Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
METROLOGIA - CONSTRUTORA DA
CONFIANÇA NA SOCIEDADE
Eduarda FilipeDirectora do Departamento de Metrologia do IPQ
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Dia da Metrologia
Em 20 de maio de 1875, faz agora 138 anos, foi assinada a Convenção do Metro, tratado diplomático celebrado em Paris por dezassete países, entre os quais Portugal
Esta Convenção consagrou o Sistema Métrico decimal, designado em 1960 o Sistema Internacional de unidades de medida, SI de utilização universal e adoptado formalmente em Portugal em 1983
2
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
O tema das Comemorações para 2013
“Medições na vida quotidiana”
foi estabelecido pelo BIPM, organismo internacional responsável pela Convenção do Metro
Dia da Metrologia
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Sumário
1. Introdução
2. Enquadramento internacional
3. Padrões nacionais
4. SI - Sistema Internacional de Unidades
5. Projetos europeus
4
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A METROLOGIA é a ciência da medição e suas aplicações
Inclui as unidades de medida, os seus padrões e os instrumentos de medição, bem como todas as questões teóricas e práticas relacionadas com as medições
3 vertentes principais na metrologia
científica legal aplicada
• A científica ocupa-se das unidades de medida e da realização dos padrões de mais elevado nível metrológico
• A legal abrange as aplicações comerciais, fiscais, de proteção do ambiente, da conservação da energia, da saúde, da segurança, etc., que cada Estado entende regulamentar no seu território
• A aplicada respeita às aplicações na produção e no seu controlo, bem como à instrumentação nele utilizada
5
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Atribuições principais do IPQ - METROLOGIA
c Realizar os padrões nacionais das unidades de medida
c Participar em comparações internacionais
c Participar em projectos de desenvolvimento metrológico
l Elaborar legislação metrológica e promover a sua aplicação
l Aprovar modelos de instrumentos de medição
l Qualificar e acompanhar entidades para a realização de operações de controlo metrológico
l Realizar ações de formação na área de controlo metrológico
a Dar rastreabilidade aos padrões de referência de outros laboratórios nacionais e outra instrumentação (calibrações e verificações metrológicas)
a Realizar comparações nacionais
6
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Nota Histórica
Pesos da Reforma de D. Manuel I (1499)
Padrão Nacional
1 marco = 229 g
valor próximo do marco de Colónia
7
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Missão do Laboratório Nacional de Metrologia
Assegurar o rigor e a rastreabilidade das medições no território nacional, concretizando o objetivo Constitucional de soberania no domínio dos padrões de medida e do controlo dos instrumentos de medição necessários à indústria e à sociedade portuguesa em geral
8
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Visão do Laboratório Nacional de Metrologia
Ser um suporte da competitividade nacional e do bem estar dos cidadãos, por via de uma infraestrutura metrológica tecnologicamente evoluída
Ser a Entidade Nacional de Referência na rede metrológica europeia em construção, contribuindo, assim, para a liderança da Europa no quadro da economia mundial
9
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A METROLOGIA é a ciência da medição
Ciência base para praticamente todas as áreas da atividade humana
• Indústria, energia, meio ambiente, saúde, segurança, comunicações, transportes….
