Metrologia Automobilistica CEFET-SC

EIXO TEMTICO METROLOGIAProf. Andr Roberto de Sousa

NDICE

1.

Qualidade e segurana de produtos e servios automobilsticos ____________ 61.1 1.2 1.3 Importncia para a Indstria e para a sociedade _____________________________ 8 Normalizao, Regulamentao Tcnica e Avaliao de conformidade _________ 10 A Metrologia __________________________________________________________ 15 Presena e importncia na vida do cidado e da sociedade __________________ 18 Presena e importncia nas atividades tcnicas ___________________________ 19

1.3.1 1.3.2

2.

Presena da Metrologia na rea automobilstica _________________________ 221.1. 2.2 2.3 2.4 Metrologia no Desenvolvimento de produtos _______________________________ 23 Metrologia no Controle de Processos e Produtos ___________________________ 24 Metrologia na Manuteno e assistncia tcnica____________________________ 26 Metrologia na Inspeo veicular__________________________________________ 28

3.

Fundamentos metrolgicos __________________________________________ 303.1 3.2 3.3 3.4 O Processo de medio_________________________________________________ 30 Erros e Incertezas de medio ___________________________________________ 33 Caractersticas metrolgicas de instrumentos______________________________ 38 A Importncia dos resultados confiveis __________________________________ 41

4.

Metrologia Dimensional ______________________________________________ 434.1 Sistemas de unidades __________________________________________________ 43 Sistema mtrico _____________________________________________________ 43 Sistema Ingls ______________________________________________________ 48 Converses de Unidades _____________________________________________ 50

4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2

Instrumentos de medio bsicos ________________________________________ 51

Metrologia Curso Tcnico de Automobilstica CEFET-SC

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4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3

Rguas graduadas (escalas flexveis) ___________________________________ 51 Escalas articuladas __________________________________________________ 57 Trenas ____________________________________________________________ 57

Calibradores e Verificadores_____________________________________________ 59 Calibradores _______________________________________________________ 59 Verificadores _______________________________________________________ 65

4.3.1 4.3.2 4.4

Paqumetros __________________________________________________________ 71 Tipos e usos _______________________________________________________ 73 O Princpio do Nnio _________________________________________________ 75 Clculo da resoluo _________________________________________________ 77 Paqumetro no sistema mtrico ________________________________________ 78 Paqumetro no sistema ingls __________________________________________ 87 Evitando erros de medio ____________________________________________ 94 Utilizando corretamente o paqumetro ___________________________________ 96 Cuidados com a conservao dos paqumetros ___________________________ 99

4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4.5

Micrmetros _________________________________________________________ 100 Tipos e aplicaes__________________________________________________ 103 Micrmetros no sistema mtrico _______________________________________ 106 Micrmetros no sistema Ingls ________________________________________ 114 Cuidados com a operao e conservao dos Micrmetros _________________ 120

4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.6

Relgios comparadores________________________________________________ 121 Tipos de relgio ____________________________________________________ 121 Mecanismo de amplificao __________________________________________ 124 Utilizao e Conservao ____________________________________________ 126 Relgio apalpador __________________________________________________ 127 Leitura nos relgios _________________________________________________ 128

4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5 4.7

Medidores internos com relgio_________________________________________ 131 Procedimentos de uso do comparador __________________________________ 134

4.7.1 4.8

Medio tridimensional ________________________________________________ 137 Princpio de medio ________________________________________________ 138 Potencialidades e Presena na Indstria Automotiva ______________________ 140 A mquina de medir por coordenadas __________________________________ 142 Iniciando a medio ________________________________________________ 146

4.8.1 4.8.2 4.8.3 4.8.4


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4.8.5 4.8.6 4.8.7 4.8.8

Tipos e tamanhos de Mquinas de Medir por Coordenadas _________________ 148 A tcnica de construo de elementos geomtricos _______________________ 150 Medio programada _______________________________________________ 151 Erros e Incertezas __________________________________________________ 152

5.

Calibrao de instrumentos de medio _______________________________ 1535.1 5.2 5.3 5.4 Importncia para a qualidade das medies ______________________________ 153 Exemplo de calibrao_________________________________________________ 155 Exigncia de normas de qualidade ______________________________________ 157 A Rede Brasileira de Calibrao - INMETRO _______________________________ 159

6.

BIBLIOGRAFIAS ___________________________________________________ 160

Esse material possui fins puramente didticos, sem nenhum fim comercial, e destina-se exclusivamente a apoiar os alunos do Curso Tcnico de Automobilstica do CEFET-SC na rea de Metrologia. A sua utilizao para fins comerciais e fora do contexto do CEFET-SC no est autorizada.

Prof. Andr Roberto de Sousa


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INTRODUOA metrologia a bssola que nos orienta a caminhar na direo certa para produzir bens e servios com segurana e qualidade.

