeiro: Fun- dação Roberto Marinho, 2009. 164 p. VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA (VIM 2012): Conceitos fundamentais e gerais e termos associados. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2012. 94 p. Leituras recomendadas DICA DO PROFESSOR No vídeo entenda mais sobre Erros de Medição e suas causas! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) O que é Erro de Medição? A) É a diferença entre o valor indicado por um Sistema de Medição e o valor verdadeiro do mensurando. B) É a falta de atenção de um operador ao realizar uma leitura de instrumentos. C) É o instrumento não fornecer a medida correta. D) É a seleção incorreta dos instrumentos. E) É uma componente aleatória das medições. 2) O que significa Exatidão? A) Capacidade do instrumento de medir bem. B) Capacidade de um sistema funcionar sem erros, tendo sempre um ótimo desempenho. C) Tem relação com a dispersão das medidas realizadas. D) É a componente previsível de um erro. E) É a componente imprevisível de um erro. 3) O que é Precisão? A) Muita dispersão nos resultados. B) Capacidade de repetição média dos resultados mesmo que com bastante dispersão. C) Componente imprevisível de um erro. D) Pouca dispersão em condição de repetibilidade. E) Componente previsível de um erro. 4) O que o Diagrama de Ishikawa nos mostra? A) A variabilidade em qualquer processo. B) Os Erros. C) A Precisão do instrumento. D) A Exatidão. E) A medida correta, sem erros. 5) Quais as duas componentes de um Erro de Medição? A) Repetibilidade e Reprodutibilidade. B) Precisão e Exatidão. C) Mão de obra e Máquina. D) Sistemática e Aleatória. E) Material e Método. NA PRÁTICA Conhecer os Erros de Medição é fundamental! Imagine que se você desconhecer os fatores que implicam no Erro, jamais conseguirá corrigi- los! Por exemplo: SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Erros e Incertezas nas Medições Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Diagrama de Ishikawa - Causa e Efeito Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Diagrama de Causa e Efeito Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tolerâncias APRESENTAÇÃO Nesta Unidade de Aprendizagem, você verá conceitos relativos a tolerâncias, em especial as tolerâncias geométricas, que são uma tendência na indústria por resolverem problemas de montagem e reduzirem não conformidades. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Diferenciar os tipos de tolerâncias.• Conceituar as tolerâncias geométricas.• Interpretar a aplicação das tolerâncias geométricas.• DESAFIO Você é projetista de uma grande multinacional, e o novo produto a ser lançado mundialmente precisa de algumas revisões. Veja a peça que faz parte deste produto. Considere que ela faz parte de um conjunto montado. Explique quais tolerâncias geométricas são necessárias para garantir o melhor desempenho do produto com um menor índice de retrabalho. INFOGRÁFICO O infográfico a seguir mostra como as tolerâncias geométricas se relacionam. Confira! CONTEÚDO DO LIVRO Os conceitos de tolerância surgiram após a Revolução Industrial, onde se percebeu a necessidade de se substituir peças em conjuntos mecânicos sem fazer pequenos reparos ou ajustes. Para entender mais, leia o conteúdo Tolerâncias Geométricas, base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! DICA DO PROFESSOR O vídeo apresenta dicas de interpretação referentes às tolerâncias geométricas. Assista! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Qual a definição de tolerância geométrica? A) Variação permissível da dimensão dos elementos. B) Variação permissível da rugosidade dos elementos. C) São os limites aceitáveis da dimensão. D) Variação permissível da geometria dos elementos. E) É a correção dos erros da peça. 2) Quais são as normas que tratam sobre tolerâncias geométricas? A) ISO 1101:2012. B) ASME Y14.5:2009. C) NBR 6409:1997. D) ISO 1101:2012, ASME Y14.5:2009 e NBR 6409:1997. E) NBR 6158:1995. 