onde são necessárias medições exatas e geradoras de confiança para o utilizador
10
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A METROLOGIA é a ciência da medição
• Essencial à investigação fundamental na procura de medições de elevada exatidão e pequena incerteza
• Enquanto ciência, cria novas e melhores capacidades de medição
• O desenvolvimento das capacidades de medição facilita o progresso científico
11
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A METROLOGIA é a ciência da medição
• É na inovação que a metrologia e a rede de Laboratórios Nacionais de Metrologia (LNM) se destacam
• Os LNM cooperam com as Universidades, os Centros de Saber e a Indústria
• A função principal dos LNM é fornecer rastreabilidade aos padrões de medição e, por isso, são "construtores de confiança"para todas as áreas na sociedade e na indústria, onde a medição é a base para a tomada de decisões
• Os LNM divulgam os resultados da sua investigação que é frequentemente utilizada pela indústria
12
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
INSTITUT0 PORTUGUÊS
DA QUALIDADE
INSTITUT0 PORTUGUÊS
DA QUALIDADE
METROLOGIACientífica AplicadaLegal
METROLOGIACientífica AplicadaLegal
NORMALIZAÇÃO• Organismo Nacionalde Normalização
• Organismos Sectoriais(ONS)
NORMALIZAÇÃO• Organismo Nacionalde Normalização
• Organismos Sectoriais(ONS)
QUALIFICAÇÃO
Acreditação (IPAC)LaboratóriosOrganismos de inspeçãoOrganismos de Certificação
CertificaçãoOrganizaçõesProdutosPessoas
QUALIFICAÇÃO
Acreditação (IPAC)LaboratóriosOrganismos de inspeçãoOrganismos de Certificação
CertificaçãoOrganizaçõesProdutosPessoas
13
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Sistema Nacional de Metrologia
IPQInstituição Nacional de
Metrologia
Metrologia Científica Metrologia Aplicada Metrologia Legal
LNMIPQ - LCM
LDIST/ITN – LMRI
Laboratórios Nacionais
54 Laboratórios de Calibração Acreditados
(em 19 domínios)
IPAC - ISO/IEC 17025:2005
IPQ
5 Direções Regionais do MEE
2 Regiões Autónomas
118 SMM & SCM
54 OVM
579 R&I de IM
9 Organismos Notificados
Total 768
14
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
SIPadrões
das
Unidades
BIPM
Padrões Nacionais
LNM
Padrões de referência
Laboratórios Acreditados
Padrões industriais – Empresas
Medições correntes – Utilizadores finais
SPQMetrologia
Normalização
Qualificação
Científica
Aplicada
Legal
Cadeia de Rastreabilidade
15
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Enquadramento Internacional
Metrologia
Científica
Convenção do metro (1875)
Assegurar a uniformidade das medições e a sua rastreabilidade ao SI
Metrologia
Legal
Organização Internacional de Metrologia Legal (1955)
Harmonização dos procedimentos da metrologia legal
BIPM, Pavillon de Breteuil, Sèvres, França www.bipm.org
BIML, Paris, Françawww.oiml.org
16
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A Convenção do Metro
Assinada em 20 de maio de 1875 por 17 países, entre os quais Portugal
Tratado Diplomático
Ratificado pela Lei de 19 de abril de 1876 de D. Luís I
Esta Convenção consagrou o Sistema Métrico decimal, designado em 1960 o Sistema Internacional (SI) de unidades de medida, de utilização universal e adoptado formalmente em Portugal em 1983
17
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A Convenção do Metro
Cria o BIPM – Bureau Internacional de Pesos e Medidas
Organização intergovernamental que funciona sob a autoridade da CGPM – Conferência Geral de Pesos e Medidas
e a supervisão do CIPM – Comité Internacional de Pesos e Medidas
18
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
BIPM – Missão e funções
Assegurar a uniformidade das medições e a sua rastreabilidade ao SI
Autoridade para atuar no domínio da metrologia mundial, nomeadamente nos padrões de medição e na equivalência dos padrões nacionais
Laboratório Internacional de Metrologia
Secretariado
BIPM, Pavillon de Breteuil, sediado em Sèvres, França www.bipm.org
19
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
CGPM
Reúne periodicamente | normalmente todos os quatro anos
2ª CGPM1895
Chappuis
Chappuis – Termometria de gas e resistência de platina com Callendar
H. de Macedo
H. de Macedo - Representante Português
20
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A Convenção do Metro
14 de outubro de 1999 21ª CGPM
Acordo de Reconhecimento Mútuo (MRA)
Reconhecimento e equivalência dos padrões e dos certificados de calibração dos países-membros
desde que
• ….. participem em comparações interlaboratoriais regulares
• ...... e tenham Sistemas da Qualidade segundo as normas internacionais aplicáveis
21