A evoluo tecnolgica ocorrida na rea automobilstica nos ltimos anos aumentou a produtividade das empresas fabricantes e incluiu tecnologias bem mais complexas, o que proporcionou enormes avanos em termos de desempenho e confiabilidade dos veculos.A metrologia como cincia das medies est na base de qualquer atividade tcnica e a mola que impulsiona o desenvolvimento tecnolgico e a qualidade de produtos e servios na rea automobilstica. Todo o avano no desempenho e segurana dos veculos no ocorreria sem os inmeros testes e medies realizados durante as etapas de desenvolvimento de componentes e do veculo. A Frmula 1 um exemplo de campo de testes para os fabricantes, onde as tecnologias so testadas exaustivamente e, muitas delas, so introduzidas nos carros de passeio. Uma vez que o produto est em produo, as medies estaro em todas as operaes de controle de qualidade para ajustar os processos a produzirem sempre produtos dentro das especificaes. Sem essas medies, as empresas teriam srios problemas em seus processos e ns consumidores estaramos sujeitos a produtos com qualidade muito deficiente. Nas atividades de assistncia tcnica, a metrologia est presente em cada procedimento de montagem, desmontagem, diagnstico e anlise de falhas. Com a grande tecnologia instalada nos veculos, as atividades de manuteno h muito deixaram de ser meros apertos de parafusos. Em todas essas atividades a qualidade das medies indispensvel para a qualidade de produtos e servios. No existem bons produtos e servios sem que os profissionais atuantes empreguem mtodos e instrumentos adequados para realizar as medies de forma confivel. Nessa apostila, voc reconhecer a importncia da metrologia no cotidiano e nas atividades tcnicas na rea de automobilstica, e conhecer instrumentos e tcnicas de medio que sero de grande importncia para toda a sua vida profissional. Prof. Andr Roberto de Sousa


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1. Qualidade e segurana de produtos e servios automobilsticosA indstria automotiva um setor produtivo de importncia estratgica para qualquer pas industrializado. As muitas atividades que giram em torno da produo de veculos automotores empregam milhares de pessoas, geram renda para o Pas, impostos para os governos e produzem bens e servios indispensveis para a sociedade.

Voc consegue imaginar hoje em dia um mundo sem automveis, motos, caminhes, nibus e mquinas agrcolas?

A presena indispensvel dos veculos automotores no nosso dia a dia

A produo de veculos desencadeia uma srie de atividades de produo e de servios, desde as indstrias de base que fornecem as matrias-prima, passando pelas indstrias de autopeas, pelas montadoras e chegando at a manuteno e assistncia tcnica dos veculos. A prxima figura mostra essa seqncia de atividades, resumindo o que se chama de cadeia produtiva da indstria automotiva.

Cadeia produtiva um agrupamento de empresas do mesmo setor que atua de forma coordenada e em parceria para atingir um objetivo comum.

Por sua importncia estratgica para a indstria e para a vida cotidiana de todos ns, os produtos e servios produzidos dentro da cadeia produtiva da indstria automotiva precisam apresentar um alto nvel de qualidade e uma grande segurana operacional. Os consumidores


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no podem ser expostos a riscos ou serem enganados por produtos e servios de baixa qualidade. Para garantir essa segurana, os produtos e servios devem ser construdos dentro de bons padres tcnicos e passar por avaliaes para comprovar o atendimento s suas especificaes. Indstria deinsumos bsicos Metais ferrosos (bobinas, chapas, perfis, tubos, arames de ao, etc) Metais no ferrosos (cobre, alumnio, zinco, estanho, chumbo,etc) No metlicos (cortia, madeira,borracha, papelo, polmeros, amianto, etc) Outros (vidros, eletroeletrnicos tintas e resinas, produtos qumicos, etc) ,

Indstria deautopeas Motores e complementos Peas para cmbio Peas para suspenso Peas para sistema eltrico Peas paracarroceria Peas de acabamento e acessrios

Indstria montadora de auto-veculos Automveis Comerciais leves nibus Caminhes Mquinas agrcolas

Revendedores e distribuidores autorizados deveculos

CLIENTE FINALCadeia produtiva da indstria automotiva

Alm de garantir a segurana, os produtos e servios devem procurar satisfazer totalmente os consumidores. Hoje, as exigncias por desempenho e confiabilidade nos veculos so cada vez maiores e o mesmo se exige das atividades de manuteno. Todos ns procuramos os servios de assistncia tcnica que consigam realizar as atividades de manuteno da forma mais eficiente e no menor custo. Se as empresas no conseguem atingir esses objetivos e satisfazer os consumidores, eles iro buscar outros produtos e servios. A qualidade e segurana nas atividades da rea automotiva so, pois, indispensveis para a competitividade das empresas no mercado e para a segurana e satisfao dos consumidores.


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1.1

Importncia para a Indstria e para a sociedade

Para as empresas, a qualidade e segurana dos produtos importante na medida em que isso ir deixar os clientes seguros e satisfeitos. Acidentes provocados por produtos e servios de m qualidade geram grandes prejuzos de imagem para a empresa, alm de todos os eventuais problemas para os seus clientes (figura abaixo). De forma semelhante, produtos e servios de m qualidade que chegam at os clientes so um pssimo marketing para a empresa.