3) O que são elementos isolados e elementos associados, respectivamente? A) Elementos isolados e associados necessitam de elemento de referência. B) Elementos isolados e associados não necessitam de elemento de referência. C) Não existe esta distinção em tolerâncias geométricas. D) Elementos isolados precisam de elemento de referência; elementos associados, não. E) Elementos isolados não precisam de elemento de referência; elementos associados, sim. 4) Qual a interpretação desta imagem? A) Planeza de 0,02 mm na superfície superior. B) Posição de um elemento no furo de 0,02 em relação às referências A, B e C. C) Paralelismo de 0,2 mm do furo em relação à superfície inferior (referência C). D) Batimento total axial de 0,02 na superfície lateral direita. E) Circularidade de 0,2 mm na superfície cilíndrica interna. 5) Qual imagem representa a tolerância geométrica de posição de um elemento? http://publica.sagah.com.br/publicador/objects/layout/955868320/2019-09-21-14-14-12-exercicio4.jpg?v=2083331179 A) B) C) D) E) NA PRÁTICA As tolerâncias geométricas definem o quanto a geometria e a posição dos elementos em uma peça podem variar. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Ferramentas de desenvolvimento de produtos - GD&T. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Tolerância geométrica de forma - Metrologia Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Telecurso 2000 Metrologia 25 Tolerância Geométrica de Forma Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Telecurso 2000 Metrologia 26 Tolerância Geométrica de Orientação Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Telecurso 2000 Metrologia 27 Tolerância Geométrica de Posição Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Metrologia industrial APRESENTAÇÃO Entender do que trata a metrologia industrial e suas relações no processo produtivo é de grande importância para o controle de qualidade dos produtos. Um sistema de gestão com base em resultados confiáveis permite obter produtos com a qualidade assegurada. O controle do processo produtivo é realizado com base nas medições realizadas com os instrumentos de medição. Sendo assim, é possível quantificar o desempenho dos processos com base nas medições realizadas. Nesta Unidade de Aprendizagem, você verá os conceitos usados na metrologia industrial, compreenderá sua importância dentro do sistema de gestão de uma empresa e reconhecerá suas relações com a capabilidade do processo. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Definir o que é metrologia industrial.• Relacionar metrologia industrial e a gestão da qualidade.• Identificar a importância da metrologia industrial na capabilidade de processo.• DESAFIO Uma empresa que produz refrigerantes está sendo processada por clientes de alguns países da Europa. O refrigerante tem marketing baseado no "refrigerante do Brasil", devido ao seu sabor: guaraná com açaí. Na Europa há uma grande aceitação do produto, mas o preço não é competitivo, devido aos impostos de exportação, ao frete e, principalmente, ao valor do produto com o volume da embalagem maior, de 485 ml. De acordo com o que foi visto, responda: a) Com base na nova embalagem, quais são os valores de volume aceitáveis? Identifique o limite inferior da especificação (LIE) e o limite superior da especificação (LSE). b) Indique uma alternativa para provar ao cliente que o volumede refrigerante está dentro do esperado, sem que sejam abertas as embalagens. c) Como pode ser usado o conceito de capabilidade para justificar o controle do processo de produção? INFOGRÁFICO Sabe-se que há um grande custo envolvido na implementação, no uso e na adequação do sistema de gestão. Este precisa estar relacionado aos conceitos e instrumentos de medição usados pelo setor de metrologia de uma empresa. O ideal seria que todos os componentes produzidos fossem inspecionados em 100% das variáveis importantes para garantir a qualidade esperada do produto; dessa forma, não haveria produto com falhas no mercado. A função que cada produto exerce dentro de um sistema, assim como a sua tolerância e inspeção, justifica investimentos que devem ser realizados. No Infográfico a seguir, você vai entrar em contato com o layout de uma empresa que fabrica peças automotivas, a qual realiza a medição do componente fabricado em diferentes etapas. CONTEÚDO DO LIVRO A metrologia industrial está presente em todas as etapas de fabricação de um processo produtivo. É por meio dela que é possível realizar o controle das