92190-metrologia

UNIDADES DE MEDIDASISTEMA DE MEDIOCALIBRAOMEDIO DE TEMPERATURAMEDIO DE PRESSOMEDIO DE VELOCIDADEMEDIO DE VAZOMEDIO DE COMPRIMENTOTOLERNCIA GEOMTRICACONTROLE DE QUALIDADEMEDIO DE FORA

www.labmetro.ufsc.br/livroFMCI

2Unidades de Medida e o Sistema InternacionalFundamentos da Metrologia Cientfica e Industrial

MedirMedir o procedimento experimental atravs do qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (mensurando) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade, estabelecida por um padro, e reconhecida internacionalmente.


2.2Por que um nico sistema de unidades?

Importncia do SIClareza de entendimentos internacionais (tcnica, cientfica) ...Transaes comerciais ...Garantia de coerncia ao longo dos anos ...Coerncia entre unidades simplificam equaes da fsica ...


2.3.1As sete unidades de base

As sete unidades de baseGrandezaunidade smboloComprimentometromMassaquilogramakgTemposegundosCorrente eltricaampereATemperaturakelvinKIntensidade luminosacandelacdQuantidade de matriamolmol

O metro1793: dcima milionsima parte do quadrante do meridiano terrestre1889: padro de traos em barra de platina iridiada depositada no BIPM1960: comprimento de onda da raia alaranjada do criptnio1983: definio atual

O metro (m) o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vcuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 de segundoObservaes:assume valor exato para a velocidade da luz no vcuodepende da definio do segundoincerteza atual de reproduo: 10-12 m

Comparaes ...Se o mundo fosse ampliado de forma que 10-12 m se tornasse 1 mm:um glbulo vermelho teria cerca de 7 km de dimetro.o dimetro de um fio de cabelo seria da ordem de 50 km.A espessura de uma folha de papel seria algo entre 100 e 140 km.Um fio de barba cresceria 2 m/s.

O segundo (s) a durao de 9 192 631 770 perodos da radiao correspondente transio entre os dois nveis do estado fundamental do tomo de Csio 133.Observaes:Incerteza atual de reproduo: 10-15 s

Comparaes ...Se a velocidade com que o tempo passa pudesse ser desacelerada de tal forma que 10-15 s se tornasse 1 s:um avio a jato levaria pouco mais de 120 anos para percorrer 1 mm.o tempo em que uma lmpada de flash ficaria acesa seria da ordem de 30 anos.uma turbina de dentista levaria cerca de 60 anos para completar apenas uma rotao.um ser humano levaria cerca de 600 sculos para piscar o olho.

O quilograma (kg) igual massa do prottipo internacional do quilograma.incerteza atual de reproduo: 2.10-9 gbusca-se uma melhor definio ...

Comparaes ...Se as massas das coisas que nos cercam pudesem ser intensificadas de forma que 2.10-9 g se tornasse 1 g:uma molcula dgua teria 6.10-16 gum vrus 5.10-10 guma clula humana 2 mgum mosquito 3 kguma moeda de R$ 0,01 teria 4 ta quantidade de lcool em um drinque seria de 12 t

O ampere (A) a intensidade de uma corrente eltrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilneos, de comprimento infinito, de seo circular desprezvel, e situados distncia de 1 metro entre si, no vcuo, produz entre estes condutores uma fora igual a 2 . 10-7 newton por metro de comprimento.incerteza atual de reproduo: 9.10-8 A

O kelvin (K)O kelvin, unidade de temperatura termodinmica, a frao 1/273,16 da temperatura termodinmica do ponto trplice da gua.

A candela (cd) a intensidade luminosa, numa dada direo, de uma fonte que emite uma radiao monocromtica de freqncia 540 . 1012 hertz e cuja intensidade energtica nesta direo de 1/683 watt por esterradiano.incerteza atual de reproduo: 10-4 cd

O mol (mol) a quantidade de matria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos tomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12.incerteza atual de reproduo: 2 . 10-9 mol


2.3.2As unidades suplementares

O radiano (rad) o ngulo central que subtende um arco de crculo de comprimento igual ao do respectivo raio.

ngulo SlidoRA = A/R2

O esterradiano (sr) o ngulo slido que tendo vrtice no centro de uma esfera, subtende na superfcie uma rea igual ao quadrado do raio da esfera. So exemplos de ngulo slido: o vrtice de um cone e o facho de luz de uma lanterna acesa.)


2.3.3As unidades derivadas

Unidades derivadas

Grandeza derivadaUnidade derivadaSmboloreavolumevelocidadeaceleraovelocidade angularacelerao angularmassa especficaintensidade de campo magnticodensidade de correnteconcentrao de substncialuminnciametro quadradometro cbicometro por segundometro por segundo ao quadradoradiano por segundoradiano por segundo ao quadradoquilogramas por metro cbicoampre por metroampre por metro cbicomol por metro cbicocandela por metro quadradom2m3m/sm/s2rad/srad/s2kg/m3A/mA/m3mol/m3cd/m2

Grandeza derivadaUnidadederivadaSmboloEm unidadesdo SIEm termos dasunidades basefreqnciaforapresso, tensoenergia, trabalho, quantidade de calorpotncia e fluxo radiantecarga eltrica, quantidade de eletricidadediferena de potencial eltrico, tenso eltrica, fora eletromotivacapacitncia eltricaresistncia eltricacondutncia eltricafluxo magnticoinduo magntica, densidade de fluxo magnticoindutnciafluxo luminosoiluminamento ou aclaramentoatividade (de radionucldeo)dose absorvida, energia especficadose equivalentehertznewtonpascaljoulewattcoulombvolt

faradohmsiemensweberteslahenrylumenluxbecquerelgraysiervetHzNPaJWCV

FSWbTHlmlxBqGySv

N/m2N . mJ/s

W/AC/VV/AA/V

V . SWb/m2Wb/Acd/srlm/m2J/kgJ/kgs-1m . kg . s-2m-1 . kg . s-2m2 . kg . s-2m2 . kg . s-3s . Am2 . kg . s-3 . A-1

m-2 . kg-1 . s4 . A2m2 . kg . s-3 . A-2m-2 . kg-1 . s3 . A2m2 . kg . s-2 . A-1kg . s-2 . A-1m2 . kg . s-2 . A-2cdcd . m-2s-1m2 . s-2m2 . s-2