PROBLEMAS NA PRODUO DA AUTOPEA

PRODUTOS DEFEITUOSOS ENVIADOS PARA A MONTADORA

FALHA DOS PRODUTOS DEFEITUOSOS

Produtoso defeituosos e no detectados pelo Controle de qualidade

Consequncias: Acidentes Defeitos Recall de produtos Perda de clientes Etc.

Problemas de qualidade e segurana em produtos automotivos

O conceito de qualidade est associado ao atendimento da funo para o qual o produto ou servio foi produzido. Na produo automotiva, cada veculo projetado para atender certos requisitos tcnicos. Um carro popular foi projetado para ter certas caractersticas e um jipe para ter outras caractersticas. Aps o projeto, os veculos so produzidos e chegam at os consumidores, que os compraram por causa das caractersticas tcnicas anunciadas. Se os veculos atendem a essas especificaes tcnicas, o consumidor estar satisfeito e o produto ter um conceito de boa qualidade. Diante da grande concorrncia existente entre os muitos fabricantes de automveis e entre os diversos prestadores de servios de manuteno, as empresas empregam todos os esforos e investem pesados recursos para melhorar os seus mtodos de trabalho, de forma a se tornarem mais produtivos e eficientes (prxima figura). Sendo mais eficiente, diminui a probabilidade de ocorrerem produtos e servios fora de especificao e aumentam as chances de satisfao dos clientes. Sendo mais produtiva, a empresa pode praticar preos mais baixos e competir em melhores condies no mercado.


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PRODUO COM QUALIDADE E PRODUTIVADE

PRODUTO EFICIENTE COM PREO COMPETITIVO

CLIENTE SATISFEITO

EMPRESA COMPETITIVA NO MERCADO

Qualidade e produtividade para a empresa competir

Para a sociedade e para os consumidores, a qualidade e segurana de produtos e servios automotivos so importantes para a garantia de se ter bons produtos e servios pelo dinheiro que pagam. As pessoas no podem ser prejudicadas por produtos e servios de m qualidade ou que ponham em risco a sua sade. Uma vez que o cliente se disps a investir em um produto ou servio levados por propagandas de qualidade e segurana, as suas expectativas no podem ser frustradas. Situaes como essas, que ocorrem a todo o momento, so responsveis por acidentes, perda de imagem das empresas, prejuzo para os consumidores e meio ambiente.

Que imagem voc teria de um automvel que acaba de comprar e, ao rodar algumas centenas de km, peas comeam a fazer rudos, vazamentos ocorrem, falham de acabamento vm tona, o desempenho cai, o consumo aumenta, etc. ?

Qual seria sua impresso de um fabricante de autopeas que produz componentes de baixa qualidade que falham bem antes do prometido ?

Que imagem voc teria de uma oficina que faz manuteno no seu carro, cobra caro por isso, mas o problema volta em pouco tempo ?

Que imagem voc faria de um posto de combustveis que lhe vende combustvel adulterado e coloca leo lubrificantes de baixa qualidade no seu automvel ?

O que voc pensa de fabricantes de automveis que esto a todo momento fazendo chamada generalizada de carros para a reposio de peas defeituosas (Recall) ?

Qual a impresso voc teria sobre empresas de transporte rodovirio que negligencia na manuteno da frota e coloca em risco a vida de pessoas e a segurana do meio ambiente ?


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Para fugir de situaes como essas, as empresas srias buscam a todo o momento produzir bens e servios automotivos dentro de bons padres de qualidade e segurana. No basta fazer.Tem que fazer bem feito. Sempre. Mas, como garantir a produo de bens e servios sempre com boa qualidade para os clientes, se os processos de produo ou prestao de servios so sujeitos a erros ?

PROCESSO COM IMPERFEIES COMO GARANTIR PRODUTOS 100% BONS ?

PROJETO

MATERIAIS

MO DE OBRA

MQUINA

MTODO

MEIO AMBIENTE

MEDIO

Garantia da qualidade dos produtos

Nessa apostila voc conhecer algumas ferramentas e mtodos indispensveis para a garantia de qualidade de produtos e servios automotivos.

1.2

Normalizao, conformidade

Regulamentao

Tcnica

e

Avaliao

de

As normas so regulamentos que padronizam aes, atividades ou mtodos produtivos. A vida em comunidade impe a existncia de diversas normas, at mesmo as normas de comportamento. Comunidades de animais tambm seguem normas de conduta que, ainda que primitivas, so bem estabelecidas. A bblia e outros livros sagrados nos oferecem normas de conduta bem especficas e de carter universal. At jantares sofisticados tm normas precisas de atitudes conhecidas como etiqueta. Na rea tcnica, tudo o que fazemos deve seguir mtodos padronizados contidos em procedimentos internos, livros, manuais tcnicos, normas, etc. a obedincia s recomendaes


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contidas nesses documentos que possibilita produzir produtos e servios dentro de certas especificaes de qualidade.

As normas tcnicas so documentos que padronizam aes, atividades ou mtodos produtivos.

