Instrumentos de Medidas - formare.org.br · 1.2 Submúltiplos: metro e polegada 19 1.3 Controle Dimensional 21 1.4 Régua Graduada e Trena 22 ... 1.4 Régua Graduada e Trena 1.5 Manuseio

IInnssttrruummeennttooss ddee MMeeddiiddaass

MecânicaMecânico de Montagem de Produtos

2

Coordenação do ProgramaBeth Callia

Supervisão PedagógicaAlfredo Vrubel

ColaboraçãoZita Porto Pimentel

Autoria deste CadernoFrancisco Basto

Revisão de textoVrubel

Produção gráficaMDcomunicaçãototal

R. Heitor Penteado, 10305437-000 São Paulo SP

www.md.com.br

EditoraçãoLASER PRESS

Av. Goethe, 71/80690430-100 Porto Alegre, RS

ApoioMEC - Ministério da Educação

PROEP - Programa de Expansão daEducação Profissional

Realização

Al. Tietê, 618 casa 101417-20 São Paulo SP

www.formare.org.br

Iniciativa

5

O Programa Formare tem a missão de desenvolver as

potencialidades de jovens de 15 a 17 anos para integrá-los à

sociedade como profissionais e cidadãos. Constituído por escolas

independentes, localizadas junto às unidades fabris das empresas

parceiras, sob a coordenação geral e técnica da Fundação Iochpe,

oferece oportunidade de formação profissional e de inserção social.

Os alunos Formare, residentes em comunidades vizinhas às

empresas, são encaminhados ao mercado de trabalho e

acompanhados em seu período inicial de atividade.

As primeiras escolas foram criadas pela Iochpe-Maxion S.A., em

1988, no Rio Grande do Sul e em São Paulo. A partir de 1995, o

Programa passou a buscar o aperfeiçoamento dos cursos oferecidos

e o crescimento em âmbito nacional, em um processo comparável à

lapidação de uma pedra bruta para transformá-la em puro

diamante.

Como modelo vitorioso de franquia social, o Formare já se encontra

com mais de duas dezenas de escolas implantadas no Brasil e na

Argentina. Cerca de 85% dos jovens formados empregaram-se em

pequenas, médias e grandes empresas, triplicaram sua renda em

três anos, e muitos prosseguiram seus estudos até o nível superior.

Os cursos e materiais pedagógicos Formare são estruturados de

acordo com as linhas do Programa de Expansão da Educação

Profissional do Ministério de Educação (PROEP/MEC), bem como

dos princípios da educação tecnológica contemporânea. Assim, os

cursos Formare ajudam a desenvolver características essenciais para

um bom desempenho profissional: multifuncionalidade,

flexibilidade, comunicabilidade, responsabilidade e criatividade,

com base em pesquisa para identificar as carências e necessidades

do mundo do trabalho nas regiões em que as escolas são

implantadas.

FFoorrmmaarree -- UUmmaa EEssccoollaa ppaarraa aa VViiddaa

6

IInnttrroodduuççããoo

7

Fabricar pode ser entendido como a arte de imaginar um produto

para atender a uma necessidade - desenhá-lo, planejá-lo e torná-lo

realidade, através de processos industriais. Todo produto precisa ter

forma, dimensão e acabamento superficial.

Este Caderno tem por objetivo apresentar alguns dados sobre

Metrologia, a ciência da medição: o que é um sistema de medição, que

tipos existem, como escolher um instrumento de medição adequado e,

finalmente, como se realizam medições com cada instrumento.

Em um processo de fabricação, também é preciso conhecer certas

medições que não estão relacionadas a uma dimensão específica,

mas a um determinado estado do sistema, como, por exemplo, a

temperatura e a pressão. As unidades dessas grandezas e os

instrumentos que se utilizam para medí-las também serão objetos de

nosso estudo.

Existem vários tipos de instrumentos para medir dimensões. Nem

sempre é possível utilizar uma escala graduada, mesmo de boa

qualidade, para executar qualquer medição. A própria unidade usual

da dimensão muda conforme a área de atuação. Assim, na mecânica,

a unidade é o milímetro, já na construção civil, o centímetro. Há, da

mesma forma, diferentes manômetros para medir a grandeza

denominada pressão.

Ao final de cada capítulo deste Caderno, são apresentados exercícios

resolvidos e propostos de práticas de laboratório, que motivarão a

aprendizagem e consolidarão a fixação dos conceitos.

8

9

1. SISTEMAS DE MEDIÇÃO E ESCALA DE AÇO 131.1 Sistemas de Unidades e seu Emprego na Indústria 181.1.1 Sistema Inglês 181.1.2 Sistema Métrico 191.2 Submúltiplos: metro e polegada 191.3 Controle Dimensional 211.4 Régua Graduada e Trena 221.5 Manuseio e Conservação das Réguas de Aço e Trenas 241.6 Conversão de Unidades 25Exercícios resolvidos 27Exercícios propostos 28Exercícios complementares 29

2. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL 312.1 Erro e Intercambiabilidade 332.2 Afastamentos Superior e Inferior 332.3 Ajustes 39Exercícios resolvidos 43Exercícios propostos 43Exercícios complementares e Prática de laboratório 45

3. PAQUÍMETRO UNIVERSAL 473.1 Paquímetros de 0,02 E 0,05 mm 483.1.1 Leituras no Sistema Métrico 523.1.2 Leitura no Sistema Inglês 533.1.3 Aplicações do Paquímetro 553.1.4 Utilização do Paquímetro 56Exercícios resolvidos 60Exercícios propostos 61Exercícios complementares e Práticas de laboratório. 62

4. MICRÔMETROS EXTERNOS E INTERNOS 634.1 Micrômetro Externo 654.2 Leituras com resolução 0,01 mm 674.3 Leituras com resolução 0,001 mm 68

ÍÍnnddiiccee

Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS

10

4.4 Micrômetros Internos 694.5 Cuidados no Manuseio de Micrômetros 70Exercícios resolvidos 71Exercícios propostos 72Exercícios complementares e Práticas de laboratório 74

5. RELÓGIO COMPARADOR 755.1 Funcionamento e Nomenclatura 765.1.1 Mecanismo de Amplificação 795.1.3 Condições de Uso 815.2 Aplicações 825.3 Cuidados com o Relógio Comparador 835.4 Relógio com Ponta de Contato de Alavanca (apalpador) 84Exercícios resolvidos 86Exercícios propostos 87Exercícios complementares e Práticas de laboratório 88

6. TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA DE FORMA 896.1 Tipos de Erros 916.1.1 Retilineidade 916.1.2 Planicidade 926.1.3 Circularidade 936.1.4 Cilindricidade 956.2 Simbologia 96Exercícios resolvidos 97Exercícios complementares e Práticas de laboratório. 98

7. GONIÔMETRO 997.1 Metrologia não Linear 1007.2 Operações com ângulos 1017.3 Tipos de Goniômetros 101Exercícios resolvidos 104Exercícios propostos 105Exercícios complementares e Prática de laboratório 105


11

8. PRESSÃO 1078.1 Conceituação 1088.2 Lei de Pascal 1108.3 Pressões Atmosférica, Manométrica e Absoluta 1128.3.1 Pressão Atmosférica 1128.3.2 Pressão Manométrica 1148.3.3 Pressão Absoluta 1148.4 Manômetros 115Exercícios resolvidos 117Exercícios propostos 118Exercícios complementares e Práticas de laboratório 118

9. TEMPERATURA 1199.1 Termômetros 1219.2 Termopares 1229.3 Unidades 123Exercícios resolvidos 124Exercícios propostos e Prática de laboratório 124

10. TORQUÍMETRO 12510.1 Introdução 12610.2 Definições 12610.3 Objetivos da Força de Fixação 12710.4 Torque 12810.5 Torquímetros 129Exercícios resolvidos 130Exercícios propostos e Prática de laboratório 130

GABARITOS 131

GLOSSÁRIO 135

BIBLIOGRAFIA 137

1SSiisstteemmaass ddee MMeeddiiççããoo ee EEssccaallaa ddee AAççoo1.1 Sistemas de Unidades e seu Emprego na Indústria

1.1.1 Sistema Inglês

1.1.2 Sistema Métrico

1.2 Submúltiplos: metro e polegada

1.3 Controle Dimensional

1.4 Régua Graduada e Trena

1.5 Manuseio e Conservação das Réguas de Aço e Trenas

1.6 Conversão de Unidades

Exercícios resolvidos

Exercícios propostos

Exercícios complementares


14

1. SISTEMAS DE MEDIÇÃO E ESCALA DE AÇO

Como fazia o homem, cerca de 4.000 anos atrás, para medir

comprimentos? As unidades de medição primitivas estavam

baseadas em partes do corpo humano, as quais eram referências

universais, pois ficava fácil chegar-se a uma medida que podia ser

verificada por qualquer pessoa.

Figura 1 – Exemplos dos primeiros padrões para medição.

1SSiisstteemmaass ddee MMeeddiiççããoo ee EEssccaallaa ddee AAççoo

A Polegada O Palmo

O Pé

A Jarda

O Passo

A Braça

O Côvado

O Cúbito

O Antigo Testamento da Bíblia é um dos registros mais antigos da

história da humanidade e lá, no Gênesis, lê-se que o Criador

mandou Noé construir uma arca com medidas muito específicas,

medidas em côvados.

O côvado era uma medida padrão da região onde morava Noé, e

é equivalente a 3 palmos, aproximadamente 66 cm.

Em geral essas unidades eram baseadas nas medidas do corpo do

rei, sendo que tais padrões deveriam ser respeitados por todas as

pessoas que, naquele reino, fizessem as medições.

Há cerca de 4.000 anos, os egípcios usavam como padrão de medida

de comprimento: distância do cotovelo a ponta do dedo médio.

Quando se estuda história, sabe-se que os imperadores e reis eram

considerados como figuras divinas e, portanto, é coerente para a

mentalidade da época, que seus próprios corpos fossem tomados

como referência, da mesma forma como, certamente, acontecia com

suas idéias, verdades absolutas.

Ocorre, entretanto, que as pessoas têm tamanhos diferentes, daí que

o cúbito variava de uma pessoa para outra, ocasionando as maiores

confusões nos resultados das medidas.

Para serem úteis, era necessário que os padrões fossem iguais para

todos. Diante deste problema, os egípcios resolveram criar um

padrão único: barras de pedra com os comprimentos equivalentes

às partes do corpo. Assim surgiu o cúbito-padrão.

Com gradual avanço das ciências e a maior demanda por medidas

cada vez mais precisas, as barras passaram a ser construídas de

madeira, o que facilitava o transporte. Como a madeira logo se

desgastava, foram gravados comprimentos equivalentes a um

cúbito-padrão nas paredes dos principais templos. Desse modo

cada um poderia conferir periodicamente sua barra ou mesmo fazer

outras quando necessário.


15


16

Na França, no século XVII, ocorreu um avanço importante na questão

de medidas. A Toesa, que era então utilizada como unidade de

medida linear, foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos

nas extremidades, e em seguida, chumbada na parede externa do

Grand Chatelet, nas proximidades de Paris. Da mesma forma como o

cúbito, cada interessado poderia conferir seus próprios instrumentos.

Uma toesa equivale a seis pés, aproximadamente 182,9 cm.

Mas também este padrão se desgastava e deixava de representar

fielmente o comprimento original, como deveria; surgiu então um

movimento no sentido de estabelecer uma unidade natural, isto é,

que pudesse ser encontrada na natureza, e assim ser facilmente

copiada. Havia também outra exigência: ela deveria ter seus

submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. O sistema

decimal já havia sido inventado na Índia, quatro séculos antes de Cristo.

Finalmente estabelecia-se então, em 1790, que a nova unidade

deveria ser igual a décima milionésima parte de um quarto do

meridiano terrestre. Esta nova unidade passou a ser chamada metro

(o termo grego metron significa medir).

Para executar tais medições foram chamados astrônomos franceses

e, utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre

Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha). Feitos os cálculos,

chegou-se a uma distância que foi materializada numa barra de

platina de secção retangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento

dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padrão

metro, que foi definido como

Metro é a décima milionésima parte de uma quarto

do meridiano terrestre

Esta definição evoluiu para ser materializada numa barra de

platina, da seguinte forma:

Metro á distância entre os dois extremos da barra de

platina de positada nos arquivos da França e

apoiada nos pontos de mínima flexão na

temperatura de zero grau celsius.


17

Escolheu-se a temperatura de zero grau Celsius por ser, na época

a mais facilmente obtida com o gelo fundente.

Entretanto, com exigências tecnológicas crescentes, decorrentes do

avanço científico, notou-se que o metro dos arquivos apresentava

inconvenientes:

• Paralelismo entre as faces não satisfatório

• Desgaste rápido do material da barra

• Falta de rigidez da barra

Com a introdução de alterações na geometria e no material da

barra (Figura 2), estes erros puderam ser minimizados. A nova

definição mostra claramente que cuidados foram tomados.

Metro é a distancia entre os eixos de dois traços

principais marcados na superfície neutra do padrão

internacional depositado no escritório internacional

de pesos e medidas, na França, na temperatura de

zero graus celsius e submetido a uma pressão

atmosferica de 760 mmHg e apoiado sobre seus

pontos de mínima flexão

Figura 2 – Barra padrão para o metro.


18

Com os últimos aperfeiçoamentos, o padrão do metro em vigor no

Brasil é recomendado pelo INMETRO (Instituto Nacional de

Metrologia)e é baseado na velocidade da luz e definido como segue.

Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz

no vácuo durante o intervalo de tempo de

1/299.792.458 frações de segundo .

Mas o que melhorou tanto de uma definição para outra? Ora, uma

barra é bem mais estável, ou menos variável, que o corpo do faraó.

E, certamente, uma onda de luz é mais ainda que a barra. Ela não

sofre influências de temperatura, pressão e peso próprio. afinal é

uma onda eletromagnética*, portanto, estável no tempo e no

espaço.

Esta estabilidade deve ser entendida como variação máxima

muito pequena. O erro máximo no comprimento de 1 metro está,

por este método, na faixa de +/- 0,0013 micrômetros ou 0,000

0013 mm. Também pode ser escrito como 1,3 mm para cada 1000 km.

1.1 SISTEMAS DE UNIDADES E SEU EMPREGO NA INDÚSTRIA

Na área industrial é muito comum trabalhar-se com o milímetro

(sistema métrico) e também com a polegada (sistema inglês) e seus

submúltiplos. Não apenas as empresas de origem americana, mas

também de outras nacionalidades continuam a utilizar o sistema

inglês, muito embora, a tendência seja de que este seja

gradualmente substituído pelo Métrico.

1.1.1 SISTEMA INGLÊS

O sistema inglês tem como padrão a jarda, tradução do inglês

"jard" que significa vara, instrumento que foi inicialmente usado por

alfaiates ingleses.

Outros termos utilizados neste sistema são:

1 jarda = 3 pés = 36 polegadas 1 polegada = 25,4 mm

1 pé = 12 polegadas

1 milha terrestre = 1.760 jardas


19

Na mecânica são frequentemente usadas a polegada fracionária e

a decimal.

