UC17.Metrologia

Curso Técnico em Eletromecânica

Metrologia

Armando de Queiroz Monteiro NetoPresidente da Confederação Nacional da Indústria

José Manuel de Aguiar MartinsDiretor do Departamento Nacional do SENAI

Regina Maria de Fátima TorresDiretora de Operações do Departamento Nacional do SENAI

Alcantaro CorrêaPresidente da Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina

Sérgio Roberto ArrudaDiretor Regional do SENAI/SC

Antônio José CarradoreDiretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio DociattiDiretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

Confederação Nacional das Indústrias

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

Curso Técnico em Eletromecânica

Metrologia

Geraldo Martins de Souza

Florianópolis/SC2010

É proibida a reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema sem o prévio consentimento do editor. Material em conformidade com a nova ortografia da língua portuguesa.

Equipe técnica que participou da elaboração desta obra

Coordenação de Educação a DistânciaBeth Schirmer

Revisão Ortográfica e NormatizaçãoContextual Serviços Editoriais

Coordenação Projetos EaDMaristela de Lourdes Alves

Design educacional, Ilustração, Projeto Gráfico Editorial, Diagramação Equipe de Recursos Didáticos SENAI/SC em Florianópolis

AutorGeraldo Martins de Souza

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis

SENAI/SC — Serviço Nacional de Aprendizagem IndustrialRodovia Admar Gonzaga, 2.765 – Itacorubi – Florianópolis/SCCEP: 88034-001Fone: (48) 0800 48 12 12www.sc.senai.br

Ficha catalográfica elaborada por Luciana Effting CRB14/937 - Biblioteca do SENAI/SC Florianópolis S729m

Souza, Geraldo Martins Metrologia / Geraldo Martins Souza. – Florianópolis : SENAI/SC, 2010. 51 p. : il. color ; 28 cm.

Inclui bibliografias.

1. Medição. 2. Instrumentos de medição. 3. Pesos e medidas. I. SENAI.

Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título.

CDU 006.91

Prefácio

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Estruturado com o objetivo de atualizar constantemente os métodos de ensino-aprendizagem da instituição, o Programa Educação em Movi-mento promove a discussão, a revisão e o aprimoramento dos processos de educação do SENAI. Buscando manter o alinhamento com as neces-sidades do mercado, ampliar as possibilidades do processo educacional, oferecer recursos didáticos de excelência e consolidar o modelo de Edu-cação por Competências, em todos os seus cursos.

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Sumário

Conteúdo Formativo 9

Apresentação 11

13 Unidade de estudo 1

Conceitos Elementares

Seção 1 - História da metro-logia

Seção 2 - Finalidade e ativi-dade do controle dimensional

Seção 3 - Definições

Seção 4 - Sistema Internacio-nal de Unidades (SI)

Seção 5 - Tabela de unidades do SI

13

14

15

16

19


Instrumentos de Medição

Seção 1 - Introdução

Seção 2 - Compasso

Seção 3 - Régua graduada

Seção 4 - Calibrador

Seção 5 - Nível de bolha

Seção 6 - Esquadro 90°

Seção 7 - Goniômetro, transferidor e esquadro combinado

Seção 8 - Paquímetro

Seção 9 - Micrômetro

Seção 10 - Relógio compa-rador

Seção 11 - Rugosímetro

Seção 12 - Mesa de granito


Tolerância e Ajuste

Seção 1 - Conhecendo o con-ceito de tolerância e ajuste

Finalizando 49

Referências 51

29

31

32

33

34

35

35

36

37

38

39

41

43

8 CURSOS TÉCNICOS SENAI

Conteúdo Formativo

9METROLOGIA

Carga horária da dedicação

Carga horária: 45h

Competências

Executar medições em peças e equipamentos mecânicos para verificação e con-trole dimensional.

Conhecimentos

Histórico da metrologia, terminologia, medição linear: sistema métrico decimal e sistema inglês.

Conversões de medidas.

Instrumentos de medição: conceitos, tipos e aplicações, conservação e práticas de medição – compassos, esquadros, verificadores, calibradores, réguas gradu-adas, traçador de altura, mesa de desempenho, transferidores, goniômetros, paquímetros, micrômetros, relógio comparador, rugosímetros e nível de precisão.

Catálogos técnicos.

Tolerância dimensional.

Habilidades

Selecionar e aplicar instrumentos de medição.

Utilizar catálogos e tabelas técnicas.

Interpretar os resultados de leitura dos instrumentos de medição.

Utilizar sistemas de medição.

Identificar problemas relacionados ao funcionamento de sistemas mecânicos por meio de instrumentos de medição.

Selecionar classes de ajuste baseado em tolerâncias dimensionais.

Atitudes

Zelo no manuseio dos equipamentos e instrumentos de medição.

Cuidados no manuseio de componentes mecânicos.

Responsabilidade socioambiental.

Adoção de normas de saúde.

Segurança do trabalho e preservação ambiental.

Proatividade.

Trabalho em equipe.

Organização e conservação do laboratório e equipamentos.

Apresentação

METROLOGIA

Olá! Seja bem-vindo à unidade curricular de Metrologia!

Este material reúne os conceitos elementares de Metrologia a fim de que você possa entender e aplicar os conhecimentos na área de Eletromecâ-nica de modo a executar medições em peças e equipamentos mecânicos para verificação e controle das medidas.Os tópicos aqui apresentados são os primeiros passos nesta ciência. Por tal razão, procure aprofundar seus conhecimentos em bibliografia per-tinente, além intensificar a sua participação nas aulas onde o professor fornecerá maiores recursos do saber.Esperamos que você, ao completar o estudo, possa adquirir os conhe-cimentos, as competências e habilidades pretendidas para desempenhar suas funções com excelência.

O seu sucesso depende de você!

Bons estudos!

Geraldo Martins de Souza

Geraldo Martins de Souza é fí-sico, com trinta anos de experi-ência em metrologia mecânica, elétrica e eletrônica, e profes-sor desde 2001 no SENAI mi-nistrando aulas para os cursos técnicos e superior em tecnolo-gia e cursos de qualificação em diversas empresas pelo SENAI Blumenau/SC.

11

Unidade de estudo 1

Seções de estudo

Seção 1 – História da metrologiaSeção 2 – Finalidade e atividade do controle dimensionalSeção 3 – DefiniçõesSeção 4 – Sistema Internacional de Unidades (SI)Seção 5 – Tabela de unidades do SI

13METROLOGIA

SEÇÃO 1História da metrologia

Na Antiguidade Clássica, as medições eram baseadas no corpo humano como referências de medidas. Surgiram, então, medidas como a polegada, o palmo, o pé, a braça, a jar-da e o passo. Na figura abaixo, vemos as representações de tais medidas.Interessante, não? Algumas dessas medidas permanecem até hoje. Veja!

1 polegada = 2,54 cm; 1 pé = 12 pol = 30,48 cm.

Figura 1 - Medidas Antigas

Fonte: Mecânica (2000, p. 10 -11).

No Antigo Testamento temos o registro da mais antiga medida. No Gê-nese, lê-se que o Criador mandou Noé construir uma arca com dimen-sões medidas em côvados.

Conceitos Elementares

Côvado: é um osso hu-mano, situado na parte

interna do antebraço.


O côvado ou, ainda, o cúbito, foi instituído como padrão pelo Fa-raó Anemenés I por volta de 3000 a.C. e correspondia à distância en-tre o cotovelo e a ponta do dedo médio, distância equivalente a três palmos, ou seja, 66 cm.

Ocorreram, ainda, muitas outras diferentes unidades de medidas, até que em 1790 foi estabelecida uma nova unidade de medida – o metro –, satisfazendo uma exi-gência que fosse baseado no sis-tema decimal.

Atualmente, o padrão do metro, recomendado pelo INMETRO, é baseado na velocidade da luz. “O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vá-cuo durante o intervalo de tempo de 1/299.792.458 do segundo.” (INMETRO, 2007, p. ????). Em mecânica, usa-se como uni-dade de medida o submúltiplo do metro (m), o milímetro (mm).