variáveis. Mas lembre-se, esta não trabalha sozinha, você precisará de instrumentos de medição, os quais realizarão as medidas. No capítulo Metrologia industrial, do livro Metrologia, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você vai ver os conceitos tratados pela metrologia industrial, inclusive o de calibração. Você também vai ver a união da metrologia industrial com a gestão da qualidade. Vai ver que medidas no componente fabricado devem ser confiáveis para que seja garantida a qualidade do produto. Por fim, vai entender a importância da metrologia industrial na capabilidade de processo. Boa leitura. METROLOGIA Lisiane Trevisan Metrologia industrial Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Definir o que é metrologia industrial. � Relacionar a metrologia industrial e a gestão da qualidade. � Identificar a importância da metrologia industrial na capabilidade de processo. Introdução Entender do que trata a metrologia industrial e suas relações no processo produtivo é de grande importância para o controle de qualidade dos produtos. Um sistema de gestão com base em resultados confiáveis permite obter produtos com a qualidade assegurada. O controle do processo produtivo é realizado com base nas medições realizadas com os instrumentos de medição. E, com base nas medições realizadas, é possível quantificar o desempenho dos processos. Neste capítulo, você verá os conceitos usados na metrologia industrial, compreenderá sua importância dentro do sistema de gestão de uma empresa e reconhecerá suas relações com a capabilidade do processo. Conceito de metrologia industrial A metrologia industrial trata do uso e da aplicação dos conceitos de metro- logia dentro dos processos produtivos. Essa subárea da metrologia garante a qualidade de produtos e serviços dentro da cadeia produtiva. Ela também cuida do uso dos instrumentos de medição dentro do processo, de como deve ser realizada a leitura desses instrumentos e como eles devem ser implementados dentro do chão de fábrica. Cada instrumento de medição pode ser utilizado para diferentes fins, e também pode ser adaptado a diferentes sistemas. Além do monitoramento e da adaptação do uso dos instrumentos de medição, a metrologia industrial cuida também dos ensaios de proficiência. A diretoria de Metrologia Científica e Industrial do Inmetro (Dimci) é uma das diretorias mais importante dentro do Inmetro. Atualmente está composta por 6 divisões técnicas: � Divisão de Metrologia Acústica e de Vibrações; � Divisão de Metrologia Elétrica; � Divisão de Metrologia Mecânica; � Divisão de Metrologia Óptica; � Divisão de Metrologia Térmica; � Divisão de Metrologia Química; � Serviço de Engenharia de Instrumentação e Inovação Tecnológica; � Seção de Apoio à Metrologia Científica e Industrial. E o que são ensaios de proficiência? Os ensaios de proficiência são proce- dimentos técnicos que determinam o desempenho de laboratórios de calibração e de ensaios. Esses ensaios são feitos por comparações interlaboratoriais. É por meio dos ensaios de proficiência que é possível avaliar a competência de um laboratório. A avaliação da competência de um laboratório foca no modo como um laboratório metrológico realiza a calibração ou o ensaio, se é de forma adequada, ou não. Atente para um conceito novo: comparações interlaboratoriais. Com- parações interlaboratoriais nada mais são do que a comparação de valores entre laboratórios diferentes. Um exemplo seria comparar as medidas de um paquímetro em duas calibrações realizadas por dois laboratórios distintos. Mas é importante lembrar: antes de comparar, é necessário que o laboratório seja acreditado, então, precisamos tratar de um assunto importante: calibração e acreditação. Metrologia industrial2 A calibração é descrita como a comparação dos valores indicados por um instrumento de medição, quando é realizada a medição de um padrão de medição. Por mais sofisticado e completo que seja o instrumento de medição, sempre haverá erros de medida. Os erros de medida estão presentes na realização de uma medida qualquer e também em medições em relação a um padrão de medição. Na calibração, serão considerados os erros de medição para posterior cálculo da incerteza de medição. O