Exemplos medições no sistema fracionário:

1" 1/16"

1/2" 1/32"

1/4" 1/64"

1/8" 1/128"

Exemplos da polegada no sistema decimal:

0,1” 0,001”

0,01” 0,0001”

1.1.2 SISTEMA MÉTRICO

O sistema métrico utiliza como padrão o metro. No Brasil, o sistema

métrico foi implantado pela lei imperial número 1.157 de 26 de

junho de 1862. Estabeleceu-se então um prazo de dez anos para

que os padrões antigos fossem inteiramente substituídos.

A mecânica de precisão costuma trabalhar até a casa dos milésimos de

milímetro, enquanto que a fabricação de componentes para as indústrias

aeroespacial e ótica pode exigir precisões de até 1 nm (1 nanômetro).

1.2 SUBMÚLTIPLOS: METRO E POLEGADA

Na mecânica trabalha-se não com o metro mas com seus

submúltiplos:

1 metro = 1000 mm 1 milímetro (mm) = 0,001 metro0,1 mm = 1 décimo de mm0,01mm = 1 centésimo de mm0,001 mm = 1 milésimo de mm ou 1 micrômetro (abreviação é mícron=µm)0,000 1 mm = 1 décimo de milésimo de mm ou 1 décimo de mícron0,000 01 mm = 1 centésimo de milésimo de mm ou 1 centésimo de mícron0,000 001 mm = 1 milionésimo de mm ou 1 nanômetro (nm) = 10-6 mm


20

Assim, não é de se estranhar que, no manual de um torno, encontre-

mos que o seu comprimento é de 2.500 mm e não 2,5 m.

Exemplo:

A B C, D E F G H I

Ou 0 0 6, 0 0 0 3 0 1 [mm]

A = centenas

B = dezenas

C = unidades

D = décimos

E = centésimos

F = milésimos [também µm = 1 micrômetro)

G = décimos de milésimos

H = centésimos de milésimos

I = milésimos de milésimos ou milionésimos [também nm]

Aplicando ao exemplo:

- Leitura: seis milímetros e trezentos e um nanômetros

Outros exemplos de leituras

0,7 mm sete décimos de milímetro

0,70 setenta centésimos de milímetro

0,700 setecentos centésimos de milímetro

1,090 um milímetro e noventa milésimos

4,20 quatro milímetros e vinte centésimos

0,005 cinco milésimos ou cinco micra

0,0002 dois décimos de milésimos

0,00020 vinte centésimos de milésimos

0,000200 duzentos nanômetros

0,420 mm quatrocentos e vinte milésimos


21

A polegada e seus submúltiplos

Sistema fracionário: como será estudado no capítulo 3, a polegada

é subdividida em até 128 partes ou, sendo cada divisão chamada

1/128" (um cento e vinte e oito avos de polegada).

1/2" meia polegada

1/4" um quarto de polegada

1/8" um oitavo de polegada

1/16" um dezesseis avos (ou correntemente, um dezesseis

de polegada)

1/32" um trinta e dois avos de polegada

1/64" um sessenta e quatro avos de polegada

3/128" três cento e vinte e oito avos de polegada

1 1/2" uma polegada e meia

7 5/32" sete polegadas e cinco trinta e dois avos

Sistema decimal: considera submúltiplos até a casa dos milésimos

A nomenclatura é idêntica ao sistema métrico, mudando-se apenas

a unidade,

Portanto

0,1" um décimo de polegada

0,090 noventa centésimos de polegada

2,4” duas pol. e quatro décimos de polegada

0,0067” sessenta e sete décimos de milésimos de polegada

1.3 CONTROLE DIMENSIONAL

Sabe-se que uma corrida de fórmula 1 não será ganha apenas por

bons motores, ou boas equipes ou bons pilotos, mas pela união de

todos estes fatores.

Uma empresa que adquire um equipamento de última geração

deverá montá-lo e posicioná-lo adequadamente, capacitar um

operador para o uso deste equipamento ou contratar alguém

qualificado para isto, além de seguir as especificações do

equipamento.


22

Isto, certamente também se aplica ao controle dimensional:

A) OPERADOR CAPACITADO;

B) INSTRUMENTO CORRETAMENTE ESPECIFICADO;

C) MÉTODO ADEQUADO.

Somente com estes requisitos atendidos simultaneamente, os

resultados pretendidos serão atingidos. São conhecidos exemplos na

indústria de máquinas de precisão que, por maus uso, má instalação

ou operação inadequada, geram-se resultados piores que antes de

sua aquisição.

1.4 RÉGUA GRADUADA E TRENA

A régua graduada, o metro e a trena são os mais simples e

conhecidos instrumentos de medição linear. A régua, normalmente,

apresenta-se na forma de uma lâmina de aço inoxidável. Nesta

lâmina estão gravadas as medidas em cm e mm, conforme o sistema

métrico ou em polegadas e suas frações, conforme o sistema inglês.

Ao escolher uma régua como instrumento de medição, deve-se ter como

certo que o erro permitido para a peça que se irá medir será maior que

a sua menor leitura, que equivale, normalmente, a 0,5 mm ou 1/32".

As réguas graduadas apresentam-se em comprimentos comerciais

de 150, 200, 300, 500, 600, 1000, 1500, 2000 e 3000 mm. A

esta dimensão máxima chama-se capacidade.

Tipos e aplicações

Régua de encosto interno: destinada às medições que apresentem

faces internas de referência.

Figura 3 – Régua de encosto interno.


23

Régua sem encosto: aqui devemos subtrair do resultado o valor

do ponto de referência.

Régua com encosto: destinada às medições de comprimento a

partir de uma face externa, a qual é utilizada como encosto.

Régua de profundidade: utilizada nas medições de canais ou

rebaixos internos

Régua rígida de aço-carbono com secção retangular:

utilizada para o controle de dimensões lineares, traçagem, etc.

Figura 4 – Régua sem encosto.

Figura 5 – Régua com encosto.

Figura 6 – Régua de profundidade.

Figura 7 – Régua rígida de aço.


24

1.5 MANUSEIO E CONSERVAÇÃO DAS RÉGUAS DE AÇO E TRENAS

De modo geral, uma escala de aço deve apresentar bom

acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas. Uma

escala usada deve estar sempre limpa, sem empenos, e com os

traços bem definidos e visíveis.

Se compararmos uma escala de uso profissional a uma régua mais

comum, de uso escolar, por exemplo, é fácil notar que haverá

diferenças na qualidade de gravação dos traços e na sua

uniformidade, além da largura e eqüidistância* entre os mesmos.

Conservação

a) Evitar que a régua seja guardada ou fique próxima a ferramentas comuns de trabalho

b) Evitar riscos ou entalhes que possam prejudicar a leitura de sua escala

c) Não tentar 'entortar' a régua distraidamente, pois pode causar empenamento

d) Não utilizá-la para bater em outros objetos, por preguiça de pegar uma ferramenta adequada

e) Limpá-la após o uso, aplicando uma leve camada de óleo fino, antes de guarda-la.

Trena

As trenas são instrumentos de medição bastante práticos e por isto

conhecidos. Sua aplicação está relacionada, geralmente, à

medição de comprimentos acima de 200 mm e a sua capacidade

pode atingir 3.000 mm ou até 50.000 mm, prestando-se também

para a verificação de distâncias.

Consiste de uma fita de aço, fibra ou tecido, graduada em uma ou

em ambas as faces, no sistema métrico e/ou inglês, ao longo de seu

comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada

a um estojo dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de

modo manual ou automático. Tal mecanismo também pode ser ou

não dotado de trava para facilitar o manuseio durante as medições.

As fitas das trenas podem ser planas ou curvas. As planas permitem

medir perímetros de peças cilíndricas, enquanto as curvas são

fabricadas para aumentar à sua resistência a flexão e facilitar

medições planas de médios e grandes comprimentos.


25

As trenas apresentam, na extremidade livre, uma pequena chapa

metálica dobrada em ângulo de 90º . Essa chapa é denominada

encosto de referência ou gancho de zero absoluto. Ela

deve ser fixada à aresta da peça ou a um ponto a partir do qual

desejamos efetuar a medição, dispensando assim a necessidade de

um auxiliar de medição para segurar a extremidade livre.

1.6 CONVERSÃO DE UNIDADES

Enquanto a indústria não padronizar as unidades usadas,

recomenda-se ter agilidade para passar de uma unidade para

outra, afinal não é sempre que se dispõe de uma calculadora com

tecla de conversão automática.

O que precisamos saber é o seguinte:

Temos

1) MILÍMETROS

2) POLEGADAS FRACIONÁRIAS

3) POLEGADAS DECIMAIS

Assim, as possibilidades são:

a) MILÍMETRO POLEGADA FRACIONÁRIA

POLEGADA DECIMAL

b) POLEGADA FRACIONÁRIA MILÍMETRO

POLEGADA DECIMAL

c) POLEGADA DECIMAL MILÍMETRO

POLEGADA FRACIONÁRIA

Fator de conversão: 1 polegada/25,4 mm

Figura 8 – Trena.


26

Exemplo:


27

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

1) Como se chama a ciência das medidas e medições?Metrologia

2) Qual a principal característica de um padrão demedição?A sua estabi l idade dimensional, ou seja, as suas

dimensões devem sofrer influências as menores possíveis

do ambiente.

3) Quais os Sistemas de Unidades em uso atualmente?Sistema Métrico e Sistema Inglês.

4) Quais os submúltiplos do metro mais utilizados namecânica?Milímetro, décimos, centésimos e milésimos de milímetro.

5) Como podem ser expressas as medidas em polegadas?Em polegadas fracionárias ou decimais. Ex: 3/4" ou 0,75".

EExxeerrccíícciiooss


28

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1) Converter para mm:a) 5/32"

b) 1/128"

c) 1 5/8"

d) 33/128"

e) 2 1/8"

2) Converter para pol. fracionária:a) 1,5875 mm

b) 19,05 mm

c) 25,00 mm

d) 133,350 mm

3) Converter para mm:a) 0,6875"

b) 0,3906"

c) 1,250

d) 2,7344"

4) Converter para pol. milesimal:a) 12,7 mm

b) 1,588 mm

c) 17 mm

d) 20,240 mm

e) 5/8"

f) 17/32"

g) 1 1/8"

h) 2 9/16"

5) Quais os três fatores mais importantes para a corretaexecução de uma medição?Instrumento adequado, operador qualificado e procedimento

conhecido.

6) Quais os pontos fundamentais para observar-se numaescala graduada antes de seu manuseio?Não estar empenada, traços da escala nítidos e eqüidistantes e

graduação visível.


29

7) O que é a capacidade de um instrumento de medição?É a maior dimensão que este instrumento permite medir.

8) Para medir o perímetro de um cilindro, qual a geometriade trena recomendada?Recomenda-se a trena de fita plana.

9) Para que servem as trenas com fita curva?Para aumentar a resistência da fita à flexão.

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES

1) Pesquisar, na fábrica, qual a unidade de medida usada ecom qual precisão.

2) Em equipes de, no máximo, quatro componentes,medir as dimensões da sala de aula, registrando suasdimensões num croqui.

3) Ainda em equipe, propor e executar um dispositivo paramedir a altura dos alunos da classe com erro máximo de 2mm. Elaborar gráfico de distribuição.

2TToolleerrâânncciiaaDDiimmeennssiioonnaall

2.1 Erro e Intercambiabilidade

2.2 Afastamentos Superior e Inferior

2.3 Ajustes

Exercícios resolvidos

Exercícios propostos

Exercícios complementares e Prática de laboratório


32

No do capítulo anterior, comparmos um cabo de vassoura a uma

lente, e vimos que mesmo que estes tenham diâmetros idênticos, os

cuidados com a fabricação de cada um são diferentes.

Mas por que não é possível, por exemplo, fabricar qualquer peça com

50,000 mm, sempre com a mesma precisão e com maior facilidade?

A resposta é: as máquinas que fabricam as peças que utilizamos

não são perfeitas: elas vibram, se desgastam e deformam por

impactos ou calor, etc.

Além disto, mesmo máquinas do mesmo tipo e modelo têm

comportamentos diferentes quando em uso. O resultado é que duas

peças do mesmo lote nunca são idênticas. Pode-se construir

máquinas com diversos graus de "resistência" a estas variações,

mas como seria de se esperar, maiores resistências implicam em

maiores custos de fabricação.

Desta forma, a máquina-ferramenta que fabrica o cabo de vassoura

será menos resistente, e também mais barata, que aquela que se

destina a fabricação de precisão.

Não podemos esquecer também o fator humano: mesmo uma

máquina controlada por computador depende da intervenção de

um operador para, pelo menos, fixar a peça na mesa da máquina.

e nós podemos esquecer que uma mesma pessoa trabalha cor graus

variados de atenção e boa vontade. Todos estes fatores contribuem

para que uma medida nunca saia exatamente igual à outra.

Agora fica mais compreensível que existam tolerâncias de

fabricação. Entenda-se a mesma como sendo o erro máximo

permitido para as variações em certas dimensões de

um componente, seja um cabo de vassoura ou uma lente.

Lembremos que se o erro no diâmetro externo da parte roscada de

um simples cabo de vassoura exceder um certo limite tolerado, o

2TToolleerrâânncciiaa DDiimmeennssiioonnaall


33

cabo não poderá ser montado na rosca interna da vassoura. Ou, o

cabo em si se tornará menos confortável para o seu manuseio.

2.1 ERRO E INTERCAMBIABILIDADE

Como proceder se uma determinada peça de uma máquina

quebrou-se e precisa ser reposta? Muitos equipamentos hoje em dia

são importados. no entanto, por ser uma marca, digamos italiana,

não significa que todas as partes desta máquina foram fabricadas e

montadas na Itália.

É comum que por questões como redução de custos, uma empresa

encomende partes da máquina que ela comercializa a outras, a

chamada terceirização. É então indispensável que todos falem a mesma

língua, fabricando componentes com dimensões pré-estabelecidas e que

desta forma possam ser aplicados em diversas máquinas.

Assim sendo, também a tolerância dimensional, ou o erro máximo

permitido, deverá ser conhecido para ser praticado por todos os

fabricantes envolvidos.

A capacidade, portanto, de que uma peça de reposição se ajuste na

máquina e substitua adequadamente outra que se quebrou, mesmo

que sejam máquinas de modelos diferentes, é denominada

INTERCAMBIABILIDADE.

2.2 AFASTAMENTOS SUPERIOR E INFERIOR

Toda dimensão é identificada por uma cota no desenho de

fabricação de um componente (figura 9). A esta chama-se cota

nominal. Toda cota cota nominal que garante o funcionamento do

componente deve ser tolerada. Essa tolerância ou erro admissível na

fabricação pode ser especificada através de valores (medidas) junto

às cotas nominais, na mesma unidade de medida da cota. A estas

medidas chamam os de afastamento superior (maior) ou inferior

(menor). Os afastamentos, quando de maior precisão, são

especificados indiretamente através de letras e números. Para saber

se o valor numérico desses afastamentos é necessário, consultar

tabelas (Figura 17) em anexo.


34

Convém salientar que apenas determinadas dimensões num

desenho mecânico são especificadas com tolerâncias. Isto é

aplicável tão somente àquelas partes do componente que

trabalharão através de ajustes com outros componentes.

A figura 10 exemplifica um caso típico.

