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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

AUTOMATIZAÇÃO DO CERTIFICADO DE

CALIBRAÇÃO DA MÁQUINA DE ENSAIO

UNIVERSAL

MATHEUS TERRA ALVES

NATAL- RN, 2019






UNIVERSAL

MATHEUS TERRA ALVES

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado ao curso de Engenharia

Mecânica da Universidade Federal do

Rio Grande do Norte como parte dos

requisitos para a obtenção do título de

Engenheiro Mecânico, orientado pelo

Prof. Me. Igor Lopes de Andrade.

NATAL - RN

2019






UNIVERSAL

MATHEUS TERRA ALVES

Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso

Prof. Me. Igor Lopes de Andrade ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Orientador

Prof. Me. Rommel Soares de Araújo ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno

Prof. Dr. Ulisses Borges Souto ___________________________

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Avaliador Interno

NATAL, 03 de dezembro de 2019.

i

Agradecimentos

A Deus pelo dom da vida, por ter me proporcionado saúde, força para superar

as dificuldades e ter guiado os meus caminhos.

Aos meus pais, Ana Carla e Marcos Almir, por todo amor e suporte, onde

propiciaram ótimas condições de estudo durante toda a graduação.

A minha irmã, Ana Beatriz, pela convivência diária, incentivo e atenção

dedicada quando precisei.

Ao meu orientador prof. Me. Igor Lopes de Andrade, pelo suporte, paciência na

orientação e apoio na elaboração desse trabalho.

A toda minha família avós, tios e primos que me incentivaram em toda trajetória

da graduação.

A todos meus amigos da graduação e do ensino médio, pois estavam sempre

presentes compartilhando momentos felizes e de estudos comigo.

A Universidade Federal do Rio Grande do Norte pela oportunidade de

realização do curso de Engenharia Mecânica.

Por fim, agradeço a todos os professores da graduação pelo convívio,

aprendizado e compartilhamento de experiências.

ii

Alves, M. T. AUTOMATIZAÇÃO DO CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO DA

MÁQUINA DE ENSAIO UNIVERSAL. 2019. 67 p. Trabalho de Conclusão de Curso

(Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Rio Grande do

Norte, Natal-RN, 2019.

Resumo

Os instrumentos de medição de indústria e laboratórios necessitam

proporcionar resultados confiáveis, e para ter essa garantia é fundamental que os

instrumentos sejam calibrados periodicamente. A cada calibração realizada é

emitido um certificado de calibração, e nesse deve conter os requisitos conforme

as normas estabelecidas para o instrumento especificado.

A fim de obedecer essas normas e proporcionar uma plataforma intuitiva

para o usuário, elaborou-se uma interface para automatizar a criação de um

certificado de calibração de uma Máquina de ensaio universal. Para atingir esse

objetivo foi usado o Excel em conjunto com a linguagem Visual Basic for Application

(VBA).

Essa junção de ferramentas possibilitou alcançar o objetivo do projeto.

Para demonstrar esse sucesso foi realizado um teste com as informações de uma

calibração já realizada no Laboratório de Metrologia da Universidade Federal do

Rio Grande do Norte. A operação de automatização ocorreu com êxito e o

certificado saiu conforme os requisitos das normas NBR ISO/IEC 17.025 e NBR

ISO/IEC 7.500-1.

Com o desenvolvimento da plataforma em Excel, pôde-se emitir o

certificado da Máquina de ensaio universal de forma mais rápida e padronizada.

Esse projeto foi restringido apenas para a Máquina de ensaio universal, mas ele

serve de base para o aprimoramento e construção não só de pesquisas com esse

tema específico, mas também voltadas para outros instrumentos de medição.

Palavras-chave: Certificado de calibração, automatizar, Máquina de ensaio

universal, Excel, VBA.

iii

Alves, M. T. Automation of Universal Testing Machine Calibration Certificate.

2019. 67 p. Conclusion work project (Graduate in Mechanical Engineering) -

Federal University of Rio Grande do Norte, Natal-RN, 2019.

Abstract

Measurement instruments from labs and industry need to provide reliable

results, to be able to offer this degree of guarantee to be true, there is a need for

periodic calibration. After each calibration, it has issued a calibration certificate,

which should contain the requirements according to the established standards for

the specific instrument.

It was created an interface in order to follow standards and provide an

intuitive user platform, to automate the Universal Testing Machine calibration

certificate’s creation. Excel was used to achieve this goal, along with Visual Basic

for Application (VBA) language.

Combining these tools made it possible to achieve this project’s goal. It was

performed a test to demonstrate the success, with information from a calibration

already performed at Laboratório de Metrologia from Universidade Federal do Rio

Grande do Norte. It was issued a certificate after a successful automation operation

according to standards NBR ISO/IEC 17.025 and NBR ISO/IEC 7.500-1 requisites.

From this Excel platform, it was possible to issue the Universal Testing

Machine document faster and standardized. This project was restricted only by the

Machine, but it works as a base for improvement and building not only on

researchers for this particular topic but also for other measurement instruments.

Keywords: Calibration certificate, automate, Universal Testing Machine, Excel,

VBA.

iv

Lista de Ilustrações

Figura 1 - Máquina Universal de Ensaios Mecânicos .................................................. 4

Figura 2 - Fluxograma da calibração direta ................................................................. 5

Figura 3 - Calibração Indireta ...................................................................................... 6

Figura 4 - Distribuição Retangular ............................................................................... 7

Figura 5 - Distribuição Triangular ................................................................................ 8

Figura 6 - Distribuição Normal ..................................................................................... 8

Figura 7 - Tela inicial do Visual Basic for Applications .............................................. 17

Figura 8 - Iniciando gravação de uma macro ............................................................ 18

Figura 9 - Concluindo a gravação de uma macro ...................................................... 18

Figura 10 - Exemplo de ‘MsgBox’ .............................................................................. 20

Figura 11 - Exemplo de InputBox .............................................................................. 20

Figura 12 - Opções de controle do ‘UserForm’.......................................................... 21

Figura 13 - Visualização do certificado de calibração do software TGM 4 ................ 22

Figura 14 - Software MET/CAL ................................................................................. 24

Figura 15 - Planejamento da automação .................................................................. 25

Figura 16 - Fluxograma de funcionamento do projeto ............................................... 26

Figura 17 - Planilha Menu ......................................................................................... 27

Figura 18 - Formulário Aba 01 ................................................................................... 28



v

Figura 21 - Mensagem apresentada após Certificado de Calibração ser gerado...... 30

Figura 22 - Trecho da planilha ‘CERTIFICADO’ ........................................................ 31

Figura 23 - Aplicação da função “CONCATENAR” usada na planilha de certificado 31

Figura 24 - Planilha de Procedimento e Avaliação .................................................... 32

Figura 25 - Cálculo da media e desvio-padrão para medidas de cada ponto ........... 34

Figura 26 - Contribuição das fontes de incerteza ...................................................... 34

Figura 27 - Valores característicos do Sistema de medição de força ........................ 36

Figura 28 - Valores característicos do Sistema de medição de força na planilha

“Classe” ..................................................................................................................... 36

Figura 29 - Alerta de conclusão da limpeza dos dados ............................................. 39

Figura 30 - Parte 01 do formulário preenchido .......................................................... 41



Figura 33 - Confirmação do sucesso na operação de inserir dados ......................... 42

Figura 34 - Página 01 do Certificado de Calibração .................................................. 44

Figura 35 - Página 01 do Certificado de Calibração .................................................. 45

Figura 36 - Tabela de resultados emitida pelo Laboratório de Metrologia da UFRN . 46

vi

Lista de Tabelas

Tabela 1 – Tabela com informações do cliente ......................................................... 39

Tabela 2 – Dados do instrumento ............................................................................. 39

Tabela 3 – Condições ambientais, padrão utilizado e responsáveis pela calibração 40

Tabela 4 – Dados obtidos durante a calibração ........................................................ 40

vii

Sumário

Agradecimentos ............................................................................................... i

Resumo .......................................................................................................... ii

Abstract ......................................................................................................... iii

Lista de Ilustrações ........................................................................................ iv

Lista de Tabelas ............................................................................................ vi

Sumário ........................................................................................................ vii