resultado da uma calibração permite identificar os valores medidos, comparados com o padrão de medição, e assim estabelecer as possíveis cor- reções geradas nesse processo. Existem dois tipos de calibração: � Calibração direta: a calibração direta trata da comparação direta entre a grandeza de entrada e o sistema de medição. Na calibração direta, a grandeza de entrada e o sistema de medição possuem a mesma gran- deza, por isso ela permite a comparação direta. Como exemplo, temos a calibração de uma balança: o padrão de medida usado na calibração e o equipamento de medição (balança) trabalham com mesma grandeza, a massa. � Calibração indireta: na calibração indireta, há uma conversão de grandezas de medida. A grandeza que se deseja medir será calculada pela medição de outras unidades de medida. Não há coincidência das grandezas medidas e calculadas. Um exemplo clássico do uso da cali- bração indireta é a calibração do velocímetro de um automóvel. Não existe um padrão de velocímetro; assim, para realizar a calibração de um velocímetro, será necessário medir a distância percorrida e dividir pelo tempo (também medido) que o automóvel usou para realizar o deslocamento. O resultado de uma calibração é expresso através de um documento, cha- mado de certificado de calibração ou relatório de calibração. 3Metrologia industrial O certificado de calibração é um documento que contém uma grande quantidade de informações sobre como foram realizadas as etapas de calibra- ção: data da calibração, técnico responsável, norma utilizada na calibração, procedimento de medição, valores encontrados durante a comparação entre instrumento de medição e o padrão de medição, incerteza de medição com nível de confiabilidade indicado, etc. O resultado da calibração realizada em um laboratório é então comparado aos valores da calibração realizada em outro laboratório — e essa é a compa- ração interlaboratorial, que acabamos de ver. O laboratório de metrologia que realiza as calibrações de acordo com normas indicadas pelo Inmetro passa por uma avaliação. Se aprovado, torna-se um laboratório acreditado. Essa avaliação, no Brasil, pode ser realizada conforme as normas indicadas pelo Inmetro, assim, o laboratório será acreditado pelo instituto. O site do Inmetro tem um Sistema de Consulta aos Escopos de Acreditação dos Laboratórios de Análises Clínicas (ISO 15189) e Laboratórios de Ensaio (ISO/IEC 17025), Acreditados (Rede Brasileira de Laboratóriosde Ensaio — RBLE). Se quiser conhecer esse sistema, acesse o link a seguir. https://goo.gl/GNJ1KD Qual a importância da calibração para a metrologia industrial? A calibra- ção é uma maneira de garantir a qualidade do instrumento de medição ou do padrão de medição usado pela empresa. Com a calibração, evitamos que o instrumento de medição utilizado no processo produtivo realize medidas equivocadas, que acarretam a comercialização de produtos com especifica- ção fora do recomendado. Além disso, a calibração indica o valor do erro de medição e, consequentemente, o valor da incerteza e da medição, permitindo que você encaminhe o instrumento de medição para o chão de fábrica com erros de medição que poderão ser compensados. Metrologia industrial4 Relação entre metrologia industrial e gestão da qualidade A metrologia industrial está intimamente ligada ao sistema de gestão da qualidade. É por meio das diferentes medições durante o processo de produ- ção que é possível garantir a qualidade do produto que está sendo produzido. Mundialmente, produtos produzidos e comercializados seguem, em grande parte, normas de fabricação, medição e análise das variáveis envolvidas com confiabilidade. A indústria automobilística tem um grande controle de qualidade e uma infinidade de instrumentos de medição utilizados, durante o processo produtivo, para garantir a qualidade do seu produto final — desde instrumentos de medição para inspecionar a espessura da chapa de aço utilizada na construção do capô, as dimensões das sinaleiras, dos vidros das portas dianteira e traseira até a quantidade de óleo dentro da caixa de transmissão. Há uma infinidade de exemplos do uso da metrologia industrial dentro desse processo produtivo para garantir a qualidade do produto final: um carro zero quilômetro. A qualidade que o cliente busca ao adquirir um carro zero quilometro é altíssima. Usamos outro exemplo da área da saúde para que você entenda a ampli- tude da metrologia industrial dentro do processo de produção. Uma empresa fabrica paracetamol, um medicamento antitérmico amplamente utilizado por adultos e crianças, com diferentes concentrações, de acordo com a idade e a necessidade do paciente: 50 mg/mL, 100 mg/mL e 200 mg/mL. O consumidor não tem como diferenciar a concentração do antitérmico apenas realizando uma inspeção visual, ou seja, apenas observando o líquido. Como garantir a concentração do remédio sem que sejam realizadas medidas? Serão necessárias medições ao longo do processo produtivo, sem dúvidas. Serão necessárias medidas da concentração, para que o cliente tenha garantida a concentração descrita na embalagem do medicamento. Todos sabemos o perigo que é ingerir uma dose inadequada de qualquer medicamento. Somente esse tópico já justifica o estudo e a importância da metrologia industrial e da gestão da qualidade. 5Metrologia industrial E, se realmente forem realizadas as medidas, como garantir que as medições serão confiáveis? Existem várias formas de garantir que as medições serão confiáveis; a mais indicada é utilizar instrumentos de medição calibrados, ter um sistema de gestão dentro do laboratório metrológico, técnicos treinados, etc. Na verdade, trata-se de um sistema complexo, com várias etapas e grande quantidade de detalhes que compõem o sistema. Além de todos esses fatores, há uma premissa metrológica importante: não existem medições sem erro. Por melhor que seja o sistema de medição, sempre haverá erros de medição. E como poderemos entender esse fator dentro do nosso exemplo? Em um ano, a indústria produz 1.500.000 lotes de paracetamol com con- centração de 50 mg/mL. Dentro desse universo de 1.500.000 lotes, haverá variações no processo em que frascos com concentração de 49 mg/mL. Eles deverão ser descartados? Ou eles poderão ser vendidos pela concentração de 50 mg/mL sem que o cliente saiba? Como argumentar que a concentração de 50 mg/mL fará o mesmo efeito medicamentoso do frasco com 49 mg/mL, frente ao problema de saúde do cliente? E é aí que surge o conceito de tolerância: a tolerância pode ser compreen- dida como o intervalo de variação considerada aceitável na medição de uma variável. Essa característica vale para qualquer produto, processo ou serviço. Dentro dessa faixa de valores, a qualidade do produto está assegurada. A tolerância pode ser expressa pelo símbolo: “±”. Exemplo: 50 mg/mL ± 1 mg/mL. O valor da tolerância é descrito pela empresa, norma ou função do produto. O valor de 1 mm de tolerância para o encaixe da porta de um automóvel para a carroceria é considerado alto. Já para a tampa de um bueiro, 1 mm é consi- derado muito baixo e/ou desprezível. Tudo depende do produto, processo de fabricação e utilidade que o produto terá no final. Assim, voltando ao nosso exemplo do antitérmico... o paracetamol pode ser considerado um produto aceitável, que exerce as funções descritas na sua formulação, se for considerada uma tolerância de 1 mg/mL nas concentrações dos produtos fabricados. Em caso de medicação, serão necessárias outras análises, como eficácia da medicação com valores distintos dentro da concen- tração. Considerando o exemplo da concentração de 50 mg/mL, uma tolerância de 1 mg/mL pode ser descrita por: se remédios fabricados e inspecionados apresentarem concentração entre 49 mg/mL e 51 mg/mL, eles serão aceitos. O controle das variáveis, com uso de instrumentos de medição confiáveis, seguros e calibrados, exige um sistema de qualidade eficaz e mão de obra treinada. Tudo isso tem um custo para a empresa. O sucesso de uma indústria Metrologia industrial6 está em fornecer produtos de qualidade ao mercado, produtos que atendem ou superam as expectativas do cliente. Para isso, ela necessita de sistemas de qualidade eficientes. A falta de qualidade e de controle das variáveis descritas pela metrologia industrial, também acarretam altos custos. Produtos sem qualidade perdem mercado facilmente, e a sua reconquista é difícil e trabalhosa. Metrologia industrial e capabilidade do processo