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
MRA – Acordo de Reconhecimento Mútuo do CIPM
As CMC - Capacidades de Medição e de Calibração dos LNM reconhecidas constam de uma base de dados, mantida pelo BIPM
http://www.bipm.fr
22
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Padrões
nacionais
Resultado das
comparações-
chave e
suplementares
Sistema da
qualidade
implementado
e avaliado
Demonstração
da competência
técnica às
regiões
metrológicas
mundiais
Registo das CMC
na base de
dados
JCRB-BIPM
23
Processo de reconhecimento das CMC
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Organização da metrologia científica
• O IPQ é signatário do Acordo de Reconhecimento Mútuo do CIPM (MRA)
• O IPQ é membro da EURAMET – Organização Regional de metrologia (RMO)
• O SNM é distribuído pelo IPQ-LNM e pelo IST/ITN-LMRI
• O LNM e o LMRI têm um Sistema da Qualidade reconhecido internacionalmente segundo aNP EN ISO/IEC 17025:2005 e o Guia ISO 34
• O IPQ coordena os padrões nacionais
24
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Enquadramento Regional
EURAMET - Associação Europeia dos Laboratórios Nacionais de Metrologia38 estados -membros
WELMEC – Metrologia Legal Europeia37 estados-membros
25
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Rastreabilidade Metrológica
26
Convenção do Metro (1875)Comité Internacionalde Pesos e Medidas
Acordo de Reconhecimento Mútuo
(CIPM MRA) (1999)
Instituto Português da Qualidade
(Decreto-Lei nº 71/2012de 21 de março)
Departamento de MetrologiaLNM – Laboratório Nacional de
Metrologia
IST - Instituto Tecnológico e Nuclear
Laboratório de Metrologiade Radiações Ionizantes - LMRI
Padrões InternacionaisComparações Internacionais
1188 Comparações K&S25 693 CMC
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
IPAC
IPQ-LNM, IST/ITN-LMRI e LNM internacionais
Laboratórios de calibração
54 acreditados
Laboratórios de ensaios
333 acreditados
27
Rastreabilidade Metrológica Nacional
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
A METROLOGIA DO IPQ EM NÚMEROS - 2012
� 39 regulamentos de controlo metrológico atualizados para diferentes tipos de instrumentos de medição, segundo a legislação europeia e internacional
�Um laboratório moderno com 56 domínios metrológicos diferentes
� 768 entidades públicas e privadas qualificadas para exercerem o controlo metrológico
�Um sistema autossustentável
28
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
30 técnicos - 25 com grau universitário dos quais 8 são mestres e doutorados
2 200 m2 laboratoriais; 10 000 m2
área coberta
3,3 M€ de receitas correntes
1 444 calibrações
222 preparações e certificações de materiais de referência
958 verificações de controlo metrológico
148 comparações interlaboratoriais internacionais
149 CMC reconhecidas
28 aprovações de modelo
Museu - espólio de 3 000 peças e documentos
5 Direções Regionais + 2 Regiões Autónomas
54 Organismos de Verificação Metrológica
105 Serviços Municipais de Metrologia (que cobrem 185 concelhos)
13 Serviços Concelhios de Metrologia (que cobrem 108 concelhos)
579 Reparadores e Instaladores de Instrumentos de Medição
9 Organismos Notificados
Total entidades 768
A METROLOGIA DO IPQ EM NÚMEROS - 2012
29
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
PONTOS FORTESCompetência elevada
Instalação única
Excelente reconhecimento internacional
Integração da metrologia científica, aplicada e legal
Autofinanciamento
PONTOS FRACOSFormação longa e in-job
Custos de manutenção elevados
Dificuldade de contratação
Ausência de carreira de investigação
OPORTUNIDADESEquipa jovem
EMPIR
Capacidade de I&D
Boa relação com os clientes
Cooperação com as Universidades
AMEAÇASFalta de reconhecimento/conhecimento das entidades públicas
Dificuldades no investimento
Fuga de quadros
Análise SWOT – Metrologia Nacional
30
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
• A criação do Sistema Métrico Decimal no tempo da Revolução Francesa é o primeiro passo no desenvolvimento do actual Sistema Internacional de Unidades.
• Em 1832, Gauss promoveu fortemente a aplicação do Sistema Métrico em conjunto com o segundo definido na astronomia como um sistema coerente de unidades para as ciências físicas.
• Mais tarde, Gauss e Weber estenderam estas medições para incluir os fenómenos eléctricos.
O Sistema Internacional de unidades (SI) – Nota histórica
33
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
• Com a Convenção do Metro assinada em 20 de Maio de 1875, o CIPM concentrou-se na construção de novos protótiposconsiderando o metro e o quilograma como as unidades de base do comprimento e da massa.