1 Introdução .................................................................................................... 1

1.1 Objetivo geral ........................................................................................ 2

1.2 Objetivos específicos ............................................................................ 2

2 Revisão Bibliográfica ................................................................................... 3

2.1 Estrutura do Trabalho ........................................................................... 3

2.2 Máquina de Ensaio Universal................................................................ 3

2.2.1 O instrumento ................................................................................. 3

2.2.2 Método de calibração ..................................................................... 4

2.3 Calibração de um sistema de medição ................................................. 5

2.3.1 Tipos de Calibração ........................................................................ 5

2.2.2 Distribuição de probabilidade na estimativa da incerteza de medição

............................................................................................................................. 6

2.2.3 Certificado de calibração .............................................................. 10

2.3.3 Etapas para elaboração do certificado de calibração ................... 12

2.4 Visual Basic for Applications ............................................................... 16

2.4.1 Macro............................................................................................ 17

2.4.2 Funções e sub-rotinas .................................................................. 18

2.4.3 Objetos ......................................................................................... 19

2.5 Interface do Excel com o Usuário ....................................................... 19

2.5.1 InputBox e MsgBox ...................................................................... 19

viii

2.5.2 Userform ....................................................................................... 20

2.6 Sistemas computacionais aplicados a calibração ............................... 21

2.6.1 Mylogical Calibração .................................................................... 22

2.6.2 Software de calibração TGM 4 ..................................................... 22

2.6.3 MK – Software de calibração e metrologia ................................... 23

2.6.4 Software MET/CAL ....................................................................... 23

3 Metodologia ............................................................................................... 24

3.1 Arquitetura de construção do projeto .................................................. 24

3.1.1 Menu............................................................................................. 26

3.1.2 Certificado .................................................................................... 30

3.1.3 Procedimento e Avaliação ............................................................ 32

3.1.4 DADOS e SAÍDA_DOC ................................................................ 33

3.1.5 CÁLCULOS .................................................................................. 33

3.1.6 SAÍDA_RES ................................................................................. 35

3.1.7 PADRÕES .................................................................................... 35

3.1.8 CONVERSÃO ............................................................................... 35

3.1.9 CLASSE ....................................................................................... 35

3.1.10 OPÇÕES .................................................................................... 37

4 Resultados e Discussões .......................................................................... 38

4.1 Projetar e preparar dados para caso teste .......................................... 38

4.2 Resultado do teste .............................................................................. 43

5 Conclusões ................................................................................................ 47

6 Referências ............................................................................................... 48

7 Anexos ....................................................................................................... 51

ANEXO A – Tabela de t-student para determinar o Fator de Abrangência

............................................................................................................................... 51

ANEXO B – Representação de parte da planilha ‘SAIDA_RES’ ............... 52

ix

ANEXO C – Representação de parte da planilha de padrões .................. 53

Fonte: Elaborada pelo autor ...................................................................... 53

ANEXO D – Representação de parte da planilha de conversão ............... 54

ANEXO E – Representação de parte da planilha Classe .......................... 55

ANEXO F – Representação de parte da planilha Opção .......................... 56

1

1 Introdução

A necessidade de medição não é algo recente e pode ser visualizado em

diversos locais no dia a dia, seja no velocímetro do carro, na balança do

supermercado, na temperatura da geladeira e em diversas áreas da indústria. Porém

com a evolução da ciência e indústria, também vem a necessidade de esses

proporcionarem resultados cada vez mais precisos. Por isso necessita-se de um

sistema de medição confiável se faz necessário.

Um sistema de medição confiável é um conjunto de dispositivos

desenvolvidos para fornecer informações, com o intuito de obter os valores medidos

dentro de intervalos especificados para grandezas de naturezas especificadas. A

grande utilização desses instrumentos faz com que seja necessário que eles forneçam

informações com qualidade de medição. A falta de qualidade pode acarretar em

diversos danos e despesas na área em que está sendo utilizado, como por exemplo,

um paquímetro impreciso em uma empresa de usinagem pode proporcionar descarte

ou necessidade de retrabalho de peças.

Com intuito de contornar situações como essa, é necessário que esses

instrumentos de medição sejam calibrados periodicamente. Calibração é a operação

que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por

um instrumento de medição e os valores correspondentes das grandezas

estabelecidos por padrão (VIM, 2012). Essa operação pode ser realizada por um

laboratório que seja acreditado pela Rede Brasileira de Calibração (RBC), ou a um

laboratório que tenha padrões rastreados (ABNT, 2017).

No caso da Máquina de Ensaio Universal a sua calibração periódica é

fundamental para a obtenção de resultados reais das propriedades mecânicas do

material a ser analisado (Ferro, et al., 2013). Após a calibração, é necessário que seja

observado o Certificado de Calibração, o qual consiste de um documento emitido pelo

laboratório onde o instrumento foi calibrado, contendo informações do procedimento

realizado, seus resultados e informando se ele está apto para uso.

2

1.1 Objetivo geral

Automatizar o processo da elaboração de certificados de calibração da

Máquina de ensaio universal por meio do desenvolvimento de uma planilha em Excel

com o auxílio da linguagem VBA.

1.2 Objetivos específicos

Visando alcançar o objetivo geral desse trabalho, alguns objetivos específicos

podem ser listados.

Aumentar a padronização dos laboratórios de metrologia ao elaborar o

certificado de calibração de uma Máquina de Ensaio Universal;

Garantir um documento de qualidade, com todas as informações

necessárias apresentadas de forma clara o que acaba por facilitar a

interpretação do resultado da calibração;

Proporcionar uma plataforma intuitiva, de fácil utilização pelo usuário,

sem a necessidade de ficar navegando entre planilhas para inserir os

dados necessários.

Conter macro para limpar dados de calibrações antigas e também a de

gerar o arquivo do novo certificado em um Formato Portátil de

Documento, PDF.

Ter um formulário para o usuário inserir todos os dados necessários

nesse ambiente, sem precisar ficar mudando de planilha.

3

2 Revisão Bibliográfica

2.1 Estrutura do Trabalho

Esse trabalho obedece uma estrutura tradicional de trabalhos de conclusão

de curso, em que no primeiro capitulo é apresentado a introdução do trabalho, fazendo

uma imersão no tema do projeto. Já o segundo capítulo trata da revisão bibliográfica,

abordando tópicos pertinentes para a realização do projeto, como: Calibração de um

sistema de medição, métodos para calibração, máquina de ensaio universal,

abordagem sobre a utilização do Excel e da linguagem Visual Basic Application para

a construção desse projeto. Nos capítulos três e quatro são abordados os métodos

para a construção e funcionamento do projeto, além de apresentar simulação para

evidenciar o seu funcionamento. E, por fim, no capitulo cinco é apresentada a

conclusão do trabalho.

2.2 Máquina de Ensaio Universal

2.2.1 O instrumento

A Máquina de Ensaio Universal tem por objetivo realizar de maneira rápida,

eficaz e precisa ensaios mecânicos de tração, micro tração, compressão,

cisalhamento, flexão e entre outros (Biopdi, 2015). Ela pode ser observada na figura

1.

Graças a sua versatilidade, ela pode ser utilizada em vários tipos de

seguimentos: metal-mecânica, construção civil, polímeros, plásticos, têxtil, madeira,

médico-odontológico e automotivo, por exemplo (Biopdi, 2019).

No mercado existem várias marcas e modelos, e suas principais

especificações são capacidade de carga e tamanho. Sua função é proporcionar

carregamentos tanto compressivos quanto de tração. Para tal ela geralmente possui

uma trave fixa e outra móvel, nas quais se movimentam de maneira controlada

efetuando medições precisas de força e posição (Nakazato, 2019).

4

Figura 1 - Máquina Universal de Ensaios Mecânicos

Fonte: Biopdi, 2015

2.2.2 Método de calibração

Antes do procedimento de calibração seja executado, de acordo com a NBR

7500 (2016), devem ser realizadas as seguintes etapas até se chegar ao experimento

de fato:

1) O alinhamento do instrumento de medição de força é verificado para

minimizar os efeitos de flexão. Já no caso de um instrumento de

medição de força de compressão devem ser adicionados apoios com

calotas esféricas, caso ele não já tenha cavidade esférica incorporada.

2) A temperatura durante o procedimento deve ser ambiente,

compreendida entre 10°C e 35°C e ela deve ser registrada no

certificado de calibração.

3) Imediatamente antes do procedimento de calibração ser iniciado, o

instrumento de medição de força deve ser carregado ao menos três

vezes entre zero e sua força máxima a ser medida.