2.3.3Mltiplos e submltiplos

Mltiplos e submltiplos

FatorNome do prefixoSmboloFatorNome do prefixoSmbolo 10241021101810151012109106103102101yottazettaexapetateragigamegaquilohectodecaYZEPTGMkhda10-110-210-310-610-910-1210-1510-1810-2110-24decicentimilimicronanopicofemtoattozeptoyoctodcmnpfazy

Mltiplos e submltiplos


2.3.4Unidades em uso e unidades aceitas em reas especficas

Unidades em uso com o SI

GrandezaUnidadeSmboloValor nas unidades do SItempo

ngulo

volumemassapressotemperaturaminutohoradiagrauminutosegundolitrotoneladabargrau Celsiusminhd'"l, LtbarC1 min = 60 s1 h = 60 min = 3600 s1 d = 24 h1 = (/180)1' = (1/60) = (/10 800) rad1" = (1/60)' = (/648 000) rad1 L = 1 dm3 = 10-3 m31 t = 103 kg1 bar = 105 PaC = K - 273,16

Unidades temporariamente em uso

GrandezaUnidadeSmboloValor nas unidades do SIcomprimentovelocidade

massadensidade lineartenso de sistema pticopresso no corpo humanoreareacomprimentoseo transversalmilha nutican

carattexdioptre

milmetros de mercrioarehectarengstrombarn

tex

mmHg

ahb1 milha nutica = 1852 m1 n = 1 milha nutica por hora = (1852/3600) m/s1 carat = 2 . 10-4 kg = 200 mg1 tex = 10-6 kg/m = 1 mg/m1 dioptre = 1 m-1

1 mm Hg = 133 322 Pa

1 a = 100 m21 ha = 104 m21 = 0,1 nm = 10-10 m1 b = 10-28 m2


2.4A grafia correta

Grafia dos nomes das unidadesQuando escritos por extenso, os nomes de unidades comeam por letra minscula, mesmo quando tm o nome de um cientista (por exemplo, ampere, kelvin, newton,etc.), exceto o grau Celsius.A respectiva unidade pode ser escrita por extenso ou representada pelo seu smbolo, no sendo admitidas combinaes de partes escritas por extenso com partes expressas por smbolo.

O pluralQuando pronunciado e escrito por extenso, o nome da unidade vai para o plural (5 newtons; 150 metros; 1,2 metros quadrados; 10 segundos).Os smbolos das unidades nunca vo para o plural ( 5N; 150 m; 1,2 m2; 10 s).

Os smbolos das unidadesOs smbolos so invariveis, no sendo admitido colocar, aps o smbolo, seja ponto de abreviatura, seja "s" de plural, sejam sinais, letras ou ndices.Multiplicao: pode ser formada pela justaposio dos smbolos se no causar anbigidade (VA, kWh) ou colocando um ponto ou x entre os smbolos (m.N ou m x N)Diviso: so aceitas qualquer das trs maneiras exemplificadas a seguir:

Grafia dos nmeros e smbolosEm portugus o separador decimal deve ser a vrgula.Os algarismos que compem as partes inteira ou decimal podem opcionalmente ser separados em grupos de trs por espaos, mas nunca por pontos.O espao entre o nmero e o smbolo opcional. Deve ser omitido quando h possibilidade de fraude.

Alguns enganosErradoKm, Kga grama2 hs15 seg80 KM/H250Kum NewtonCorretokm, kgmo grama2 h15 s80 km/h250 Kum newton

Outros enganos


O Sistema de MedioMtodos bsicos de medio

Mtodo da comparaoO valor do mensurando determinado comparando-o com um artefato cujo valor de referncia muito bem conhecido.

DefinioMedida materializada:Dispositivo destinado a reproduzir ou fornecer, de maneira permanente durante seu uso, um ou mais valores conhecidos de uma dada grandeza.So exemplos: massas-padro; resistor eltrico padro; um bloco-padro; um material de referncia.

Mtodo da indicaoMostram um nmero proporcional ao valor do mensurando.

Medio diferencialA pequena diferena entre o mensurando e uma medida materializada que indicada.

Medio diferencialbasecolunarelgio comparador00

PadroMedio diferencialzeragemmedio

muito usada na indstriaAnlise comparativa


Mdulos bsicos de um sistema de medio

Mdulos bsicos de um SMtransdutor e/ou sensorsistema de medio em contato com o mensurando transformao de efeitos fsicos sinal fraco amplifica potncia do sinal do transdutor pode processar o sinal torna o sinal perceptvel ao usurio pode indicar ou registrar o sinal

Mdulos de um SM

Mdulos de um SM


Caractersticas metrolgicas dos sistemas de medio

Quanto faixa de utilizao...Faixa de indicaointervalo compreendido entre o menor e o maior valor que pode ser indicado. faixa de indicao

Quanto faixa de utilizao...Faixa nominalfaixa ativa selecionada pelo usurio.Faixa de mediofaixa de valores do mensurando para a qual o sistema de medio foi desenhado para operar.

ExemploFaixas nominais

Quanto indicao ...Valor de uma diviso (da escala)diferena entre os valores da escala correspondentes duas marcas sucessivas.

Quanto indicao ...g0Incremento digital

Quanto indicao ...Resoluo a menor diferena entre indicaes que pode ser significativamente percebidaNos instrumentos digitais igual ao incremento digitalNos instrumentos analgicos pode ser:VDVD/2VD/5VD/10

Relao estmulo/respostaCurva caracterstica de resposta

Relao estmulo/respostaSensibilidade (constante):SbA = 0,01 mm/NSbB = 0,10 mm/N

Relao estmulo/respostaSensibilidade (varivel): indicador do volume de combustvel de um Fusca


Fontes de erros

Fontes de erros:

Erros provocados por fatores internosImperfeies dos componentes e conjuntos (mecnicos, eltricos etc).No linearidades dos princpios fsicos.