O órgão federal responsável pela normalização da metrologia no Brasil é o INMETRO, criado em 1973, que mantém as unidades fundamentais de medidas, repas-sando-as às indústrias por meio do processo de calibração dos ins-trumentos estabelecido pela Rede Brasileira de Calibração.

Conheçamos, agora, a finalidade e as atividades do controle dimen-sional. Vamos juntos!

SEÇÃO 2Finalidade e atividade do controle dimensional

O controle dimensional tem por finalidade principal garantir que os produtos possam ser utiliza-dos de forma dimensionalmente segura, sem desperdício de tempo e, ainda, sem os inconvenientes da observação frustrada de uma montagem malsucedida.

INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia Normalização e

Qualidade Industrial.

Figura 2 - Áreas de Atuação da Metrologia nas Indústrias

15METROLOGIA

Utilizando-se de técnicas e instrumentos adequados, o inspetor deve, então, executar a medição dos produtos recebidos para garantir a con-formidade das medidas com a especificação.

O profissional deve saber escolher corretamente o instrumento adequa-do ao serviço que pretende realizar. Não faria sentido, por exemplo, utilizar-se de paquímetro para medir a distância entre dois postes ou de uma trena para medir o diâmetro de um pino sendo que o paquímetro deve ser utilizado para medir espessuras, diâmetros e pequenas distân-cias e, a trena, para a medição de terrenos.

Para uma escolha correta do instrumento, o profissional deve considerar a grandeza do objeto a medir e a menor variação influenciável em sua medição (resolução/sensibilidade/precisão). Acompanhe as figuras!

O inspetor de controle dimensional deverá seguir as recomendações especificadas pelas normas de projeto, as especificações ou os procedi-mentos da empresa em sua última revisão. Nelas estão citadas as tole-râncias permitidas nas medidas para cada produto, as quais devem ser observadas na hora da medição.

DICA Os valores medidos devem ser registrados com segurança e, ao fi-nal da medição, devem ser anotados os resultados encontrados e toda observação que puder esclarecer a situação do produto medi-do. O bom senso deve estar sempre presente, pois a discussão com alguém mais experiente poderá lhe trazer soluções fáceis e conheci-mento para outros casos.

Passemos, agora, a algumas defi-nições importantes dentro da me-trologia. Continue conosco!

SEÇÃO 3 Definições

Calibração: procedimento metrológico em que se verifica e registra a relação entre o valor observado e o valor correspon-dente fornecido por um padrão apropriado de mesma natureza, rastreado a padrões reconhecidos por órgão oficial.

Desvio: diferença entre o valor medido e o valor de refe-rência.

Desvio padrão: é a raiz média quadrática dos desvios em rela-ção à média.

Figura 3 - Metrologia Industrial na Produção

Metrologia Industrial na Produção


Exatidão: medida percentual da diferença entre o valor encon-trado e o valor de referência. Garantia da qualidade:

conjunto de ações sistemáticas e planejadas para assegurar a confiabilidade, o desempenho e a adequação ao uso de um deter-minado produto ou serviço. Incerteza: máxima diferen-

ça esperada entre uma medida individual e um valor médio. É avaliada por meio de intervalo de valores. É o resultado do desvio padrão e do nível de confiança. Média: valor mais provável de

uma sequência de medidas. Precisão: medida da disper-

são dos valores medidos em torno de um valor médio. Qualidade: conjunto de

características de um produto ou serviço que proporciona sua adequação ao uso, sendo esta determinada em função da eco-nomicidade e/ou da segurança operacional de acordo com as exigências do usuário. Rastreabilidade: capacidade

de se levantar o histórico de pro-dutos e serviços dentro de limites previamente estabelecidos, por meio de sua identificação e de seus registros. Resolução: menor divisão da

escala de um instrumento (menor leitura). Sensibilidade: menor estí-

mulo necessário para variar uma medida do instrumento. Tolerância: campo permitido

de variação de um valor nominal. Valor de referência: valor

padrão ou “exato” usado para verificação de outros valores. Valor nominal: valor es-

perado de uma medida se não houvesse variações.

DICA Procure se apropriar des-sas definições, bem como daquelas apresentadas pelo SINMETRO, a seguir. A apropriação dessas defini-ções é imprescindível à sua formação como profissional em eletromecânica. Esteja antenado!

SEÇÃO 4Sistema Internacional de Unidades (SI)

O Sistema Nacional de Metrolo-gia Normalização e Qualidade In-dustrial (SINMETRO) é formado por três outros órgãos, conheça-os!

Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (CON-METRO) – é o órgão normativo do SINMETRO que formula e supervisiona a política industrial do país. É composto por um plenário, uma secretaria executiva e câmaras setoriais (ministro). Instituto Nacional de Me-

trologia, Normalização e Qua-lidade Industrial (INMETRO) –coordena as atividades de metrologia científica, industrial e legal no Brasil. Tem como atri-buições credenciar laboratórios de metrologia por meio da RBC, supervisionar a conformidade de produtos e serviços e secretariar o CONMETRO. Associação Brasileira de

Normas Técnicas (ABNT) – com autoridade para credenciar Organismos de Normalização Setoriais (ONS) para normaliza-ção e regulamentação técnica.

RBC: Rede Brasileira de Cali-bração

17METROLOGIA

O Sistema Internacional de Uni-dades em uso hoje está atualizado pela 18ª CGPM*/87 e compreen-de:

Unidades básicas de medi-da

1. Comprimento: metro (m);

2. Massa: quilograma (kg)

3. Corrente elétrica: ampere (A)

4. Tempo: segundo (s)

5. Temperatura termodinâmica: kelvin (K)

6. Quantidade de matéria: mol (mol)

7. Intensidade luminosa candela (cd)

Unidades suplementares

1. Ângulo plano radiano (rad)

2. Ângulo sólido esterradiano(sr)

As demais unidades são obriga-toriamente derivadas do SI ou, na falta dessas, do sistema métrico decimal.

Grafia dos nomes de unida-desOs nomes das unidades escritos por extenso são sempre minúscu-los (ex.: ampere, kelvin, newton, etc.), exceto o grau Celsius.Não são permitidas combinações de símbolos com unidades por extenso (ex.: KV/milímetro está errado). Deve-se optar ou por ex-tenso ou por símbolos (ex.: KV/mm ou kilovolts por milímetro).

Plural dos nomes de unida-desOs prefixos SI são sempre inva-riáveis.

Recebem “s” no final as unidades que:

são palavras simples (ex.: am-peres, candelas, curies, etc.); são palavras compostas em

que não são ligadas por hífen (ex.: metros quadrados, milhas marítimas, etc.); são termos compostos por

multiplicação em que os compo-nentes variam independentemen-te (ex.: amperes-horas, newtons-metros, etc.).

Não recebem “s” no final, quan-do:

terminam pelas letras s, x ou z (ex.: siemens, lux, hertz, etc.); correspondem ao denomina-

dor de unidades compostas por divisão (ex.: quilômetros por hora, lumens por watt, etc.); palavras compostas que são

elementos complementares de nomes de unidade e ligadas por hífen ou preposição (ex.: anos-luz, eletron-volts, quilogramas-força, etc.).

CGPM: Conferência Geral de Pesos e Medidas.

invariáveis: Ex.: kilo, deci, mili, etc.


Tabela 1 - Prefixos do SI Aplicáveis às Unidades de Medida

PREFIXO SÍMBOLO FATOR DE MULTIPLICAÇÃO

Terá T 10 = 1000 000 000 000Giga G 10 = 1000 000 000Mega M 10 = 1000 000Kilo K 10³ = 1000Hecto H 10² = 100

Deca Da 10¹ = 10Deci D 10-¹ = 0,1

Centi C 10-² = 0,01

Mili M 10-³ = 0,001Micro µ 10-6 = 0,000 001

Nano N 10-9 =0,000 000 001

Pico P 10-12 = 0,000 000 000 001

Grafia dos símbolos de unidades

Todos os símbolos são invariá-veis, não sendo admitido colocar após o símbolo ponto de abrevia-tura, “s” de plural, letras, etc. (ex.: W, S, m , K, etc.).Os prefixos SI nunca devem ser justapostos (ex.: GWh e nunca MKWh; pF e nunca uuF).Os prefixos só podem coexistir por multiplicação ou divisão (ex.: kN.cm, kV/mm, etc.).Os símbolos de uma mesma uni-dade podem coexistir num sím-bolo composto por divisão (ex.: kwh/h, mm²/m, etc.).Os símbolos são escritos no mes-mo alinhamento do número, não como expoente ou índice. Exce-ções para ângulo plano (grau, mi-nuto e segundo) e grau Celsius (°). Os símbolos compostos por mul-tiplicação podem ser formados pela justaposição dos símbolos ou mediante a colocação de um pon-to entre os símbolos componen-tes, na base ou à meia altura (ex.: VA, kWh, N.m, etc.).