• Em 1889, a 1ª CGPM sancionou os protótipos internacionaispara o metro e o quilograma.
• Em conjunto com o segundo astronómico - Sistema de três unidades mecânicas dimensionais
O Sistema Internacional de unidades (SI)
34
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Padrões internacionais do metro e do kilograma de 1892Portugal recebeu as cópias nº 10
35
A Convenção do Metro
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
1921 – 6ª CGPM
• aumentado o âmbito do BIPM para outros domínios
da física
1954 – 10ª CGPM
• introdução do ampere, do kelvin e da candela
como unidades de base para as grandezas corrente
eléctrica, temperatura termodinâmica e
intensidade luminosa
O Sistema Internacional de unidades (SI)
36
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
1960 - 11ª CGPM
• Sistema Internacional de Unidades (SI)
1971 - 14ª CGPM
• adição da mole como unidade de base para a
quantidade de matéria ficando o sistema com sete
unidades de base
O Sistema Internacional de unidades (SI)
37
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Adotado em Portugal pelo DL nº427/83,
revisto posteriormente pelos DL n.º 238/94,
n.º 254/2002 e DL n.º 128/2010
como o Sistema Legal de unidades de medida
O Sistema Internacional de unidades (SI)
38
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
24ª CGPM (2011) - SI
Comité Consultivo das Unidades (CCU)
“Sobre a possível futura revisão do SI”
novas definições para as sete unidades de base do SI, redigidas usando uma formulação designada
“de constante explícita”
a unidade é definida indirectamente dando explicitamente um valor exacto a uma constante fundamental reconhecida
39
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
24ª CGPM - SI
Para as sete unidades de base do SI | constantes fundamentais
segundo | frequência da transição hiperfina no estado fundamental do átomo de césio 133 ∆ν(133Cs)hfs é exatamente 9 192 631 770 hertz, Hz
metro | velocidade da luz no vazio é exatamente 299 792 458 metros por segundo, m·s-1
kilograma | constante de Planck h é exatamente 6,626 06X×10-34 joule segundo, J·s
ampere | carga eléctrica elementar e é exatamente 1,602 17X × 10-19 coulomb, C
kelvin | constante de Boltzmann k é exatamente 1,380 65X × 10-23 joule porkelvin, J·K-1
mole | constante de Avogadro NA é exatamente 6,022 14X ×1023 por mole, mol-1
candela | eficácia luminosa de uma radiação monocromática de frequência 540 × 1012 Hz é exatamente 683 lumen por watt, lm·W-1
40
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
O SI depois de outubro de 2011
Exemplo - definição do kilograma
O kilograma, kg, é a unidade da massa; a sua magnitude é obtida fixando o valor numérico da constante de Planck para ser exatamente igual a 6,626 06X × 10-34 s−1·m2·kg o que é igual a J·s
>> abrir o caminho para a definição da unidade da massa através de duas equações fundamentais da física
E = m · c2 e E = h ·ν
que relaciona a energia à massa e à frequência e o que leva a
m = h ·ν / c2
42
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Balança de watt do BIPM Esfera de silício Projeto Avogadro - NPL
Projetos internacionais para a revisão do SI
Constantes de Planck e nº de Avogadro
43
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
SI – Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais
44
1,00E-10
1,00E-09
1,00E-08
1,00E-07
1,00E-06
1,00E-05
1,00E-04
1,00E-03
1,00E-02
1,00E-01
1,00E+00
1929 1969 1973 1986 1998 2002 2006 2010
velocidade da luz no vaziocarga elementarPlanknº de AvogadroBoltzmannGJosephsonvon Klitzing
DadosCODATA
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
SI – Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais
incerteza relativa 1929 1969 1973 1986 1998 2002 2006 2010
velocidade da luz no vazio
1,33E-05 4,00E-09 ---- ---- ---- ---- ----
carga elementar 3,30E-07 4,40E-06 2,90E-06 3,00E-07 3,90E-08 8,50E-08 2,50E-08 2,18E-08
Plank 1,22E-03 7,60E-06 5,40E-06 6,00E-07 7,80E-08 1,70E-07 5,00E-08 4,38E-08
nº de Avogadro 1,00E-03 6,60E-06 5,10E-06 5,90E-07 7,90E-08 1,70E-07 5,00E-08 4,48E-08