Em seguida, realiza-se o experimento, no qual se aplica uma força nominal (Fi)

mostrado pelo indicador de força da máquina; registra-se a força de referência (F),

5

indicada pelo padrão. São realizadas no mínimo três séries de medições com forças

crescentes.

2.3 Calibração de um sistema de medição

O momento da calibração é questionado por diversas pessoas, pois não

sabem do que se trata e nem da sua importância. Segundo a norma DIN 1319, a

calibração é a operação que determina os desvios entre o valor lido em um

instrumento e o valor verdadeiro convencional. Esse processo é indispensável, pois

garante a confiabilidade dos resultados de medição e proporciona qualidade no

processo desempenhado.

Durante o processo de calibração o laboratório deve fornecer algumas

garantias como a qualidade das medições realizadas, a eficácia do seu Sistema de

Qualidade e a rastreabilidade dos seus padrões (Lira, 2006). Esses fatores são

importantes, pois devem garantir a confiabilidade do instrumento.

2.3.1 Tipos de Calibração

A calibração é dividida em dois tipos: direta e indireta. Na calibração direta, o

padrão utilizado é medido diretamente pelo instrumento de medição a ser calibrado.

Posteriormente, o valor obtido é comparado com o padrão. Por exemplo, no caso de

uma balança, para realizar a sua calibração é necessário um conjunto de massas

padrão. Essas devem percorrer toda faixa mensurável do aparelho. Coloca-se um

padrão por vez sobre a balança para comparar o valor do padrão com o valor indicado

(Silva Neto, 2012). Na figura 2 é demonstrado um fluxograma da calibração direta.

Figura 2 - Fluxograma da calibração direta

Fonte: Metrologia e Controle Dimensional, 2012

6

Com relação a calibração indireta, também existe o instrumento a ser

calibrado e o padrão, porém a grandeza a ser medida é fornecida indiretamente por

um gerador de grandeza. Em seguida, ocorre a comparação das indicações no

instrumento a ser calibrado com os valores fornecidos pelo instrumento padrão. Um

exemplo desse tipo de ocorre na calibração da Máquina de Ensaio Universal (Silva

Neto, 2012). O fluxograma da calibração indireta pode ser observado na figura 3.

Figura 3 - Calibração Indireta

Fonte: Metrologia e Controle Dimensional, 2012

2.2.2 Distribuição de probabilidade na estimativa da incerteza de medição

A distribuição de probabilidade de uma variável aleatória é a função que

determina a probabilidade de uma variável aleatória apresentar qualquer valor ou

estar inserida em um intervalo de valores (ISO GUM, 2008).

A escolha da distribuição de probabilidade de cada variável aleatória depende

das informações que tem disponíveis de cada componente de incerteza. Os tipos de

distribuição mais utilizados são retangular, triangular e normal.

Na distribuição retangular é usado quando se conhece apenas os valores

máximos e mínimos de variação. Ou seja, em um instrumento quando só tem

conhecimento do erro máximo admissível dele (Jornada, 2009). O formato dessa

distribuição é demonstrado na figura 4.

7

Figura 4 - Distribuição Retangular

Fonte: (Link, Metrologia Mecânica - Expressão da incerteza de medição, 1999)

Já na distribuição triangular além dos valores máximos e mínimos de variação

também é necessário ter conhecimento do valor mais provável. Por exemplo, quando

é realizado a leitura de um instrumento com indicador analógico (Jornada, 2009). Essa

distribuição é exibida na imagem 5.

8

Figura 5 - Distribuição Triangular

Fonte: (Link, Metrologia Mecânica - Expressão da incerteza de medição, 1999)

Por último, para a distribuição normal a incerteza de medição deve ser

herdada de padrões e calibrações de equipamentos (Rede Metrológica RS, 2013). A

aparência dessa distribuição é exibida na figura 6.

Figura 6 - Distribuição Normal

Fonte: (Balbinot & Brusamarello, 2010)

Com relação à Máquina de ensaio universal, além da análise das distribuições

de probabilidade na estimativa da incerteza de medição, também é possível calcular

a incerteza do sistema de medição de força no momento da calibração, seja baseado

9

nos limites especificados, ou a partir dos valores obtidos. Serão abordados a análise

de três tipos desse erro que colaboram para a incerteza de medição, conforme a ABNT

ISO/IEC 7.500 (2016), alguns deles são: Erro de temperatura, erro de indicação, erro

de repetibilidade.

1) Erro de temperatura

Durante a calibração a temperatura inicial e final do ambiente são registradas,

ela deve ser realizada em temperatura ambiente entre 10°C e 35°C. A

temperatura do instrumento de medição não pode variar mais do que 2 °C,

durante a calibração. Se essas temperaturas forem diferentes de 22°C deve

ser calculado a contribuição dessa incerteza.

2) Erro de indicação

Para cada faixa de indicação do padrão registrado é calculado o erro de

indicação relativo, ‘𝑞𝑖’, e posteriormente com a média do erro de indicação

relativo de cada leitura é obtido o erro de indicação para a faixa analisada, ‘𝑞’

que é alcançado através das seguinte equações 01 e 02.

𝑞𝑖 =

𝐹𝑖 − 𝐹1

𝐹1 𝑥 100

(1)

𝑞 =

𝑞1 + 𝑞2 + ⋯ + 𝑞𝑛

𝑛

(2)

𝐹𝑖: Força indicada pelo indicador de força da máquina de ensaios sob

verificação, sob força de medição crescente.

𝐹1: Força de referência indicada pelo instrumento de medição de força sob força

de medição crescente.

𝑞𝑖: A i-ésima medição do erro de indicação relativo do sistema de medição de

força da máquina de ensaio.

𝑞: Erro de indicação relativo do sistema de medição de força da máquina de

ensaio.

𝑛: Número de leituras realizadas.

10

3) Erro de repetibilidade

Nesse momento é avaliado a concordância entre resultados de medições

sucessivas de uma mesma faixa de medição, que no caso é o erro de indicação

relativo ‘𝑞𝑖’, realizada sob as mesmas condições de medição. Para determina-

lo, é feita a subtração do erro de indicação relativo máximo pelo mínimo de um

mesmo ponto, demonstrado na equação 03.

𝑏 = 𝑞𝑀𝐴𝑋 − 𝑞𝑀𝐼𝑁 (3)

𝑏: Erro de repetibilidade relativo do sistema de medição de força da máquina

de ensaio

𝑞𝑀𝐴𝑋: Valor máximo de ‘q’ para cada ponto de calibração

𝑞𝑀𝐼𝑁: Valor mínimo de ‘q’ em cada ponto de calibração

2.2.3 Certificado de calibração

O certificado de calibração é o documento final fornecido ao requisitante em

que contém as condições, meios de calibração, bem como os resultados e os decisões

(Gonçalves Jr., 2002). Dessa forma, para permitir essa análise ele deve seguir a

norma NBR/ISO 17.025, onde nela há informações sobre as exigências em que esse

documento seja enquadrado.

Segundo a ABNT NBR/ISO IEC 17.025, de 2017, o certificado de calibração

deve conter alguns requisitos, são eles:

a) Um título, ou seja, Certificado de Calibração acompanhado do código

do certificado;

b) Nome e endereço do laboratório;

c) Local das realizações das atividades do laboratório, inclusive quando

são realizadas nas instalações de clientes ou em locais fora das

instalações permanentes do laboratório;

d) Nome e informações do cliente;

e) Identificação do método analisado;

f) Uma identificação ou descrição do instrumento quando necessário;

g) Data da realização da calibração;

h) Data de emissão do certificado de calibração;

11

i) Uma declaração de que os resultados se referem somente aos itens

calibrados;

j) Resultados com as unidades de medidas, quando apropriados;

k) Identificação da (s) pessoa (s) que autorizam o certificado;

l) Incerteza de medição do resultado da medição, apresentada na mesma

unidade do mensurando, ou de um termo relativo ao mensurando, por

exemplo, percentual;

m) Condições sob as quais a calibração foi realizada que tenha influência

sobre o resultado de medição, por exemplo, temperatura e umidade

relativa;

n) Uma declaração identificando como os resultados das medições são

metrologicamente rastreáveis;

o) Resultados obtidos antes e depois de qualquer ajuste ou reparo, se

disponível.