Grafia dos números

A parte inteira da parte decimal de um número é separada sempre por vírgula. Se o número for me-nor que 1, coloca-se 0 à esquerda da vírgula.Os números, tanto na parte intei-ra quanto na decimal, devem ser separados por grupo de três alga-rismos (ex.: 1 456,09; 456,398 4; 1.456.890,876 45).As unidades de outros sistemas ficam abolidas, tendo prazo esti-pulado para sua extinção de uso. Ficam, ainda, as unidades fora do SI admitidas sem restrição de pra-zo (tabela) e as unidades admiti-das temporariamente.

Sistema inglês

De acordo com o Comitê Inter-nacional de Pesos e Medidas, to-dos os países associados passarão a utilizar o SI como unidades de medidas. Entretanto, muitos pro-jetos em vigor ainda adotam algu-mas unidades do sistema inglês. Entre elas, o pé, a polegada, a jar-da, etc.

A tabela a seguir fornece os fato-res multiplicadores para conver-são ao sistema métrico. A pole-gada se apresenta, na sua maioria, na forma de frações como: ½, ¼, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 e 1/128 e seus múltiplos. Acompanhe-a atentamente!

Tabela 2 - Sistema Inglês

UNIDADES INGLESAS

SÍMBOLO CORRESPONDENTE NO SI

1 jarda (Yd) 0,91440 m

1 pé (ft) 0,3048 m

1 polegada (“) (pol) 25,4 mm

Sistema angular sexagesi-mal

A unidade adotada pelo SI para medidas de ângulo plano é o radiano, como você verá mais adiante na tabela de unidades ge-ométricas e mecânicas. Contudo outras unidades são aceitas para uso com o SI, sem restrição de prazo, como é o caso do grau di-vidido em minutos e em segundos e outras (veja a tabela).

Conversão de unidades e arredondamento

Ao efetuarmos a conversão de unidades, devemos levar em con-ta o último algarismo significati-vo, isto é, a menor unidade con-fiável (ex.: o valor 2,54 mm lido com paquímetro cuja resolução é 0,02mm tem como último algaris-mo significativo o 4).

19METROLOGIA

Para entender melhor os algaris-mos significativos, guarde as in-formações abaixo:

a. o algarismo não nulo, mais à esquerda, é o algarismo mais significativo;

b. o último algarismo, não nulo, mais à direita de um número inteiro, é o algarismo menos significativo;

c. o último algarismo depois da vírgula é o algarismo menos significativo, mesmo que seja zero;

d. todos algarismos entre o mais e menos significativo são con-tados como algarismos signifi-cativos.

Por exemplo, ao somar 4,01; 0,002 e 0,623 o resultado final não poderá ter mais que duas casas de-cimais.Assim,

4,01

0,002

+0,623 4,635

O resultado deverá ser arredon-dado para 4,64. A regra acima se aplica nos casos de soma e sub-tração. Para a multiplicação e di-visão, o resultado final deverá ter o mesmo número de algarismos significativos que o menor dos operadores.

Ex.: 3,476 x 6,07 = 21,099 32 =>21,1 4 a s 3 a s 3 a s

O resultado final deverá ser ex-presso, após o arredondamento, como 21,1.

23,48 / 3,42 = 6,865 => 6,874 a s 3 a s 3 a s

Resultado final, após o arredon-damento, 6,87.

As operações matemáticas necessárias não melhoram a precisão da medição. Por-tanto, no resultado final da operação, deve-se arredondá-lo para o mesmo número de algarismos significativos exis-tentes no resultado inicial, desprezando-se os demais algarismos.

Nos arredondamentos, ado-ta-se, por convenção, que o resultado seja reduzido para baixo quando o algarismo subsequente for de 0 a 4 e para cima quando o algaris-mo subsequente for de 5 a 9.

Ex.: 3,456 ~= 3,46 ; 2,534 ~= 2,53; 0,410 ~= 0,41; 6,355 ~= 6,36

SEÇÃO 5Tabela de unidades do SI

Abaixo, são apresentadas tabelas das unidades de medida com as respectivas definições dadas por especialidades. As tabelas são ex-tensas e com conteúdos de com-plexidade, o que exigirá de você muita disposição intelectual. Elas foram extraídas do Quadro Ge-ral de Unidades de Medida, de acordo com a Resolução CON-METRO 12/88 e publicadas pelo INMETRO. Observe-as atenta-mente!


Tabela 3 - Unidades Geométricas e Mecânicas

GRANDEZAS NOME SÍMBOLO DEFINIÇÃO OBSERVAÇÕES

Comprimento Metro m

É o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1/299 792 458 do segundo.

Unidade de base: definição adotada pela 17ª CGPM de 1983.

Área Metro quadrado m²Área de um quadrado cujo lado tem 1 metro de comprimento.

Volume Metro cúbico m³Volume de um cubo cuja aresta tem 1 metro de comprimento.

Ângulo plano Radiano radÂngulo central que subtende um arco de círculo de comprimento igual ao do respectivo raio.

Ângulo sólido Esterradiano sr

Ângulo sólido que, tendo vértice no centro de uma esfera, subtende na superfície da mesma uma área igual ao quadrado do raio da esfera.

Tempo Segundo s

Duração de 9.92.631.779 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfino do estado fundamental do átomo de Césio 133.

Unidade de base: definição ratificada pela 13ª CGPM/67.

Frequência Hertz hzFrequência de um fenômeno periódico cujo período é de 1 segundo.

VelocidadeMetro por segundo

m/s

Velocidade de um móvel que em movimento uniforme percorre a distância de 1 metro em 1 segundo.

Velocidade angular

Radiano por segundo

rad/s

Velocidade angular de um móvel que em movimento de rotação uniforme descreve 1 radiano em 1 segundo.

Aceleração Metro por segundo por segundo

m/s²

Aceleração de um móvel em movimento retilíneo uniformemente variado, cuja velocidade varia de 1 metro por segundo em 1 segundo.

Massa Quilograma kgMassa do protótipo internacional do quilograma.

1) Definição ratificada pela 3ª CGPM/91.

2) Protótipo conservado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Serves – França.

Massa específicaQuilograma por

metro cúbicoKg/m³

Massa específica de um corpo homogêneo em que um volume igual a 1 metro cúbico contém

igual a 1 quilograma.

21METROLOGIA


Vazão Metro cúbico por segundo

m³/s

Vazão de um fluido que em regime permanente por meio de uma superfície determinada escoa o volume de 1 metro cúbico do fluido em 1 segundo.

Fluxo de massa Quilograma por segundo

Kg/s

Fluxo de massa de um material que em regime permanente por meio de uma superfície determinada, escoa a massa de 1 quilograma do material em 1 segundo.

Esta grandeza é designada pelo nome do material cujo escoamento está sendo considerado (por ex.: fluxo de vapor).

Momento de inércia

Quilograma metro quadrado

Kgm²

Momento de inércia em relação a um eixo de um ponto material de massa igual a 1 quilograma distante 1 metro do eixo.

Momento linearQuilograma metro por segundo

Kgm/s

Momento linear de um corpo de massa igual a 1 quilograma que se desloca com velocidade de 1 metro por segundo.

Esta grandeza é também chamada de quantidade de movimento linear.

Momento angularQuilograma metro quadrado por segundo

Kgm²/s

Momento angular em relação a um eixo de um corpo que gira em torno desse eixo com velocidade angular uniforme de 1 radiano por segundo e cujo momento de inércia, em relação ao mesmo eixo, é de 1 quilograma metro quadrado.