As normas so fundamentais para a uniformizao das atividades e para garantir os requisitos mnimos de qualidade e de segurana relacionado aos produtos e servios. Podem ter validade internacional, nacional, de um determinado setor ou ser aplicada somente dentro da empresa.

ISO IEC

INTERNACIONAL

Normas Regionais MERCOSUL

REGIONAL

Normas Nacionais ABNT, DIN, BSI, ANSI, ...

NACIONAL

Normas de Empresa

EMPRESA

Hierarquia das normas

Atualmente no mundo globalizado em que vivemos, imprescindvel que exista uma padronizao de atividades na produo e prestao de servios. essa padronizao que permite a intercambiabilidade entre componentes na produo e que permite definir os requisitos mnimos de segurana que certos produtos e servios precisam atender. Para ser exportado, os produtos precisam demonstrar estar em conformidade com certas exigncias contidas em normas (prxima figura).

A intercambiabilidade significa que componentes produzidos em locais completamente diferentes possuem geometrias e tamanhos dentro de certas medidas de tal forma que possam encaixar uns nos outros e manter um funcionamento correto no produto.


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Importncia da intercambiabilidade entre peas

Todas as atividades de manuteno automotiva so realizadas segundo procedimentos tcnicos contidos em manuais e normas. A eficincia de uma oficina de manuteno pode ser atestada por normas de qualidade como a ISO9000, o que revela que a empresa passou por uma auditoria e teve a sua organizao e mtodos de trabalho aprovados. Tambm na rea automotiva, a certificao de mecnicos pela ASE (Automotive Service Excelence) revela que eles passaram por uma avaliao e demonstraram estar em conformidade com os requisitos das normas dessa associao. A normas possuem carter voluntrio e, assim, no impedem que nenhum produto ou servio seja comercializado. Contudo, os produtos e servios que no esto de acordo com as normas estipuladas tm maior dificuldade para sua aceitao no mercado. A figura a seguir mostra um problema da falta de normalizao. Embora a empresa de tomadas no seja obrigada por lei a seguir nenhuma norma em relao ao formato dos pinos do plug, o mercado a obriga a seguir essas normas, caso contrrio seus produtos no sero vendidos.

?!

Falta de normalizao impede o uso do produto


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No Brasil, as normas so elaboradas no mbito da ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas, entidade privada criada com o objetivo de coordenar, orientar e supervisionar o processo de elaborao das normas nacionais. Diferentemente das normas, os regulamentos tcnicos possuem carter obrigatrio e so estabelecidos pelo governo atravs de diversos agentes, em suas reas de competncia, para assegurar algumas metas como a garantia da segurana e sade dos consumidores; proteo dos consumidores contra

prticas comerciais enganosas e compra inadvertida de produtos inadequados ao uso, alm da proteo do meio ambiente. Os produtos que no estiverem de acordo com tais regulamentos no podem ser comercializados. Extintores de incndio, capacetes precisam regulamentos comercializados. de motociclista e pneus atender serem

obrigatoriamente tcnicos para

Com base nos requisitos tcnicos especificados por normas e regulamentos, so realizadas verificaes da adequao do produto, na atividade conhecida como avaliao de conformidade.

A avaliao da conformidade verifica se um produto, processo ou servio atende aos requisitos especificados e confirma ou no se os regulamentos/normas esto sendo cumpridos.

Esse conceito demonstra que um produto, processo, servio, sistema ou at mesmo pessoas podem ser avaliados e testados desde que uma norma ou regulamento tcnico tenham sido estabelecidos (prxima figura). Este um poderoso instrumento tanto para proteger o consumidor quanto para o desenvolvimento da qualidade dos produtos e das empresas.


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Avaliao da conformidade em capacetes para motociclistas

Veculos automotores que sofrem alguma alterao na sua estrutura tambm so objeto de avaliao obrigatria. Esses veculos so levados a algum rgo de inspeo credenciado pelo INMETRO e avaliados tecnicamente para verificar a sua adequao a normas de segurana. Da mesma forma o transporte de cargas perigosas tambm precisar atender a normas de segurana e em alguns pases todos os veculos avaliado anualmente para verificar as suas condies de segurana e nvel de poluio ambiental (figura abaixo).

Avaliaes de conformidade em veculos e em cargas perigosas (Gava)

Os produtos, servios e pessoas que passam por avaliaes de conformidade recebem certificados de conformidade, que a base da confiana que os consumidores possuem em relao a eles. Com a crescente conscientizao dos consumidores, aumenta a procura por produtos e servios certificados. Dessa forma, mesmo em situaes em que a avaliao de conformidade no obrigatria, as empresas tm procurado avaliar e certificar os seus produtos, servios, pessoas e sistemas.