Além desses requisitos, quando se trata de Máquina de ensaio também há

outros referentes a NBR/ISO 7.500-1, nos quais complementam as exigências citadas

acima. De acordo com a NBR/ISO 7.500-1, essas são:

“a) Referência a esta Parte da ABNT NBR ISO 7500, ou seja, ABNT

NBR ISO 7500-1;

b) Identificação da máquina de ensaio (fabricante, tipo, ano de

fabricação, se possível, número de série) e, se aplicável, identificação

específica do indicador de força (fabricante, tipo, número de série);

c) Localização da máquina;

d) Tipo, classe e número de referência do instrumento de medição de

força utilizado, número do certificado de calibração e data de validade

do certificado;

e) Temperatura de calibração;

f) Data da verificação;

g) Nome ou marca do organismo que realizou a verificação (ABNT

NBR/ISO 7500-1, 2016).”

Portanto, na calibração é realizada uma análise de qualidade do instrumento,

e através do certificado, contendo as incertezas de medições e as tendências,

12

expresso devido a esse experimento, pode inferir se o instrumento está apropriado

para o uso ou é o momento de enviar para a manutenção e ajuste (Silva Neto, 2012).

2.3.3 Etapas para elaboração do certificado de calibração

As instruções a serem descritas tem como objetivo aumentar a padronização

ao elaborar o certificado de calibração e também aumentar a confiabilidade dos

resultados. Dessa forma, foram elaboradas etapas baseadas no trabalho

desenvolvido por Ruama (2016, p.28) para a realização desse processo que são

apresentadas a seguir:

1ª etapa: Identificação do cliente

Nela será perguntada nome da empresa, CNPJ, endereço, solicitante e

CRIECE, com objetivo de cadastrar as informações do cliente.

2ª etapa: Descrever o sistema de medição a calibrar

Nesse momento é especificado o instrumento a ser calibrado, e informações

dele. Por exemplo: Modelo, número de série e fabricante.

3ª etapa: Escolher sistema de medição padrão

Deve existir uma lista com os padrões contidos no laboratório, os dados de

cada padrão estão contidos nela, e será selecionado o padrão adequado para o

experimento.

4ª etapa: Projetar o experimento

Nesse momento é necessário especificar temperatura e umidade, inicial e

final, do local onde está sendo realizado a calibração, materiais utilizados e a

sequência de operação.

5ª etapa: Escolha dos pontos de medição a calibrar

Nessa etapa ocorre a escolha e registro dos pontos selecionados a serem

efetuados as leituras, ou seja, forças de referências nas quais são indicadas pelo

mensurando para a realização da calibração.

13

6ª etapa: Realizar a medição do sistema a calibrar.

Nela ocorre o registro dos pontos analisados, indicados pelo padrão.

Repetindo a operação quatro vezes para cada ponto calibrado.

7ª etapa: Identificar fontes de incerteza da calibração

A identificação é baseada na ISO GUM, na análise das fontes de incerteza

inseridas no experimento que caracteriza a incerteza de medição. Essa por sua vez é

um parâmetro não-negativo que demonstra a dispersão dos valores atribuídos a um

mensurando (VIM, 2012).

As fontes de incertezas podem ser classificadas em tipo ‘A’ ou tipo ‘B’, de

acordo com a ISO GUM. A distribuição do tipo ‘A’ é representada por uma distribuição

estatística proveniente de uma série de medições e podem ser caracterizadas por

desvios-padrão. Já a do tipo ‘B’, ela é estimada a partir de um julgamento científico,

baseado em informações importantes do instrumento e também do processo de

medição (Silva Neto, 2012).

Incerteza Tipo A

Esse tipo de incerteza é realizado o método através de uma análise estatística

de uma série de medições, obtendo o desvio padrão experimental da média amostral,

caracterizado como incerteza padrão de medição (Faruolo & Fernandes, 2005). Para

determina-la é aplicada as equações 4 e 5 demonstradas.

𝑠2(𝑞𝑘) =

1

𝑛 − 1∑(𝑞𝑗 − 𝑞)̅̅ ̅

𝑛

𝑗=1

² (4)

s é o desvio-padrão;

n o número de testes;

�̅� é a média aritmética de n valores observados.

𝑠2(�̅�) =

𝑠²(𝑞𝑘)

𝑛

(5)

𝑠(�̅�) é a incerteza padrão tipo ‘A’.

Incerteza Tipo B

14

A avaliação de incertezas desse tipo é diferente da incerteza abordado

anteriormente. Nesse caso a análise é baseada na informação, conhecimento

científico. Podendo ser analisado a partir de manuais, de dados vindos de calibrações

e certificados anteriores, especificação do fabricante, experiência ou comportamento

dos instrumentos e materiais (Faruolo & Fernandes, 2005).

8ª etapa: Identificação das fontes de incerteza

Essas fontes de incerteza podem estar associadas a indicação do

instrumento, resolução do instrumento e do padrão utilizado, repetibilidade,

temperatura do ambiente e entre outras incertezas possíveis.

9ª etapa: Classificar cada incerteza associada

A classificação ocorre na atribuição de cada incerteza ser do Tipo ‘A’ ou ‘B’,

baseado no método de orientação da ISO GUM (2012, p. 24). Posteriormente a

classificação deve ser determinada a contribuição de cada incerteza padrão (𝑢𝑛).

10ª etapa: Calcular a incerteza combinada

Tendo obtido todas as incertezas padrões, a lei de propagação de incertezas

indica que elas precisam ser propagadas para obter uma incerteza combinada 𝑢𝑐

(Jornada, 2009). Ela representa a soma quadrática das incertezas padrão individuais

associadas as grandezas de entrada de um modelo de medição, como é demonstrada

na equação 6.

𝑢𝑐 = √𝑢1

2 + 𝑢22 + 𝑢3

2 + ⋯ + 𝑢𝑛2

(6)

𝑢𝑐 : Incerteza combinada

𝑢𝑛 :Incerteza padrão individual

11ª etapa: Calcular o número de graus de liberdade efetivos

Em geral, a distribuição de t-student não vai descrever a distribuição da

variável, porém essa pode ser aproximada por um distribuição t com um número de

graus de liberdade efetivo calculado pela fórmula de Welch-Satterthwaite (Donatelli &

Konrath, 2005), demonstrada na equação 07.

15

𝑣𝑒𝑓 =

𝑢𝑐4

∑𝑢𝑖

4

𝑣𝑖

𝑛𝑖=1

(7)

𝑣𝑒𝑓: Número de graus de liberdade efetivos.

𝑢𝑐: Incerteza de medição combinada.

𝑢𝑖: A incerteza de medição para a i-ésima fonte de incerteza.

𝑣𝑖: Número de graus de liberdade para a i-ésima fonte de incerteza.

Quando não for possível identificar o número de medições realizadas para

obter a incerteza padrão, então o grau de liberdade será ∞ (infinito).

12ª etapa: Obtenção do fator de abrangência

O fator de abrangência (𝑘) é um número maior do que 1 (um), pelo qual

a incerteza padrão combinada é multiplicada para determinar o a incerteza de medição

expandida (VIM, 2012). Esse fator é obtido pela tabela de distribuição t-student

(localizada no Anexo A) para um grau de liberdade determinado e um nível de

confiança (probabilidade de abrangência). Porém de acordo com a ISO GUM (2012),

para calibração o fator de abrangência adotado é 2 (dois).

13ª etapa: Calcular a incerteza expandida

Em aplicações comerciais e industriais é necessário declarar a incerteza como

um intervalo em torno do resultado da medição no qual ele deve compreender uma

considerável parcela dos valores que podem ser atribuídos as mensurando, essa

métrica referida ao resultado da medição é denominada de incerteza expandida (U)

(Martins, et all., 2010). A equação 08 representa essa incerteza.

𝑈 = 𝑘 ∗ 𝑢𝑐 (8)

14ª etapa: Emitir o certificado de calibração

Após todas essas etapas é necessário registrar o resultado obtido nesse

processo. Dessa forma, é emitido um certificado de calibração, que contém as

informações que descrevem o que foi utilizado nesse experimento e os seus

resultados descrito por tabela.

16

2.4 Visual Basic for Applications

O “Visual Basic for Applications”, VBA, é uma linguagem de programação na

qual permite que o usuário codifique macros. Dessa forma é possível automatizar

atividades repetitivas ou complexas dentro do Excel (Walkenbach, 2013). Essa

linguagem além de estar presente no Excel também existe em outros membros do

pacote office, sem custo adicional.