Erros provocados por fatores externosCondies ambientaistemperaturapresso atmosfricaumidadeTenso e freqncia da rede eltricaContaminaes

Erros provocados por retroaoA presena do sistema de medio modifica o mensurando.65 C65 C70 C20 C

Erros induzidos pelo operadorHabilidadeAcuidade visualTcnica de medioCuidados em geralFora de medio

Dilatao trmicaPropriedade dos materiais modificarem suas dimenses em funo da variao da temperatura. b = b' - bc = c' - cb = . T . bc = . T . cT

Temperatura de refernciaPor conveno, 20 C a temperatura de referncia para a metrologia dimensional. Os desenhos e especificaes sempre se referem s caractersticas que as peas apresentariam a 20 C.

Dilatao trmica: distintos coeficientes de expanso trmicaI = 40,0I = 44,0I = 38,0 >

Dilatao trmica:mesmos coeficientes de expanso trmicaI = 40,0I = 40,0I = 40,0 =

Dilatao trmica:Sabendo que a 20CCi = CeQual a resposta certa a 40C?(a) Ci < Ce(b) Ci = Ce(c) Ci > Ce(d) NRA =

Dilatao trmica:(a) Ci < Ce(b) Ci = Ce(c) Ci > Ce(d) NRA

Micrmetro

Correo devido dilatao trmica


5 Calibrao de Sistema de MedioFundamentos da Metrologia Cientfica e Industrial

MotivaoPosso confiar no que o sistema de medio indica?


5.1O que calibrao?E para que serve?

CalibraoX

Calibrao o conjunto de operaes que estabelece, sob condies especificadas, a relao entre os valores indicados por um instrumento de medio ou sistema de medio ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referncia, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padres.

Padro uma medida materializada, instrumento de medio, material de referncia ou sistema de medio destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referncia.

Resultados da calibrao ...... podem determinar:Valor do mensurando.Correes a serem aplicadas no SM.Efeitos das grandezas de influncia.Comportamento em condies especiais ou adversas.So sempre apresentados na forma de um relatrio e/ou um certificado.


5.2Verificao, Ajuste e Regulagem

VerificaoDefinio: uma calibrao simplificada que visa testar se um sistema de medio, ou medida materializada, est em conformidade com uma dada especificao.Exemplos:Taxmetro, bomba de combustvel, balana de supermercado.

AjusteDefinio:Operao corretiva destinada a fazer com que um instrumento de medio tenha desempenho compatvel com o seu uso. O ajuste pode ser automtico, semi-automtico ou manual. normalmente efetuado por tcnico especializado.Exemplos:Ajuste do zero de um manmetroAjuste do fator de amplificao de um medidor de foras eltrico.

RegulagemDefinio:A regulagem um ajuste, empregando somente os recursos disponveis no sistema de medio para o usurio. normalmente efetuados pelo usurio comum.Exemplo:A tara (zeragem) de uma balana eletrnica usando um boto apropriado para tal


5.3Mtodos de Calibrao

Calibrao de uma balanasistema de medio a calibrarcomparaoCALIBRAO DIRETA

Calibrao de um bloco padro-0,00025BP a calibrarBP dereferncia-1,237600,00000ZerandoCALIBRAO DIRETA

Calibrao diretaValor VerdadeiroIndicao

Como calibrar o velocmetro de um automvel?Algum tem a um padro de velocidade?comparaoCALIBRAO INDIRETA

Calibrao indireta


5.4Rastreabilidade

Rastreabilidade a propriedade do resultado de uma medio, ou do valor de um padro, estar relacionado a referncias estabelecidas, geralmente padres nacionais ou internacionais, atravs de uma cadeia contnua de comparaes, todas tendo incertezas estabelecidas.

Rastreabilidadeunidades do SIpadres internacionaispadres nacionaispadres de referncia de laboratrios de calibraopadres de referncia de laboratrios de ensaiospadres de trabalho de laboratrios de cho de fbrica


5.6O Sistema Metrolgico Brasileiro

O sistema metrolgico brasileiroSistema Nacional de Metrologia, Normalizao e Qualidade Industrial

reas da metrologiaTrata dos padres de medio internacionais e nacionais, dos instrumentos laboratoriais e das pesquisas e metodologias cientficas relacionadas ao mais alto nvel de qualidade metrolgica.Trata da aplicao da metrologia no controle dos processos produtivos na garantia da qualidade dos produtos finais.Trata da proteo ao consumidor em relao s unidades de medida, mtodos e instrumentos de medio, de acordo com as exigncias tcnicas e legais obrigatrias.

Laboratrio Nacional de MetrologiaDiviso de Metrologia Mecnica.Diviso de Metrologia Eltrica.Diviso de Metrologia Acstica e Vibraes.Diviso de Metrologia ptica.Diviso de Metrologia Trmica.Diviso de Metrologia Qumica e Ambiental.Laboratrio de Tempo e Freqncia vinculado ao Observatrio Nacional.Laboratrio Nacional de Metrologia das Radiaes Ionizantes.

Campus do INMETRO

Rede Brasileira de CalibraoLaboratrios acreditados e coordenados pelo Inmetro para, em seu nome, efetuarem calibraes oficiais.Esta rede continha em Julho de 2003 cerca de 205 laboratrios acreditados.Certificados com selo do Inmetro

Rede Brasileira de Laboratrios de EnsaiosLaboratrios acreditados e coordenados pelo Inmetro para, em seu nome, efetuarem certificao de conformidade, isto , verificar a condio de um produto atender aos requisitos de uma norma, especificao ou regulamento tcnico, nacional ou internacional.Esta rede continha em Julho de 2003 cerca de 140 laboratrios acreditados.O Brasil necessita cerca de 1000 para atender a atual demanda.

Rede Nacional de Metrologia Legal rgos que tm por principal atribuio efetuar verificaes peridicas nos meios de medio abrangidos pela Metrologia Legal e nos produtos pr-medidos. Em Julho de 2003 era composta por 26 rgos metrolgicos regionais, sendo 20 rgos da estrutura dos governos estaduais, conhecidos como IPEM - Institutos de Pesos e Medidas.


5.8Intervalo de Calibrao

De quanto em quanto tempo necessrio calibrar?Depende......da intensidade de uso;...das condies de uso;...do tipo de sistema de medio;...das normas e recomendaes tcnicas;...da poltica da empresa.