Para compreender melhor o emprego limitado das tolerâncias,

pensemos no seguinte. A fabricação com tolerâncias pequenas, com

o erro máximo necessariamente pequeno, implica em maiores custos

de fabricação e um controle dimensional mais apurado, o que

significa instrumentos de medição mais sofisticados.

O que se quer dizer é que não há porque aplicar uma

tolerância, mesmo larga, a uma ou mais dimensões da peça, se

esta não for necessária.

Figura 9 – Exemplos de peças cotadas com tolerância.

Figura 10 – Nem toda dimensão cotada num componente precisa de tolerância.


35

A APLICAÇÃO DE TOLERÂNCIAS IMPLICA NA ELEVAÇÃO DE CUSTOS

Entendido o emprego da cotagem com tolerância, vejamos algumas

definições importantes para o seu estudo:

VALOR NOMINAL OU LINHA ZERO – corresponde ao valor

indicado pela cota nominal ou de projeto, por exemplo, 50 mm.

VALOR EFETIVO – corresponde ao valor real, obtido e mensurável

na peça pronta.

AFASTAMENTO SUPERIOR – corresponde ao maior valor máximo

permitido para o valor efetivo da dimensão

AFASTAMENTO INFERIOR – corresponde ao menor valor mínimo

permitido para o valor efetivo da dimensão

CAMPO DE TOLERÂNCIA – corresponde à diferença entre os

valores da dimensão máxima e mínima, ou ainda, a soma dos

afastamentos superior e inferior.

FOLGA MÁXIMA – semi-diferença entre o afastamento superior do

furo e o afastamento inferior do eixo

FOLGA MÍNIMA – semi-diferença entre o afastamento inferior do

furo e o afastamento superior do eixo.


36

TABELA ISO* DE AFASTAMENTOS

Tendo em vista que não se fabricará o nosso cabo de vassoura com

o mesmo rigor e precisão que a lente, podemos traduzir esta idéia,

através da seguinte classificação:

• Mecânica de baixa precisão – erro permitido na ordem dos décimos

• Mecânica de média precisão – erro permitido na ordem dos centésimos

• Mecânica de alta precisão – erro permitido na ordem dos milésimos

• Mecânica de altíssima precisão – erro permitido na ordem dos abaixo de milésimos

O sistema de tolerância ISO (International Standards Organization

= Organização Internacional para Padronização) foi desenvolvido

para a produção de peças mecânicas intercambiáveis com

dimensões compreendidas entre 1 e 500 mm.

Figura 11 – Gráfico com a distribuição dos Campos de Tolerância.


37

A figura 12 mostra esquematicamente os grupos de posições

possíveis para as dimensões de furos e eixos conforme o ajuste e a

precisão requeridos em cada caso. A linha horizontal indica a cota

de referência e os pequenos retângulos indicam as posições

assumidas pelas dimensões efetivas após a aplicação da tolerância

apropriada. A altura de cada retângulo indica o erro tolerado:

dimensão máxima – dimensão mínimo.

Para facilitar o sistema e a sua utilização prática, as dimensões

nominais foram reunidas em 13 grupos.

Figura 12 – Grupos de dimensões segundo a norma ISO.


38

Qualidade de trabalho

Retomando o estudo do cabo de vassoura e da lente, podemos fazer

o mesmo para outras peças, tais como britadores, carrinhos de

mão, tesouras e outras máquinas grosseiras, que também não

requerem precisão. Por outro lado, temos as plainas, tornos

mecânicos, fresadoras, máquinas de medição tridimensional, etc.,

se considerarmos casos mais precisos, como a lente.

Enquanto o acabamento do primeiro grupo é apenas regular e os

seus ajustes têm folgas consideráveis, o último grupo exige um

acabamento melhor e ajustes mais exatos.

Por esta razão o sistema ISO estabelece 16 qualidades de

trabalho (Figura 13), capazes de serem adaptadas a quaisquer

tipos de produção mecânica. Estas qualidades são designadas por

IT 1, IT 2 até IT 16, sendo I de ISO e T de tolerância.

A escolha da qualidade depende de certos critérios, entre os

quais, principalmente, a aplicação do componente (sua

utilidade na máquina).

Quanto menor o erro permitido para a fabricação da

peça, em fundação do nível de exigência, menor será

a tolerância a ser aplicada, portanto maior será o

custo assoâdos às sua fabricacão

Figura 13 – Qualidades de trabalho conforme tipo de produção.


39

2.3 AJUSTES

Outra importante idéia a ser compreendida é a ajustagem

mecânica. Muitas peças devem encaixar perfeitamente entre si para

que o equipamento ao qual pertencem possa funcionar adequadamente.

E funcionar adequadamente significa atender a requisitos que vão

desde a rotação livre ao ajuste prensado, das baixas às altíssimas

rotações, assim como, de um médio a um baixíssimo nível de vibrações.

Se na construção de uma máquina houvesse vários furos com a

mesma dimensão, nos quais os eixos devessem, alguns girar, outros

simplesmente deslizar e outros ficar presos, todos os furos poderiam

ser executados dentro da mesma tolerância, dando-se entretanto,

para os eixos tolerâncias diferentes de acordo com a função de

cada um. Neste caso dizemos que foi adotado um sistema de ajuste

Furo Base (é o sistema mais usual).

Os mesmos ajustes poderiam ser obtidos, executando-se os eixos

com a mesma tolerância e variando-se a tolerância dos furos também

de acordo com a sua função. Este sistema denomina-se Eixo Base.

Figura 14 – Sistema Furo Base.

Figura 15 – Sistema Eixo Base.


40

Tipos de ajustes

Ajuste com folga – é aquele que o afastamento superior, ou

dimensão máxima, do eixo, é menor que o afastamento inferior, ou

dimensão mínima do furo.

Significa que, quaisquer que sejam as dimensões efetivas do eixo e

do furo, haverá sempre um espaço, ou folga, entre ambos.

Esta folga é considerada como a metade da diferença entre os

diâmetros, ou seja:

Folga = diâmetro do furo – diâmetro do eixo2

Aplicável sempre que se requeira rotação, e seja necessária uma

camada de fluido lubrificante.

Para o eixo: Para o furo:

dmín –diâmetro mínimo Dmín - diâmetro mínimo

d – diâmetro nominal D - diâmetro nominal

de – diâmetro efetivo De - diâmetro efetivo

dmáx - diâmetro máximo Dmáx - diâmetro máximo

t – tolerância permitida T – tolerância permitida

Figura 16 – Nomenclatura de um ajuste furo-eixo.


41

Ajuste com interferência – é aquele em que o afastamento

inferior, ou dimensão mínima, do eixo, é maior que o afastamento

superior, ou dimensão máxima do furo.

Significa que, quaisquer que sejam as dimensões efetivas do eixo e

do furo, nunca haverá folga entre ambos após a montagem.

Considera-se também como folga negativa, se utilizarmos a

equação mostrada.

Um exemplo é o de ajustes prensados. São há casos como o da

montagem com ligeira pressão. para o eixo entrar no furo,

compreeendendo até a necessidade de aquecimento do furo ou

resfriamento do eixo, anteriormente à montagem.

Ajuste incerto – é aquele em que a dimensão máxima do eixo é

maior que a dimensão mínima do furo e a dimensão mínima do eixo

é menor que a dimensão máxima do furo.

Aqui, temos a possibilidade de folgas negativas ou positivas, após

a montagem.

Entenda-se como uma combinação dos ajustes anteriores.

Pode haver, ou não, folga com o conjunto montado.

A tabela da figura 17 ilustra alguns casos práticos de ajustes entre

componentes, indicando a aplicação, o método de montagem

(manualmente ou até com o auxílio de prensas) e o resultado obtido.


42

Figura 17 – Tabela para ajustes recomendados.

Ajustes Recomendados

Tipo deAjuste

Livre

Rotativo

Deslizante

DeslizanteJusto

AderenteForçado

Leve

ForçadoDuro

À Pressãocom

Esforço

PEÇA

SFI

XAS

(um

a co

m r

elaç

ão a

out

ra)

PEÇA

SM

ÓVE

IS(u

ma

com

rel

ação

a o

utra

)

Extr

aPr

ecis

o

Mec

ânic

aPr

ecis

a

Mec

ânic

aM

édia

Mec

ânic

aO

rdin

ária

Exemplo de Ajuste Exemplo deAplicação

Montagem à mão, comfacilidade.

Montagem à mão, podendogirar sem esfôrço.

Montagem à mão, com leve pressão.

Montagem à mão, porém,necessitando de algum esfôrço.

Montagem à mão, com auxílio de martelo.

Montagem com auxílio debalancim ou por dilatação.

Prensa

H6 P5 H7 P6

H6 m5 H7 m6

H6 j5 H7 j6

H6 h5 H7 h6

H6 g5 H7 g6H8 g8H8 h8

H10g10H11h11

H6 f6 H7 f7 H8 f8H10d10H11d11

H6 e6

Peças cujosfuncionamentos

necessitam de folgapor fôrça de

dilatação, maualinhamento, etc...

Peças que giram oudeslizam com boa

lubrificação.

Ex.: eixos, mancais,etc...

Peças que deslizamou giram ou deslizamcom grande precisão.

Ex.: anéis derolamentos,

corrediças, etc...

Encaixes fixos deprecisão, órgãos

lubrificadosdeslocáveis à mão.Ex.: punções, guias,

etc...

Órgãos possíveis demontagens e

desmontagens semdeterioração das

peças.

Peças impossíveis deserem desmontadassem deterioração.

Ex.: buchas à pressão,etc.

Órgãos que necessitamde freqüêntesdesmontagens.

Ex.: polias,engrenagens,

rolamentos, etc...

H7 e7H7 e8

H8 e9 H11o11

Montagem à mão, com auxílio de martelo pesado.


43


1) O que é tolerância de fabricação?É o erro máximo permitido para uma ou mais dimensões de uma

peça.

2) Por que toda fabricação mecânica envolve erros dimensionais?Porque as máquinas-ferramenta não são perfeitas e estão sujeitas a

trepidações, variações térmicas, desgastes e deformações devido

aos esforços.

3) Porque não se aplica a melhor qualidade de fabricação(conforme norma ISO) em qualquer componente fabricado?Isto implicaria que os erros dimensionais máximos permitidos seriam

sempre os mínimos; o que elevaria os custos de forma geral e

impraticável, para toda e qualquer peça.

4) O que é o ajuste mecânico?É a relação que deve haver entre as dimensões de duas peças que

deverão encaixar-se.

5) Que tipos de ajustes existem?Com folga, com interferência e incerto.


1) Qual a nomenclatura utilizada para estudar um ajuste mecânico?

2) Resolver os seguintesexercícios, calculando todosos valores necessários paraa completa identificação doajuste resultante (cotas nominais, efetivas,folgas, etc).



44


45

3) Em equipe de, no máximo, quatro componentes,pesquisar nos setores da fábrica, os itens abaixo erelacionar as informações em relatório escrito:

a) entrevistar três operadores de produção sobre o conceito de

tolerância de fabricação.

b) Pesquisar três ajustes usados em um ou mais produtos de

fabricação da empresa. Relacionar os afastamentos das dimensões

envolvidas no ajuste.

c) Manuseando desenhos da fábrica, relacionar qual o tipo de

especificação de tolerância mais utilizado.

d) Pesquisar no setor de engenharia, ferramentaria ou planejamento

da produção quais os critérios que adotam para especificar a

tolerância de fabricação.

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICA DE LABORATÓRIO

Utilizar um desenho mecânico de componente onde hajadiferentes especificações, escolher quatro dimensões e,para cada uma, relacionar: dimensão nominal,afastamentos superior e inferior, erro máximo permitido,tipo de ajuste e valor da folga ou interferência.

Usar tabela de ajustes(figura 17).

3PPaaqquuíímmeettrrooUUnniivveerrssaall

3.1 Paquímetros de 0,02 E 0,05 mm

3.1.1 Leituras no Sistema Métrico

3.1.2 Leitura no Sistema Inglês

3.1.3 Aplicações do Paquímetro

3.1.4 Utilização do Paquímetro

Exercícios Resolvidos

Exercícios Propostos

Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório.

3. PAQUÍMETRO UNIVERSAL

3.1 PAQUÍMETROS DE 0,02 E 0,05 MM

O paquímetro é um instrumento de medição que utiliza o princípio

do nônio ou vernier para realizar medições lineares externas,

internas, de ressaltos e de profundidade.

Os termos nônio e vernier originam-se dos nomes do matemático

português Pedro Nunes (1492-1577), professor da Universidade de

Coimbra, e de Pierre Vernier (1580 -1637), geômetra francês, que

meio século depois aplicou o mesmo princípio do nônio a dimensões

lineares. O dispositivo foi denominado vernier, e divide a escala

principal em frações menores.

O paquímetro é construído a partir de uma régua graduada, com

um encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. Este cursor ajusta-

se à régua, permitindo sua livre movimentação, com um

mínimo de folga. Ele é dotado de uma escala auxiliar, chamada

nônio ou vernier, a qual permite a leitura de frações da menor

divisão da escala fixa.

A figura 18 mostra um paquímetro e a nomenclatura de suas partes.

Lembre-se: a fixação destes termos facilitará não

apenas o entendimento de seu funcionamento, mas

permitirá que você converse à vontade sobre o

assunto


48

3PPaaqquuíímmeettrroo UUnniivveerrssaall


49

Para escolher um paquímetro é necessário, inicialmente, saber qual

é a sua resolução. A resolução de um instrumento de medição

significa a menor leitura que é possível de ser feita com o mesmo.

Os paquímetros mais usados possuem duas escalas, uma no sistema

métrico e a outra no sistema inglês. A seguir serão mostradas as

expressões para o cálculo de suas resoluções nos dois sistemas.

Resulução: Menor leitura da escala principal número

de divisões do nônio

Paquímetro de 0,05 mm:

Escala em milímetros com nônio dividido em 20 partes

Resolução = 1 mm = 0,05 mm (SISTEMA MÉTRICO)

20 divisões

Escala em polegadas com o nônio dividido em oito partes

Resolução = 1/16 polegadas = 1/128 pol. (SISTEMA INGLÊS)

8 divisões

Paquímetro de 0,02 mm:

Escala em milímetros com nônio dividido em 50 partes

Resolução = 1 mm = 0,02 mm (SISTEMA MÉTRICO)

50 divisões

Escala em polegadas com nônio dividido em 25 partes

Resolução = 0,025" = 0,001" (SISTEMA INGLÊS)

25 divisões

Figura 18 – Nomenclatura do paquímetro.


50

Coerência entre resolução e os resultados de medições:

Paquímetros com resolução de 0,05 mm fornecem leituras com os

algarismos 0 ou 5 na casa dos centésimos.

Exemplos: 5,30 0,75 10,45 30,901 05,00 [mm]

Paquímetros com resolução de 1/128" fornecem leituras

fracionárias com os algarismos 2, 4, 8, 16, 32, 64 ou 128 no

denominador.

Exemplos: 1/2 3/4 7/8 3/16 15/32 1/64 29/128 [pol. ou "]

Paquímetros com resolução de 0,02 mm fornecem leituras com os

algarismos 0, 2, 4, 6 ou 8 na casa dos centésimos.