Os custos de qualidade são expressivos. Quanto maior for a exigência do cliente e do processo, maior será o valor necessário para garantir a qualidade. Os controles das variáveis podem ser realizados por meio de variáveis ou de atributos. Quando um parâmetro é controlado por variável, o parâmetro em questão é então medido e comparado ao valor médio e sua respectiva tolerância. Se o valor medido estiver dentro da tolerância, então esse parâmetro está aprovado e o produto segue para a próxima etapa de produção ou sua finalização. Já no controle de qualidade por atributos, o parâmetro é comparado e, posterior- mente, será atribuído a ele “sim” ou “não”. Imagine um controle de qualidade por variáveis da medição de uma chapa de madeira, dentro de uma indústria de móveis. O gráfico do controle da medição ao longo de cada dia da semana apresenta oscilações no valor da variável. Como determinar quais são os valores máximos e mínimos aceitáveis dentro desse processo produtivo? É possível determinar uma tolerância de 0,000001 mm dentro do processo produtivo, sendo que esse valor está longe do realizado realmente? Descarte esta ideia! Aqui percebemos a importância da tolerância. A tolerância leva aos valores do limite de especificação. E o que são limites de especificação? O limite inferior da especificação (LIE) é o valor mínimo aceito pelo processo de uma variável. Já o limite superior da especificação (LSE) é o valor máximo aceito pelo processo. Na Figura 1, é possível observar algumas cartas de controle com compor- tamentos distintos, semelhantes ao gráficos do nosso exemplo. Em cartas de controle, determina-se os limites inferior de controle e o limite superior de controle. O valor médio é o limite médio (chamado de LM). 7Metrologia industrial Figura 1. Comportamento de variáveis expressos em gráficos de carta de controle. Fonte: Adaptada de Linck(2017, p. 156-157). LIC LM LSC LSC LIC ZONA A ZONA B ZONA C ZONA C ZONA B ZONA A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 LSC LM LIC LIC LSC ZONA A ZONA B ZONA C ZONA C ZONA B ZONA A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Com os valores dos limites de especificação determinados, não fica mais fácil determinar qual a chapa de madeira deve ser descartada, retrabalhada ou mesmo liberada para prosseguir no processo produtivo? E como garantir que todas as chapas de madeira estão dentro da tolerância aceitável? Neste momento surge um novo conceito: capabilidade. Capabilidade é um parâmetro matemático que indica se o processo produz produtos dentro dos limites especificados anteriormente. Metrologia industrial8 Matematicamente, o índice de capabilidade do processo (C p ) é descrito com base nos valores do limite de especificação (LSE e LIE) e do desvio-padrão (σ) dos valores obtidos experimentalmente, ou seja, obtidos no processo produtivo. Se os valores estudados estão próximos a uma distribuição de probabilidade normal, a sua probabilidade de abrangência será de 97,7% de que as peças produzidas terão as medidas dentro do limite determinado anteriormente. O índice de capabilidade do processo será calculado como: C P = LSE – LIE 6σ O índice de capabilidade do processo é um número adimensional, ou seja, não há unidade de medida para essa variável. Quando encontramos valores acima de 1,33, podemos indicar que o processo é capaz. Com valor de C p > 1,33, não há necessidade de inspeção de 100% das peças produzidas, afinal de contas, o processo produtivo está sob controle. Já processos em que o índice de capabilidade é maior que 1,00, o processo é aceitável: serão necessários ajustes na amostragem dos componentes medidos. E para índices menores que 1,00, o processo é incapaz, e ações precisam ser tomadas. Os valores de capabilidade dependem necessariamente dos valores de LSE e LIE — esses valores podem ser determinados como valores fixos e eternos. Sim, você poderá manter esses valores sempre iguais; no entanto, os valores de desvio-padrão não serão os mesmos. Existem alterações no sistema de produção, alterações nos valores medidos — afinal, cada chapa de madeira terá uma medida única e representativa de sua amostra. Essa dispersão do processo produtivo altera os valores de desvio-padrão na fórmula do C p . Por isso, as alterações do processo de fabricação alteram os valores medidos do produto durante o processo de fabricação. Esses valores são distintos para cada produto, então, para cada lote serão calculados os valores médios e os valores de desvio-padrão. Tenha em mente que processos de fabricação não são estáveis, e valores de variáveis nunca serão estáveis, com valores fixos para todos os produtos, para todos os lotes fabricados ao longo de toda a produção de uma indústria. E, finalmente, você deve estar perguntando, qual a importância da metro- logia industrial para a capabilidade de processo? 