Exemplos de intervalos de calibrao tpicos


5.9Roteiro de Calibrao

Roteiro de calibrao1 - Definio dos objetivos da calibrao;2 - Caracterizao do sistema de medio a calibrar;3 - Seleo do padro;4 - Planejamento e preparao do experimento;5 - Execuo da calibrao;6 - Processamento e documentao;7 - Anlise dos resultados;8 - Certificado de calibrao.

que deve constar no certificado de calibrao?descrio e identificao individual do SM a calibrar;data da calibrao;os resultados da calibrao obtidos;identificao do(s) procedimento(s) de calibrao;identificao do padro utilizado, com data e entidade executora da sua calibrao, bem como sua incerteza;condies ambientais relevantes;declarao das incertezas envolvidas na calibrao; descrio sobre quaisquer manutenes, ajustes, regulagens, reparos e modificaes realizadas;qualquer limitao de uso (ex: faixa de medio restrita);identificao e assinaturas da(s) pessoa(s) responsvel(eis);nmero de srie ou equivalente do certificado.

Grandeza fsica relacionada com o grau de vibrao dos tomos e/ou molculas que constituem o corpo. CONCEITOS BSICOSTemperaturaEnergia trmica em trnsito de um corpo de maior temperatura para um corpo de menor temperatura. Calor

As primeiras medies de temperatura registradas que se tem conhecimento, foram realizadas por GALILEU, a partir de um termoscpio, termmetro cujo princpio fsico era a expanso do ar; na ocasio, sua escala estava dividida em graus de calor, segundo seus registros.

AS PRIMEIRAS MEDIES DE TEMPERATURA


PRINCPIO DE CONSTRUO DE UM TERMMETRO

1o PASSO: Escolher uma propriedade termomtrica (sistema sensor) compatvel ao sistema a ser medido.

2o PASSO: Definir uma Escala de Temperatura

PRINCPIO DE CONSTRUO DE UM TERMMETRO


TIPOS DE TERMMETROS

Este tipo de termmetro est baseado na dilatao de metais; como diferentes metais possuem diferentes coeficientes de dilatao, se esses metais estiverem dispostos em lminas conjuntas, a dilatao diferenciada ir curvar esse conjunto de lminas.TERMMETRO BIMETLICOABFig. 1 - Dilatao de dois metais com diferentes coeficientes de dilatao (A e B); o resultado uma flexo lateral do conjunto de lminas, que tem um ponteiro acoplado. A leitura feita diretamente numa escala acoplada.

O raio de curvatura dado por:TERMMETRO BIMETLICOA combinao desta equao com relaes apropriadas da resistncia dos materiais permite o clculo de deflexes de vrios tipos de elementos em uso prtico.onde:

t = espessura total da placaA e B =coeficientes de dilataoT2 -T1 =variao de temperatura

TERMMETRO BIMETLICOMedidas de temperatura.

Elemento sensor de controle de temperatura, principalmente do tipo liga-desliga.

Sistema de chaveamento para desligar o sistema em casos de sobrecarga em aparelhos eltricosAo fluir a corrente eltrica pelo bimetal h seu aquecimento e expanso, provocando a abertura da chave quando h uma corrente excessiva).Aplicao

TERMMETRO BIMETLICOIntervalo de temperatura de trabalhoO intervalo de temperatura de trabalho de -100oC a 600 C.

Erro de medidaErros da ordem de 0,5 a 1% do intervalo de escala devem ser esperados em termmetros bimetlicos de alta qualidade.Aplicao

TERMMETRO BIMETLICO

TERMMETROS DE LQUIDO EM VIDRO adaptvel a uma grande variedade de aplicaes, variando-se o material de construo e/ou sua configurao, ou seja:Aspectos Gerais

TERMMETROS DE LQUIDO EM VIDROOs termmetros so de dois tipos:

Imerso Total - So calibrados para leitura correta quando a coluna de lquido est imersa completamente no fludo medido.

Imerso Parcial - So calibrados para leitura correta quando imersos numa quantidade definida com a poro exposta numa temperatura definida.Aspectos Gerais

TERMMETROS DE LQUIDO EM VIDRO

TERMMETROS DE PRESSOEstes termmetros utilizam o princpio de expanso dos lquidos em espao confinado para produzir presso a ser utilizada para operar um tubo de Bourdon, fole ou diafragma mostrando a temperatura de atuao.ASPECTOS GERAIS

TERMMETROS DE PRESSOLei dos gases perfeitoPV=nRT


TERMOELETRICIDADE

condutor x Em 1821, o fsico alemo Thomas Johann Seebeck observou que, unindo as extremidades de dois metais diferentes x e y e submetendo as junes a e b a temperaturas diferentes T1 e T2, surge uma f.e.m. (fora eletromotriz, normalmente da ordem de mV) entre os pontos a e b, denominada tenso termoeltrica.Figura 2 - Experimento de SeebeckTERMOELETRICIDADETERMOPAREScondutor y

x

y

i

T2=T. ambiente

T1

a

b

Dois metais diferentes, x e y com as extremidades unidas e mantidas a temperaturas diferentes Abrindo o circuito em qualquer ponto e inserindo um instrumento adequado, tem-se o valor da f.e.m.TERMOELETRICIDADETERMOPARES

x

y

i

T2=T. ambiente

T1

a

b

TERMOPARES

TERMOELETRICIDADETERMOPARES LEIS TERMOELTRICAS 1a Lei Termoeltrica

A fora eletromotriz "" de um termopar depende somente da natureza dos condutores e da diferena de temperatura entre as junes de contato.

TERMOELETRICIDADETERMOPARES LEIS TERMOELTRICAS Algumas conseqncias importantes da 1a LeiSe as junes estiverem a mesma temperatura, a f.e.m. gerada pelo termopar nula.

b) A f.e.m. gerada pelo termopar independe do ponto escolhido para medir o sinal. Por isso, ao confeccionar o termopar, numa das junes no realizada a solda, introduzindo-se al o instrumento.

TERMOELETRICIDADETERMOPARES LEIS TERMOELTRICAS Algumas conseqncias importantes da 1a Lei

c) A f.e.m. do termopar no ser afetada se em qualquer ponto do circuito for inserido um terceiro metal, desde que suas junes sejam mantidas a mesma temperatura. Esta propriedade chamada, por alguns autores, de "Lei dos Metais Intermedirios.