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Nos produtos e servios, essa avaliao de conformidade no se faz sem que existam mtodos de medio e ensaio que possam atestar a qualidade. Na rea tcnica, todas as caractersticas de desempenho de um produto so medidas para verificar se atendem as suas especificaes. Se o produto atende as especificaes est em conformidade e se no atende est no conforme. Isso afasta a idia de que um produto com qualidade simplesmente um produto bom. A palavra qualidade tem sido utilizada de forma abusiva, geralmente para rotular um produto como bom ou ruim. O desenvolvimento das tcnicas de medio trouxe a possibilidade de facilmente comparar produtos por meio de caractersticas bem definidas. A avaliao de produtos e servios est sempre baseada em alguma medio ou, melhor dizendo, atravs do emprego da Metrologia.

1.3

A Metrologia

Desde os tempos mais antigos o homem precisou expressar certas quantidades atravs de medies. A quantidade de ouro, a extenso de terras, o volume de um lquido e muitas outras situaes so exemplos de necessidades que o homem tinha para expressar em nmeros alguns fenmenos fsicos. Com o passar do tempo e o aumento do comrcio e da produo, essa necessidade foi ficando maior e, com isso, foram surgindo os padres e as unidades de medida. Diferentemente de um processo de contagem em que somente um nmero suficiente (nmero de pes, nmero de meles, nmero de tijolos, etc.), na medio ns precisamos de unidades de medio que sejam bem definidas, universais e aceita por todos. Devido s dificuldades tcnicas daquela poca, as unidades de medida eram referenciadas a padres muito simples, sem nenhuma preciso. As partes do corpo humano de um rei, por exemplo, foram as primeiras unidades de medida de comprimentos, pois eram universais e podiam ser verificadas pro qualquer pessoa. Na rea de massa, pedras e objetos metlicos variados eram usados em balanas de pratos para a pesagem de produtos (prxima figura).


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Primeiros padres de medio utilizados

Essa situao criava grandes problemas, pois esses padres variavam de regio para regio ou mesmo de pessoa para pessoa, o que dificultava muito as transaes comerciais entre os povos.

Como trocar produtos sem uma base de comparao nica ?

Para resolver esse problema, era necessrio estabelecer padres de medida que fossem muito precisos e que todos o reconhecessem como a referncia primria das medies. Com o passar do tempo, esses padres foram surgindo e sendo aperfeioados at chegarmos situao que temos atualmente, em que todas as medies esto referenciadas a unidades de medida reconhecidas e aceitas internacionalmente. Unidade (de medida) uma grandeza especifica, definida e adotada por conveno, com a qual outras grandezas de mesma natureza so comparadas para expressar suas magnitudes em relao quela grandeza.

Isso permite que resultados de medies realizadas em partes diferentes do mundo possam ser comparados entre si, o que permite a padronizao de atividades produtivas, de mquinas, de produtos e servios. O tamanho de uma chave de boca, a carga mxima de um veculo, a potncia de um motor e o torque de aperto de um parafuso so alguns exemplos da padronizao atravs de unidades de medio.


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Velocidade mxima: 320 km/h

Frequncia interna: 1 GHz Tela de 14 polegadas

Consumo: 9 km/l

Consumo de energia da sua casa: 120 kWh

Volume: 1 litro Gordura: 6 g Valor calrico: 120 kCal Presso arterial Volume mximo = 80 m3 Aro de 14 polegadas

Volume = 10.000 m 3 Carga mxima: 40 t Chave 10 (mm)

Rudo: 65 db Voltagem: 220 V Potncia mxima: 800 CV

Caracterizao e padronizao metrolgica de produtos e servios

A cincia que trata de tudo isso se chama de Metrologia, ou cincia das medies.

A metrologia a cincia da medio, e engloba todos os fenmenos, instrumentos e procedimentos envolvendo as medies e unidades de medida. Trata dos conceitos bsicos, dos mtodos, dos erros e sua propagao, das unidades e dos padres envolvidos na quantificao de grandezas fsicas.

Por causa da grande quantidade de grandezas fsicas, a metrologia possui vrios campos de atuao. Dentre esses campos podemos citar:

Metrologia Eltrica, que trata da definio e manuteno das grandezas eltricas que so referncia para todas as medies nessa rea. Abrange todos os padres, sistemas de medio, normas e procedimentos de medies aplicveis na rea eltricas.

Metrologia Qumica, que inclui todas as grandezas utilizadas para a caracterizao qumica e quantificao de materiais e substncias. As quantidades e os tipos de componentes de um alimento ou medicamento so determinados atravs da metrologia qumica.


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Metrologia Mecnica que engloba as reas de temperatura, massa, fora, presso, etc., e uma rea que muito importante para a indstria e servios na rea automotiva. a metrologia dimensional, que inclui toda a parte de medies de comprimento e ngulos e possui importncia estratgica em qualquer atividade tcnica na rea de mecnica. Os tamanhos de peas que se compra ou fabrica precisam estar dentro de medidas bastante precisas, caso contrrio corre-se o risco de haver problemas de montagem ou falhas de desempenho no produto final (figura abaixo).

METROLOGIA MECNICA

DIMENSIONAL

FORA

PRESSO

MASSA

VOLUME

TEMPERATURA

rea da Metrologia mecnica que trata das medies de comprimentos e ngulos

Subdivises da Metrologia mecnica e a metrologia dimensional

Essa rea de metrologia dimensional e a sua presena no setor automobilstico so o objeto de estudo dessa apostila e do eixo temtico de metrologia nesse curso tcnico de mecnica.