O VBA tem seu uso justificado quando se quer automatizar uma atividade, por

exemplo, formatar células, gerar certificados, criar botões especializados, mandar e-

mail para clientes, dentre outras funções. Essa automação é feita com a criação de

macros, ajudando a evitar erros de cálculos, comparando com a realização desses a

mão, caso a programação esteja correta. Além de obter os resultados desses cálculos

com rapidez.

Apesar de todos esses benefícios, também há os pontos negativos. Um de

bastante relevância é que seus códigos após funcionamento da automação da

planilha não se transformam em um software (Walkenbach, 2013). Ou seja, ele

continua dependente do Excel. Todo usuário deve ter o Excel instalado para visualizar

e modificar suas planilhas.

Para ter acesso ao VBA, o usuário deve entrar no Excel pressionar o atalho

“Alt + F11”, posteriormente ele será direcionado a página semelhante a imagem 7,

onde nela é possível observar a barra de ferramentas, a barra de menu e algumas

janelas, por exemplo, a de códigos, de verificação imediata e a de propriedades.

17

Figura 7 - Tela inicial do Visual Basic for Applications

Fonte: (Walkenbach, 2013)

Para existir a comunicação do VBA com o Excel é necessário a criação de

Macros, funções, objetos e entre outras ferramentas (Zamboni, et all. 2011). Essas

são responsáveis pelo processo de automação de tarefas e serão descritas nos

tópicos a seguir.

2.4.1 Macro

Uma macro é um conjunto de instruções que são possíveis serem agrupadas

com o único comando para realizar uma tarefa automaticamente, e ele é gravado em

um módulo VBA (Microsoft, 2019). Essa pode ser criada através do gravador de macro

ou realizando a digitação do código utilizando a janela do VBA, para que o computador

interprete as tarefas contidas na macro. Essa linguagem deve ser o Visual Basic for

Application.

18

A opção utilizando o gravador de macro é bastante utilizada, devido a

facilidade de operação, pois é iniciado selecionando a opção ‘Gravar Macro...’,

localizado na aba ‘desenvolvedor’, apresentada na figura 8, após esse momento todas

as tarefas que o usuário realizar serão gravadas e armazenadas em linguagem VBA.

Para finalizar a gravação, basta clicar em ‘parar gravação’, apresentada na figura 9, e

com isso a operação será concluída.

Figura 8 - Iniciando gravação de uma macro

Fonte: Support Office

Figura 9 - Concluindo a gravação de uma macro

Fonte: Support Office

O outro modo de criação é inserindo o código da macro, dessa maneira o

usuário deve inserir a sequência de tarefas que a macro deve realizar, na linguagem

VBA, na janela de código dessa plataforma, indicada na figura 7.

2.4.2 Funções e sub-rotinas

São formadas por um conjunto de instruções para executarem ações, porém

a principal diferença é que as funções retornam um valor, já sub-rotina não (Cinto &

Góes, 2015).

19

Um procedimento do tipo função é um grupo de declarações as quais realizam

um cálculo ou um procedimento e retornam um único valor (Walkenbach, 2013).

Já a sub-rotina é um grupo de códigos digitadas em um módulo (espécie de

arquivo de armazenamento de macros), os quais executam uma determinada tarefa

(Otsuka, 2012).

2.4.3 Objetos

Objeto é uma unidade de dados no qual representa determinado elemento da

sua planilha ou do Excel, ou seja, é um objeto que permite uma referência. Por

exemplo, uma planilha, células, gráficos, janelas, dentre outros (Serviço Nacional de

Aprendizagem Industrial - SENAC RS, 2010).

Esses contêm propriedades e podem ter métodos e argumentos e eles tem

uma hierarquia, isto é, um objeto pode conter outros objetos. Por exemplo, o próprio

aplicativo Excel é um objeto e ele contém ‘window’ (Janela), ‘Workbook’ (pasta de

trabalho) e ‘Add-in’ (suplementos) e entre outros que também são objetos

(Walkenbach, 2013).

2.5 Interface do Excel com o Usuário

2.5.1 InputBox e MsgBox

Durante a execução de uma operação em uma planilha é necessário haver

uma comunicação da macro com o usuário, buscando que ele execute ações

adequadamente visando o sucesso do procedimento. Para auxiliar em situações como

essa existe o ‘InputBox’ e ‘MsgBox’.

O ‘MsgBox’ exibe mensagem ou resultados, ela recebe pelo menos um

argumento que é a mensagem que ele pretende informar, é exemplificado na imagem

10. Porém tem dois argumentos que são opcionais, que são um botão de indicação e

o título da caixa (Otsuka, 2012).

20

Figura 10 - Exemplo de ‘MsgBox’

Fonte: Otsuka, 2012

Já o ‘InputBox’ é uma interface de entrada de dados, é demonstrada na

imagem 11. Ele exibe um aviso em uma caixa de diálogo e aguarda até que o usuário

insira um texto ou clique em uma opção que retorne uma informação do tipo ‘string’

(Cinto & Góes, 2015).

Figura 11 - Exemplo de InputBox

Fonte: Otsuka, 2012

2.5.2 Userform

O UserForm é um objeto janela ou caixa de diálogo, no qual faz parte da

interface do usuário com o aplicativo (Microsoft, 2019). Nele é possível inserir caixas

de textos, caixa de combinação, caixa de seleção e entre outras maneiras de controle

de informação para auxiliar o usuário, evitando que ele navegue por inúmeras linhas

das planilhas para inserir informações necessárias. Na imagem 12 é apresentado uma

série de opções de controle usadas no UserForm e o que eles realizam.

21

Figura 12 - Opções de controle do ‘UserForm’

Fonte: Walkenbach, 2013

Para a sua criação é necessário elaborar sua parte gráfica com suas

funcionalidades de forma que fique prático e de fácil entendimento para o usuário

adicionar as informações de maneira adequada (Otsuka, 2012).

2.6 Sistemas computacionais aplicados a calibração

Atualmente, é visível a influência de sistemas computacionais no cotidiano.

Nos supermercados há caixas automáticos, pegar um elevador, realizar uma

transferência bancária ou pagamento de conta, são exemplos de tarefas

automatizadas que já caíram no hábito de muitas pessoas.

22

Na metrologia também há essa necessidade de automatizar atividades, pois

envolve cálculos extensos e a necessidade de armazenar informação, um exemplo é

na hora de realizar uma calibração e emitir o certificado desse. Para isso, existe

software voltados para essa área. A seguir serão apresentados alguns desses

sistemas computacionais e suas principais funcionalidades.

2.6.1 Mylogical Calibração

O primeiro software abordado é o MyLogical Calibração. Ele faz a gestão dos

instrumentos, padrões, orçamentos e controle de clientes, registro de ordem de

serviços, execução da calibração e emissão do certificado. Ele foi elaborado para

cumprir as normas internacional de qualidade como a ISO/IEC 17.015 (2005), ISO

9001:2015 e os documentos normativos do INMETRO (PATRICIO, 2016).

2.6.2 Software de calibração TGM 4

Este contribui com o usuário na gestão metrológica através de ferramentas

como filtro de vencimento, assinatura de validação do certificado de calibração por

meio eletrônico e com senha, e entre outras funções (Calibração CEIME, 2019). A

visualização do certificado de calibração dessa ferramenta pode ser observada na

figura 13.

Figura 13 - Visualização do certificado de calibração do software TGM 4

Fonte: Calibração CEIME, 2019

23

2.6.3 MK – Software de calibração e metrologia

Esse é um software de calibração e metrologia no qual compreende desde

controle dos instrumentos, calibrações, cálculos avançados, controle de padrões,

históricos e também a geração de certificado de calibração (Leão consultoria e

desenvolvimento de sistemas, 2019). Ele conta com algumas características

específicas da parte de calibração, algumas dessas são:

Cadastra e administra os instrumentos do laboratório;

Calcula erros, incertezas, desvios e coeficientes de correção,

conversões e entre outros;

Emite certificado de calibração;

Administra a data de validade para calibração;

2.6.4 Software MET/CAL

O software MET/CAL, ilustrado na figura 14, dispõe de diversas

ferramentas, nos quais ajudam a automação dos processos de calibração e na

gestão e relatório dos ativos de medição (Fluke Calibration, 2019). Algumas

dessa são:

Realiza a calibração automatizada em ferramentas e

equipamentos de medição;

Cria, edita, realiza testes e documenta os procedimentos de

calibração;

Configuram e informam parâmetros de incerteza de medição;

Produz certificados;

Ajudam a compreender os requisitos das normas de qualidade,

por exemplo, a ISO/IEC 17.025, ISO 9.000, NRC 10 CFR e entre

outras.