SITUAO 1 SITUAO 22a Lei TermoeltricaLei das Temperaturas IntermediriasSESEENTOE

TERMOELETRICIDADETERMOPARES LEIS TERMOELTRICAS 2a Lei Termoeltrica(Lei das Temperaturas Intermedirias)

Se dois metais homogneos diferentes produzem uma f.e.m. E1 quando as junes esto s temperaturas T1 e T2, e uma f.e.m. E2, quando as junes esto a T2 e T3, a f.e.m. gerada quando as junes esto a T1 e T3 ser E1 + E2.

TERMOELETRICIDADETERMOPARES CIRCUITOS DE TERMOPARES E MEDIES DE F.E.M.A Figura mostra um termopar usado para medir a temperatura T1; o instrumento indicara uma voltagem proporcional a diferena (T1 - T2 ) .T2 pode ser medida com um termmetro convencional.

Circuito equivalente, Rv a resistncia interna do voltmetro. RT a resistncia dos fios do termopar acrescido dos fios que levam o sinal ao instrumento.

TERMOELETRICIDADETERMOPARES POTENCIA TERMOELTRICAAo se medir a f.e.m. termoeltrica de um par termoeltrico em funo da temperatura, obtm-se, em geral, uma relao do tipo mostrado no grfico da figura 5. A curva mostrada no grfico denominada de curva de calibrao do par termoeltrico.A relao da f.e.m. termoeltrica com a temperatura, normalmente, no linear, mas para algumas faixas de temperatura, pode ser considerada como se o fosse (veja a reta 1 da figura ). Curva de calibrao de um par termoeltrico

A partir do grfico pode-se definir uma grandeza denominada de potncia termoeltrica do termopar, dada por:P = d/dTou para um intervalo de temperaturaP = /TA potncia termoeltrica representa a sensibilidade de resposta (e) do par termoeltrico com a variao de temperatura (T). TERMOELETRICIDADETERMOPARES POTENCIA TERMOELTRICA

Tipos de termoparesConstantan liga Cu-NiCromel liga Ni - CrAlumel liga Ni - Al

Faixa de temperatura de termoparFonte: Ecil

TERMOELETRICIDADETERMOPARES FIOS DE COMPENSAONa maioria dos casos, sobretudo em aplicaes industriais, o instrumento de medida e o termopar necessitam estar relativamente afastados. Desta forma, os terminais do termopar podero ser conectados a uma espcie de cabeote, e, a partir deste cabeote so adaptados fios de compensao (praticamente com as mesmas caractersticas dos fios do termopar, porm mais baratos) at o instrumento, conforme mostra a figuras acima. Termopar com fios de compensao Cabeote

TERMOELETRICIDADETERMOPARES FIOS DE COMPENSAONa montagem apresentada na Figura acima, o sinal lido no instrumento proporcional a (T1 - T3), j que os fios de compensao possuem as mesmas caractersticas do termopar ( como se existisse um nico termopar). Note que, se os fios fossem de cobre (fios comuns) o sinal lido pelo instrumento seria proporcional a (T1 - T2).

TERMOELETRICIDADEALGUNS TIPOS DE TERMOPARES

Diversos termopares com finalidades aplicativas diferentes.Terminais para termopares - conexo com cabos de compensao.Termopares com proteo diversa (bainha de inox, tubo de inox). Termopar especial com base magntica para fixao em dispositivos metlicos.

TERMOELETRICIDADEALGUNS TIPOS DE TERMOPARES

Termopar com indicador digital de temperatura. Termopar com dispositivo especial para fixao com parafuso.

Termopar com sistema auto-adesivo, evitando necessidade de solda ou operao mecnica (furos,..).

Modelo de medio com termopar

Catlogos de termopar

DETECO DA RADIAOFaixa visvel : 400 a 600 nmDistribuio de energia de PlanckMedio da Temperatura O detector est sujeito a energia radiante da fonte cuja temperatura deve ser medida. Duas tcnicas para medio:1 A radiao envolve o detector trmico no qual a energia radiante eleva a temperatura;

2 - O detector usa a interao de um foton com um eletron, resultando em uma corrente eltrica.

Os termmetros de resistncia funcionam baseados no fato de que a resistncia de uma grande gama de materiais varia com a temperatura; de um modo geral, os metais aumentam a resistncia com a temperatura, ao passo que os semicondutores diminuem a resistncia com a temperatura.TERMMETROS DE RESISTNCIA ELTRICAFig. 2 - Variao da resistncia com a temperatura para vrios materiais; observe-se que para uma mesma variao de temperatura, a variao de resistncia do metal (Rm) significativamente menor do que a no NTC (Rs).TERMOELETRICIDADE

Para pequenas variaes de temperatura a serem medidas vlida a equao

RT = Ro[1 + (T-To)]

onde

Ro a resistncia a 0 C, RT a resistncia na temperatura T e o coeficiente de temperatura do metal.

TERMMETROS DE RESISTNCIA ELTRICA

PT 100As sondas Pt100 medem a temperatura baseados na variao de resistncia do sensor de platina a variaes de temperatura sendo o valor da resistncia de 100 Ohm a 0C e tendo uma resposta linear ao longo de toda a gama. Com os termopares a medida de temperatura baseada na variao de voltagem entre os condutores do termopar constitudos por metais diferentes (Fe-CuNi ou Ni-CrNi ou Pt-RhPt. Foto de um PT100

Normalmente, o bulbo de resistncia montado em uma bainha de ao inox, totalmente preenchida com xido de magnsio, de tal maneira que haja uma tima conduo trmica e proteo do bulbo com relao a choques mecnicos. A isolao eltrica entre o bulbo e a bainha obedece a mesma norma ASTM E 1137. TERMMETROS DE RESISTNCIA ELTRICAASPECTOS CONSTRUTIVOS

As sondas Pt100 tm muito mais aplicaes na industria que os termopares e as grandes vantagens so:

- A elevada resoluo com os bolbos de classe A com erro de 0,35 C para 100C - Grande variao de sinal face as variaes de temperatura - A linearidade do sinal ao longo de toda a gama de temperatura - Com os termopares a linearidade do sinal s existe em determinada parte da gama de medida, devendo ser utilizados preferencialmente nessa parte da gama e utilizados circuitos de linearizao. A amplitude do sinal em relao com a temperatura muito inferior s da sondas Pt100. As vantagens das sondas Pt100