Boltzmann 1,02E-03 4,30E-05 3,20E-05 8,50E-06 1,70E-06 1,80E-06 1,70E-06 9,42E-07
G 3,00E-04 4,60E-04 6,15E-04 1,28E-04 1,50E-03 1,50E-04 1,00E-04 1,20E-04
Josephson ------ 2,20E-06 2,60E-06 3,00E-07 3,90E-08 8,50E-08 2,50E-08 2,27E-08
von Klitzing ------ ------ ------ 4,50E-08 3,70E-09 3,30E-09 6,80E-10 3,25E-10
45
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
EURAMET-iMERA
2007-2011 (67 M€)
Constantes fundamentais e SI
Saúde
Comprimento
Eletricidade e Magnetismo
2 projetos com participação nacional
• Breath analysis as a diagnostic tool for early disease detection, IPQ
• Increasing cancer treatment efficacy using 3D brachyterapy”, ITN
47
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
EURAMET – EMRP
2009-2017 (última call em 2013)
EMRP – Programa Europeu de Investigação Metrológica400 M€
22 estados-membros
No âmbito do 7º Programa-Quadro da CE / Artº 185 do Tratado da UE
Sucede ao Programa iMERA (2007)
Objetivos:• Acelerar o desenvolvimento de novas capacidades de medição
com impacto estratégico a nível europeu• Compromisso de disseminação e aplicação do conhecimento
gerado junto dos stakeholders
Projetos conjuntos de investigação metrológica (JRP) com a colaboração de instituições públicas, laboratórios de investigação, universidades e indústria
48
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
EMRP - Os Grandes Desafios
Investigação multidisciplinar nas áreas:
• Saúde
• Energia
• Ambiente
• Novas tecnologias
49
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Projetos JRP em curso com participação nacional
2009ENG05 Lighting “Metrology for Solid State Lighting
2010ENV05 OCEAN “Metrology for ocean salinity and acidity” IND04 MetroMetal “Ionising Radiation Metrology for the Metallurgical Industry”
2011HLT07 MeDD “Metrology for drug delivery”
SIB10 NOTED “Novel Techniques for Traceable Temperature Dissemination »
2012 (projetos a iniciar em 2013)SIB58 Angles - Angle metrologySIB60 Surveying - Metrology for long distance surveyingIND57 MetroNORM - Metrology for processing materials with high natural radioactivity
50
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
EMRP / EMPIR
EMRP - Fim do programa 2013
Proposta apresentada à CE para o novo programa sucessor do EMRP
EMPIR
Programa Europeu para a Inovação e a Investigação em Metrologia
2014 – 2020
51
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
EMPIR
Vai contribuir para os objetivos do HORIZONTE 2020
Resposta às iniciativas emblemáticas da Europa 2020
• União para a inovação
• Uma agenda digital para a Europa
• Uma Europa eficiente no uso de recursos
• Uma política industrial para a era da globalização“
nas diversas áreas onde essas iniciativas dependem de metrologiaProjetos conjuntos de investigação metrológica (JRP) com a participação de instituições públicas, laboratórios de investigação, universidades e indústria
52
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
EMPIR
Investigação e desenvolvimento
• Metrologia fundamental
• Energia, meio ambiente e saúde
Inovação relacionada com as necessidades industriais
• Atividades de Normalização
• Capacity building - desenvolvimento de recursos humanos e organizacionais
53
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Metrologia Nacional - ESTRATÉGIA E DESAFIOS…
Metrologia Científica• Aumentar a cooperação com centros de investigação
• Maior e mais abrangente participação portuguesa, identificar as áreas de maior relevância e capacidade nacional e beneficiar de maior envolvência das instituições científicas e tecnológicas
Metrologia Legal• Novos domínios? Saúde, ambiente, energia, comunicações, forense, …
• Regulamentação exigindo medições sem rastreabilidade assegurada
• Intensificação da fiscalização e vigilância de mercado
Metrologia Aplicada• As necessidades da indústria estão satisfeitas?
• Concorrência entre metrologia obrigatória e voluntária
• Novas necessidades? Nanotecnologias, química analítica, biotecnologias, novos materiais…
54
Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20
Grata pela atenção
Excelente Dia da Metrologia!
55
Eduarda [email protected]