24

Figura 14 - Software MET/CAL

Fonte: Fluke Calibration, 2019

3 Metodologia

3.1 Arquitetura de construção do projeto

Durante o planejamento dessa plataforma foi estipulado o objetivo principal,

na qual é automatizar a criação de um certificado de calibração de uma máquina de

Ensaio Universal. Porém, para alcança-lo, foi necessário estipular funções que essa

ferramenta deva ter para que o sucesso dessa operação seja alcançado. Foram elas:

Limpeza de dados de calibrações anteriores, armazenamento de novas informações,

tratamento dos dados e gerar certificado, exibidas na imagem 15.

25

Figura 15 - Planejamento da automação

Fonte: Elaborada pelo autor

Dessa forma, o arquivo do Excel, aliado com a linguagem Visual Basic,

possibilita essa automação para a construção do certificado de calibração. Ela é

realizada graças a criação de macros, formulários e também das onze planilhas

existentes, nomeadas da seguinte forma:

1. MENU

2. CERTIFICADO

3. PROCEDIMENTO E AVALIAÇÃO

4. DADOS

5. SAÍDA_DOC

6. SAÍDA_RES

7. PADRÕES

8. CONVERSÃO

9. CLASSE

10. CÁLCULOS

11. OPÇÕES

Dessas planilhas apenas a nomeada de “MENU” fica visível, as outras estão

ocultas, com o objetivo de proteger as informações e tornar a plataforma o mais

simplificada possível, a fim de facilitar o trabalho do usuário. Cada planilha acima tem

26

sua função, seja de armazenamento ou tratamento de dados e cálculos a serem

inseridos no certificado.

As planilhas, que são consideradas como objetos no VBA, buscam

informações de outras planilhas e esse processo de comunicação entre elas ocorre

após o processo de conclusão de “adicionar informações”, como pode ser observado

no fluxograma exibido na figura 16. Nos próximos tópicos será abordada a importância

de cada planilha para o funcionamento do sistema, e dentro deles também será

apresentado as macros e o formulário.

Figura 16 - Fluxograma de funcionamento do projeto


3.1.1 Menu

A planilha inicial do arquivo em Excel é “MENU”, figura 17. Ela aparece no

momento em que a Pasta de Trabalho é aberta, é apresentada no modo de tela cheia,

“Full Screen”. Nela o usuário é capaz de gerar o certificado, não havendo a

necessidade de mudança de planilha.

27

Figura 17 - Planilha Menu


A planilha “MENU” apresenta instruções para o uso adequado da plataforma,

além disso, no lado esquerdo são exibidas opções para a operação da mesma. Essas

opções devem ser usadas de acordo com a sequência de orientações de uso da

planilha. As opções exibidas para o usuário são:

1. Limpar Informações;

2. Adicionar Informações;

3. Alterar procedimento;

4. Gerar certificado.

É necessário descrever a importância de cada uma delas, iniciando pela

opção de “Limpar Informações”. Trata-se de uma macro que irá eliminar todas as

informações inseridas de calibrações anteriores, o que possibilita a elaboração de um

novo certificado. Esse procedimento é necessário para não ocorrer a mescla de dados

de calibrações diferentes.

A segunda opção a ser abordada é a de “Adicionar Informações”. Esse tópico

é fundamental, pois ele recebe os dados inseridos e transmite para as planilhas

adequadas. Quando essa aba é selecionada, é executada uma macro, nomeada de

“abrir_formulario”. Ela apresenta o formulário em que os dados serão inseridos. Esse

é composto por três abas, a imagem de cada aba é apresentada nas figuras 18, 19 e

20.

28

Figura 18 - Formulário Aba 01


Na aba representada pela figura 18, é necessário inserir o número do

certificado de calibração a ser gerado, dados do cliente, e informações do instrumento

a ser calibrado.



29

Na segunda aba, os dados a serem inseridos correspondem à condições

ambientais durante a calibração, ao padrão utilizado e à identificação dos

responsáveis do laboratório por esse experimento.



Na última aba são adicionados os dados extraídos da calibração. Na primeira

coluna do lado esquerdo são indicadas as informações dos pontos a serem

analisados, faixa nominal. Já nas quatro colunas seguintes, cada coluna representa

uma sequência de leituras, totalizando quatro leituras para cada ponto analisado.

Dessa forma, para inserir os dados nessa parte do formulário, deve ser observado

qual a “ordem” da sequência de leituras está sendo feita e também o ponto observado.

Por exemplo, na imagem da figura 20, o quadro em azul representa que está sendo

realizada a segunda leitura e registrando o terceiro ponto dessa.

Só após inserir todos esses dados deve-se clicar no botão ‘CADASTRAR’, para

que os dados sejam exportados para as planilhas correspondentes e

consequentemente o certificado seja gerado de forma correta. Por trás desse botão

30

há um código em VBA, que direciona as informações de cada caixa de texto para a

planilha e célula adequada.

A etapa seguinte à de cadastrar os dados é a de ‘Alterar Procedimento”, ao

selecioná-la o usuário é direcionado para a planilha ‘PROCEDIMENTO E

AVALIACAO’, nela será possível alterar o texto do certificado que fala sobre

procedimento de calibração e avaliação de incertezas.

A última opção da planilha de Menu, é a de “Gerar Certificado”, nela após todas

essas etapas o certificado irá ser gerado. Para a realização desse procedimento existe

uma macro nomeada de “GerarCertificado()”, que vai capturar as células da planilha

“Certificado”, a ser abordada no tópico seguinte. Depois disso, as células são

exportadas para o arquivo modelo em formato “.Docx” e aberto no programa Word.

Nesse arquivo constam apenas o nome do laboratório de metrologia da UFRN e o seu

endereço. É fundamental que esse arquivo esteja salvo na mesma pasta do projeto

em Excel para que esse processo ocorra com sucesso.

Após essa etapa, o certificado de calibração será salvo com o nome

“CERTIFICADO_DE_CALIBRACAO” concatenado com o código de calibração e data

em que o certificado foi gerado. Além disso, a mensagem exibida na figura 21 é

apresentada para o usuário, confirmando o sucesso do procedimento e indicando

onde o documento foi salvo.

Figura 21 - Mensagem apresentada após Certificado de Calibração ser gerado


3.1.2 Certificado

Essa planilha, mostrada na figura 22, corresponde ao corpo do certificado. Ela

tem o layout de página, pois facilita na hora de exportar essas informações para um

documento no formato de folha A4, mas os dados de grande parte das suas células

31

são buscados de outras planilhas. Isso que faz a automação e proteção do formato

do documento a ser gerado.

Figura 22 - Trecho da planilha ‘CERTIFICADO’


Na construção dessa planilha, foi usada basicamente funções do tipo “SE” e

“CONCATENAR”. Sua utilidade está em verificar se na célula da planilha que ela vai

buscar o dado está vazia, caso esteja vai exibir um travessão, caso contrário, irá

apresentar a informação que a célula contém. Como a figura 22 foi gerada quando

não tinha dados digitados os travessões apareceram nas células.

Já na função “CONCATENAR” tem como objetivo juntar um texto com algum

dado inserido, por exemplo no trecho que tem o nome “CERTIFICADO DE

CALIBRAÇÃO” na parte superior da figura 22. Nela ocorre a junção desse pequeno

texto com o número do certificado de calibração, como é demonstrado na figura 23.

Figura 23 - Aplicação da função “CONCATENAR” usada na planilha de certificado


32

Na figura 23, é exibido o que foi descrito no parágrafo anterior, se a célula B20

da planilha ‘SAÍDA_DOC’ não estiver vazia, vai aparecer na célula a junção do texto

“CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO N° “ com o número do certificado de calibração

que está armazenado na célula “B1” da planilha “DADOS”.

Posteriormente, com o preenchimento de todas as células necessárias dessa

planilha, ocorre a cópia de todos esses dados para o documento modelo no word para

gerar o certificado de calibração.

3.1.3 Procedimento e Avaliação

Nesse ambiente aparece a opção de alterar os tópicos de Procedimento de

Calibração e Avaliação das Incertezas existentes na planilha “certificado”, a imagem

dessas opções são exibidas na figura 24. Essa planilha existe para não ocorrer essa

alteração diretamente na planilha de “certificado” e evitar que essa seja

desconfigurada. Então, nesse ambiente o texto é adicionado e será exportado para a

célula correspondente da planilha “certificado”.