NTCTermistores do tipo NTC possuem uma constante negativa de variao, ou seja, quanto maior a temperatura, menor a resistncia eltrica (e vice-versa - vide figura com a tabela e grfico dos valores).EQUAO DE VARIAO DE RESISTNCIA EM FUNO DA TEMPERATURA PARA NTC

CURVA DE NTCCURVA DE NTC E PT 100

AplicaesControle de fancoil

MANMETROS TIPO TUBO EM U FEITOS COM MANGUEIRA PLSTICA TRANSPARENTE

MANMETROS TIPO TUBO EM U FEITOS COM TUBOS DE VIDRO

MANMETRO TIPO BOURDON

MANMETRO TIPO BOURDONMANMETRO TIPO BOURDON MANMETRO TIPO BOURDON EM BANHO DE GLICERINA

MANMETRO DIGITAL

BOMBA DE CALIBRAO

APLICAES DE MANMETROSMEDIO DE PRESSO EM RECALQUE DE BOMBAS MEDIO DE PRESSO EM CALDEIRAS

BALANA DE PESO MORTO

Problemas na medio da velocidade podem ter causado queda do AF 447

Fonte: http://news.google.com.br

Equao de BernoulliEquao da conservao da energia

Inicialmente deve estar instalado no sentido contrrio ao escoamento como mostra o esboo abaixo:

Equao de Bernoulli: H0 = H1Portanto:

Como construdo?

Fonte: http://www1.folha.uol.com.br

LOCALIZAO DOS TUBOS DE PITOT

Anemmetro

MEDIDORES DE VAZO

PLACA DE ORIFCIO

TUBO VENTURI

APLICAO TUBO VENTURI: CARBURADOR


Paqumetro

Usos do paqumetro

Procedimento de Medio:

1 Reconhecer a escala de medio;

2 Saber qual o menor valor D da escala fixa ou escala principal;

3 Verificar (contar) o nmero de divises do nnio n;

4 - Calcular a resoluo R do instrumento;

R = D/n

5 Verificar quantas divises D inteiras da escala principal ficaram a esquerda do zero do nnio, este valor ser chamado de p;

6 Verificar qual a marca do nnio t que coincidiu com uma das marcas da escala principal;

7 Verificar a indicao do instrumento I como sendo: I = pD + tR

Leituras em paqumetro1 milimetro;2 D = 1 mm;3 n = 10 divises;4 R = D/n ; R = 1 / 10 ; R = 0,1 mm;5 p = 1;6 - t = 3;7 - I = pD + tR; I = 1 x 1 mm + 3 x 0,1 mm I = 1,3 mm1 milimetro;2 D = 1 mm;3 n = 10 divises;4 R = D/n ; R = 1 / 10 ; R = 0,1 mm;5 p = 103 mm;6 - t = 5;7 - I = pD + tR; I = 103 x 1 mm + 5 x 0,1 mm I = 103,5 mm

1 milimetro;2 D = 1 mm;3 n = 20 divises;4 R = D/n ; R = 1 / 20 ; R = 0,05 mm;5 p = 73;6 - t = 13;7 - I = pD + tR; I = 73 x 1 mm + 13 x 0,05 mm I = 73,65 mm1 milimetro;2 D = 1 mm;3 n = 50 divises;4 R = D/n ; R = 1 / 20 ; R = 0,02 mm;5 p = 68;6 - t = 16;7 - I = pD + tR; I = 68 x 1 mm + 16 x 0,02 mm I = 68,32 mm

1 Polegada;2 D = 1/16;3 n = 8 divises;4 R = D/n ; R = (1 / 16)/8 ; R = 1/128;5 p = 2 ;6 - t = 6;7 - I = pD + tR; I = 2 x 1/16 + 6 x 1/128 I = 1/8 + 3/64 I = 1 11/641 Polegada;2 D = 1/16;3 n = 8 divises;4 R = D/n ; R = (1 / 16)/8 ; R = 1/128;5 p = 3 ;6 - t = 0;7 - I = pD + tR; I = 3 x 1/16 + 0 x 1/128 I = 3/16 + 0 I = 3/16

MICRMETRO

NOMENCLATURA

Procedimento de Medio:

1 Reconhecer a escala de medio;

2 Saber qual o menor valor D da escala fixa ou escala principal;

3 Verificar (contar) o nmero de divises do nnio n;

4 - Calcular a resoluo R do instrumento;

R = D/n

5 Verificar quantas divises D inteiras da escala principal ficaram a esquerda do zero do nnio, este valor ser chamado de p;

6 Verificar qual a marca do nnio t que coincidiu com uma das marcas da escala principal;

7 Verificar a indicao do instrumento I como sendo: I = pD + tR

1 milimetro;2 D = 0,5 mm;3 n = 50 divises;4 R = D/n ; R = 0,5 / 50 ; R = 0,01 mm;5 p = 35;6 - t = 32;7 - I = pD + tR; I = 35 x 0,5 mm + 32 x 0,01 mm I = 17,82 mmLeituras em micrmetro1 milimetro;2 D = 0,5 mm;3 n = 50 divises;4 R = D/n ; R = 0,5 / 50 ; R = 0,01 mm;5 p = 46;6 - t = 9;7 - I = pD + tR; I = 46 x 0,5 mm + 9 x 0,01 mm I = 23,09 mm

Leituras em micrmetro com nnio

RELGIO COMPARADOR

NOMENCLATURA DE UMA ENGRENAGEM DE DENTES RETOS

ENGRENAGEM CILINDRICA DE DENTES RETOS

MEDIO POR COMPARAOSistema de amplificao por engrenagens

Nmero de voltasNmero de divisesNos comparadores mais utilizados, uma volta completa do ponteiro corresponde a um deslocamento de 1 mm da ponta de contato. Como o mostrador contm 100 divises, cada diviso equivale a 0,01 mm.

RELGIO COMPARADOR

Nomenclatura do relgio comparadorAplicao do relgio comparador

Sistema de amplificao por alavancaRelgio apalpadorMedio com relgio apalpador

Leituras em relgio comparador


9 Controle de QualidadeFundamentos da Metrologia Cientfica e Industrial

MotivaoResultado de medies sempre apresentam dvidas.Decises sobre a qualidade de produtos ou processos devem ser tomadas com base em medies.Como tomar decises seguras quando h dvidas presentes?