Exemplos: 5,30 0,72 10,44 30,9 105,88 [mm]

Paquímetros com resolução de 0,001" fornecem leituras com

qualquer algarismo na casa dos milésimos.

Exemplos: 0,070 2,001 7,452 10,003 15,994 9,999 [pol. ou "]

A quantidade de dígitos depois da vírgula deve ser

sempre coerente com a resolução

Exemplos:

Não são leituras típicas de um paquímetro: 10 mm / 9,0 mm /

12,000 mm / 0,7 mm / 90 mm / 128,150 mm

Explicação:

• as leituras 10 e 90 não têm casas decimais.

• as leituras 9,0 e 0,7 têm apenas 1 casa decimal.

• as leituras 12,000 e 128,150 têm casas milesimais.


51

Conclusões:

Não se devem omitir, nem acrescentar, casas decimais à leitura

de paquímetro.

Comparativamente, não se compra um Porsche para dirigir a 40 km

numa auto-estrada, certo?

Da mesma forma, não se adquire um paquímetro para usá-lo como

se fosse uma régua graduada!

Talvez você se pergunte, mas afinal, qual é a diferença entre 10 mm,

10,0 mm e 10,000 mm?

Inicialmente, deve-se esclarecer que as duas primeiras leituras são

feitas facilmente com uma régua graduada, e a última, apenas com

um micrômetro milesimal.

A questão é que, em ajustes de alta precisão, a diferença entre os

diâmetros do eixo e do furo só é perceptível na casa dos centésimos.

E esta diferença centesimal definirá o bom e o mau funcionamento

de um eixo num mancal.


52

3.1.1 LEITURAS NO SISTEMA MÉTRICO

Na escala fixa ou principal do paquímetro, a leitura feita antes

do zero do nônio corresponde à leitura em milímetros. Em

seguida, contam-se contar os traços do nônio até o ponto em que

um deles coincida com um traço da escala fixa. Depois, soma-se

o número lido na escala fixa ao número retirado do nônio.

Exemplos:

Resolução de 0,02 mm.

Resolução de 0,05 mm.

Figura 19 – Exemplo de medição em paquímetro com resolução de 0,02 mm.

Figura 20 – Exemplo de medição em paquímetro com resolução de 0,05 mm.


53

3.1.2 LEITURA NO SISTEMA INGLÊS

Resolução milesimal: contam-se as unidades 0,025" que estão

à esquerda do zero do nônio e, a seguir, somam-se os milésimos de

polegada indicados pelo ponto em que um dos traços do nônio

coincide com o traço da escala fixa.

Resolução fracionária: o procedimento é idêntico aos

anteriores, sendo cada divisão da escala principal igual a 1/32".

Feita a leitura antes do zero do nônio, passa-se ao nônio em si,

onde cada unidade corresponde a 1/128".

Figura 21 – Exemplo de medição em paquímetro com resolução de 0,001".


54

Figura 22 – Exemplo de medição em paquímetro em polegadas fracionárias.


55

3.1.3 APLICAÇÕES DO PAQUÍMETRO

É utilizado em medições internas, externas, de profundidade e de ressaltos.

Paquímetro de profundidade: serve para medir a profundidade de

furos não vazados, rasgos, rebaixos, etc. Este tipo de paquímetro

pode apresentar haste simples ou haste com gancho.

Veja, na figura 24, duas situações de uso do paquímetro de

Figura 23 – Aplicações do paquímetro.

Figura 24 – Paquímetros de profundidade.


56

3.1.4 UTILIZAÇÃO DO PAQUÍMETRO

Além da falta de habilidade do operador, outros fatores podem

provocar erros de leitura no paquímetro, por exemplo, a

paralaxe e a pressão de medição.

Paralaxe

Em determinadas situações torna-se mais cômodo fazer a leitura

de uma medida de modo enviesado, ou seja, os olhos do

operador não estão numa direção normal ao plano da escala

principal do paquímetro.

Este erro se deve ao fato de que a escala do vernier está a uma certa

distância da escala principal, como mostra a figura 25.

Assim sendo, conforme a posição dos olhos do operador, a

coincidência entre o traço da escala do vernier e aquela do traço

da escala principal, necessária para a leitura dos centésimos,

será enganosa.

Um efeito semelhante pode ser notado em qualquer instrumento que

funcione através da movimentação de ponteiros, uma vez que estes

estão, normalmente situados a uma certa distância do mostrador,

onde está a escala.

Figura 25 – Vista em corte de um paquímetro, mostrando a escala principal (TM),a do vernier (TN) e a distância entre ambas, a qual pode conduzir a erros deleituras (paralaxe).


57

Pressão de medição

Esta pressão mínima é necessária para um contato correto entre as

superfícies dos encostos do paquímetro e aquelas da peça. Ocorre,

entretanto, que existe uma folga mínima entre o vernier e a escala

principal, necessária para o deslizamento daquele sobre esta.

Se esta folga for excessiva, por falta de manutenção do paquímetro,

a pressão que o operador exerce sobre o instrumento, com seu

polegar, pode causar um desalinhamento do vernier (figura 26).

Para se deslocar com facilidade sobre a régua, o cursor deve estar

bem regulado: nem muito preso nem muito solto. O operador deve

regular a mola, adaptando o instrumento à sua mão. Caso exista

uma folga anormal, os parafusos de regulagem da mola devem ser

ajustados, girando-os até encostar no fundo e, em seguida,

retornando 1/8 de volta, aproximadamente. Após este ajuste, o

movimento do cursor deve ser suave, porém sem folga (Figura 27).

Antes de ser usado, o paquímetro

deve ser totalmente fechado e

observado contra a luz para

verificar-se se as faces de contato

estão paralelas.

Na hipótese de um acidente que

inviabilize a utilização de um ou

mais de seus recursos (para

medição de diâmetros externos,

internos, profundidades ou ressaltos

– paquímetros quadrimensionais),

é prática comum retirar-se tal

recurso (diz-se mutilação) e liberar

o seu uso com restrições.

Figura 26 – Leitura errada causada por desalinhamento do vernier.

Figura 27 – Ajustagem da folga num paquímetro.


58

Regras de manuseio

É importante abrir o paquímetro com uma distância maior que a

dimensão do objeto a ser medido.

A peça a ser medida deve ser colocada o mais profundamente

possível entre os bicos de medição para evitar qualquer desgaste na

ponta dos bicos ou o desalinhamento do vernier sobre a escala

principal (Figura28).

A leitura deve ser feita, preferencialmente, com o paquímetro

fechado sobre a peça, e somente após a mesma, aberto e retirado.

evitar que se desgastem as superfícies de contato do paquímetro,

caso este seja indevidamente 'arrastado' sobre a peça.

Devemos observar que pode ocorrer, também, um erro de leitura,

uma vez que sempre haverá um deslocamento mínimo do próprio

instrumento e este, certamente, afetará a casa dos centésimos.

O paquímetro deve estar sempre alinhado com a dimensão a ser

medida (Figuras 29, 30, 31).Toma-se sempre a máxima leitura

para medições de diâmetros internos e a mínima para faces

planas internas.

Figura 28 – Medição de dimensões externas com o paquímetro.


59

Figura 29 – Medida de diâmetro interno com uso das orelhas do paquímetro deve ocorrer no meio do furo.

Figura 30 – Para medições com a haste de profundidade, esta deve ser posicionada paralelamente a dimensão desejada.

Figura 31 – Forma correta de utilizar um paquímetro quadrimensional.


60

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS:

1) Que tipos de geometrias um paquímetro permite medir?Diâmetros internos, externos e profundidades.

2) O que é um paquímetro quadrimensional?É o paquímetro que, além das três medidas anteriores, também

possibilita a medição de ressaltos.

3) Como se chama a parte móvel de um paquímetro?nônio ou Vernier.

4) O que é resolução de um instrumento de medição?É a menor leitura que ele permite.

5) Quais as resoluções, em mm e em pol., típicas dospaquímetros?0,05 e 0,02 mm; 1/128" e 0,001"



61


1) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 0,05 mm)

a) Leitura:………………………… b) Leitura:………………………

c) Leitura:………………………… d) Leitura:……………………….

2) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 0,02 mm)




62

3) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 0,001”)



4) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 1/128").



EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DE LABORATÓRIO.

1) Com um paquímetro quadrimensional, tomar uma ou mais peçasdiferentes e exercitar os quatro tipos de medições que ele possibilita.

2) Tomar três exemplos práticos de ajuste com folga: livre, rotativoe deslizante. Medir as peças de cada par com o paquímetro de 0,05mm e determinar os valores das folgas encontradas.

4MMiiccrrôômmeettrroossEExxtteerrnnooss ee IInntteerrnnooss

4.1 Micrômetro Externo

4.2 Leituras com resolução 0,01 mm

4.3 Leituras com resolução 0,001 mm

4.4 Micrômetros Internos

4.5 Cuidados no Manuseio de Micrômetros



Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório


64

4. MICRÔMETROS EXTERNOS E INTERNOS

O micrômetro é, após o paquímetro, a escolha mais adequada para

a obtenção de leituras com maior precisão.

Num sentido mais prático, se desejarmos verificar variações na

espessura de um material, e estas variações estejam na casa dos

centésimos, será preciso, no mínimo, o uso de um paquímetro com

resolução de 0,02 mm.

Entretanto, temos duas limitações:

a) Se o material não for suficientemente rígido, a pressão feita pelo operador causará deformações na peça e isto levará a resultados enganosos.

b) Mesmo que o problema anterior não ocorra, ainda teremos a possibilidade de que a variação na dimensão da peça seja da ordem de um centésimo, e o melhor paquímetro só permite leituras com diferenças de 0,02 mm.

Funcionamento do micrômetro

O princípio de funcionamento do micrômetro assemelha-

se ao de um sistema parafuso e porca (Figura 32).

Assim, há, internamente, uma porca fixa e um parafuso

móvel que, após uma volta completa, se deslocará de um

comprimento igual ao seu passo.

Desse modo, dividindo-se a cabeça do parafuso em

partes iguais, podemos avaliar comprimentos menores

que o seu passo.

Quanto menor o passo da rosca ou maior o número de

divisões na sua cabeça, melhor a resolução do instrumento

construído sobre este princípio.

4MMiiccrrôômmeettrrooss EExxtteerrnnooss ee IInntteerrnnooss

Figura 32 – Passo de uma rosca.


65

As partes de um micrômetro e suas funções

a. O arco é constituído de aço especial, tratado termicamentepara evitar tensões internas*

b. O isolante térmico fixado sobre o arco evita a sua dilataçãodevido ao calor proveniente do contato da mão do operador

c. O fuso micrométrico deve ser feito de material especial econstruído de forma a que sua rosca seja usinada com a precisãoadequada a finalidade do instrumento.

d. As faces de medição tocam a peça a ser medida e, por isto,devem ser rigorosamente planas e paralelas.

e. A porca de ajuste permite controlar a folga do fuso micrométrico

f. O tambor é onde são feitas as marcações eqüidistantes quepermitem dividir o passo da rosca do fuso em frações iguais eexecutar medições centesimais ou, conforme o modelo, milesimais.

g. A catraca assegura uma pressão de medição consta

h. A trava permite imobilizar o fuso numa medida predeterminada.

4.1 MICRÔMETRO EXTERNO

Assim como para o paquímetro, também os micrômetros possuem

características que devem ser conhecidas para uma escolha

apropriada:

A) RESOLUÇÃO

B) CAPACIDADE

C) APLICAÇÃO

Figura 33 – Nomenclatura para o micrômetro externo.


66

Os micrômetros externos podem apresentar resoluções de 0,01mm

e 0,001mm; 0,001" e 0,000 1". Os internos, de 0,005 mm.

A capacidade diz respeito, como já vimos, à dimensão que se

pretende medir.

Exemplos:

0 – 25 mm : só mede dimensões até 25 mm

25 – 75 mm : só mede dimensões entre 25 e 75 mm

A aplicação depende do formato da peça que se pretende medir

(Figuras 34, 35 e 36):

Figura 34 – Micrômetros para medição de roscas.

Figura 36 – Micrômetro para medição de espessura de paredes de tubos.

Figura 35 – Micrômetros para medição de peças com número ímpar de lados.


67

4.2 LEITURAS COM RESOLUÇÃO 0,01 MM

Figura 37- Exemplos de leitura com micrômetro centesimal


68

4.3 LEITURAS COM RESOLUÇÃO 0,001 MM

Figura 38 - Exemplos de leitura com micrômetro milesimal


69

4.4 MICRÔMETROS INTERNOS

Para medições internas empregam-se dois tipos de micrômetros:

a) MICRÔMETRO INTERNO DE TRÊS CONTATOS

b) MICRÔMETRO INTERNO DE DOIS CONTATOS

Micrômetro interno de três contatos – este instrumento é

usado exclusivamente para realizar medidas em superfícies

cilíndricas internas. Sua principal característica é a de ser auto-

centrante, isto é, pela disposição de suas pontas de contato que

avançam igual e simultaneamente em três direções, a 120º,

fornecendo rapidamente a leitura desejada.

Micrômetro interno de dois contatos tipo tubular – é

utilizado para medições internas acima de 30 mm. O micrômetro

tubular (Figura 40) utiliza hastes de extensão com dimensão de 25

a 2.000 mm. As hastes podem ser acopladas umas às outras, desta

forma facilitando o armazenamento e a versatilidade do seu uso.

Figura 40 – Micrômetro interno de dois contatos tipo tubular.

Figura 39 – Micrômetro interno de três contatos.


70

4.5 CUIDADOS NO MANUSEIO DE MICRÔMETROS

Antes de iniciar a medição de uma peça, qualquer micrômetro deve

ser zerado para evitar leituras incorretas.

Procedimento de zeragem:

a) Limpe as faces de medição para que, mesmo pequenas, partículas de pó, não escamoteiem os resultados de medição.

b) Feche totalmente o instrumento se for um micrômetro para medidas externas e verifique a coincidência da linha zero do tambor com a linha horizontal da escala principal. Caso não haja coincidência, faça o ajuste movimentando a bainha com a chave de micrômetro, que acompanha o instrumento, dentro de seu estojo.

c) Se for um micrômetro cuja faixa de medição não comece do zero, será necessário utilizar o padrão cilíndrico de metal que também é fornecido com o instrumento, dentro do estojo.

Para micrômetros internos o procedimento é idêntico, a menos do padrão

utilizado como medida de referência, que será um anel de metal.

Além da zeragem, deve-se tomar cuidados específicos do tipo:

• manter o instrumento sempre limpo e dentro do seu estojo• quando em uso não dar voltas desnecessárias na catraca

(recomenda-se cerca de cinco voltas) • efetuar a leitura sem retirar o micrômetro da peça a ser

medida, evitando assim desgastes das pontas de contato


71


1) Qual o princípio de funcionamento de um micrômetro?Passo da rosca. Todo micrômetro tem uma rosca interna com um

passo bem determinado e fabricado com precisão. O tambor do

micrômetro se desloca de um comprimento igual a este passo, a cada

giro completo. Com a graduação marcada na sua circunferência é

possível fracionar o passo em comprimentos menores.

2) Quais as resoluções dos micrômetros externos?0,01 mm, 0,001 mm; 0,001" e 0,000 1".