1.3.1 Presena e importncia na vida do cidado e da sociedadePor sua presena constante ao longo da nossa vida, a metrologia tem importncia fundamental no cotidiano do cidado, da sociedade e da indstria. Ao longo da nossa vida, nos deparamos com situaes que esto sempre precisando de alguma medio. Ao acordar e olhar para o relgio, ao abastecer o carro, ao pesar o prato no restaurante, ao medir a temperatura do corpo e em muitas outras situaes estamos praticando atividades metrolgicas essenciais para a nossa vida.


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A sade e proteo do consumidor e do meio ambiente tambm grandemente ajudada pela metrologia. Na rea mdica, os exames dos mais simples aos mais sofisticados empregam medies para o

diagnstico e tratamento de doenas.

As quantidades dos produtos e servios que consumimos so padronizadas por medies e a qualidade dos produtos que

consumimos ou utilizamos avaliada atravs de ensaios laboratoriais para verificar a sua adequao ao uso e consumo.

As condies ambientais do ar e das guas so continuamente monitoradas atravs de medies, para indicar alguma irregularidade e tomar as aes corretivas.

Esses so alguns pequenos exemplos da importncia da metrologia na nossa vida.

1.3.2 Presena e importncia nas atividades tcnicasNas empresas tcnicas, industriais e de servios, a metrologia est na base de qualquer atividade tcnica que sustenta todas as aes de melhoria e garantia da qualidade de produtos e servios. Toda e qualquer atividade tcnica ir precisar de alguma medio ao longo da sua execuo. Na Indstria, as medies so realizadas ainda na etapa de projeto do produto. As especificaes tcnicas dos componentes a serem fabricados e esto todas baseadas em unidades de medio (prxima figura). Da mesma forma, a especificao de materiais e dos componentes a serem comprados tambm obedece a padres tcnicos baseados em unidades de medio.


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EXIGNCIAS SOBRE O EIXO VIRABREQUIM Impactos Deformaes Velocidade Temperatura Corroso

PROJETO

ESPECIFICAES TCNICAS Tamanhos e formas (mm) Peso (kg) Resistncia mecnica (kgf/mm2) Dureza (HB, HRC, )

As especificaes tcnicas precisam de unidades de medio

Aps o projeto inicial vem a etapa de desenvolvimento, quando muitas medies e testes so realizadas para melhorar a sua eficincia e confiabilidade e para faz-lo atender a certas exigncias de clientes, normas e rgos legais. Antes de entrar em produo, um produto passa por muitas e muitas horas de testes e por muitos melhoramentos, at ter o seu desempenho melhorado e a sua confiabilidade comprovada. Esse desenvolvimento tecnolgico e melhoria de qualidade s so possveis por meio de prticas metrolgicas confiveis, que indicam o caminho a ser seguido para a otimizao de performance do produto (figura abaixo).

ENSAIOS E TESTES

PROJETO INICIAL

PROJETO OTIMIZADO

MELHORAMENTOS

A Metrologia est nos testes que levam ao desenvolvimento dos produtos

Uma vez que as condies timas do produto esto definidas, parte-se para a etapa de produo, na qual a metrologia continua a exercer uma funo indispensvel e muito importante nas operaes de controle de qualidade de processos e de produtos, para verificar se as especificaes tcnicas colocadas no projeto dos componentes esto de fato sendo atendidas. Em vrias etapas, medies so realizadas e, caso algum desvio seja identificado, aes corretivas so realizadas para manter o processo sob controle. Produtos fora de especificao so afastados para retrabalho e mesmo o descarte (prxima figura).


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A Metrologia a base das atividades de controle de qualidade na produo

Uma vez que esse produto est no mercado j com o seu dono, as atividades de manuteno e assistncia tcnica devem dar o apoio necessrio para que a eficincia e segurana desse produto se mantenham ao longo do tempo (prxima figura). Nas atividades de assistncia tcnica, a metrologia tambm est presente a todo o momento. Muitas medies sero realizadas para identificar ferramentas, verificar os tamanhos de peas, diagnosticar falhas, analisar desgastes, etc.

Medies so fundamentais nas atividades de manuteno

Em qualquer dessas etapas, caso a empresa pratique uma metrologia sem confiabilidade, produtos e servios mal realizados chegaro at o seu cliente e, mais cedo ou mais tarde, problemas sero percebidos e as suas causas descobertas. Certamente a empresa causadora do problema ter srias dificuldades para vencer novos pedidos de compra com esse cliente no satisfeito. Problemas como esse prejudicam enormemente os esforos da empresa para conquistar clientes. A busca da metrologia como diferenciador tecnolgico e comercial para as empresas , na verdade, uma questo de sobrevivncia. No mundo competitivo em que estamos, no h mais espao para medies sem qualidade, e as empresas devero investir recursos (humanos, materiais e financeiros) para incorporar e harmonizar as funes bsicas da competitividade: normalizao, metrologia e avaliao da conformidade. (Confederao Nacional da Indstria).