9.1Tolerncias

H imperfeies em toda parte...Laranjas no so esfricas ...H manchas nas cascas das mas ...H pequenas falhas na pintura de um carro novo ...H defeitos no reboco de uma parede...H microorganismos na gua que bebemos ...

Imperfeies so aceitveisLaranjas no so esfricas ... ... mas do um excelente suco.H manchas nas cascas das mas ... ... que no afetam seu sabor.H pequenas falhas na pintura de um carro novo ...... mas ningum nota.H defeitos no reboco de uma parede...... que so quase imperceptveis.H microorganismos na gua que bebemos ...... mas podem no comprometer a nossa sade.

TolernciasSo limites aceitveis para uma caracterstica de um componente, produto ou processo que, se obedecidos, no comprometem a sua qualidade.Tolerncias devem sempre ser informadas pelo projetista e passam a fazer parte das especificaes de um produto ou processo.

Exemplos de tolernciasO dimetro de uma cabo de vassoura cumprir bem sua funo se seu dimetro estiver dentro da tolerncia (25 1) mm.O valor de um resistor eltrico de 150 com tolerncia de 10% deve estar dentro da faixa (150 15) .Nem o comprador nem o fabricante sero lesados se a quantidade de caf dentro de uma embalagem de 500 g estiver dentro da faixa (500 10) g.

TolernciasSo estabelecidas com base nas caractersticas desejadas para o produto.Tolerncias mais apertadas que o necessrio encarecem o produto.Tolerncias muito relaxadas comprometem a qualidade do produto.Necessrio equilibrar custo/benefcio.


9.2Aspectos Econmicos do Controle de Qualidade

Qualidade e competitividadeO sucesso de uma empresa depende da sua capacidade em oferecer produtos cuja qualidade atenda ou supere as expectativas dos clientes a preos competitivos.Atingir e manter a qualidade tem um custo.A no-qualidade tambm custa caro.

Custos da no-qualidadeCustos de falhas nos produtos e processos ocorridas interna ou externamente empresa:Desperdcio de energia, matria-prima e mo-de-obra.Atrasos na produo.Custos com retrabalho de produtos defeituosos.Indenizaes por perdas e danos a pessoas e ao meio ambiente. Recall de produtos para troca ou conserto. Perda de clientes para a concorrncia. Prejuzo na imagem da empresa.

Custos da qualidadeAssegurar a qualidade envolve gastos com:Investimentos com a aquisio de novos sistemas de medio para o controle de qualidade.Inspees mais freqentes e demoradas.Mais pessoas envolvidas na rea de qualidade.Imobilizao de capital com os equipamentos e salas de medio.Elevao de custos com a manuteno e calibrao de instrumentos.

Custos da qualidadequalidade$perfeccionistarelaxada$Q$Q$TQ


9.3Aspectos Tcnicos do Controle de Qualidade

Tipos de Controle de QualidadePor atributo:Verfica se uma caracterstica est ou no presente.Exemplos:Existncia de arranhes em uma pintura.Presena de um furo passante em uma pea.Presena de manchas em frutas.So normalmente associadas a valores lgicos (verdadeiro/falso ou sim/no)

Tipos de Controle de QualidadePor variveis: quantitativamente avaliado por medies.O valor medido comparado com os limites estabelecidos por tolerncias.O produto ou no aprovado.Exemplos:O dimetro de pinos.A quantidade de caf em embalagens de 500 g.A presso de pneus de avio.

Controle de qualidade por variveis

Limites de especificaoTolerncia:(20,00 0,25) mm

Um exemploTolerncia:(20,00 0,25) mmRM = (20,20 0,10) mm

Zonas de aceitao, rejeio e dvida

Zona de aceitao na ausncia de EsmensurandoSMzona deaceitaofaixa reduzida

Posio dos limitesZona de aceitao:Zona de rejeio:

Zona de aceitao na presena de EsmensurandoSMzona deaceitao

Posio dos limitesZona de aceitao:Zona de rejeio:

Qual o tamanho ideal da zona de dvidas?muito pequenomuito grandebalanceadoexcelentepssimomuito caromuito baratoTamanho da zona de dvidasEfeito no controle de qualidadeCusto do sistema de medioaceitvelaceitvel

Qual o tamanho ideal da zona de dvidas?Um bom equilbrio custo/benefcio atingido quando:


Dois exemplos

Caso 1 - Sacos de cafDimensione um processo de medio adequado para efetuar o controle de qualidade de sacos de caf, cuja massa total, incluindo a embalagem (peso bruto), esteja dentro da tolerncia (505 10) g.

Caso 1 - Sacos de cafTolerncia a ser obedecida:T = (505 10) gO intervalo de tolerncia :IT = 20 gO processo de medio bem equilibrado deve ter incerteza de:IM = 20/10 = 2 g

Caso 1 - Sacos de cafUma balana com erro mximo de 2 g pode ser usada para este fim.Neste caso, uma nica medio pode ser efetuada, sem necessidade de compensar erros sistemticos.

Caso 1 - Sacos de cafLimites de aceitao:LIT = 495 gLST = 515 gLIA = 495 + 2 = 497 g LSA = 515 - 2 = 513 g

OKCaso 1 - Sacos de cafno OK?

Caso 2 - Balco refrigeradoPara conservar alimentos, balces refrigerados devem ser mantidos dentro do intervalo de temperatura entre 3 e 7 C. Um termmetro deve ser selecionado para fazer esta verificao regularmente. Dispe-se das duas opes especificadas a seguir. Verifique se um dos termmetros disponveis pode ser usado e, caso positivo, que estratgia ele deve usar para o teste?