3) Em que consiste a zeragem de um micrômetro?Antes de utilizá-lo, é necessário verificar se a sua leitura é

coerente com a dimensão que é medida. Se não houver a correta

coincidência entre os traços do tambor e a linha horizontal da

escala principal, deve ser utilizada a ferramenta de zeragem, que

o acompanha.

4) Qual a função do isolante térmico, fixado sobre o arcodo micrômetro?Evitar que o calor da mão do operador cause deformações por

dilatação ao arco.



72


1) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do micrômetro = 0,01 mm)

Leitura: …………………………………..

Leitura: …………………………………..

Leitura: …………………………………..

Leitura: …………………………………..


73

2) Faça a leitura dos quatro micrômetros milesimais abaixo:

Leitura: …………………………………..

Leitura: …………………………………..

Leitura: …………………………………..

Leitura: …………………………………..


74

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DE LABORATÓRIO

1) Reconhecer a capacidade, resolução e aplicação devários micrômetros disponíveis.

2) Observar vários tipos de micrômetros e constatar quenem todos partem da dimensão zero, e portanto, para a suazeragem precisam de um padrão que acompanha o estojodo instrumento.

3) Propor quatro peças para medição com o micrômetro e utilizar(sugestão) o modelo seguinte como relatório de inspeção.

ESCOLA FORMARE Curso: ________________________________

Alunos:1 ____________________________ Turma: ________________________________

2 ____________________________

3 ____________________________ EV: ___________________________________

RELATÓRIO DE INSPEÇÃO DIMENSIONAL

Nome da Peça:

Data da inspeção : ____/____/______ Aprovação: ____________________________

Desenho da Peça: Instrumentação

Seqüência de Inspeção e Procedimento Resultados

1

2

3

4

5

5RReellóóggiiooCCoommppaarraaddoorr

5.1 Funcionamento e Nomenclatura

5.1.1 Mecanismo de Amplificação

5.1.3 Condições de Uso

5.2 Aplicações

5.3 Cuidados com o Relógio Comparador

5.4 Relógio com Ponta de Contato de Alavanca (apalpador)





76

5. RELÓGIO COMPARADOR

Imagine um instrumento que tem apenas um ponto de contato com a peça,

e possibilita a medição de deslocamentos de partes móveis de máquinas,

de ressaltos e de erros de circularidade, batimentos e planicidade.

Versátil, não? Este instrumento é o relógio comparador.(Figura 41)

Pela figura fica claro que o seu nome está ligado à aparência. A sua

principal característica é a de medir por comparação, ou seja, tomando

outras dimensões como referência. É a chamada medição indireta.

Também pode ser tomado como padrão uma peça original, de

dimensões conhecidas, que é utilizada como referência.

5.1 FUNCIONAMENTO E NOMENCLATURA

O relógio comparador é um instrumento de medição por

comparação, dotado de uma escala e um ponteiro, o qual está

conectado a uma ponta de contato através de mecanismos que

variam conforme o relógio comparador. (Há também os modelos

digitais, Figura 42)

O comparador centesimal é o instrumento mais comum de medição

por comparação. As diferenças percebidas nele pela ponta de

contato são amplificadas mecanicamente e irão movimentar o

ponteiro rotativo diante da escala. Quando a ponta de contato sofre

uma pressão e é deslocada, o ponteiro rotativo gira, e conforme o

sentido desta rotação, indicará se a diferença é maior ou menor que

a dimensão de referência. Se maior, considera-se o valor da leitura

positivo; se menor, terá sinal negativo.

5RReellóóggiioo CCoommppaarraaddoorr

DIMENSÃO A SER MEDIDA = DIMENSÃO DO PADRÃO +/- DIFERENÇA


77

Os comparadores mais comuns têm resoluções de 0,01 mm e

0,001", e capacidade máxima de leitura, ou simplesmente

capacidade, de 1 ou 10 mm. Comparadores para uso específico

têm resolução de 0,001 mm e capacidade proporcionalmente

menor (+/- 0,10 mm).

Figura 41 – Relógio comparador mecânico.

Figura 42 – Relógio comparador digital


78

Em alguns modelos, a escala dos relógios, ou mostrador, se

apresenta perpendicularmente em relação a ponta de contato.

Quando a capacidade (10 mm) é maior que a escala (1 mm),

possuem, além do ponteiro principal, outro menor, denominado

contador de voltas do ponteiro principal.

Os limitadores de tolerância são dispositivos móveis que giram em

redor do mostrador e podem ser ajustados nos valores máximo e

mínimo permitidos para a peça a ser medida.

Isto facilita a visualização do campo que o ponteiro principal terá

para oscilar, quando estamos medindo peças de um mesmo lote.

Importante lembrar que o comparador, como o da Figura 41,

deverá estar sempre fixado a uma base ou a um dispositivo especial.

Comparadores como so das Figuras 43 e 44 dispensam esses

dispositivos e devem ser apoiados manualmente.

Os comparadores também podem ser utilizados para medir furos,

possibilitando um procedimento rápido e em qualquer lugar do furo.

Isto viabiliza a determinação de erros do tipo: conicidade,

ovalização, etc.

Consiste de um mecanismo que transforma o deslocamento radial de

duas pontas de contato, em movimento axial de uma haste, o qual

é transmitido a um relógio comparador, onde é feita a leitura. O

instrumento deve ser previamente calibrado em relação a uma

medida de referência.

Este instrumento é mais conhecido como súbito (Figura 44).

Figura 43

Figura 44 – Súbito.


79

5.1.1 MECANISMO DE AMPLIFICAÇÃO

Uma escala graduada não possui mecanismos, isto é, órgãos

mecânicos com movimentos relativos. Um paquímetro apresenta um

cursor deslizando sobre a escala principal e um micrômetro possui

um sistema de parafuso e porca, internos.

No caso de um relógio comparador, além de não vermos este

mecanismo, é mais sofisticado que o de um micrômetro, uma vez

que há também transformação de movimentos (axial em radial) e

amplificação (o ponteiro se desloca bem mais sobre a escala

graduada que a ponta de contato em relação ao relógio).

Os mecanismos de amplificação mais comuns são por engrenagem

e por alavanca.

Amplificação por engrenagem

Movimento axial do fuso em movimento radial do ponteiro : sistema

pinhão/cremalheira. Lembrando que uma cremalheira, como ilustra

a figura 45, é apenas uma engrenagem plana.

Amplificação: pinhão/coroa. Para cada volta completa da coroa, o

pinhão, que é ligado ao eixo do ponteiro, dá várias voltas.

Figura 45 – Amplificação do tipo pinhão/coroa.


80

5.1.2 LEITURA

Nos comparadores mais utilizados, uma volta do ponteiro principal

(o maior do mostrador e diretamente ligado a coroa) corresponde

a um deslocamento de 1 mm da ponta de contato. Como o

mostrador está dividido em 100 partes iguais, a sua menor divisão

será de 0,01 mm.

Etapas para leitura com um comparador:

1º passo: leitura do contador de voltas

2º passo: leitura do ponteiro principal

3º passo: soma das duas leituras

Exemplos:

a) O ponteiro menor indica que a ponta de contato não chegou a

deslocar-se mais de 1 mm, e portanto, está entre as marcas 0 e 1.

A leitura terá o algarismo zero nas unidades:

0, .....

Digamos que o ponteiro maior esteja entre as marcas 51 e 52, ou

seja, indicando que o deslocamento centesimal foi de cinquenta e

uma unidades. Assim a leitura final será:

0,51 mm

b) O ponteiro menor indica que a ponta de contato deslocou-se 7

mm, pois está situado entre as marcas 7 e 8 do mostrador. A leitura

terá o algarismo 7 nas unidades:

7,......

Digamos que o ponteiro maior esteja entre as marcas 2 e 3,

indicando portanto que a ponta de contato deslocou-se seguramente

dois centésimos. A leitura final será a composição destas duas :

7,02 mm


81

5.1.3 CONDIÇÕES DE USO

Não nos esquecer de verificar as condições de conservação de um

instrumento antes de usá-lo, pois este cuidado pode significar a

diferença entre uma leitura correta ou não.

Em primeiro lugar o comparador deve estar operando, a haste e o

ponteiro se deslocando e a escala com sua graduação bem definida.

Em seguida, devemos nos assegurar de que os valores indicados

pelo comparador são verdadeiros. É necessário proceder uma

calibração: o comprador deve ser fixado na posição vertical

sobre um desempeno* com o auxílio de um suporte adequado, que

para maior clareza não aparece na figura 46.

Convém salientar que a posição vertical significa que o comparador

está montado perpendicularmente à superfície a ser medida. o que

é condição indispensável para leituras corretas.

Com o auxílio de blocos-padrão verifica-se se as medidas lidas

correspondem aos blocos utilizados.

Observação: Como regra geral, não é recomendável utilizar os

primeiros 10% e nem os últimos 10% da escala de um instrumento,

pois podemos ter erros induzidos por folgas ou excesso de tensão

em seus mecanismos.

Assim, devemos dar uma pré-carga na haste do comparador para

que, ao contato com a superfície da peça, haja um deslocamento

mínimo do ponteiro.

Figura 46 – Calibração de um relógio comparador com blocos-padrão.


82

5.2 APLICAÇÕES

Verificação do paralelismo entre duas faces

Verificação de concentricidade (batimento radial) de peça montada

na placa do torno

Figura 47 – Verificação do paralelismo entre duas faces.

Figura 48 – Exemplos de uso do relógio comparador no torno.


83

5.3 CUIDADOS COM O RELÓGIO COMPARADOR

a) A haste de um comparador funciona sob a ação de uma mola, portanto deve-se descer suavemente a ponta de contato sobre a peça, reduzindo o risco de sua quebra ou desgaste prematuro.

b) Ao deslocar-se a peça para a medição de diferentes posições sobre a mesma, a haste deve ser manualmente afastada da superfície da peça.

c) Evitar choques, arranhões e sujeiras. Não esqueça que mesmo a poeira é composta de pequeníssimos grãos, cujo

diâmetro pode ser da ordem de grandeza da resolução do instrumento.

d) Manter o relógio guardado no estojo quando não estiver em uso.

e) Os relógios devem ser lubrificados internamente nos mancais das engrenagens.

Figura 49 – Verificação do alinhamento entre as pontas de um torno.

Figura 50 – Verificação de planicidade de superfícies.


84

5.4 RELÓGIO COM PONTA DE CONTATO DE ALAVANCA(APALPADOR)

No dia-a-dia da indústria é comum haver certa

confusão entre os nomes comparador e apalpador.

O relógio apalpador (Figura 51), ou simplesmente

apalpador, é um instrumento de muita versatilidade

na indústria, principalmente devido ao seu tamanho

reduzido, sistema de guias para fixação em várias

posições e facilidade de acesso a pontos difíceis.

Existem dois tipos de apalpadores: um deles possui

reversão automática do movimento da ponta de

medição; outro tem alavanca inversora, a qual

seleciona a direção do movimento de medição

ascendente ou descendente.

O mostrador é giratório e as resoluções podem ser:

0,01 mm; 0,002 mm; 0,001" ou 0,0001".

Aplicação

a) Verificação da excentridade

b) Alinhamento e centragem de peças em máquinas

c) Verificação de paralelismo

d) Medições internas

e) Medições de detalhes de difícil acesso

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

Figura 51 – Tipos de relógios apalpadores.

Figura 52 – Alinhamento e centragem de peças em máquinas.


85

Figura 53 – Verificação em regiões de difícil acesso.

Figura 54 – Verificação de paralelismo entre faces.


86


1) Nos relógios comparadores comuns, cada volta completado ponteiro equivale a 1 mm. Qual a sua resolução?Se a escala do mostrador possui 100 divisões, a resolução será de

0,01 mm.

2) O que é pré-carga?É a pressão inicial que deve ser aplicada pela ponta de contato

sobre a superfície a ser medida, para assegurar uma leitura mínima

no comparador.

3) Qual a menor resolução conseguida com um RC?0,001 mm ou 0,000 1 ".

4) Que tipo de medições faz um comparador?Dimensões, verificação de planicidade, paralelismo, circularidade e

cilindricidade.



87


1) Faça a leitura das três figuras abaixo e escreva as medidas(resolução do RC, ou relógio comparador = 0,01 mm)

2) Faça a leitura das três figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do RC = 0,001”)


88

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DELABORATÓRIO

1) Com o auxílio de quatro conjuntos de blocos padrão,executar a calibração de um RC.

2) Com o auxílio de uma base magnética, fixar o RC emedir a máxima variação devido ao erro de paralelismoentre as superfícies.

3) Com o auxílio de um RC verificar o erro máximo deconcentricidade (também chamado de batimento) de umapeça cilíndrica montada na placa de um torno.

4) Calibrar o anel micrométrico do avanço transversal docarro porta-ferramenta em um, verificando se há folgas,para três pontos ao longo de seu curso.

5) Inspecionar um peça com exigência de 0,05 mm deplanicidade (verificar simbologia no seu desenho de fabricação).

6) Idem do item 5 para cilindricidade.

verificação do paralelismo

6TToolleerrâânncciiaaGGeeoommééttrriiccaa ddee FFoorrmmaa

6.1 Tipos de Erros

6.1.1 Retilineidade

6.1.2 Planicidade

6.1.3 Circularidade

6.1.4 Cilindricidade

6.2 Simbologia


Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório.


90

6. TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA DE FORMA

Conceitos básicos

a) SUPERFÍCIE GEOMÉTRICA – é a superfície ideal

representada nos desenhos, e isenta de erros.

b) SUPERFÍCIE REAL – é aquela que se toca e se vê,

na peça fabricada.

c) SUPERFÍCIE EFETIVA – é aquela obtida por medições, e cujos

resultados apenas aproximam-se da realidade da melhor forma

possível. Ex: a dimensão de uma peça varia de acordo com a

qualidade do instrumento utilizado para medi-la, e é, portanto,

uma boa estimativa do seu real valor.

Os erros de forma são causados por vibrações, imperfeições nos

mancais, deformações na ferramenta, etc.

A diferença entre a superfície efetiva, ou seja, resultado de medições,

e a geométrica, ou ideal, é denominada o erro de forma.

ERROS MACROGEOMÉTRICOS – ondulações acentuadas, aspereza,

conicidades, empenamentos, excentricidade, etc, são exemplos de

erros visíveis mensuráveis por instrumentos comuns de medição.

ERROS MICROGEOMÉTRICOS – ou rugosidades: são detectáveis

apenas através de instrumentos menos convencionais, tais como

rugosímetros e perfiloscópios. Podem ser visíveis através de microscópios.

6TToolleerrâânncciiaa GGeeoommééttrriiccaa ddee FFoorrmmaa


91

6.1 TIPOS DE ERROS

Já estudamos este conceito anteriormente, em relação às dimensões,

mas ele se aplica também a forma. Qual é a diferença?

Para haver um ajuste adequado, não é suficiente apenas que o

diâmetro de um furo esteja dentro da tolerância. Isto porque ele é

uma entidade tridimensional e a sua linha de centro poderá estar,

p.ex., não retilínea.

O barramento de um torno ou a mesa de uma fresadora, precisam

ser inicialmente fabricadas para então, depois de montadas,

transformarem-se em partes destas máquinas.