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2. Presena da Metrologia na rea automobilsticaPara que percebamos a penetrao da metrologia nas atividades da rea automotiva, observemos a figura abaixo. As etapas, que traz as etapas que compem o ciclo de vida de um veculo, desde as primeiras anlises de mercado para verificar as preferncias e necessidades dos consumidores, at o final do ciclo com as atividades de manuteno e assistncia tcnica. Neste captulo 2, voc ir conhecer as atividades principais onde a metrologia est presente na setor automotivo.

MERCADOTendncias e Necessidades

DEPTO. DE MARKETINGAnalisa continuamente o mercado e capta as necessidades e oportunidades

DEPTO. DE DESENVOLVIMENTOTrabalha tecnicamente as necessidades do mercado, para transform-las em produtos Esboo de conceitos Simulaes computacionais Construo de prottipos Testes e melhoramentos Definio do produto Projeto para produo

Tipo de veculo Faixa de potncia Acessrios Faixa de preo Volume de vendas Concorrncia

ASSISTNCIA TCNICAD suporte aos clientes na manuteno do veculo, de forma rpida e eficiente

CLIENTEAdquire o veculo em funo das especificaes divulgadas Robusto Confortvel Econmico Veloz

DEPTO. DE PRODUOSe encarrega de produzir os veculos conforme as especificaes detalhadas no projeto Planejamento dos processos Compra de materiais Compra de autopeas Fabricao dos componentes Integrao e montagem Testes e expedio

Realizar a manuteno preventiva Identificar e corrigir problemas Orientar usurio a lidar com o veculo Comunicar a fbrica sobre anormalidades

Ciclo produtivo do setor automobilstico


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2.1. Metrologia no Desenvolvimento de produtosNo desenvolvimento de um veculo, todo o trabalho comea quando a empresa, atravs do seu departamento de marketing, alertada de que o mercado est precisando de um determinado produto e que existe a oportunidade de lanar um novo produto nessa rea. atribuio das pessoas que trabalham nesse setor monitorar continuamente as tendncias de mercado e da concorrncia, para identificar essas oportunidades em potencial. Essa informao , ento, passada rea de desenvolvimento de produtos. Nesse setor, os profissionais vo empregar todos os esforos e tecnologias para trabalhar tecnicamente a necessidade do consumidor e desenvolver o produto. Nesse momento a metrologia possui uma funo indispensvel para se chegar a um bom produto. Aps os esboos e construo dos prottipos, existe uma infinidade de testes e medies aplicadas para poder verificar a performance dos componentes e do veculo, antes que esse seja liberado para a produo. No desenvolvimento de um motor, por exemplo, (prxima figura) se fazem muitos ensaios para verificar a sua performance, consumo, rudo, vibraes, nvel de poluentes, etc. Com base nos resultados dessas medies, vrias alteraes so realizadas para fazer o seu regime de funcionamento mais eficiente e a sua vida til maior. Antes de o motor entrar em produo, muitas e muitas atividades de medio sero realizadas at que as condies mais adequadas tenham sido atingidas. Se as medies no forem bem feitas, no h como se ter um bom produto.Projeto originalAnlises Meta Ensaiosia inc EficModifica es Ensaios A nlises Modifica es

Condi es estabelecidas

Ensaios

A nlises

Projeto para produo

Bancada de testes de motor e cmbio

Modificaes

Metrologia atuando no desenvolvimento de um motor de combusto

Assim ocorre com todos os componentes de um veculo e com ele prprio. Esse desenvolvimento tecnolgico e melhoria de qualidade s so possveis por meio de prticas metrolgicas confiveis, que indicam o caminho a ser seguido para a otimizao de performance do produto. Medies erradas favorecem que componentes com defeitos de projeto sejam aprovados, causando problemas com o Recall de veculos para troca de peas.


23

2.2

Metrologia no Controle de Processos e ProdutosNa etapa de produo existe a necessidade de garantir que os componentes estejam

sendo produzidos de acordo com as especificaes colocadas no projeto. Em todo e qualquer processo de fabricao, a influncia do operador, da mquina, do ambiente, etc. ir produzir variaes na qualidade dos produtos. Para evitar problemas, indispensvel que a metrologia seja empregada. Ento, em todos os processos so realizadas medies para verificar se os componentes esto sendo bem produzidos e para ajustar possveis desvios nos processos. Produtos fora de especificao sero afastados e os erros encontrados sero informados para corrigir os processos. Ao final da produo o produto ser tambm testado e inspecionado em uma srie de aspectos para verificar a sua eficincia, confiabilidade, segurana operacional, atendimento a requisitos de normas, certificao de conformidade para comercializao no Brasil ou exterior, etc.Processo Controle de qualidade

Peas

Aprovado Despachado para o cliente Refugado

Informaes para ajustar o processo

Metrologia no controle da produo de autopeas

Assim, alm de evitar que maus produtos cheguem at o cliente, as atividades metrolgicas na produo orientam os processos a produzirem componentes dentro dos limites de especificao, reduzindo desperdcios e aumentando a produtividade. Com a globalizao, as exigncias de qualidade dos produtos nesse sentido tm aumentado muito. Com o intenso comrcio entre empresas de diferentes pases, hoje em dia necessrio garantir que componentes fabricados em locais totalmente diferentes sejam montados e funcionem perfeitamente. Essa intercambiabilidade entre componentes mecnicos um grande desafio para as empresas e a metrologia a arma para vencer esse desafio (prxima figura).