9Metrologia industrial Para que os valores dos índices da capabilidade estejam dentro do esperado e o processo seja capaz, é necessário que o valor do C p seja maior de 1,33. Para o cálculo do índice de capabilidade, é necessário o conhecimento de três fatores: limite superior da especificação, limite inferior da especificação e desvio-padrão natural do processo. Os valores de desvio-padrão são calculados em função dos valores medidos na fabricação dos componentes. Tenha em mente que medidas não confiáveis acarretam em valores equivocados de desvio-padrão e, consequentemente, valores de C p também equivocados. 1. A metrologia industrial trata da aplicação de instrumentos de medição nos processos produtivos para que se possa garantir a qualidade dos produtos finais. Qual o processo indicado para que os instrumentos de medição tenham suas medidas confiáveis? a) Ajuste. b) Regulagem. c) Calibração. d) Regulagem e ajuste. e) Duas regulagens. 2. O processo de calibração pode ser realizado de duas formas: direta e indireta. Um exemplo do uso da calibração indireta é: a) Calibração de balança. b) Calibração de um termômetro. c) Calibração de um paquímetro. d) Calibração de um velocímetro. e) Calibração de um micrômetro. 3. Qual a relação entre a metrologia industrial e o controle de qualidade? a) Não há relação entre metrologia industrial e o controle de qualidade. Os dois setores devem trabalhar em separado para que não haja conflitos entre as duas áreas. b) O controle de qualidade deve ter responsabilidade sobre os projetos e controles do setor da metrologia. Conflitos devem ser resolvidos com a supremacia do setor de qualidade. c) O setor de metrologia deve ser superior ao sistema da qualidade. Não há restrições para a atuação do setor da metrologia industrial. d) Os dois setores devem ser submissos ao setor de manutenção da empresa. Quaisquer alterações no controle de qualidade da empresa devem ser reportadas ao gerente de manutenção. e) Os dois setores devem trabalhar em conjunto. Eles são complementares e devem ser parceiros na solução de problemas do processo produtivo. 4. A capabilidade (C p ) é um fator que permite avaliar se o processo está produzindo itens dentro dos limites Metrologia industrial10 das especificações. Para qual valor de C p o processo é considerado capaz? a) C p > 5,00. b) C p > 1,50. c) C p > 1,33. d) C p > 1,00. e) C p > 0,50. 5. Quais são os fatores que são considerados no cálculo da capabilidade do processo? a) Somente os valores representativos do limite superior da especificação e o desvio-padrão do processo. b) Somente os valores representativos do limite superior da especificação e o desvio-padrão do processo. c) Somente os valores representativos do limite superior e o limite inferior da especificação. d) Somente os limites inferior e superior da especificação além do desvio-padrão natural. e) Apenas o desvio-padrão do processo de fabricação. LINCK, C. Fundamentos de metrologia. 2. ed. Porto Alegre: SAGAH, 2017. [Bookshelf Online]. Leituras recomendadas ABACKERLI, Á. J. et al. Metrologia para a qualidade. Rio de Janeiro: Campus, 2015. ALBERTAZZI JÚNIOR, A. G.; SOUZA, A. R. de. Fundamentos da metrologia científica e industrial. Barueri, SP: Manole, 2008. GUIA para a Expressão da Incerteza de Medição: avaliação de dados de medição: GUM 2008. Duque de Caxias, RJ: INMETRO, 2008. Disponível em: <http://www.inmetro.gov. br/inovacao/publicacoes/gum_final.pdf>. Acesso em: 26 ago. 2018. RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten. Série monográfica qualidade: controle estatístico do processo. Porto Alegre: FEENG/UFRGS, 2012. Disponível em: <http://www.producao. ufrgs.br/arquivos/disciplinas/388_apostilacep_2012.pdf>. Acesso em: 26 ago. 2018. Referência 11Metrologia industrial Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR A calibração é um procedimento que está incluído dentro dos conceitos de metrologia industrial, estando intimamente ligado ao sistema de gestão da qualidade. Como todas as medidas têm erro de medição associados, a calibração é fundamental para estimar se os instrumentos de medição têm erros dentro do aceitável. A calibração é realizada experimentalmente, obtendo uma relação entre os valores indicados pelo instrumento de medição e o padrão de medição, obtendo como resultado os valores de erro de medição e, consequentemente, os valores de incerteza de medição. Veja nesta Dica do Professor, o processo de calibração e suas características. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) A metrologia industrial trata da aplicação de instrumentos de medição nos processos produtivos para que se possa garantir a qualidade dos produtos finais. O quese pode fazer para que os instrumentos de medição tenham suas medidas confiáveis? A) Ajuste. B) Regulagem. C) Calibração. D) Regulagem e ajuste. E) Duas regulagens. 2) O processo de calibração pode ser realizado de duas formas: direta e indireta. Um exemplo do uso da calibração indireta é: A) Calibração de balança. B) Calibração de um termômetro. C) Calibração de um paquímetro. D) Calibração de um velocímetro. E) Calibração de um micrômetro. 3) Qual a relação entre a metrologia industrial e o controle de qualidade? A) Não há relação entre metrologia industrial e controle de qualidade. Os dois setores devem trabalhar em separado para que não haja conflito entre as duas áreas. B) O controle de qualidade deve ter responsabilidade sobre os projetos e os controles do setor da metrologia. Conflitos devem ser resolvidos com a supremacia do setor de qualidade. C) O setor de metrologia deve ser superior ao sistema da qualidade. Não há restrições para a atuação do setor da metrologia industrial. D) Os dois setores devem ser submissos ao setor de manutenção da empresa. Qualquer alteração no controle de qualidade da empresa deve ser reportado ao gerente de manutenção. E) Os dois setores devem trabalhar em conjunto. Estes são complementares e devem ser parceiros na solução de problemas do processo produtivo. 4) A capabilidade (Cp) é um fator que permite avaliar se o processo está produzindo itens dentro dos limites das especificações. Para qual valor de Cp o processo é considerado capaz? A) Cp > 5,00. B) Cp > 1,50. C) Cp > 1,33. D) Cp > 1,00. E) Cp > 0,50. 5) Quais são os fatores considerados no cálculo da capabilidade do processo? A) Somente os valores representativos do limite inferior da especificação e o desvio-padrão do processo. B) Somente os valores representativos do limite superior da especificação e o desvio-padrão do processo. C) Somente os valores representativos do limite superior e o limite inferior da especificação. D) Somente os limites inferior e superior da especificação, além do desvio-padrão natural. E) Apenas o desvio-padrão do processo de fabricação. NA PRÁTICA Os conceitos de metrologia industrial estão focados na importância da determinação dos valores de desvio-padrão obtidos experimentalmente com base nas medidas realizadas ao longo das etapas de fabricação. Medidas realizadas de acordo com o recomendado por normas, nos indica que as medidas foram realizadas com confiabilidade e, medidas confiáveis, permitem que você possa calcular os valores de desvio-padrão de maneira também confiável. Veja neste Na Prática, o uso adequado da metrologia industrial para o sistema de gestão, com o uso do índice de capabilidade (Cp) dentro de um processo produtivo. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Calibração No site a seguir, você poderá consultar o conceito de calibração e as respectivas diretorias do Inmetro. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! Documentos orientativos sobre certificação ISO 9001:2008 No link a seguir, o Inmetro mostra os documentos orientativos para a certificação da ISO 9001:2008. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!