Figura 24 - Planilha de Procedimento e Avaliação


A transmissão do texto dela para a planilha de certificado também é através

da função “SE”. Desse modo, qualquer alteração existente na célula dessa planilha

será transmitida para a célula correspondente do certificado.

33

3.1.4 DADOS e SAÍDA_DOC

Essas duas planilhas são responsáveis por armazenar as informações vindas

do formulário e configura-las para exibir no certificado. Na planilha “DADOS”, são

armazenadas a maioria das informações digitadas no formulário, por exemplo

informações do cliente, do instrumento, condições ambientais no início e no fim da

calibração, além dos pontos a serem analisados e as indicações do padrão.

Já na planilha “SAÍDA_DOC” ocorre um tratamento de algumas informações

presentes na parte de “DADOS” para serem inseridas de forma adequada no

certificado. Por exemplo, nessa é calculada a média entre a temperatura no início e

fim da calibração. Tendo obtido esse resultado, ele é posteriormente apresentado com

seu desvio associado. Para a realização desse procedimento foi necessário utilizar as

seguintes funções:

MÉDIA;

MÁXIMO;

MÍNIMO;

ARREDONDAR.PARA.CIMA;

CONCATENAR.

3.1.5 CÁLCULOS

Nessa planilha é obtida várias informações fundamentais para a elaboração

da tabela de resultados, contida no certificado de calibração. Iniciando pelo cálculo da

média e desvio-padrão das indicações do padrão, como pode ser observado na figura

25. Todos os valores inseridos na parte 03 do formulário da indicação do padrão,

representada na figura 20, são calculados sua média e o desvio padrão para cada

ponto analisado. Esse procedimento é realizado, pois na determinação da

contribuição de algumas fontes de incerteza essas informações são necessárias.

34

Figura 25 - Cálculo da media e desvio-padrão para medidas de cada ponto


Posteriormente são analisadas as fontes de incerteza para cada faixa de

indicação. Sendo observadas as contribuições dos erros de temperatura, de

indicação, de repetibilidade, nos quais foram aboradados no tópico 2.2.2, e também

das outras fontes de incerteza observadas na imagem 26.

Figura 26 - Contribuição das fontes de incerteza

Fonte: Autoral

Na tabela acima é possível observar as fontes de incerteza, a distribuição de

probabilidade delas e a contribuição de cada uma determinada para o ponto 20 tf de

um processo de calibração específico. Para determinar a incerteza combinada é

necessário buscar os valores da contribuição de cada incerteza e aplicar a equação

6. Por fim, para obter a incerteza expandida desse ponto é necessário multiplicar o

fator de abrangência pela incerteza combinada, como foi demonstrado na equação 8.

35

3.1.6 SAÍDA_RES

Nessa planilha é feita a preparação da tabela de resultado, fornecida pela

planilha de “Cálculos”, deixando somente as informações necessárias para serem

enviadas para a planilha “Certificado”. Uma representação dessa planilha pode ser

observada no Anexo B.

3.1.7 PADRÕES

Nesse ambiente é apresentada uma lista com os padrões existentes e

informações desses. Essa lista de padrões é disponibilizada no formulário, onde

ocorre a busca da opção que foi usada no experimento. Dessa forma, não é

necessária a descrição de todas as informações do padrão, pois com a escolha do

modelo do padrão ocorre a leitura de todas os dados associados a ele que estão

contidos nessa planilha. Por exemplo, dados do código de calibração, a data e a sua

validade. A imagem de parte dessa planilha é representada no Anexo C.

3.1.8 CONVERSÃO

A conversão de unidades é necessária, caso a unidade de indicação do

mensurando seja diferente da unidade exposta no padrão. Desse modo, com objetivo

de facilitar a utilização da planilha pelo usuário é disponibilizada essa planilha para

realizar a conversão de maneira automática após a indicação das unidades utilizadas.

Essa operação é feita graças a planilha de conversão de unidades está disponibilizada

no Anexo D e a utilização da função “PROCV”.

3.1.9 CLASSE

Na tabela de resultados é exibido a classe da faixa nominal da máquina de

ensaio, ela é determinada conforme a tabela existente na NBR ISO/IEC 7.500-1,

demonstrada na figura 27. Nela é fornecido os valores máximos permitidos para os

diferentes erros relativos do sistema de medição de força, dessa forma é classificado

a faixa nominal da máquina de acordo com a classe apropriada.

36

Figura 27 - Valores característicos do Sistema de medição de força

Fonte: NBR ISO 7500-1

Essa mesma tabela foi montada no Excel na planilha “CLASSE”, representada

na figura 27. De acordo com os cálculos dos erros obtidos, proveniente da planilha

“CÁLCULOS”, a classe da faixa da máquina é selecionada. De modo que o erro

relativo para cada componente de incerteza específico é analisado e sua classe é

selecionada baseada nas informações da tabela exibida na figura 28.

Por exemplo, o erro relativo de indicação obtido nos cálculos foi de ±1,49 ,

então dessa forma ele irá pertencer a classe 2 (dois), pois é a menor classe em que

esse erro pode ser inserido. Essa análise é feita através de um conjunto de funções

“SE” uma dentro da outra, analisando se o erro calculado de uma determinada

incerteza for menor do que o erro máximo permitido para essa mesma incerteza, então

ele pertence a aquela classe.

Figura 28 - Valores característicos do Sistema de medição de força na planilha “Classe”


37

Essa análise é feita para cada ponto, e nele avalia-se cada incerteza. A maior

classe obtida, dentre as incertezas analisadas, será a classe atribuída para aquele

ponto. Essa análise é feita com uso da função “MAXIMO”. Um exemplo da operação

citada acima é demonstrado no Anexo E, e também pertence a essa mesma planilha.

3.1.10 OPÇÕES

Essa é uma planilha para organizar algumas informações a serem

apresentadas no formulário como conteúdo dentro da caixa de combinação, por

exemplo, lista de técnico e coordenador responsável pelo laboratório e tipo do

instrumento utilizado. A imagem dela é representada no Anexo F.

38

4 Resultados e Discussões

Nesse capítulo será proposta uma situação em que um cliente solicitou a

calibração de sua Máquina Universal de Ensaios Mecânicos, e para conclusão do

serviço é necessário emitir o certificado de calibração, esse processo será realizado

através da planilha desenvolvida nesse trabalho e posteriormente será demonstrado

o resultado para análise.

4.1 Projetar e preparar dados para caso teste

Com objetivo de comparar os resultados emitidos ao final do processo, o

cliente selecionado será de um caso de um cliente real que fez o pedido de calibração

da Máquina Universal de Ensaios Mecânicos no laboratório de metrologia da UFRN e

teve seu certificado emitido, isso antes do surgimento da nova planilha. Para proteger

dados do cliente as informações de dados pessoais serão preservadas.

Para a realização desse processo, os dados foram inseridos e divididos em

algumas etapas:

1. Limpar informações da planilha;

2. Dados do cliente;

3. Informações do instrumento;

4. Condições ambientais durante a calibração;

5. Padrão utilizado;

6. Responsáveis pela calibração;

7. Dados obtidos na calibração;

8. Analisar se o procedimento de calibração e a avaliação de incerteza

precisam de modificações no texto;

9. Gerar certificado.

O primeiro passo será a limpeza das informações das planilhas, conforme tem

figura 29 desse documento, localizada do lado esquerdo, após essa etapa será

enviada uma mensagem informando que a limpeza foi concluída.

39

Figura 29 - Alerta de conclusão da limpeza dos dados


Os dados do cliente a serem inseridos para esse teste são os representados

na tabela 1, lembrando que eles são fictícios.

Tabela 1 – Tabela com informações do cliente

Cliente: João Premoldados Ltda.

CNPJ: 10.777.888/0020-40

Endereço: Av. dos Lagos, 2008, Parque das Nações, CEP:59.999-000, Parnamirim-RN

Solicitante: João Borges

CRIECE: 120-2019

Fonte: Autoral

Após o pedido do cliente o instrumento foi analisado e foram registradas as

seguintes informações expostas na Tabela 02.

