Aula I - Introduo Instrumentao Industrial

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITCNICADISCIPLINA: INSTRUMENTAO E AUTOMAO INDUSTRIAL I (ENGF99)PROFESSOR: EDUARDO SIMAS (EDUARDO.SIMAS@UFBA.BR)

IntroduoA Execuo de uma medio um procedimento experimental onde o valor de uma grandeza fsica ser apurado por comparao com a grandeza de referncia.

Para executarmos uma medio, trs condies so necessrias: Existncia de um sistema numrico.

Definio da grandeza da medida.

Estabelecimento da unidade de base.

Instrumento de Medio um aparelho destinado a fazer medies, sozinho ou complementado por outro equipamento, de modo automtico ou manual.

IntroduoHistrico:

Idade Antiga (4000 a.c at o sculo V):

Pedras eram usadas para quantificar as ovelhas de um rebanho;

Inveno da Escrita: smbolos associados com quantidades, Algarismos Romanos.

Idade Mdia (476 d.c a 1463 d.c):

Sistema numrico: Algarismos Arbicos.

Exemplo: para medir comprimentos: partes do corpo humano (polegada, p, palmo, etc.)

IntroduoHistrico:

Incio da padronizao: o metro

Foi estabelecido como a dcima milionsima parte de um quarto do meridiano terrestre;

O padro pode ser repetido independente do artefato correspondente;

Progresso da Cincia conferiu maior exatido s medies

Hoje em dia, exceo da massa, no so mais utilizados artefatos para padronizao das medies

As unidades (de comprimento, temperatura, corrente eltrica, etc) so representadas por valores obtidos a partir de experimentos.

TerminologiaAJUSTE - Operao destinada a fazer com que um instrumento de medio tenha desempenho compatvel comseu uso.

CALIBRAO - Conjunto de Operaes que estabelece, sob condies especificadas, a relao entre os valoresindicados por um instrumento de medio ou sistema de medio ou valores representados por uma medidamaterializada ou material de referncia, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padres.

ERRO - Resultado de uma medio menos o valor verdadeiro do mensurando.

ESTABILIDADE - Aptido de um instrumento de medio em conservar constantes suas caractersticas metrolgicaao longo do tempo.

EXATIDO - Grau de concordncia entre o resultado de uma medio e um valor verdadeiro do mensurando.

TerminologiaGRANDEZA - Atributo de um fenmeno, corpo ou substncia que pode ser qualitativamente distinguido e quantitativamente determinado.

GRANDEZA DE INFLUNCIA - Grandeza que no o mensurando, mas que afeta o resultado da medio deste.

INCERTEZA DA MEDIO - Parmetro, associado ao resultado de uma medio, que caracteriza a disperso dos valores que podem ser fundamentalmente atribudos a um mensurando.

MENSURANDO - Grandeza submetida medio.

Terminologia PADRO - Medida materializada, instrumento de medio, material de referncia ou sistema de medio destinado a definir, realizar, conservar ou produzir uma unidade ou um ou mais valores conhecidos de uma grandeza para servir como referncia.

PADRO PRIMRIO - Padro que designado ou amplamente reconhecido como tendo as mais altas qualidades metrolgicas e cujo valor aceito sem referncia a outros padres de mesma grandeza.

PADRO SECUNDRIO - Padro cujo valor estabelecido por comparao com padro primrio da mesma grandeza.

PADRO DE REFERNCIA - Padro, geralmente tendo a mais alta qualidade metrolgica disponvel em um dado local ou em uma dada organizao, a partir do qual as medies l executadas so derivadas.

Terminologia PADRO DE TRABALHO - Padro utilizado rotineiramente para calibrar ou controlar medidas materializadas, instrumentos de medio ou materiais de referncia.

PADRO DE TRANSFERNCIA - Padro utilizado como intermedirio para comparar padres.

REPETITIVIDADE DAS MEDIES - Grau de concordncia entre os resultados de medies sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condies de medio.

REPRODUTIBILIDADE DAS MEDIES - Grau de concordncia entre os resultados das medies de um mesmo mensurando, efetuadas sob condies variadas de medio.

Terminologia RESOLUO - Menor diferena entre indicaes de um dispositivo mostrador que pode ser significativamente percebida.

RASTREABILIDADE - Propriedade de um resultado de 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.

TEMPO DE REPOSTA - Intervalo de tempo entre o instante em que um estimulo submetido a uma variao brusca e o instante em que a resposta atinge e permanece dentro de limites especificados em torno do seu valor final estvel.

O Processo de Medio

realizado por um instrumento ou sistema de medio;

Obtem-se uma indicao direta ou o valor medido acompanhado de sua unidade demedida;

um procedimento experimental onde se determina o valor momentneo de uma grandeza fsica

Resultado = (Valor Medido) UMA

UMA - Unidade de Medida Apropriada

Sistema de Medio Genrico

Varivel medida

SensorCondicionador

de sinais

Mostrador ou registrador

Amplificao,

filtragem, remoo de

rudo

Transdutor da varivel

medida para o sinal de

informao

Armazena ou torna

disponvel para

visualizao o valor

medido

Fatores que contribuem para a Incerteza de Medio:

Meio Ambiente(temperatura, umidade,

presso, etc.)