Suas dimensões podem estar corretas, mas suas superfícies também

precisam possuir a planicidade requerida em projeto. Este erro,

que pode ser chamado de ondulação, comprometerá a precisão da

máquina-ferramenta.

6.1.1 RETILINEIDADE

A figura 55 mostra a linha dentro de um cilindro, e representa algo que

não se enxerga, mas que é indispensável para a fabricação de um eixo.

A linha de centro de um eixo não pode ser vista ou materializada,

mas sua forma pode e deve ser medida, sob pena de que o eixo seja

montado com dificuldade, ou nem possa ser montado.

Esta linha deve então possuir um erro máximo permitido por norma de

fabricação para a sua retilineidade. Isto significa que a linha, sendo na

realidade sinuosa, deveria idealmente ter um formato retilíneo.

Figura 55 – Linha de centro de um cilindro com erro de retilineidade.


92

Mas o que significa o desenho (Figura 55)? Devemos interpretar o

que é mostrado da seguinte forma:

O CILINDRO DE DIÂMETRO t É O VOLUME NO ESPAÇO,

DEFINIDO PELA TOLERÂNCIA DE FORMA, PARA A MAIOR

VARIAÇÃO POSSÍVEL DE RETILINEIDADE DA LINHA MOSTRADA.

Se algum segmento desta linha ultrapassar este limite, "saindo do

cilindro", a retilineidade não será suficiente.

Representação em desenho:

6.1.2 PLANICIDADE

A figura 58 ilustra dois planos distantes entre si de uma cota "t". Eles

delimitam um volume no espaço, dentro do qual é permitido ocorrer

o máximo erro de ondulação para uma determinada superfície.

Observação: quando nada é especificado, admite-se que a

ondulação máxima não ultrapasse a tolerância dimensional.

Figura 56 – Retilineidade: método de medição.

Figura 58 – Região do espaço onde é permitida a variação de planicidade.

Figura 57 – Verificação de retilineidade da geratriz* docilindro através de um relógio comparador, montado sobre otorno mecânico.


93

Exemplo de aplicação num desenho:

A interpretação da Figura 59 é a seguinte: quando é especificada

uma certa tolerância de planicidade, a zona de variação para a

superfície deverá estar coerente com os limites dimensionais.

Causas dos erros de planicidade:a) variação da dureza da peça ao longo do plano de usinagem;b) desgaste da ferramenta de corte;c) deficiência na fixação da peça;d) folgas nas guias da máquina;e) tensões internas decorrentes da usinagem.

As tolerâncias de planicidade mais comuns, conforme processo de

fabricação, são:

• No torneamento: 0,01 a 0,03 mm

• No fresamento: 0,02 a 0,05 mm

• Na retífica: 0,005 a 0,01 mm

6.1.3 CIRCULARIDADE

Agora podemos perguntar: como delimitar uma região para as

variações permitidas para um círculo. A figura 60 mostra que,

considerando-se dois círculos concêntricos de diâmetros diferentes,

a coroa circular ou folga existente entre os dois corresponderá ao

espaço de que precisamos. Em outras palavras, se a tolerância

requerida for de 0,5 mm, esta deverá corresponder a semi-diferença

entre os diâmetros.

Figura 59 – Exemplo de tolerância de planicidade num desenho de fabricação.


94

Geralmente, é suficiente especificar as tolerâncias dimensionais

pois se os erros de forma estiverem dentro destes limites, eles

serão suficientemente pequenos para se obter montagem e

funcionamento adequados.

Entretanto, há casos em que os erros de forma permissíveis são tão

pequenos que, apenas respeitando-se a tolerância dimensional, não

seria suficiente. Exemplo disto são os cilindros de motores de

combustão interna, nos quais a tolerância dimensional pode ser

aberta, mas os erros de circularidade têm que ser restritos para

prevenir vazamentos.

Métodos de medição

O aparelho mais adequado para medir a circularidade é o

circularímetro (Figura 61).

Figura 60 – Exemplos de tolerâncias de circularidade num desenho de fabricação.

Figura 61 – Circularímetro.


95

Quando, entretanto, não se dispõe de instrumentos específicos, que

podem ser bastante caros, utilizam-se prismas em "V" e um relógio

comparador, ou um relógio comparador que possa fazer medições

em três pontos (Figura 62).

As tolerâncias de circularidade mais comuns são:

• Para peças torneadas: até 0,01 mm

• Para peças mandriladas: entre 0,01 e 0,015 mm

6.1.4 CILINDRICIDADE

Neste caso, o volume dentro do qual é permitido errar, corresponde

à região compreendida entre dois cilindros coaxiais (mesmo eixo).

Exemplo de desenho de fabricação:

Parece que a diferença entre circularidade e cilindricidade é bem sutil.

Esclarecendo então:

A CIRCULARIDADE É UM CASO PARTICULAR DE

CILINDRICIDADE, UMA VEZ QUE CONSIDERA APENAS UMA

SEÇÃO DO CILINDRO PERPENDICULAR A SUA GERATRIZ.

Figura 62 – Aplicações do relógio comparador para a circularidade.

Figura 63 – Exemplos de tolerância de cilindricidade em desenhos de fabricação.


96

Esmiuçando ainda mais, é como se cortássemos um tarugo cilíndrico

em alguns pontos de interesse, e verificássemos o quanto os formatos

das novas faces geradas, estariam distantes de círculos ideais.

As tolerâncias de cilindricidade são aplicáveis ao longo da seção

longitudinal do cilindro, considerando erros como conicidade,

concavidade e convexidade.

Método de medição para a cilindricidade:

A cilindricidade é medida ao longo da peça ou axialmente

6.2 SIMBOLOGIA

Num desenho de fabricação

deve haver toda a informação

necessária para facilitar a sua

execução. Mas, como apresentar,

na mecânica de precisão, por

exemplo, tanta informação

de maneira rápida e

operacional?

Para facilitar, existe a simbologia

segundo a ABNT, conforme

mostra a Figura 65.

Figura 64 – Verificação da cilindricidade com um relógio comparador.

Figura 65 – Simbologia para os erros de forma segundo a ABNT.


97


1) Como são classificados os dois principais tipos de errosde fabricação, quanto a sua ordem de grandeza?São eles os erros macro-geométricos e os micro-geométricos. Os

primeiros visíveis e mensuráveis com instrumentos comuns. Os

segundos, somente visíveis com o auxílio de microscópios e

mensuráveis através de rugosímetros.

2) Defina superfície geométrica.Superfície geométrica: é a superfície delimitada pelos traços do

desenho, algo que ainda não existe, um conceito abstrato e,

portanto, sem defeitos.

3) Defina superfície real.Superfície real: é a superfície da peça pronta.

4) Defina superfície efetiva.Superfície efetiva: é a superfície medida através de instrumentos e

de parâmetros. A precisão destes parâmetros dependerá da

sofisticação do instrumento utilizado para medi-la.

5) Quais são os erros de forma?Erro de planicidade, paralelismo, circularidade e cilindricidade.

6) Como são controlados os erros de forma, uma vez que,são inevitáveis?Assim como para as dimensões, através das tolerâncias aplicadas a

cada caso.

7) Como são medidos os erros de forma macro-geométricos?Através de relógios comparadores.



98

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DELABORATÓRIO.

1) Com o auxílio de um bloco em 'V', e um relógiocomparador centesimal, verificar a circularidade em trêspontos de um pistão de compressor ou motor decombustão interna e de uma peça cilíndrica, simplesmentetorneada. Comparar os resultados.

2) Interpretar em exemplos de desenhos de fabricação asespecificações de tolerâncias dimensionais.

3) Levantar, junto ao laboratório de Metrologia da fábricaos tipos de tolerâncias geométricas verificadas e osequipamentos e instrumentos usados.

4) Pesquisar três peças de produção ou uso da fábrica paraas quais sejam necessárias tolerâncias de forma paragarantir o seu funcionamento.

7GGoonniiôômmeettrroo7.1 Metrologia não Linear

7.2 Operações com ângulos

7.3 Tipos de Goniômetros



Exercícios Complementares e Prática de Laboratório


100

7.1 METROLOGIA NÃO LINEAR

Dentro da metrologia dimensional, vimos, até agora, as chamadas

dimensões lineares, dadas através dos submúltiplos do metro.

Quando desejamos, entretanto, controlar dimensões

angulares, precisamos de unidades e de instrumentos adequados

para tal: os ângulos e o goniômetro.

Se nos lembrarmos do transferidor como a ferramenta que

utilizamos para traçar ângulos no desenho mecânico, podemos

dizer que o goniômetro (Figura 66) seria o transferidor de indústria,

adequado tanto para a traçagem* como para a medição.

O goniômetro simples é utilizado em medidas angulares que não

necessitam de grande precisão. Sua menor divisão, ou resolução, é

de 1 grau, ou 1° , abreviadamente.

Revisão

Lembremos que a circunferência tem 360 graus e que, geralmente,

trabalhamos com quadrantes, ou seja, setores do círculo

correspondentes a 90 graus, cada.

Acrescente-se a isto que, 1 grau é dividido em 60 partes iguais, tal como num

relógio, e que a estas partes chamamos minutos, podendo ainda subdividi-

los em outras 60 partes menores, denominadas segundos. Assim, podemos

entender porque existem goniômetros de diferentes resoluções.

7GGoonniiôômmeettrroo

Figura 66 – Goniômetro.


101

7.2 OPERAÇÕES COM ÂNGULOS

a) 20° 15' + 40° 55' =

Somando os graus: 20° + 40° = 60°

Somando minutos: 15' + 55' = 70' = 60’ + 10' = 1° 10'

Total: 60° + 1° + 10' = 61° 10'

b) 5° 10' 15'' + 90° 50' 40'' =

Somando graus: 5° + 90° = 95°

Somando minutos: 10' + 50' = 60' = 1°

Somando segundos: 15'' + 40'' = 55''

Total: 95° + 1° + 55'' = 96° 55''

7.3 TIPOS DE GONIÔMETROS

Goniômetros com resolução de 1 grau (Figura 67):

Figura 67 – Goniômetros com resolução de 1 grau.


102

Note-se a semelhança de minutos e segundos com os décimos,

centésimos e milésimos da metrologia dimensional linear. Não por

acaso, também estão disponíveis goniômetros com vernier, como

na figura 68.

Figura 68 – Goniômetro com vernier (resolução = 5 minutos).


103

Resolução de goniômetros

A resolução do nônio é dada pela mesma fórmula utilizada para

outros instrumentos de medição:

RESOLUÇÃO = Menor divisão do disco graduado

Número de divisões do nônio

Colocando valores, teremos então: 1 grau = 5'

12 divisões

Isto significa que nas leituras com nônios de 12 divisões, só

poderemos encontrar valores para os minutos dos tipos:

5' 10' 15' 20' 25' 30' 35' 40' 45'

50' 55' e 60'

Figura 69 – Tipos de geometrias medidas realizadas com goniômetros.


104


1) Como se chama a ciência que estuda a medição deângulos?Metrologia dimensional não linear.

2) Como se chama a ciência que estuda a medição dedimensões?Metrologia dimensional linear.

3) Como se chama a ciência que estuda a medição deoutras grandezas?Metrologia não dimensional.

4) Quais são os submúltiplos do grau?Minuto e segundo.

5) Como são aplicados estes submúltiplos?Da seguinte forma: 1 grau tem 60 minutos e cada minuto, 60

segundos.

6) Qual a resolução em goniômetros mais precisos?Cada traço do vernier equivale a 5 minutos.



105


1) Leia e escreva as medidas dos goniômetros (resolução =5 minutos):

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICA DELABORATÓRIO

1) Propor três peças para medição de ângulos comrespectivas tolerâncias e solicitar inspeção com registro deresultados.

2) Medir o gume de uma broca e comparar com os valoresrecomendados pelo fabricante.

8PPrreessssããoo8.1 Conceituação

8.2 Lei de Pascal

8.3 Pressões Atmosférica, Manométrica e Absoluta

8.3.1 Pressão Atmosférica

8.3.2 Pressão Manométrica

8.3.3 Pressão Absoluta

8.4 Manômetros





108

8. PRESSÃO

Em que situações convivemos com a pressão no dia-a-dia? No

corpo humano o coração pertence a um sistema hidráulico* que leva

o sangue através de uma extensa rede de vasos sanguíneos, e este

sistema deve funcionar entre limites bem definidos de pressão.

Na meteorologia fala-se da pressão atmosférica e de regiões de

baixas e altas pressões em diferentes lugares do planeta.

A água que chega nas residências e indústrias é fornecida através

das bombas hidráulicas* e os dois parâmetros mais importantes

para se entender o funcionamento de um sistema hidráulico são a

pressão, e a vazão de trabalho.

Também os sistemas que funcionam com ar comprimido,

denominados pneumáticos, são definidos por tais parâmetros.

8.1 CONCEITUAÇÃO

A pressão atuante em um determinado sistema hidráulico é dada

pela razão entre a força que o fluido exerce sobre a unidade de

área do recipiente onde este está submetido. Entenda-se este

recipiente como um reservatório, uma mangueira, válvula ou

qualquer componente por onde o fluido escoe.

A pressão que medimos em nosso corpo, chamada de pressão

arterial, deve ser entendida como a força que o sangue exerce sobre

cada mm2 ou cm2 de nossos vasos sanguíneos. Quando este valor

ultrapassa determinados limites (registrar os valores normais da

pressão para um adulto), diz-se que a pessoa é hipertensa. Assim

como numa tubulação de um sistema industrial, os vasos

sanguíneos correm o risco de não suportar tal pressão que tende a

tracioná-los e, posteriormente a rompê-los.

8PPrreessssããoo


109

De acordo com o sistema de unidades adotado, temos várias

maneiras de expressar o valor da pressão:

Kgf/mm2 quilogramas força por milímetro quadrado

Lbf/in2 libras força por polegada quadrada

N/m2 Newtons por metro quadrado

Atm atmosferas

Bar Torr

mmHg milímetros de mercúrio

Metros de Coluna d'água

Cabe lembrar que, tal como para o sistema dimensional, não há

uma padronização quanto ao uso destas unidades. Cada área

específica da indústria utiliza aquela que lhe seja mais

conveniente, apesar do Sistema Internacional de Unidades-SI,

recomendar o Pascal (N/mm2).

Sugere-se, portanto, o hábito da consulta às tabelas de

conversão de unidades, ou de calculadoras com este recurso.

Para entender melhor:

Pressão em sistemas hidráulicos: força por unidade de área

que o fluido, geralmente a água, exerce sobre as superfícies

por onde escoa ou onde esteja armazenado. Nestes sistemas, a

intenção é normalmente deslocar a água de um local para o outro,

por exemplo, para encher uma caixa d'água.

Pressão em sistemas óleo-hidráulicos: aplica-se o mesmo

conceito acima, só que o objetivo não é apenas deslocar um

volume de óleo, mas pretende-se que o óleo pressurizado acione

um dispositivo (ex. a caçamba de um caminhão) que realizará

uma certa tarefa.


110

8.2 LEI DE PASCAL

Um fluido confinado num recipiente sob pressão exerce, em

qualquer ponto considerado, a mesma força por unidade de

área em todas as direções (figura 70).

Esta força é sempre perpendicular à superfície sobre a qual atua.