Tabela 2 – Dados do instrumento

Instrumento: M. DE ENSAIO UNIVERSAL Tipo: DIGITAL

Identificação: PR 01 Número de série: 597

Fabricante: CONTENCO Modelo: I.3001

Faixa de indicação: 0 a 100 tf Valor de uma divisão: 0,01 tf

Data da calibração: 28/10/19 Data de emissão: 30/10/19

Local da calibração: Laboratório de controle da qualidade da empresa em Parnamirim/RN.

Fonte: Autoral

Os próximos passos são cadastrar informações das condições ambientais

durante o experimento, padrão a ser utilizado e os responsáveis pela calibração.

Essas informações são apresentadas na tabela 03.

40

Tabela 3 – Condições ambientais, padrão utilizado e responsáveis pela calibração

Condições Ambientais

Temperatura inicial: 25,6 °C Temperatura final: 25,4 °C

Umidade inicial: 61,4 % Umidade final: 61,6 %

Padrão utilizado

C18/1MN

Responsáveis pela calibração

Técnico Responsável: João Henrique

Coordenador: Igor Lopes de Andrade


Posteriormente, é necessário anotar os pontos escolhidos e os valores obtidos

de cada ponto durante a calibração, demonstrando os pontos de indicação do

mensurando e o valor correspondente expresso no padrão com suas unidades,

conforme a tabela 4.

Tabela 4 – Dados obtidos durante a calibração

Indicação do

mensurando

Indicação do padrão

tf kN kN kN kN

0,00 0 0 0 0

20,00 9.960 9.913 9.967 9.964

40,00 19.937 19.910 19.979 19.921

60,00 29.790 29.861 29.873 29.833

80,00 39.563 39.657 39.709 39.654

90,00 44.514 44.696 44.626 44.596

0,00 0 0 0 0


Após a reunião de todos esses dados é necessário coloca-los no formulário

presente na planilha para dar continuação ao processo, como é demonstrado nas

imagens 30, 31 e 32.

41

Figura 30 - Parte 01 do formulário preenchido




42



Posteriormente ao preenchimento dos dados das três partes do formulário

devem ser cadastradas as informações, no botão “Cadastrar”, como é representado

na figura 32. Após isso, aparece uma mensagem de confirmação demonstrando o

sucesso da operação, é demonstrado na figura 33.

Figura 33 - Confirmação do sucesso na operação de inserir dados


43

A próxima etapa, antes de observar o resultado do certificado de calibração, é

verificar a necessidade de alterar a descrição do Procedimento de Calibração ou da

Avaliação das Incertezas.

4.2 Resultado do teste

Com as informações todas cadastradas nas planilhas, é possível gerar o

certificado conforme foi explicado no final do tópico 3.1.1, onde fala sobre as funções

do menu. Após realizar essa operação é possível visualizar o arquivo gerado na

mesma pasta que consta o documento do Excel.

O resultado dessa operação está representado nas figuras 34 e 35, nas quais

está reproduzida a imagem do arquivo gerado.

44

Figura 34 - Página 01 do Certificado de Calibração


45

Figura 35 - Página 01 do Certificado de Calibração


Na tabela de resultado de calibração, contida nesse documento, é

apresentado os pontos nos quais foram realizados a leitura, e para cada ponto é

apresentado o erro de indicação relativo (𝑞), o erro de repetibilidade relativo (𝑏),

resolução relativa do indicador de força da máquina de ensaio (𝑎), a classe

pertencente, o fator de abrangência (𝑘) e a incerteza expandida (𝑈).

Após ser emitido o certificado de calibração é observado que ele apresenta

os requisitos necessários, conforme a norma NBR/ISO IEC 17.025, de 2017, e a

46

NBR/ISO 7.500-1, nas quais foram apresentadas no tópico 2.2.3, em que o tema é

certificado de calibração. Também foi analisado a tabela de resultados, comparando

essa com a emitida pelo Laboratório de Metrologia da UFRN para o cliente,

apresentada na figura 36, observando que elas são compatíveis numericamente.

Figura 36 - Tabela de resultados emitida pelo Laboratório de Metrologia da UFRN

Além disso, é verificado o êxito desse processo, pois a automação ocorreu

sem apresentar erros até o momento em que o certificado foi emitido.

47

5 Conclusões

A utilização da união do Excel com o Visual Basic for Application proporcionou

a automação de operações nessa interface, viabilizando a construção de uma

plataforma que propicia produzir certificados de calibração conforme as exigências

contidas na NBR/ISO 17.025 e NBR/ISO 7.500-1, contendo um layout intuitivo e

instruções para que essa operação seja realizada com êxito.

Esse conhecimento de organização e manipulação de dados em forma de

planilha é importante para um estudante de engenharia, pois o uso de planilha Excel

com VBA traz conceitos e aplicação que envolvem computação, algoritmo e

programação e contribui para melhoria de habilidades matemáticas, científicas e

tecnológicas (Zamboni, Cymrot, Pamboukian, Tsan Hu, & Barros, 2011).

Além do benefício do fortalecimento do conhecimento pessoal, a

pesquisa proporciona para a academia um projeto de automação de certificado de

calibração de uma prensa hidráulica, no qual direcionado nesse tema, podem surgir

novas pesquisas nessa área voltada a outros instrumentos de medição.

48

6 Referências

ASSOSSIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7500:

Materiais metálicos — Calibração e verificação de máquinas de ensaio estático

uniaxial Parte 1: Máquinas de ensaio de tração/ compressão — Calibração e

verificação do sistema de medição da força. 1 ed. Rio de Janeiro: ABNT, 2016. 19 p.

BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J. Instrumentação e Fundamentos de

Medidas. Rio de Janeiro: LTC, 2010.

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odontológicos. São Carlos: Biopdi, 2015.

BIOPDI. Máquina Universal de Ensaios. Biopdi, 15 nov. 2019. Disponivel em:

<https://biopdi.com/ensaios-mecanicos/maquina-universal-de-ensaios/>.

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calibracao/>.

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para propriedades mecânicas da madeira a partir de duas máquinas universais de

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cal%C2%AE-software>.

49

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calibração MET/CAL. Disponível em: <https://br.flukecal.com/products/calibration-

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MICROSOFT. Objeto UserForm. Docs Microsoft, 16 nov. 2019. Disponivel

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MOURA, L. F. D. Excel para engenharia. Santa Catarina: EdUFSCar, 2007.

50

NAKAZATO, Anderson Zenken. Desenvolvimento de máquina universal de

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conceito open-source. 2019. 136 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia

Mecânica, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2019.

NBR ISO/IEC 17025. Requisitos Gerais para a competência de ensaios de

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OTSUKA, Tatiana Suemy. Tutorial sobre modelagem em VBA. 2012. 47 f.

Projeto Supervisionado (Graduação) - Curso de Matemática, Universidade Estadual

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PATRICIO, Ruama Santos. Plataforma computacional WEB para

calibração de sistemas de medição. 2016. 146 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de

Engenharia Industrial, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2016.

REDE METROLÓGICA RS (Org.). RM 68 – INCERTEZA DE MEDIÇÃO:

GUIA PRÁTICO DO AVALIADOR DE LABORATÓRIOS: PROCEDIMENTO DO

SISTEMA DE GESTÃO DA QUALIDADE. Porto Alegre: Rede Metrológica Rs, 2013.

SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL - SENAC RS.

Programação VBA para Excel. Porto Alegre: SENAC RS, 2010.

SILVA NETO, J. C. Metrologia e controle dimensional. Rio de Janeiro:

Elsevier, 2012.

VIM. Vocabulário Internacional de Metrologia. Rio de Janeiro: INMETRO,

2012.

WALKENBACH, J. Programando Excel VBA para leigos. Rio de Janeiro: Alta

Books, 2013.

ZAMBONI, Lincoln Cesar et al. PLANILHAS EXCEL E USO DA LINGUAGEM VBA EM

APLICAÇÕES PARA AS ENGENHARIAS. In: COBENGE, 39., 2011,

Blumenau. Artigo. Blumenau: Cobenge, 2011. p. 1 - 10.

51

7 Anexos

ANEXO A – Tabela de t-student para determinar o Fator de Abrangência

Fonte: ABNT/Inmetro(2013)

52

ANEXO B – Representação de parte da planilha ‘SAIDA_RES’


53

ANEXO C – Representação de parte da planilha de padrões


54

ANEXO D – Representação de parte da planilha de conversão


55

ANEXO E – Representação de parte da planilha Classe


56

ANEXO F – Representação de parte da planilha Opção


automatizaÇÃo do certificado de calibraÇÃo da …...certificado de calibração de uma máquina...

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