Esta grandeza é também chamada de quantidade de movimento angular.

Quantidade de matéria

Mol mol

Quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quantos são os átomos contidos em 0,012 quilograma de Carbono 12.

1) Unidade de base ratifi-cada pela 14ª CGPM/71.

2) Quando se utiliza o mol, as entidades elementares devem ser especificadas, podendo ser átomos, moléculas, íons, elétrons ou outras partículas, bem como agrupamento espe-cífico de tais partículas.

Força Newton N Força que comunica à massa de 1 quilograma a aceleração de 1 metro por segundo por segundo

Momento de uma força, Torque

Newton-metro Nm

Momento de uma força de 1 newton, em relação a um ponto distante 1 metro de sua linha de ação.

Pressão Pascal Pa

Pressão exercida por uma força de 1 newton uniformemente distribuída sobre uma superfície plana de 1 metro quadrado de área perpendicular à direção da força.

Pascal é também unidade de tensão mecânica (tração, compressão, cisalhamento, tensão tangencial e suas combinações).



Viscosidade dinâmica

Pascal-segundo Pa.s

Viscosidade dinâmica de um fluido que escoa de forma tal que sua velocidade varia de 1 metro por segundo por metro de afastamento na direção perpendicular ao plano de deslizamento, quando a tensão tangencial ao longo desse plano é constante e igual a 1 pascal.

Trabalho, energia, quantidade de calor

Joule J

Trabalho realizado por uma força constante de 1 newton, que desloca seu ponto de aplicação de 1 metro na sua direção.

Potência, fluxo de energia

Watt W

Potência desenvolvida quando se realiza, de maneira contínua e uniforme, o trabalho de 1 joule em 1 segundo.

Densidade de fluxo de energia

Watt por metro quadrado

W/m²

Densidade de um fluxo de energia uniforme de 1 watt, por meio de uma superfície plana de 1 metro quadrado da área perpendicular à direção de propagação da energia.

Fonte: Inmetro (2007).

Unidades elétricas e magnéticas

Para as unidades elétricas e magnéticas, o SI é um sistema de unidades racionalizado, para o qual foi definido o valor da constante magnética: µo = 4Π x 10E-1.

Tabela 4 - Unidades Elétricas e Magnéticas-


Corrente elétrica Ampere A

Corrente elétrica invariável que mantida em dois condutores retilíneos, paralelos, de comprimento infinito e de área de seção transversal desprezível e situados no vácuo a 1 metro de distância um do outro, produz entre esses condutores uma força igual a 2 x 10E-7 newton, por metro de comprimento desses condutores.

1) Unidade de base, definição ratificada pela 9ª CGPM/48.

2) O ampere é também unidade de força magnetomotriz; nesses casos, se houver possibilidade de confusão, poderá ser chamado de ampere-espira, porém sem alterar o símbolo A.

Carga elétrica (quantidade de eletricidade)

Coulomb C

Carga elétrica que atravessa em 1 segundo uma seção transversal de condutor percorrido por uma corrente invariável de 1 ampere.

23METROLOGIA


Tensão elétrica, diferença de potencial. força eletromotriz

Volt V

Tensão elétrica entre os terminais de um elemento passivo de circuito que dissipa a potência de 1 watt quando percorrido por uma corrente invariável de 1 ampere.

Gradiente de potencial, intensidade de campo elétrico

Volt por metro

V/m

Gradiente de potencial uniforme que se verifica em um meio homogêneo e isótropo, quando é de 1 volt a diferença de potencial entre dois planos equipotenciais situados a 1 metro de distância um do outro.

A intensidade de campo elétrico pode ser também expressa em newtons por coulomb.

Resistência elétrica

Ohm Ω

Resistência elétrica de um elemento passivo de circuito percorrido por uma corrente invariável de 1 A, quando uma tensão elétrica constante de 1 volt é aplicada aos seus terminais.

O ohm é também unidade de impedância e de reatância em elementos de circuito percorrido por uma corrente alternada.

Resistividade Ohm-metro Ωm

Resistividade de um material homogêneo e isótropo, do qual um cubo com 1 metro de aresta apresenta uma resistência de 1 ohm entre faces opostas.

Condutância Siemens S

Condutância de um elemento passivo de circuito cuja resistência elétrica é de 1 ohm.

O siemens é também unidade de admitância e de susceptância em elementos de circuito percorridos por corrente alternada.

Condutividade Siemens por metro

S/m

Condutividade de um material homogêneo e isótropo cuja resistividade é de 1 ohm-metro.

Capacitância Farad F

Capacitância de um elemento passivo de circuito em cujos terminais a tensão elétrica varia uniformemente à razão de 1 volt por segundo, quando percorrido por uma corrente invariável de 1 ampere.

Indutância Henry H

Indutância de um elemento passivo de circuito em cujos terminais se induz uma tensão constante de 1 volt, quando percorrido por uma corrente que varia uniformemente à razão de 1 A/s.



Potência aparenteVolt-

ampereVA

Potência aparente de um circuito percorrido por uma corrente alternada senoidal com valor eficaz de 1 A, sob uma tensão elétrica com valor eficaz de 1 V.

Potência reativa Var Var

Potência reativa de um circuito percorrido por uma corrente alternada senoidal com valor eficaz de 1 A, sob uma tensão elétrica com valor eficaz de 1 V defasada de π/2 radianos em relação à corrente.

Indução magnética

Tesla T

Indução magnética uniforme que produz uma força constante de 1 newton por metro de um condutor retilíneo situado no vácuo e percorrido por uma corrente invariável de 1 ampere sendo perpendiculares entre si as direções da indução magnética da força e da corrente.

Fluxo magnético Weber Wb

Fluxo magnético uniforme por meio de uma superfície plana de área igual a 1 metro quadrado, perpendicular à direção de uma indução magnética uniforme de 1 tesla.

Intensidade de campo magnético

Ampere por metro

A/m

Intensidade de um campo magnético uniforme, criado por uma corrente invariável de 1 ampere que percorre um condutor retilíneo de comprimento infinito e de área de seção transversal desprezível em qualquer ponto de uma superfície cilíndrica de diretriz circular com 1 metro de circunferência e que tem como eixo o referido condutor.

RelutânciaAmpere por

weberA/Wb

Relutância de um elemento de circuito magnético, no qual uma força magnetomotriz invariável de 1 A produz um fluxo magnético uniforme de 1 weber.


25METROLOGIA

Unidades térmicas

Veja, agora, o que informa o Sistema Internacional de Unidades a respei-to das unidades térmicas.

Tabela 5 - Unidades Térmicas


Temperatura termodinâmica

Kelvin K

Fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto tríplice da água.

kelvin é unidade de base-definição ratificada pela 13ª CGPM/67.1) Kelvin e graus Celsius são também unidades de intervalo de temperaturas°C = °K – 273,16.

Gradiente de temperatura

Kelvin por metro

K/m

Gradiente de temperatura uniforme que se verifica em um meio homogêneo e isótropo quando é de 1 kelvin a diferença de temperatura entre dois planos isotérmicos situados à distância de 1 metro um do outro.

Capacidade térmica

Joule por kelvin

J/K

Capacidade térmica de um sistema homogêneo e isótropo cuja temperatura aumenta de 1 kelvin quando se adiciona 1 joule de quantidade de calor.

Calor específicoJoule por quilograma e por kelvin

J/(kg.K)

Calor específico de uma substância cuja temperatura aumenta de 1 kelvin quando se adiciona 1 joule de quantidade de calor por quilograma de massa.

Condutividade térmica

Watt por metro e por kelvin

W/(m.K)

Condutividade térmica de um material homogêneo e isótropo no qual se verifica um gradiente de temperatura uniforme de 1 kelvin por metro quadrado quando existe um fluxo de calor constante com densidade de 1 watt por metro quadrado.

Fonte: Inmetro (2007)


Unidades óticas

Passe, agora, à tabela de unidades de medidas óticas.