Este princípio explica porque uma garrafa de vidro quebra se a

rolha for forçada a entrar na câmara cheia: o fluido praticamente

incompressível, transmite a força aplicada na rolha à garrafa,

resultando uma força excessivamente alta numa área maior que

a da rolha.

Assim é possível quebrar o fundo de uma garrafa, aplicando-se uma

força moderada na rolha.

Figura 70 – Lei de Pascal.

1. Suponhamos uma garrafacheia de um líquido, o qual épraticamente incompressível.

1. Se aplicarmos uma forçade 10 Kgf numa rolha de 1 cm2 de área...

2. O resultado será umaforça de 10 Kgf em cadacm2 das paredes da garrafa.

3. Se o furo da garrafa tiveruma área de 20 cm2 e cadacm estiver sujeito a umaforça de 10 Kgf, teremoscomo resultante uma forçade 200 Kgf aplicada aofundo da garrafa.


111

Amplificação hidráulica

Somente no início da Revolução Industrial, é que um mecânico

inglês, Joseph Bramah, veio a utilizar a descoberta de Pascal para

desenvolver uma prensa hidráulica.

Bramah concluiu que, se uma força moderada aplicada a uma

pequena área criava, proporcionalmente, uma força maior numa

área maior, o único limite à força de uma máquina seria a área em

que se aplicasse a pressão.

A figura 71 mostra a aplicação do Princípio de Pascal à prensa

hidráulica. A pressão em todos os pontos do sistema é igual, mas as

forças são proporcionais às áreas onde atuam.

Pressão do lado onde a força é aplicada = 10 Kgf

1 cm2

Pressão do lado onde o peso é suportado = 100 Kgf

10 cm2

Sabendo a pressão e a área onde esta se aplica, podemos

determinar a força total:

Força em Kgf = Pressão (Kgf/cm2) x Área (cm2)

Como é gerada a pressão: em um sistema hidráulico, a

pressão resulta da resistência ao fluxo do fluid. Esta esta

resistência ao fluxo é gerada por uma carga que pode ser

aquela a ser movimentada, ou simplesmente, a parede de um

reservatório pressurizado.

Figura 71 – O princípio da prensa hidráulica.


112

Exemplo: imagine-se uma tubulação de transporte de óleo

pressurizado a 100 atm. A força por unidade de área na direção

do fluxo de óleo é de 100 atm, ou convertendo-se, 100 Kgf/cm2. A

força por unidade de área que o óleo exerce sobre as paredes da

tubulação também será de 100 Kgf/cm2, tendendo a rompê-la.

Se surgir um vazamento, aquela pequena área da superfície da

tubulação não apresentará resistência à saída do óleo e a pressão

ali será a atmosférica, ou 1 Kgf/cm2. Esta área será correspondente

a um furo circular de diâmetro d e, portanto, igual a πd2

4

Se taparmos o furo com algum remendo, a força que tal remendo

iria suportar seria de 100 Kgf . πd2 = (25 . πd2) Kgf4cm2

8.3 PRESSÕES ATMOSFÉRICA, MANOMÉTRICA E ABSOLUTA

8.3.1 PRESSÃO ATMOSFÉRICA

A pressão atmosférica nada mais

é que a pressão do ar em nossa

atmosfera, devido ao seu próprio

peso. No nível do mar uma coluna

de ar com 1 cm2 de área e altura

máxima (considerando-se as mais

altas camadas atmosféricas) pesa

o equivalente a 1 quilograma

(Figura 72).

Desta forma a pressão será de

1 Kgf/cm2. Em altitudes maiores,

onde a altura da coluna de ar é

proporcionalmente menor, a

pressão tende a diminuir.

Abaixo do nível do mar a pressão será maior que 1 Kgf/cm2. Em

qualquer lugar onde a pressão é menor que a atmosférica, diz-se

que há vácuo parcial.

Figura 72 – A altura de uma coluna de ar = pressão atmosférica.

Uma coluna de ar tãoalta como a atmosfera,medindo na base 1cm2, pesa 1 Kg/cm2 aonível do mar.


113

Se quisermos medir a pressão atmosférica precisaremos, não de um

manômetro, como se pensaria a princípio, mas de um aparelho

denominado barômetro.

Como se vê na figura 73, um barômetro é um dispositivo no qual

uma determinada coluna de fluido é mantida dentro do tubo por

ação da pressão atmosférica atuante sobre a superfície livre do

recipiente de um lado, e vácuo do outro (na parte superior do tubo).

O fluido mais comum para preencher um barômetro é o mercúrio,

em função de seu elevado peso específico, o que diminui as

dimensões do aparelho.

Isto pode ser melhor entendido se considerarmos a água como

fluido.

Por ter um peso específico menor, será necessária uma coluna maior

de água para sustentar a mesma pressão atmosférica. A pressão de

1 atmosfera, ou 1 atm, é equivalente, portanto, a 76 cmHg ou 10 m

de coluna d'água.

Para melhor compararmos tais valores, podemos fazer as devidas

conversões:

Dez metros de coluna d'água ou 0,76 metros de

mercúrio exercem, em sua base, uma pressão de 1

Figura 73 – Altura de uma coluna de mercúrio – pressão atmosférica.


114

8.3.2 PRESSÃO MANOMÉTRICA

Toda pressão acima da atmosférica, como abaixo do nível do mar

ou em sistemas hidráulicos, é medida por aparelhos chamados

manômetros (Figura 74), e é denominada pressão manométrica.

Quando temos um manômetro nas mãos, ele não apresenta

nenhuma leitura porque é construído para medir qualquer

diferença maior que a pressão ambiental ou atmosférica.

8.3.3 PRESSÃO ABSOLUTA

Quando as pressões atmosférica e a manométrica são somadas,

obtemos a pressão total ou absoluta.

Figura 74 – O dispositivo para leitura da pressão manométrica (manômetro).

PRESSÃO ABSOLUTA = PRESSÃO ATMOSFÉRICA + PRESSÃO MANOMÉTRICA


115

Para pensar!

Quando consideramos um sistema hidráulico, com uma bomba fornecendo

fluido a altas pressões, não nos damos conta de que primeiro a bomba deve

gerar condições de vácuo, em sua sucção, para depois, então, elevar a

pressão do fluido aos níveis requeridos para atender ao sistema.

Mas o que leva o fluido à bomba é a pressão atmosférica sobre a

superfície do reservatório, o qual, inclusive, deve ser aberto ao

ambiente. Como há vácuo na entrada da bomba, o fluido se desloca

por ação da diferença de pressões.

Este efeito só ocorre em sistemas onde a bomba está montada acima

do nível do reservatório.

8.4 MANÔMETROS

Para controlar a pressão em um sistema hidráulico, é necessário um

dispositivo que possa medí-la.

Este dispositivo é o manômetro. Assim como para a temperatura,

temos os termômetros e, para o tempo, os cronômetros, agora

estudaremos a metrologia não dimensional.

Os manômetros são instrumentos construídos para receber em seu

interior, uma determinada pressão e indicá-la, através de um

ponteiro e de uma escala, em unidades de pressão. Podem ser de

vários tipos, mas os mais utilizados em sistemas hidráulicos são

aqueles de mostrador circular e ponteiro. Na maioria das vezes, o

mostrador abrange um arco de 270°, contendo as unidades de

pressão expressas em Kg/cm2 e em psi (pounds por square inch = libras

por polegada quadrada) ou ainda em bar (1 bar = 1,013 Kgf/cm2).

Quanto a sua construção interna, há dois principais tipos: o

Bourdon e o Bourdon com glicerina. O funcionamento do

manômetro de Bourdon, ilustrado na figura 75, consiste na

deformação sofrida por um elemento metálico, denominado

elemento sensor. Esta deformação ocorre quando ele se submete à

ação do fluido da linha em que deseja medir a pressão.


116

Este elemento, geralmente, é um tubo fechado e curvado em forma

de 'C' ou em espiral. A pressão é introduzida pela extremidade

aberta do elemento, através de um orifício. A deformação causada

por esta pressão, atuando ao longo de seu comprimento, causa um

pequeno deslocamento que aciona um sistema de alavancas e

engrenagens, semelhante aos de um relógio comparador. O

resultado final é a rotação do ponteiro sobre a escala.

Este manômetro não é, entretanto, recomendado para a leitura em

sistemas onde ocorrem pulsações ou variações freqüentes de

pressão. Isto causaria um desgaste prematuro do mecanismo interno

e a possibilidades de leituras incorretas.

Para resolver esta questão, desenvolveram-se vários tipos de

manômetros, entre os quais o manômetro de glicerina. Todo o

mecanismo é idêntico, a menos do mostrador, que fica mergulhado

em um banho de glicerina (líquido altamente viscoso). O efeito é o

de amortecimento, pois a glicerina torna a movimentação do

ponteiro mais lenta.

Figura 75 – Funcionamento de um manômetro de Bourdon.


117


1) Definir pressão.É a razão entre uma força e a área sobre a qual atua.

2) Qual a unidade de pressão mais conhecida?É o Kgf/cm2.

3) Em que situações do dia-a-dia, se ouve falar de pressão?Na medicina, a pressão sanguínea; na meteorologia, regiões de

baixas e altas pressões; em instalações prediais, a pressão da

bomba que enche a caixa d'água, etc.

4) O que é pressão atmosférica?É a pressão exercida pela coluna de ar atmosférico sobre qualquer

ponto.

5) O que é pressão manométrica?É qualquer pressão acima da atmosférica. É medida por manômetros.

6) O que é pressão absoluta?É a pressão total num ponto, dada pela soma de atmosférica +

manométrica.

7) Quais são as unidades de pressão mais comuns nos manômetros?Kgf/cm2, bar ou psi (libras por polegada quadrada).



118


1) Considerando o amplificador hidráulico abaixo, calcular:

a) Qual a pressão que seria indicada por um

manômetro, no duto central do aparelho?

b) Qual seria a área necessária, do lado

direito do amplificador hidráulico, para

elevar uma massa de 500 Kg?

2) A figura mostra um intensificador de pressão. Dadas apressão e a área do lado esquerdo (entrada) e a área dolado direito, calcule:

a) A pressão que o pistão exerce do lado

direito (saída).

b) Determine também a taxa de

amplificação do dispositivo (relação entre as

pressões de saída e de entrada).

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DE LABORATÓRIO

1) Apresentar um barômetro de coluna de mercúrio e, sepossível, um meteorológico. Discutir a relação entrepressão e tendências do tempo.

2) Pesquisar na fábrica o uso de manômetros, registrando:• tipo do manômetro; equipamento e setor de uso

• pressão mínima e máxima

• unidade de medida

3) Apresentar manômetros numa bancada pneumática e variara pressão, alterando a carga sobre um cilindro pneumático.

4) Montar um dispositivo simples para demonstrar oprincípio da amplificação hidráulica (Lei de Pascal): 1 umspequena carga sobre um pistão de pequena área sustentauma carga maior sobre um pistão de área maior.

Entrada de baixa pressão

10cm2 70 bar Tanque oupreenchimento

Sída de altapressão e

preenchimento

9TTeemmppeerraattuurraa9.1 Termômetros

9.2 Termopares

9.3 Unidades


Exercícios Propostos e Prática de Laboratório


120

9 TEMPERATURA

Uma plataforma de beneficiamento de petróleo é capaz

de monitorar até 120.000 pontos ao longo de todos os

equipamentos utilizados. Mas que tipo de informação se é

necessário conhecer destes pontos para sabermos se a planta esta

funcionando satisfatoriamente?

Pressão, vazão e temperatura do fluido são os principais.

Mas por quê?

A temperatura de um sólido influencia sua densidade,

condutividade térmica e elétrica, grau de transparência, além de

alterar suas dimensões.

Em um fluido, líquido ou gasoso,a temperatura altera a viscosidade,

densidade, oxidação, transparência e estrutura molecular.

O nível de agitação molecular é medido por uma

grandeza: quanto maior a temperatura de um corpo, mais as

suas moléculas vibram, mais se distanciam umas das outras, e

menor a força de atração entre elas.

Daí se entende que, com o aumento da temperatura:a) A viscosidade nos fluidos cai;b) A taxa de reação com o oxigênio aumenta, daí a oxidação acelera;c) A capacidade de se combinar com outros compostos aumenta;d) Nos sólidos aumenta a maleabilidade;e) Diminui a resistência mecânica;f) Diminui a dureza.

Percebe-se a importância de medí-la ao longo da maioria dos processos

de transformação, sejam de natureza mecânica, química ou física.

9TTeemmppeerraattuurraa


121

9.1 TERMÔMETROS

São instrumentos que se baseiam na variação do volume de um

fluido, geralmente o mercúrio, dentro de um tubo capilar (tubo de

diâmetro reduzido).

Se a temperatura aumenta ou diminui, o fluido naturalmente se

expande ou se contrai, conforme a variação de agitação molecular.

Disto resultará que a coluna de fluido no termômetro apresentará

variações visíveis em função do reduzido diâmetro do tubo e do

razoável volume contido no bulbo, conforme mostra a figura 76.

Ao lado do tubo há uma escala graduada, onde estão indicados os

valores de temperatura correspondentes a cada altura da coluna.

Esta correspondência é obtida por calibração, ou seja, submetendo

o termômetro a temperaturas conhecidas, e relacionado cada valor

a altura alcançada pela coluna.

Tipos de Termômetros

Entre os mais conhecidos, temos:a) Termômetro de coluna simples de Hgb) Termômetro de coluna dupla de Hg, também conhecido por termômetro de máximas e mínimas. O tubo capilar tem o formato de U e, em um lado, são indicadas as temperaturas máximas, do outro as mínimas.c) Termômetro industrial: sua apresentação é semelhante ao manômetro, com um mostrador circular onde gira um ponteiro indicador sobre uma escala graduada. A sua construção internapode ser de vários tipos, entretanto o mais comum possui um bulbo com mercúrio metálico. Com a variação da temperatura, o Hg se expande ou contrai, acionando um mecanismo que faz girar um indicador (Figura 77).d) Termômetro a gás e líquido: variação do anterior, com o mercúrio substituído por gás e líquido. É afetado, entretanto, por variações de pressão (Figura 78).

Figura 76 – Termômetro de tubo capilar.

Figura 77 – Termômetro industrial.

Figura 78 – Termômetro a gás.

Vapor

Líquido volátil

Líquido não-volátil


122

9.2 TERMOPARES

Um termopar é um outro tipo de termômetro. Consiste em duas

junções de dois fios metálicos diferentes. Se uma junção é mantida

a uma temperatura de referência (tal como um banho líquido

de água e gelo) e a outra junção é mantida sob outra temperatura,

então será gerada uma diferença de potencial elétrico, ou

voltagem entre ambas. Esta diferença de potencial é usada para

medir temperaturas, da mesma forma como a expansão da coluna

de mercúrio no termômetro de tubo capilar, por equivalência.

Note-se que, todos os termômetros baseiam-se na variação visível

de uma propriedade de determinada substância. Estas substâncias

são chamadas de termométricas. No caso do termopar, a

propriedade não é visível, como uma expansão volumétrica, mas

pode ser medida (voltagem).

Além do termopar, outro tipo de termômetro elétrico é o

termômetro de resistência. A resistência elétrica do material

do termômetro varia com a temperatura, e é usada para indicá-la.