Caso 2 - Termmetros disponveisFaixa de medio: -10 a + 15 CCorreo (5 C) 0,0 CRepetitividade (5 C) 0,2 CFaixa de medio: -50 a + 80 CCorreo para 5 C: + 1,0 CRepetitividade (5 C) 0,5 C

Caso 2 - RequisitosLimites de tolerncia:LIT = 3,0 CLST = 7,0 CIntervalo de tolernciaIT = LST - LIT = 7,0 - 3,0 = 4,0 CIncerteza recomendada:IM = IT/10 = 4,0/10 = 0,4 C

Caso 2 - Analisando termmetro digitalFaixa de medio: -50 a + 80 CCorreo para 5 C: + 1,0 CRepetitividade (5 C) 0,5 CSem corrigir os erros sistemticos, a IM seria:IM = |C| + Re = 1,5 C1,5 C > 0,4 C no atendeCorrigindo os erros sistemticos, a IM seria:IM = Re = 0,5 C0,5 C > 0,4 C no atende

Caso 2 - Analisando termmetro analgicoFaixa de medio: -10 a + 15 CCorreo (5 C) 0,0 CRepetitividade (5 C) 0,2 CNeste caso, a IM seria:IM = Re = 0,2 C0,2 C < 0,4 C atende

Caso 2 - Limites de controleLimites de tolerncia:LIT = 3,0 CLST = 7,0 CLIA = 3,0 + 0,2 = 3,2 C LSA = 7,0 - 0,2 = 6,8 CIM = Re = 0,2C


9.4Controle de qualidade 100% e controle de qualidade por amostragem

Com que freqncia deve ser feito o controle de qualidade?100% da produo?Todos os itens produzidos so individualmente avaliados e a sua conformidade verificada.Por amostragem?Apenas um subconjunto dos itens produzidos selecionado, avaliado e sua conformidade verificada.

Processo capazO processo no produz itens fora da tolernciaNo necessrio inspecionar 100%Distribuio dos itens produzidos

Processo incapaz necessrio inspecionar 100%Distribuio dos itens produzidos

ndice de capacidade de um processoPara processos centradosCP o ndice de capacidade do processoLST o limite superior da tolernciaLIT o limite inferior da tolernciasP uma estimativa do desvio padro do processo

ndice de capacidade de um processoPara processos descentradosCPK o ndice de capacidade do processoLST o limite superior da tolernciaLIT o limite inferior da tolernciasP uma estimativa do desvio padro do processoXP uma estimativa do valor mdio do processo

Controle de qualidade 100% ou por amostragem?

Valor de CP ou CPKFreqncia do controle de qualidade 1,33por amostragem< 1,33100%


9.5Posicionamento do controle de qualidade

CQ no final do processomatria primaProcesso produtivoCQclienterefugoretrabalho?

CQ no final do processoAspectos positivosMenor investimento inicialMenor custo da qualidadeAspectos negativosMaior custo da no-qualidadeMais difcil realimentar o processo

CQ entre etapas do processomatria primaEtapa1CQclienteprocesso produtivoOKEtapa2CQOKEtapa3CQOKEtapa4CQOKCQOK

CQ entre etapas do processoAspectos positivosMenor custo da no-qualidadeMelhor controle sobre todo o processoAspectos negativosMaior investimento inicialMaior custo da qualidade

CQ dentro do processorebolocontrolador do sistema de avano do rebolosensor inferiorsensor superioreixo

CQ dentro do processoAspectos positivosndice de refugo praticamente zeroMnimo custo da no-qualidade Aspectos negativosMaior investimento inicialMaior complexidade

CONSEQUNCIASFonte: http://carplace.virgula.uol.com.br/recall-toyota-convoca-38-milhoes-de-carros-devido-a-tapete-que-pode-prender-o-acelerador/

Fonte: http://www1.folha.uol.com.br/folha/dinheiro/ult91u691963.shtml

Fonte: http://oglobo.globo.com/economia/mat/2008/02/12/honda_convoca_recall_de_motos_biz_125-425608600.asp

Fonte: http://ultimosegundo.ig.com.br/economia/2010/02/10/volkswagen+fara+recall+de+novo+gol+e+voyage+9393842.html

http://br.finance.yahoo.com/noticias/Ford-anuncia-recall-166-mil-rbr-3606398974.html?x=0

DESENHO DE PEAS possvel obter exatamente estas dimenses e estas posies?

impossvel fabricar peas com dimenses exatas e posies exatas; necessrio que as peas estejam dentro das formas previstas para poderem ser montadas adequadamente e para que funcionem semproblemas. Desvios de formas dentro de certos limites no chegam a prejudicar o bom funcionamento das peas.TOLERNCIA GEOMTRICA

Tipos de tolerncias geomtricasTolerncias de forma : desvios que um elemento pode apresentar emrelao sua forma geomtrica ideal.Orientao: Na determinao das tolerncias de orientao geralmente um elemento escolhido como referncia para indicao das tolerncias dos demais elementos.Posio: Determina a posio de elemntos (furos, rebaixos, etc.)Batimento: Utilizada em elementos que sofrem rotaes e podem sofrer oscilao, deslocamentos em relao ao eixo.

Smbolos dos tipos de tolerncias geomtricas

Indicaes da tolerncia geomtrica O smbolo da caracterstica;

- O valor da tolerncia na unidade usada para dimenses lineares. Este valor precedido pelo smbolo , se a zona de tolerncia for circular oucilndrica;

- Quando for o caso, letra ou letras para identificar o elemento ou os elementos de referncia.

Tolerncias de formaTolerncia de planezaTolerncia de cilindricidade

Tolerncias de formaTolerncia de retilinidade

Tolerncias de formaTolerncia de CircularidadeTolerncia de linha qualquer

Tolerncias de Orientao Neste tipo de tolerncia necessrio referncia;Tolerncia de paralelismoTolerncia de perpendicularidade

Tolerncia de inclinaoTolerncias de Orientao

Tolerncias de posioTolerncia de LocalizaoTolerncia de concentricidade ou coaxialidade

Tolerncias de posioTolerncia de Simetria

Tolerncias de BatimentoTolerncia de batimento Circular

RUGOSIDADE

Smbolos utilizados para indicar o acabamento superficial

Caractersticas da rugosidade

Representao da rugosidade no desenhoRepresente, nas vistas ortogrficas, as classes de rugosidade indicadas na perspectiva.Exerccio

TIPOS CLULA DE CARGACLULA DE CARGA TIPO COLUNACapacidade at 200 ton

ESPECIFICAES CLULA DE CARGA

GRAU DE PROTEO IP

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92190-metrologia

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