Tabela 6 - Unidades Óticas


Intensidade luminosa

Candela Cd

Intensidade luminosa numa direção dada de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência de 510 x 10 e 12 hertz e cuja intensidade energética naquela direção é 1/683 watt por esferoradiano.

Unidade base: definição ratificada pela 16ª CGPM/79.

Fluxo luminoso Lúmen Lm

Fluxo luminoso emitido por uma fonte puntiforme e invariável de 1 candela de mesmo valor em todas as direções, no interior de um ângulo sólido de 1 esferoradiano.

Iluminamento Lux Lux

Iluminamento de uma superfície plana de 1 metro quadrado de área sobre a qual incide perpendicularmente um fluxo luminoso de 1 lúmen uniformemente distribuído.

luminânciaCandela por metro quadrado

cd/m²

Luminância de uma fonte com 1 metro quadrado de área e com intensidade luminosa de 1 candela.

Exitância luminosa

Lúmen por metro quadrado

Lm/m²

Exitância luminosa de uma superfície plana de 1 metro quadrado de área, que emite uniformemente um fluxo luminoso de 1 lúmen.

Esta grandeza era denominada “emitância luminosa”.

Exposição luminosa, Exitação luminosa

Lux-segundo lux.s

Exposição (excitação) luminosa de uma superfície com iluminamento de 1 lux, durante 1 segundo.

Eficiência luminosa

Lúmen por watt

lm/WEficiência luminosa de uma fonte que consome 1 watt para cada lúmen emitido.

Número de onda 1 por metro m⁻¹

Número de onda de uma radiação monocromática cujo comprimento de onda é igual a 1 metro.


27METROLOGIA

Outras unidades aceitas para uso com o SI sem restrição de prazo

“São implicitamente incluídas nesta tabela outras unidades de com-primento e de tempo estabelecidas pela Astronomia para seu próprio campo de aplicação e as outras unidades de tempo usuais do calendário civil.” (INMETRO, 2007, p. ????).Para finalizar, veja a tabela referente a outras unidades de medidas acei-tas pelo Sistema Internacional de Unidades.

Tabela 7 - Outras Unidades Aceitas

GRANDEZA NOME SIMBOLO DEFINIÇÃO UNIDADE SI E OBSERVAÇÕES

ComprimentoUnidade astronômica

UADistância média da Terra ao Sol.

149.600 x 10E5 mvalor adotado pela União Astronômica Internacional.

Volume Litro LVolume igual a 1 decímetro cúbico.

0,001 m³ excepcionalmente a 16ª CGON/79 adotou os dois símbolos (maiúsculo e minúsculo) como símbolo utilizáveis para o litro. O símbolo L será empregado sempre que as máquinas de impressão não apresentem o algarismo 1 e a letra l (minúscula) acarrete confusão.

Ângulo plano Grau °Ângulo plano igual à fração 1/360 do ângulo central de um círculo completo.

Π/180 rad.

Minuto ’Ângulo plano igual à fração 1/60 do grau.

1/10 800 rad.

Segundo ”Ângulo plano igual à fração 1/60 do minuto.

1/648 000 rad.

Intervalo de frequências

OitavaIntervalo de duas frequências cuja relação é igual a 2.

O número de oitavas de um intervalo de frequência é igual ao logaritmo neperiano da relação entre as frequências extremas do intervalo.

Massa atômicaUnidade de massa atômica

u.m.aMassa igual à fração 1/12 da massa de um átomo de carbono 12.


Com as tabelas extraídas do Qua-dro Geral de Unidades de Medi-da, de acordo com a Resolução CONMETRO 12/88 e, publicada pelo INMETRO, você concluiu a unidade de estudo Conceitos Ele-mentares.

A partir de agora, transitaremos pelos caminhos dos Instrumen-tos de Medição, conhecendo suas principais características e méto-dos.

Vamos! Dê logo um ENTER e ingresse ainda mais nesse univer-so de saber!

Unidade de estudo 2

Seções de estudo

Seção 1 – IntroduçãoSeção 2 – CompassoSeção 3 – Régua graduadaSeção 4 – CalibradorSeção 5 – Nível de bolhaSeção 6 – Esquadro 90°Seção 7 – Goniômetro, transferidor e esquadro combinadoSeção 8 – PaquímetroSeção 9 – MicrômetroSeção 10 – Relógio comparadorSeção 11 – RugosímetroSeção 12 – Mesa de granito

29METROLOGIA

SEÇÃO 1Introdução

Metrologia é a ciência que estuda os instrumentos de medir, as ca-racterísticas dos instrumentos e os métodos adequados de medi-ção.

Uma medição só é confiável se o instrumento, o método e o ope-rador treinado estiverem em con-formidade.

Os laboratórios de calibração, dispondo de recursos, podem, por meio de instrumentos mais precisos, avaliar os erros de ou-tros instrumentos, informando os desvios que deverão corrigir os resultados encontrados nos ins-trumentos.

A precisão das medidas depende do instrumento e do operador. O operador deve conduzir sua me-dição tomando o máximo cuida-do para as recomendações abaixo não fugirem do seu controle.

Veja algumas regras e manuseios importantes de medida!

Regras e manuseio de instrumentos

A medição é uma operação sim-ples que requer do medidor, além de técnicas adequadas, obediência a algumas normas básicas como:

Instrumentos de Medição

tranquilidade; limpeza; cuidado; paciência; senso de responsabilidade; sensibilidade; instrumento adequado; domínio sobre o instrumento; proteção de madeira, borracha

ou feltro para apoiar os instru-mentos; temperatura ambiente nas

peças antes de medi-las.

É necessário que se evite:

choques, quedas, arranhões, oxidação e sujeira; misturar instrumentos não

afins; cargas excessivas ou medir

provocando atrito entre a peça e o instrumento; medir peças cuja temperatura

esteja fora da temperatura de referência.

Deveres do medidor:

os instrumentos não devem ser emprestados a pessoas não habilitadas a usá-los; os instrumentos devem ser

limpos antes e após as medições;

os instrumentos devem ser calibrados periodicamente por laboratórios capacitados; utilizar métodos adequados

para uso do instrumento.

DICA Ao fazer uma medição de responsabilidade, anote no relatório de medição a iden-tificação do instrumento uti-lizado, para que possam ser feitas as correções indicadas no certificado de calibração e garanta a rastreabilidade da medição.

Escalas e divisões

Ao tomar qualquer instrumento para medir, deve-se conhecê-lo bem quanto à escala, resolução, capacidade máxima e técnica a ser utilizada para atingir a precisão re-querida.

A resolução de um instrumento pode ser obtida pela menor divi-são da escala (incluindo o nônio).

Se tiver nônio, divide-se o menor valor da escala principal pelo nú-mero de divisões do nônio.


Leitura em milímetros

Só utiliza o sistema decimal. A escala principal é dividida em dez partes. Para melhorar a resolução dos instrumentos é construído o nônio, criado pelo francês Ver-nier. O nônio é uma escala auxiliar subdivida em espaços menores. Observe!

Figura 4 - Escala Nônio

Exemplo de um instrumento com resolução de 0,1mm.Nônio = Escala principal / 10 = 0,9 mm – Distância entre os tra-ços da escala principal e o nônio: 1 mm – 0,9 mm = 0,1 mm. A es-cala principal pode ter marcações em 1 cm , 5 mm, 1 mm ou 0,5 mm.

A leitura se dá até o traço da es-cala principal que antecede o zero do nônio. Em seguida, lê-se no nônio o traço coincidente com a escala principal.

Leitura em polegadas

Os instrumentos que utilizam escala de polegada estão subdivi-didos em duas formas: escala fra-cionária ou decimal.

Subdivisão fracionária

A escala principal é subdividida em 1/2”, 1/4”, 1/8” e 1/16”. O nônio é subdividido da seguin-te forma:7/16” / 8 = 7/128”A distância entre os traços da es-cala principal e o nônio é:1/16” – 7/128” = 1/128”.

Para a leitura, observa-se o traço na escala principal que antecede o zero do nônio. Em seguida, lê-se no nônio o traço coincidente.