Observação: Deve-se salientar que, embora haja vários tipos

de termômetros, apenas alguns modelos são adequados para

uso industrial.

Figura 79 – De cima para baixo: termômetros de tubo capilar(coluna de mercúrio), o termopar e o de resistência.


123

9.3 UNIDADES

No sistema métrico internacional, utiliza-se a escala Celsius, cuja

abreviação é dada por C°. No sistema inglês, tem-se as escalas

Fahrenheit, com abreviação F°, e a Rankine, ou R°.

Historicamente, a escala Celsius de temperaturas se baseou em

pontos bem conhecidos:

1) Congelamento da água: 0° C

2) Ebulição da água: 100° C

A escala Kelvin baseia-se no termômetro a gás de volume constante. A

relação entre ambas é dada por Tc = T – 273,15 K, onde a temperatura

Celsius é dada por Tc. Note-se que as escalas Celsius e Kelvin diferem

apenas no seu ponto zero. O zero absoluto está em 0 K ou -273,15° C.

O ponto de fusão da água corresponde a 273,15 K.

Para montar as escalas destas temperaturas foi necessário definir

valores arbitrários para alguns pontos de referência, da mesma

forma que para o caso das dimensões lineares.

Estes pontos de referência deveriam ser padrões naturais, portanto

com repetitividade em qualquer lugar do mundo em que se

queira reproduzir o padrão.

Mas como converter estas escalas?

Utilizando as seguintes equações:

TF = 9/5 TC + 32° F TC = 5/9 (TF – 32° F)

Figura 80 – Comparação entre alguns valores de temperatura em quatro escalas.


124


1) O que é uma substância termométrica?É toda substância que apresenta uma variação visível de suas

propriedades com a variação de temperatura.

2) Que tipos de variações estão associadas à temperatura?Variações de – volume, cor, resistência elétrica, diferença de

potencial elétrico, etc.

3) Que tipos de termômetros existem?Termômetro de bulbo, de relógio, a gás, de resistência elétrica e

termopares.

4) Quais as unidades mais usuais para a temperatura?Graus Celsius e Fahrenheit.

5) Como funciona um termopar?Dois fios de materiais metálicos diferentes, quando submetidos a mesma

temperatura, geram potenciais elétricos (voltagens) diferentes. À

medida desta voltagem se associa a uma temperatura.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS E PRÁTICA DE LABORATÓRIO

1) Medir, em graus Celsius, a temperatura de;a) Um banho de água com gelo

b) Água em ebulição

2) Utilizando um termopar, aquecer uma barra de aço, datemperatura ambiente até 100º C, e medir a sua variaçãodimensional. Associar este efeito ao conceito detemperatura e agitação molecular.

3) Pesquisar na fábrica se em alguma máquina, aparelhoou equipamento é controlada a temperatura, e com queacessório isto é feito.

4) Medir a temperatura do corpo de três colegas, antes e depoisdo almoço, e registrar os resultados em uma tabela.

5) Como e por que se controla a temperatura defuncionamento de um motor de carro?


TToorrqquuíímmeettrroo10.1 Introdução

10.2 Definições

10.3 Objetivos da Força de Fixação

10.4 Torque

10.5 Torquímetros


Exercícios Propostos e Prática de Laboratório

10


126

10.1 INTRODUÇÃO

O aumento dos requisitos de segurança e confiabilidade nas

indústrias automobilística, aeroespacial e de equipamentos, tem

levado, nos últimos anos, ao estudo das juntas aparafusadas a

um grau de interesse surpreendente.

A confiabilidade numa fixação aparafusada depende do parafuso

e das partes unidas (denominadas juntas), além da precisão do

cálculo da força tensora necessária e do processo de montagem.

Erros em qualquer um destes passos pode levar ao colapso do conjunto.

O conhecimento de uma junta rigidamente fixada por parafusos é

claramente definido através das seguintes perguntas:a) Qual é a força?b) Como obter a força?c) Como manter a força?

O perfeito domínio destas três variáveis tem sido buscado nos

últimos 100 anos, mas somente após a 2ª metade dos anos 60 é que

um grande desenvolvimento ocorreu.

10.2 DEFINIÇÕES

a) Junta: entende-se por junta, em uma montagem, a união desmontável de dois ou mais componentes, por um elemento de fixação.b) Força tensora: é a força calculada sobre um parafuso, e que tem como finalidade manter o conjunto unido apesar das forças atuantes sobre ele.c) Alongamento: é a deformação, permanente sofrida pelo parafuso, quando este sofre uma força tensora maior que o seu limite de elasticidade.d) Escoamento: é uma fase de deformação que se situa no final do regime elástico, e a partir do qual inicia a fase de alongamento.e) Torque: é o produto de uma força aplicada em um ponto pela distância deste ponto a outro de interesse.f) Torquímetro: é o instrumento que mede o torque dinamicamente, ou seja, durante o aperto do parafuso.

10TToorrqquuíímmeettrroo


127

10.3 OBJETIVOS DA FORÇA DE FIXAÇÃO

Numa junta rigidamente fixada por parafusos é preciso obter e

manter uma força tensora ou trativa prévia. Ela deve ser suficiente

para manter as partes fixadas no lugar antes, e principalmente,

durante a operação do equipamento. Isto significa que a junta

deverá manter coesa, e resistir a todos os esforços que possam

alterar este estado. Tais esforços podem ser de natureza trativa,

tentando separar as faces internas, cisalhantes, tentando deslizar

uma face contra a outra, ou, combinados. O conhecimento prévio

destes esforços faz parte da fase de projeto da junta.

Deve-se entender que cada parafuso atua como uma pequena

prensa, comprimindo as partes, uma contra a outra (Figura 81). O

atrito proveniente deste contato forçado entre as faces é o elemento

que mantém a junta resistente ao cisalhamento.

Causas de afrouxamento:

a) Perda da rigidez da estrutura do conjunto;b) Relaxamento da junta;c) Torque insuficiente (baixo aperto);d) Dilatação térmica;e) Trepidação.

Figura 81 – Exemplo de esforço cisalhante numa junta aparafusada.

10.4 TORQUE

Torque, ou momento de uma força em relação a um ponto O (Figura

82), tem sua expressão geral dada por:

T = F. r

Onde: T = torque (N.m, Kgf.m, lbf.polegada)

F = força (N, Kgf, lbf)

R = distância da força a um ponto considerado (normalmente um

eixo, em torno do qual é gerado o torque)

Tipos de torque:

Torque dinâmico: controla o aperto desde quando a torção do

parafuso é iniciada.

Torque estático: necessita-se de uma força para vencer o atrito

estático, até começar a fazer a leitura.

A distribuição do torque aplicado, em pontos percentuais sobre a

energia total, é cerca de:

60% – Atrito (porca/chapa, filetes das roscas, cabeça/chapa)

30% – Alongamento do parafuso

10% – Compressão da junta

Fatores para melhorar a eficiência da montagem

a) Bom acabamento da roscab) Escolha do perfil da roscac) Boa lubrificaçãod) Esquadro e planicidade da cabeça/corpo do parafuso


128

Figura 82 – Posições relativas póssíveisentre a força e o ponto O.


129

10.5 TORQUÍMETROS

Estes instrumentos de aperto, desaperto e medição dividem-se em:

a) de relógio (Figura 83) ou digital

b) de estalo

c) tipo 'clicker', com ponteiras intercambiáveis

O transdutor de torque permite medir o torque durante

o aperto. São mais precisos que um torquímetro e permitem

a medição do ângulo de aperto (deslocamento angular

da ferramenta, a qual pode ser associada uma certa tensão

Figura 83 – Transdutor de torque.


130

no parafuso).EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

1) O que é torque?É o produto de uma força por uma distância, denominada braço de

alavanca.

2) Qual seria um exemplo concreto de torque?Quando se utiliza uma ferramenta com comprimento maior para

facilitar o o aperto ou desaperto de um parafuso, o torque

provocado pela força exercida pela mão em relação ao centro do

parafuso aumenta. Daí o conhecido, mas

não recomendado, uso de um tubo metálico para a

extensão de ferramentas.

3) Defina uma junta.É a união desmontável de uma ou mais partes.

4) Como se distribui a energia do aperto dado num parafusoque une uma junta?Sob as formas de atrito na rosca, entre as superfícies de contato do

parafuso e da porca com a junta, e finalmente, de tração do corpo

do parafuso.

5) Quais as expressões para o torque?T = F . d

EXERCÍCIOS PROPOSTOS E PRÁTICA DE LABORATÓRIO

1) Manusear um torquímetro de 'click' na montagem de umconjunto.

2) Desapertar um parafuso com o uso de ferramentas comtrês comprimentos diferentes e verificar a diminuição daforça necessária.

3) Pesquisar nos setores da montagem da fábrica trêsaplicações de torquímetro, relacionando:

a) tipo de torquímetrob) valor e unidade do torque aplicado

4) Pesquisando em uma tabela apropriada, especificar qualo torque recomendado para o aperto das porcas do eixodianteiro de uma bicicleta aro 21".


GGaabbaarriittooss


132

GABARITOS

CAPÍTULO 11.a) 3,969

b) 0,198

c) 41,275

d) 6,548

e) 53,975

2.a) a)1/16"

b) b)3/4"

c) c)63/64"

d) d)5 1/4"

CAPÍTULO 2

1) Estes sistemas foram desenvolvidos para facilitar, ou padronizar

as opções possíveis de fabricação. Isto reduz a variedade de

possibilidades para furos e eixos, e diminuir, igualmente os custos.

2) 40 H7f7 – afastamento superior furo: 25 micra

afastamento inferior furo: 0 micra

afastamento superior eixo: -25 micra

afastamento inferior eixo: -50micra

Ou ainda,

tolerância para o furo: dia. mín.: 40,000 mm / dia máx.: 40,025 mm

tolerância para o eixo: dia. mín.: 39,950 mm / dia. máx.: 39,975 mm

60 H7g6 – afastamento superior furo: 30 micra

afastamento inferior furo : 0micra

afastamento superior eixo: -10 micra

afastamento inferior eixo : -29 micra

Ou ainda,

3.a) 17,462 mm

b) 9,922 mm

c) 31,750 mm

d) 69,453 mm

4.a) 0,500"

b) 0,0625"

c) 0,669"

d) 0,7969"

e) 0,625"

f) 0,5313"

g) 1,125"

h) 2,5625"

GGaabbaarriittooss


133

tolerância para o furo: dia. mín.: 60,030 mm / dia. máx.: 60,000 mm

tolerância para o eixo: dia. mín.: 59,990 mm / dia máx.: 59,971 mm

60H7j6 – afastamento superior furo: 30 micra

afastamento inferior furo : 0 micra

afastamento superior eixo: 12 micra


Ou ainda,



20 H7j6 – afastamento superior furo: 21 micra

afastamento inferior furo : 0 micra

afastamento superior eixo: 9 micra


Ou ainda,



CAPÍTULO 3

1.

a. 4,00 mm

b. 4,50 mm

c. 32,70 mm

d. 78,15 mm

2.

a) 11,00 mm

b) 16,02 mm

c) 15,34 mm

d) 31,94 mm

3.

a) 0,175"

b) 0,405"

c) 3,038"

d) 1,061"

4.

a. 1/32"

b. 1/8"

c. 10 1/16"

d. 1 11/64"


134

CAPÍTULO 4

1.

a. 4,00 mm

b. 42,97 mm

c. 18,61 mm

2.

c) 3,930 mm

d) 1,586 mm

f) 2,078 mm

i) 7,324 mm

CAPÍTULO 5

1.

b) 0,46 mm

c) -1,98 mm

d) 2,53 mm

2.

e) 0,167"

f) 0,227"

g) -0,155"

CAPÍTULO 8

1.

a) Pressão = 10 Kgf/cm2

c) Área do lado direito: 50 cm2

2.

a) Pressão do lado direito: 700 bar

b) Taxa de amplificação: 1:10 ou relação de aumento da pressão no

intensificador

3.

a) 0,175"

b) 0,238"

c) 0,3313"

d) 0,1897"

4.

a) 17,660 mm

b) 28,745 mm

c) 30,035 mm

e) 32,785 mm

CAPÍTULO 7

a) 50'

b) 11° 30'

c) 35'

d) 14° 15'

e) 9° 25'

f) 19° 10'

g) 29° 20'

h) 5° 20'

i) 14° 5'

j) 20'

GGlloossssáárriioo


136

GLOSSÁRIO

Bomba hidráulica – dispositivo que desloca os fluidoshidráulicos, do reservatório ao sistema hidráulico, fornecendo-lheenergia nas formas de pressão e vazão.

Desempeno – mesa de granito ou ferro fundido que, por seuacabamento extremamente bem executado (polimento), possuierros de planicidade baixíssimos. Assim sendo, desempenha opapel de plano de referência para a oficina ou laboratório.

Eqüidistância – a mesma distância entre todos os elementosconsiderados.

Geratriz – figura geométrica que gera uma outra por translação.Exemplo: uma reta girando no espaço em torno de um eixo geraum cilindro.

ISO – International Standards Organization ou, emportuguês: Organização Internacional para a Normatização.

Onda eletromagnética – radiação que se propaga no vácuoe possui características do tipo comprimento, amplitude efreqüência.

Peso específico – peso por unidade de volume: 4 Kgf/ mm3significa que cada milímetro cúbico de determinado materialpossui o peso equivalente a quatro quilogramas força.

Sistema hidráulico – qualquer sistema ou equipamento quefuncione através da ação de um fluido pressurizado (água, óleo).

Tensões internas – forças internas; localizam-se dentro dopróprio material, podem ser de tração ou de compressão.

Traçagem – nome dado ao processo de riscar a peça, indicandoonde ela deve ser furada, fresada, etc.

GGlloossssáárriioo

BBiibblliiooggrraaffiiaa


138

BIBLIOGRAFIA

Morocini, Cleberson. Tecnologia de aperto de juntas:

Apostila da Exettech – Assessoria Técnica Industrial.

Curso de Mecânica, Telecurso 2000 Profissionalizante:

Editora Globo.

Princípios Básicos de Hidráulica – Senai-RS: Serviço

Nacional de Aprendizagem Industrial, Sistema Fiergs.

Catálogo PG-2000: Mitutoyo do Brasil.

Speck, Henderson José; Scheidt, José Arno; Silva, Julio César.

Desenho Mecânico, Florianópolis: Universidade Federal de

Santa Catarina, Centro de Comunicação e Expressão,

Departamento de Artes.

Frederick J., Gettys; W. Edward; Skove, Malcolm J. Física –

volume 1: Keller Makron Books do Brasil Editora Ltda, 1999.

Física – volume 2, Telecurso 2000: Editora Globo, 1995.

BBiibblliiooggrraaffiiaa

Programa FORMARE /Fundação Iochpe: Fone/Fax: (011) 3060.8388 • E-mail: [email protected]

rreeccoonnhheecciimmeennttoo ddee::oo pprrooggrraammaa tteemm oo

chancela finalistaprêmio

prêmio

Documents

Instrumentos de Medidas - formare.org.br · 1.2 Submúltiplos: metro e polegada 19 1.3 Controle Dimensional 21 1.4 Régua Graduada e Trena 22 ... 1.4 Régua Graduada e Trena 1.5 Manuseio