CONSTRUTORA DA CONFIANÇA NA SOCIEDADE - ipq.pt Mundial Metro... · Eduarda Filipe| DMET|...

Eduarda Filipe| DMET| 2013-05-20

METROLOGIA - CONSTRUTORA DA

CONFIANÇA NA SOCIEDADE

Eduarda FilipeDirectora do Departamento de Metrologia do IPQ


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

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O tema das Comemorações para 2013

“Medições na vida quotidiana”

foi estabelecido pelo BIPM, organismo internacional responsável pela Convenção do Metro

Dia da Metrologia


Sumário

1. Introdução

2. Enquadramento internacional

3. Padrões nacionais

4. SI - Sistema Internacional de Unidades

5. Projetos europeus

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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

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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

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Nota Histórica

Pesos da Reforma de D. Manuel I (1499)

Padrão Nacional

1 marco = 229 g

valor próximo do marco de Colónia

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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

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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

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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

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• 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

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• 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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Processo de reconhecimento das CMC


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

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Enquadramento Regional

EURAMET - Associação Europeia dos Laboratórios Nacionais de Metrologia38 estados -membros

WELMEC – Metrologia Legal Europeia37 estados-membros

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Rastreabilidade Metrológica

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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


IPAC

IPQ-LNM, IST/ITN-LMRI e LNM internacionais

Laboratórios de calibração

54 acreditados

Laboratórios de ensaios

333 acreditados

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Rastreabilidade Metrológica Nacional


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

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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

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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


Alguns Laboratórios do IPQ-LNM

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SI - Sistema Internacional de unidades

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• 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


• 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)

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Padrões internacionais do metro e do kilograma de 1892Portugal recebeu as cópias nº 10

35



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


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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


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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


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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

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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

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O SI até “outubro de 2011”

41


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

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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

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SI – Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais

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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


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

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Projetos de Investigação europeus

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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

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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

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EMRP - Os Grandes Desafios

Investigação multidisciplinar nas áreas:

• Saúde

• Energia

• Ambiente

• Novas tecnologias

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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

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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

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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

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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

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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…

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Grata pela atenção

Excelente Dia da Metrologia!

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Eduarda [email protected]

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