Figura 5 - Escala em Polegada

Escala em polegada

Subdivisão decimal

A escala principal é dividida em dez partes: 1” / 10 = 0,100”.Cada parte é subdividida em qua-tro partes: 0,1” / 4 = 0,025”.O nônio divide 1,225” em 25 par-tes: 1,225” / 25 = 0,049”.

Portanto, a distância entre os tra-ços da escala principal e o nônio é: 0,050” – 0,049” = 0,001”, que é a resolução do instrumento.

escala principal

escala auxiliar (nônio)

escala em polegada

31METROLOGIA

Dependem da perícia do opera-dor para medir a peça, transferir a medida para uma escala graduada ou outro instrumento de medição e conseguir uma boa leitura. A precisão da medida depende da habilidade do operador e do ins-trumento utilizado. Medir com um compasso exige habilidade e experiência, visto que a maioria das comparações é feita em escalas graduadas, com com-passo colocado contra as gradua-ções. Compassos internos e externos são ofertados em dois tipos ge-néricos: com mola e com junção firme. O compasso do tipo com mola é tensionado contra o parafuso de ajuste, enquanto o tipo com junção firme é preso por fric-ção. O tamanho dos compassos é de-terminado pela distância do pino de articulação até a extremidade das pernas enquanto a capacidade de medição dos compassos com mola é aproximadamente a mes-ma do tamanho especificado. Já a capacidade de medição dos com-passos com junção firme e junção com trava é de aproximadamente um terço maior que o tamanho especificado.

Medição angular

Alguns instrumentos como trans-feridores, goniômetros, esquadros combinados e clinômetros utili-zam o sistema sexagesimal.Instrumentos de melhor resolu-ção utilizam nônio divididos em minutos (’).

Observamos no nônio que a es-cala de graus foi dividida em 12 partes para cada lado. Portanto, cada divisão mede 5’ (1° = 60’ ; 60’/12 = 5’).

A leitura é feita observando a per-feita coincidência do nônio com a graduação da escala principal (medidas em graus). Caso a coin-cidência não seja perfeita, tome o traço da escala principal imedia-tamente anterior ao nônio, sendo essa sua medida em graus. Em seguida, verifique o traço mais coincidente do nônio com a esca-la principal (leitura em minutos).

Outros instrumentos como níveis utilizam o princípio do triângulo retângulo e a ação da gravidade sobre sua bolha de líquido.

SEÇÃO 2 Compasso

Compassos e cintéis são uns dos mais antigos instrumentos de comparação.

Sistema sexagesimal: são arcos com as graduações

em graus centradas em zero para que as leituras nos senti-dos horário e anti-horário pos-sam ser feitas.


As pontas dos compassos de medir não são temperadas em vista de apenas compararem medições. Elas podem ser facil-mente moldadas em qualquer forma desejada. Todas as pontas retas dos compassos, entretan-to, são temperadas. Compassos de pontas retas e cin-téis são usualmente ajustados pe-las graduações de uma escala.

Figura 6 - Compassos de Pontas Retas

Fonte: Real Tools (2009).

SEÇÃO 3 Régua graduada

A régua graduada (escala) é usada para medidas lineares quando não há exigência de grande precisão. Normalmente, tem graduações no sistema métrico e no sistema inglês.

Figura 7 - Régua Graduada

Fonte: Mecânica (2000, p. 25).

A régua graduada é construída de aço inoxidável ou de metais trata-dos termicamente. Fabricada nor-malmente em comprimentos de 150 mm, 300 mm e 1 m, apresen-ta bom acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas.Os traços da escala são gravados, uniformes, equidistantes e finos. O erro máximo admissível das di-visões e da retilineidade obedece a normas.

Outros tipos e usos

Régua de encosto: para medidas em locais onde é possível o uso do encosto para melhorar a me-dição.

Figura 8 - Réguas de Encosto

Fonte: Mecânica (2000, p. 25-26).

Régua de profundidade: para medição de rebaixos utilizando o suporte como referência.

Figura 9 - Régua de Profundidade

Fonte: Mecânica (2000, p. 25-26).

33METROLOGIA

SEÇÃO 4 Calibrador

O uso de calibradores economiza tempo nas medições de grande lote de peças.

A medição com instrumentos como, por exemplo, paquímetro e micrômetro (medição direta), torna-se cansativa para um núme-ro grande de peças semelhantes. Em tais casos, a medição indireta, isto é, com o calibrador, torna-se mais ágil.A medição indireta consiste em verificar a peça com um disposi-tivo ajustado para a dimensão a confrontar. Calibradores são dispositivos que agem como instrumentos, estabe-lecendo limites máximo e mínimo das dimensões toleradas. Dependendo das aplicações, são utilizados diversos tipos de cali-bradores.

Calibrador tampão ou “passa-não-passa”: utilizado para veri-ficação de furos. É formado por duas extremidades com as medi-das limites da tolerância do furo. Assim, no lado menor, é permi-tida a passagem do calibrador no furo da peça e, na outra extremi-dade, normalmente indicada com anel vermelho, o calibrador não deve entrar no furo.

Figura 10 - Calibrador Tampão


Calibrador de boca: possui duas bocas com as medidas máxima e mí-nima da tolerância.

O calibrador na medida máxima passa pelo eixo, enquanto na medida menor não entra no eixo.

Figura 11 - Calibrador De Boca Fixa


Calibrador de boca ajustável: o calibrador de boca ajustável atende diversas medidas, pois permite ajuste das medidas máxima e mínima, conforme a necessidade.

Nos pinos externos, deve-se ajustar a medida máxima, enquanto que nos pinos internos, deve-se ajustar a medida mínima. O ajuste das dimensões é realizado com uso de blocos padrão.

Figura 12 - Calibrador de Boca Ajustável


Calibrador de rosca: com a utilização destes calibradores o processo de verificação de roscas se torna rápido.Os calibradores de rosca podem ser do tipo anel para verificação de rosca externa e do tipo tampão para verificação de rosca interna.No tipo anel são utilizados dois anéis, um passa e outro não passa, en-quanto no tipo tampão, uma das extremidades passa e a outra não passa.


Figura 13 - Calibrador de Rosca


SEÇÃO 5Nível de bolha

São instrumentos destinados à medição de inclinação. Por esse motivo, mede-se pelo desloca-mento vertical em relação ao comprimento, tal qual uma ram-pa de comprimento fixo “L” que articula no sentido vertical e so-bre uma linha horizontal da terra, medindo-se as alturas h.

O princípio de funcionamento se baseia na ação da gravidade sobre uma ampola fechada quase cheia de líquido. A parte vazia da am-pola quando posta na posição ho-rizontal se apresenta como uma bolha de ar que se movimenta conforme a inclinação da ampola.

O grau de acabamento da ampola e a densidade do líquido utilizado determinam a sensibilidade do ní-vel.

Tipos e usos

Simples: para um trabalho de construção grosseira. Tem sensibili-dade de 0,2 a 0,8 mm/m (sem graduação). Precisão: para uso em trabalhos de nivelamento de máquinas e

eixos. Tem sensibilidade de 0,05 mm/m a 0,5 mm/m por traço. Alta precisão: para uso em controle e aferição com sensibilidade de

0,02 mm/m. Devido à sua alta precisão, somente pode ser usado em ambientes com temperatura constante.

Outros instrumentos para trabalhos específicos são construídos de for-ma física adaptável à sua finalidade (ex.: nível de linha).

Cuidados e manuseio

1. Devem ser protegidos da ação de raios solares (tanto mais quanto maior for sua sensibilidade).

2. Evitar o aquecimento da bolha pelas mãos.

3. Medir sempre duas vezes com o nível girado de 180°.

4. Manter as superfícies de trabalho sempre limpas e polidas.

5. Nos instrumentos de alta precisão qualquer rebarba na superfície de contato altera o resultado.

6. O entalhe em “V” existente em muitos níveis é para melhor encaixar em superfícies curvas.

Figura 14 - Nível de Precisão

Fonte: Momfort (2009).

35METROLOGIA

SEÇÃO 6Esquadro 90°

Utilizados na verificação de per-pendicularidades ou de ângulos de 90° em peças.

Não permitem, diretamente, a determinação do ângulo quando este é diferente de 90°.

Podem ser utilizados para medi-ções tanto interna como externa-mente.