INCERTEZA DA GRANDEZA MEDIDA

Equipamento de Medio(tendncia, descalibrao)

Processo de medio(alinhamento, nmero de medies, princpio

de medio, etc.)

Operador(paralaxe, experincia,

treinamento, etc.)

Mtodo de clculo(arredondamento,

interpolao, extrapolao, etc.)

Outras fontes

Confiabilidade MetrolgicaO controle das variaes dos resultados de medies importante para:

Verificar a sua qualidade;

Verificar a estabilidade no decorrer do tempo;

Estabelecer a previsibilidade.

Todo valor medido deve ser expresso juntamente com um parmetro que indique a qualidade daquela medio (sua incerteza associada).

A incerteza de medio a indicao quantitativa da qualidade dos resultados da medio.

Confiabilidade MetrolgicaTodo resultado de uma medio possui erros associados. Essas diferenas so causadas por:

Mtodos e procedimentos inadequados;

Condies do operador;

Condies do ambiente;

Imperfeio do objeto a ser medido;

Variaes causadas em funo do tempo;

Etc.

O erro consiste na diferena entre o valor medido e o valor real.

Erro e incerteza so parmetros diferentes e no devem ser confundidos.

Erros de MedioEfetuando-se medidas com instrumentos perfeitos, com operadores experimentados e tomadas todas as precaues, os resultados encontrados nessas medidas no so necessariamente iguais, ainda que o operador utilizasse o mesmo instrumento para medir a mesma grandeza.

Os erros cometidos numa medio podem ser:

Sistemticos;

Aleatrios ou acidentais.

Erros SistemticosSo erros que ocorrem com uma certa constncia ou de forma previsvel.

So originrios de

falhas de mtodos empregado;

defeitos do instrumento.

Podem ser corrigidos, uma vez identificados. Exemplos:

erros decorrentes da falta de aferio de instrumentos;

erros devido a imperfeies dos procedimentos de medio (vcio do operador);

erros devido a influncias do ambiente, por exemplo, variao de temperatura.

Erros AleatriosSo erros devido a causas sempre desconhecidas e imprevisveis.

So independentes do operador, do instrumento ou do mtodo utilizado na medio.

So erros provocados por alteraes no perceptveis dos aparelhos, do objeto que ser medido e do ambiente onde efetivada a medio .

So analisados quantitativamente, em geral, mediante clculos estatsticos. Exemplos:

erros de leitura de escalas;

influncia do cansao do operador ao longo de uma srie de medies;

erro de paralaxe na leitura de uma escala.

Preciso x ExatidoPreciso: pouca disperso, repetitividade e estabilidade.

Exatido: proximidade do valor verdadeiro, normalmente considerando-se uma mdia das medies.

Os termos preciso e exatido podem ser utilizadas para caracterizar:

processo (aparelho, mtodo e operador) ,;

medio;

instrumento.

Preciso x Exatido:

Preciso e exatido

Exemplo 1:

Um manmetro de range de 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 40 psi

2a Medida: 45 psi

3a Medida: 50 psi

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Preciso e exatido

Exemplo 1:

Um manmetro de range de 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 40 psi

2a Medida: 45 psi

3a Medida: 50 psi

Concluso: O instrumento no exato, pois a mdia dos valores no 50, tambm no preciso, pois houve uma disperso muito grande, ou seja no apresenta repetitividade.

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Preciso e exatido

Exemplo 2:

Um manmetro de range 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 40 psi

2a Medida: 60 psi

3a Medida: 50 psi

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Preciso e exatido

Exemplo 2:

Um manmetro de range 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 40 psi

2a Medida: 60 psi

3a Medida: 50 psi

Concluso: O instrumento exato, pois a mdia dos valores 50, porm no preciso, pois houve uma grande disperso, ou seja no apresenta repetitividade.

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Preciso e exatido

Exemplo 3:

Um manmetro de range de 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 44 psi

2a Medida: 45 psi

3a Medida: 46 psi

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Preciso e exatido

Exemplo 3:

Um manmetro de range de 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 44 psi

2a Medida: 45 psi

3a Medida: 46 psi

Concluso: O instrumento no exato, pois a mdia dos valores no 50, porm preciso, pois houve uma pequena disperso, ou seja apresenta repetitividade.

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Preciso e exatido

Exemplo 4:

Um manmetro de range de 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 51 psi

2a Medida: 50 psi

3a Medida: 49 psi

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Preciso e exatido

Exemplo 4:

Um manmetro de range de 0 a 100 psi, quando comparado com o seu padro, no valor de 50 psi, apresentou o seguinte resultado, aps trs calibraes:

1a Medida: 51 psi

2a Medida: 50 psi

3a Medida: 49 psi

Concluso: O instrumento exato, pois a mdia dos valores 50, tambm preciso, pois houve uma pequena disperso, ou seja apresenta repetitividade.

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