Tipos e usos

Plano: para trabalhos no campo. Com base: para trabalhos de

responsabilidade. Com fio: alta precisão. Com base e fio: alta precisão. Cilíndrico: altíssima precisão

de uso em laboratório. De granito: altíssima precisão

de uso em laboratório. Com lâmina graduada: para

trabalhos no campo.

Figura 15 - Esquadro 90°


Cuidados e manuseio

Todos os instrumentos têm fina-lidades específicas. Apesar disso, algumas pessoas dando prova de total desconhecimento utilizam instrumentos de precisão para trabalhos brutos que com certeza os danificarão. O técnico jamais poderá cometer tal insensatez.

O esquadro não deverá ser expos-to ao calor intenso, pois seu ângu-lo se altera.

Suas superfícies de medição de-vem estar polidas e planas. Para tanto, devem estar sempre livres de oxidação e protegidos contra quedas.

Durante a medição, uma das su-perfícies de medição deve estar perfeitamente assentada sobre a superfície de referência, para que não haja leitura errônea.

SEÇÃO 7Goniômetro, transferi-dor e esquadro combi-nado

O transferidor, o goniômetro e o esquadro combinado são instru-mentos destinados à medição de ângulos. A diferença de aplicações entre eles depende do tamanho da superfície a ser medida.

Transferidores

São constituídos de escala única com resolução de 1° em forma de meia lua ou quadrada e uma régua (normalmente pequena: 150 mm) fixa ou móvel. Sua leitura é direta.

Goniômetros ou transferidores universais

Nestes instrumentos a resolução é melhorada pelo uso do nônio que permite leituras da ordem de 5’.

Figura 16 - Goniômetro

Possuem régua móvel com chan-fros para uso em peças maiores.


Sentidos: Horário e anti-horário.

Esquadro combinado

Os componentes de medida que formam o esquadro combinado são:

esquadro de 90°; esquadro de 45°; riscador; esquadro de centrar; transferidor reversível; e régua graduada – as réguas

têm comprimento de 150, 300, 600 mm, etc.

A escala do transferidor é gradu-ada em graus nos dois sentidos.

A aplicação das peças é direta do nome, isto é, o esquadro de cen-trar permite determinar precisa-mente o centro das peças cilíndri-cas; o riscador serve para riscar, etc.

O esquadro combinado é o mais versátil, porém de menor resolu-ção que o goniômetro.

SEÇÃO 8Paquímetro

É muito usado para as medições externas, internas, profundidade e ressaltos quando é necessária relativa resolução (0,05 mm) e a medida seja relativamente peque-na (~150 mm).

Princípio de funciona-mento

Compõe-se de uma régua gradu-ada sobre a qual corre um cursor, também graduado.

A escala do cursor é chamada de nônio. O nônio é uma escala au-xiliar dividida em (n+1) vezes a escala principal. Suponha a esca-la principal graduada em milíme-tros. Se tomarmos nove traços dessa escala e dividirmos em dez na escala auxiliar, teremos o nônio medindo 9 mm divididos em dez partes. Logo, cada divisão do nô-nio mede 9 mm / 10 = 0,9 mm. A diferença entre as divisões das escalas será: 1,0 mm – 0,9 mm = 0,1 mm que é a resolução do pa-químetro considerado.

Tipos e usos

Apenas medições externas: são normalmente robustos e possuem resolução de 0,1 a 0,05 mm. Para medições externas

e internas: possuem orelhas e garras. Para medições externas,

internas e profundidade: pos-suem orelhas e haste de profun-didade (tridimensionais). Quadrimensional: permitem

as medições acima além da medi-ção de ressaltos; Profundidade: exclusivos

para medições de profundidade.

Paquímetros mais precisos po-dem ter resoluções de 0,02 mm ou 0,001” com emprego de ajuste fino que facilita a medição.

Cuidados e manuseio

Ao medir peças, utiliza-se a mão esquerda para melhor sentir o pla-no de medição.

37METROLOGIA

A pressão do dedo sobre o im-pulsor deve ser suave mantendo o plano do instrumento perpen-dicular ao plano medido.

Na guarda do paquímetro, após a sua limpeza e lubrificação, deve-se mantê-lo pouco aberto para evitar possível dilatação.É possível e recomendável o exa-me no campo antes de efetuar medições. Para tanto, observe:

que a aferição não está venci-da; que as garras após cuidado-

samente limpas e fechadas não deixam passar qualquer fresta de luz e que os “zeros” coincidem (nônio e escala principal); se o cursor move suavemente

sobre a régua.

Figura 17 - Paquímetro

SEÇÃO 9Micrômetro

São instrumentos de relativa pre-cisão, utilizados para finalidades específicas conforme sua cons-trução. Apresentam resoluções de 0,01 mm, 0,001” e 0,001 mm com capacidades de 25 mm ou 1”. São

fabricados para medições de 0 a 25 mm, 25 a 50 mm, etc. e de 0 a 1”, 1” a 2”, etc.

Figura 18 - Micrômetro

Princípio de funciona-mento

Consiste no deslocamento de um parafuso micrométrico altamente preciso que se move em uma por-ca fixa. A precisão do instrumento está diretamente relacionada com a precisão do passo do parafuso e o paralelismo entre as faces de medição.

Tipos e usos

Externos: com diversos formatos, aplicam-se as medições externas de diversos serviços. Internos: podem ser do tipo

paquímetro, tubular ou de três pontas. Este último toma o diâ-metro médio da peça medida.

Especiais: para medição de entalhes internos ou acoplamen-tos de máquinas, rosca, etc. Profundidade: parecidos

com os paquímetros, porém com melhor resolução.

Figura 19 - Tipos de Micrômetro:

Batente em V, de Rosca e de Disco

Cuidados e manuseio

Como todos os instrumentos, deve ser escolhido o tipo adequa-do ao serviço considerando a ca-pacidade e a resolução desejada. Cuidado especial deve ser dado às superfícies de medição, pois caso contrário o instrumento ficará da-nificado.A barra padrão que acompanha os instrumentos serve para ca-libração do zero que só deve ser efetuada por pessoal habilitado.


Para medição, siga as recomenda-ções abaixo:

a. gire o tambor até que o instru-mento indique uma abertura maior que a desejada;

b. encoste uma das extremidades na peça, cuidando para não arranhá-la;

c. feche o instrumento, girando a catraca até que encoste na peça. Você deverá ouvir o ru-ído da catraca;

d. faça a leitura;

e. abra o micrômetro antes de retirá-lo da peça.

Leitura

Milímetro - sobre a bainha exis-tem graduações em 1 mm e 0,5 mm correspondentes a uma volta completa do tambor. O tambor é dividido em cinquenta partes. Portanto, tem-se 0,01mm de re-solução.

Polegada - a bainha é dividida em 0,1” que por sua vez é subdi-vidida em quatro partes (0,025”). O tambor é dividido em 25 partes. Logo, a resolução é 0,001”.

SEÇÃO 10Relógio comparador

O relógio comparador é um ins-trumento de medição por com-paração, isto é, ele determina a diferença da grandeza existente e um padrão de dimensão predeter-minado ou uma peça de dimen-sões conhecidas tomada como referência.

Medida da peça=

dimensão do padrão±

diferença observada.

Apresenta variações positivas quando o ponteiro gira no sentido horário devido à pressão sofrida na ponta de contato. Quando o ponteiro gira no sentido contrário, a variação é negativa em relação à medida de referência.

Entre os modelos mais comuns de relógio comparador, destaca-se o de re-solução centesimal (0,01 mm), enquanto o curso mais comum é o de 10 mm ou 0.250”.Normalmente, a escala se apresenta perpendicular à ponta de contato com um contador de voltas para os casos em que o curso seja superior a uma volta.

Alguns modelos apresentam o limitador de tolerância que podem ser ajustados em valores máximo e mínimo permitidos na variação da me-dida da peça.

São fornecidos com acessórios com objetivo de fixação para medições de superfícies especiais.

Figura 20 - Relógio Comparador


Em furos, têm a vantagem de uma verificação rápida de conicidade, ova-lização ou outros defeitos. São conhecidos como comparador de diâ-metro interno ou medidor interno com relógio comparador.

39METROLOGIA

Figura 21 - Comparador de Diâmetro

Interno ou Medidor Interno com

Relógio Comparador


Atualmente, encontra-se relógio comparador digital com uma lei-tura rápida da medida em milíme-tro ou polegada. Permitem ainda, em muitos casos, a conversão de uma medida em outra. Existem, também, os relógios com saídas para processadores estatísticos. O mecanismo consiste de pinhão, engrenagens, cremalheira, ponta de contato e ponteiro indicador com a função de amplificarem a medida.

Figura 22 - Mecanismo para Amplificar a Medida


Medição com relógio comparador

Antes de iniciar a medição, o ponteiro do relógio comparador deve ficar em posição anterior a zero. Portanto, dê uma pré-carga no instru-mento para ajustá-lo a zero. Desça lentamente a ponta de contato sobre a peça. Levante um pouco a ponta de contato antes de retirar a peça. Evite choques e sujeira.

SEÇÃO 11 Rugosímetro

É o instrumento empregado na indústria para verificação de rugosidade nas superfícies de peças e ferramentas.


Figura 23 - Superfície Real


A agulha localizada no apalpador percorre a superfície da peça em linha reta numa distância de amos-tragem predeterminada (cut-off) e calcula, conforme os parâmetros definidos pelo usuário (Ra, Ry, Rz ou Rt), a rugosidade da peça.

Figura 24 - Rugosímetro Portátil Digital

Fonte: Mecânica (2000, P. 154).

Os rugosímetros são apresentados em dois tipos: somente leitura dos parâmetros de rugosidade e os registradores em papel do perfil efetivo da superfície.

Os primeiros são largamente usados na linha de produção, enquanto os outros são utilizados em laboratórios para uma análise da textura super-ficial.

São formados de:Apalpador ou pick-up: parte que desliza em velocidade constante por uma distância definida em linha reta.Amplificador: parte eletrônica com indicador de leitura que recebe os sinais da agulha localizada no apalpador.Registrador: acessório que reproduz no papel o corte efetivo da super-fície.

Figura 25 - Sistema para Avaliação de Textura Superficial (Analógico)


41METROLOGIA

Figura 26 - Perfil Efetivo com Impressora de Rugosímetro (Sem Filtrar Ondulações)


SEÇÃO 12Mesa de granito

As mesas de granito preto incluem propriedades tais como um alto mó-dulo de elasticidade, ínfima porosidade e granulação muito fina. Elas têm acabamento muito fino e alto requisito de planeza.Os tamanhos padronizados de desempenhos são montados sobre sapa-tas elásticas de apoio, isolando-os da vibração normal e proporcionando uma suspensão sem distorções em três pontos.

Figura 27 - Mesa de Granito

Fonte: Starrett (2009).

Apresentam:

exatidão: 4 + L/250µm (L = comprimento).

Com isso, você concluiu a segunda unidade de estudos. Na terceira uni-dade você estudará sobre a importância da tolerância e dos ajustes nos processos de fabricação ou produção, como aspectos de qualidade. Con-tinuemos juntos!

Unidade de estudo 3

Seções de estudo

Seção 1 – Conhecendo o conceito de tolerância e ajusteSeção 2 – Finalidade e atividade do controle dimensional

43METROLOGIA

SEÇÃO 1Conhecendo o conceito de tolerância e ajuste

Qualquer produto fabricado tem uma especificação de projeto, que deve ser assegurada pelo processo de fabricação.Porém é impossível a repetição do mesmo valor para todos os pro-dutos.As tolerâncias são utilizadas para qualquer processo de fabricação ou produção, como aspecto de qualidade mensurável, ou seja, se um produto possui um valor dentro dos limites de tolerância especificados pelo projeto, estará aprovado, caso contrário, estará obviamente reprovado.A tolerância é calculada tomando como base a situação crítica de utilização ou, ainda, até que ponto o produto pode ser inofensivo ao usuário.As tolerâncias dimensionais fixam uma faixa de valores permitidos para as cotas funcionais da peça:

Tolerância e Ajuste

Figura 28 - Tolerâncias Dimensionais

Veja a seguir as terminologias uti-lizadas no estudo desse tipo de problema.

Eixo: qualquer elemento con-vexo do acoplamento.

Furo: qualquer elemento côn-cavo no acoplamento.

Dimensão: é o número que expressa o valor numérico de um comprimento ou de um ângulo.

Dimensão nominal (dN para eixos, DN para furos): é o valor teórico que tem uma di-mensão, de acordo com o que se consideram as medidas limites.


Dimensão efetiva (de para eixo, De para furos): é o valor real de uma dimensão, que foi determinada medindo-se sobre a peça já construída.

Dimensões limites (máxima, dM para eixos, DM para furos; mínima, dm para eixos, Dm para furos): são os valores extremos que pode-se tomar a dimensão efetiva.

Desvio ou diferença: é a diferença entre uma dimensão e a dimen-são nominal.

Diferença efetiva: é a diferença efetiva entre a medida efetiva e a dimensão nominal.

Diferença superior ou inferior: é a diferença entre a dimensão máxima/mínima e a dimensão nominal correspondente.

Figura 29 - Tolerância Dimencional - Definições

Diferença fundamental: é qualquer dos desvios limites (superior ou inferior) convenien-temente para definir a posição da zona de tolerância em relação à linha zero.

Linha de referência ou linha zero: é a linha reta que serve de referência para os desvios ou diferenças e que corresponde à dimensão nominal.

Tolerância (t para eixos, T para furos): é a variação máxima que pode ter a medida da peça. É dada pela diferença entre as medidas limites, e coincide com a diferença entre os desvios superior e inferior.

Zona da tolerância: é a zona cuja amplitude é o valor da tolerância.

Tolerância fundamental: é a tolerância que se determina para cada grupo de dimensões e para cada qualidade de trabalho.

45METROLOGIA

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Graus de qualidade (IT)


Classe de tolerâncias para furos

Figura 30 - Classe de Tolerâncias para Furos

Classes de tolerâncias para eixos

Figura 31 - Classes de Tolerâncias para Eixos

47METROLOGIA

Com tolerância e ajustes encerramos aqui a terceira unidade de estudos. Lembre-se que a tolerância, como aspecto de qualidade mensurável, é imprescindível em qualquer processo de fabricação ou produção e que o valor de um produto, quando indicado dentro dos limites de tolerância especificados pelo projeto, apresenta grandes chances de ser aprovado. Por isso, esteja antenado a esses aspectos!

49METROLOGIA

Finalizando

O estudo desta unidade curricular procurou proporcionar a você o conhecimento das noções elementares de Metrologia aplicáveis à Eletromecânica, abordando os conceitos imprescindíveis ao seu entendimento, o manejo dos instrumentos de mwedição e a aplicação de tolerância na fabricação de peças.

O nosso desejo, já apresentado inicialmente, é que você adquira os conhecimentos, as competên-cias e habilidades necessárias para desempenhar as suas funções com excelência. Firmamos, mais uma vez, que o sucesso depende de você. Estamos com você nesse processo!

Abraço forte!

Referências

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INMETRO. Quadro geral de unidades de medida: resolução do CONMETRO nº. 12/1988. 4. ed. Rio de Janeiro, RJ: INMETRO; SENAI, 2007. 39 p.

INSTRUMENTAÇÃO: elementos finais de controle. Vitória: SENAI, Dep. Regional do Espírito Santo: CST, c1999. 175 p.

MECÂNICA: metrologia. São Paulo, SP: Globo, 2000. 240 p. (Telecurso 2000. Profission-alizante).

MOMFORT. 2009. Disponível em: <http://momfort.com.br/_img/_produtos/nivel_ma-deira.jpg>. Acesso em: 01 out. 2009.

REAL Tools. 2009. Disponível em: <http://www.realtools.com.br/produtos/g_compas-sos_gr.jpg>. Acesso em: 10 out. 2009.

STARRET. 2009. Disponível em: <http://www.starrettonline.com/produto.asp?catPai=& catID=&prdID=607>. Acesso em: 08 out. 2009.

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