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Despachados para o cliente

CLIENTEMONTAGEM E TESTES INSTALAO E TESTES

CLIENTE FINAL

A metrologia possibilita a intercambiabilidade entre componentes

Diante do que foi colocado, fica claro a necessidade e importncia da metrologia em todas as aes de melhoria e garantia da qualidade de produtos industriais. No entanto, para que cumpra a sua funo, as medies precisam apresentar um bom nvel de confiabilidade metrolgica. Da mesma forma que uma bssola com problemas leva o viajante para a direo errada, uma metrologia sem confiabilidade provoca erros de avaliao de produtos e de controle de processos, com conseqncias imprevisveis para a empresa e seus clientes. No basta medir, tem que medir com confiabilidade.

Medio das estruturas soldadas veculos


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2.3

Metrologia na Manuteno e assistncia tcnicaUma vez que o veculo produzido foi vendido, necessrio apoiar o usurio durante e

aps o perodo de garantia, com uma srie de atividades de assistncia tcnica, que inclui principalmente:

Revises, dentro e fora da garantia; Manuteno preventiva; Manuteno corretiva e Orientao do usurio ao uso do veculo.

A rea de assistncia tcnica possui, ainda, uma misso bastante importante no ciclo de produo de um veculo, que o de identificar problemas que ocorrem com uma freqncia acima do normal. Esses problemas podem indicar erros de projeto de um componente e, ao avisar a fbrica desse caso, a assistncia tcnica contribui grandemente para que o problema seja solucionado nos prximos veculos produzidos ou mesmo para que os proprietrios sejam convidados a trocar gratuitamente a pea, na operao que se chama de Recall. Nessas atividades, freqentemente o mecnico precisa identificar tamanhos de de parafusos, para porcas, etc. e utilizar Muitas

instrumentos

medio

essa

identificao.

ferramentas de manuteno so padronizadas quanto ao seu tamanho, por exemplo, chaves de boca. Muitos procedimentos de montagem so padronizados inteiramente quanto seqncia de colocao de

componentes e tambm quanto intensidade do aperto dos parafusos. A medio desse aperto feita com um torqumetro, instrumento colocado junto chave de aperto que orienta o mecnico sobre esse aperto.

Na manuteno de um sistema de injeo eletrnica, vrias medies de grandezas mecnicas e eltricas so realizadas para um correto diagnstico e ajuste do sistema. Sem essas medies praticamente impossvel identificar defeitos e realizar as correes necessrias.


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Na parte estrutural do veculo, a geometria e o alinhamento de chassis, suspenso e pneus tambm so realizados com o auxlio de sistemas de medio mecnicos e pticos. Da mesma forma o ajuste dos faris emprega a metrologia (figura abaixo).

Medies para balanceamento de rodas e para a regulagem de geometria e faris

As anlises de desgaste de peas so realizadas atravs de observaes e tambm atravs de medies. A profundidade dos sulcos de pneus, a espessura de material em pastilhas e lonas de freio e o desgaste de peas do motor so exemplos de medies realizadas para identificar desgastes e corrigi-los. O reparo de um motor com atividades de usinagem e troca de componentes s se faz de forma eficiente atravs de medies precisas em bloco, virabrequim e outros componentes.

A metrologia indispensvel para as atividades de reforma de motores

Nesses exemplos e em muitas outras situaes constata-se a grande presena da metrologia em atividades de manuteno automotiva. Mais uma vez, ressalta-se a importncia de medies de qualidade para obter resultados confiveis que levem soluo dos problemas. Medies com erros levam a um diagnstico errado do problema e dificultam os ajustes e correes.


27

2.4

Metrologia na Inspeo veicularEm muitas situaes, os veculos automotores precisam passar por medies para

verificar se as suas caractersticas tcnicas esto de acordo com as normas de segurana do trnsito. Essas atividades so conhecidas no mercado como Inspeo Veicular sendo realizadas por rgos credenciados ao INMETRO, e so de grande importncia para identificar irregularidades que possam causar acidentes, poluir o meio ambiente e outras conseqncias desagradveis. A legislao de trnsito contm vrios itens relacionados aos requisitos tcnicos que os veculos precisam atender para poder ser liberada a sua circulao. Um desses itens trata da inspeo de veculos que tenham passado por alguma alterao estrutural e veculos especiais. O alongamento do chassi, por exemplo, uma das alteraes que precisa ser verificada para comprovar o atendimento a normas de segurana veicular. O projeto do pra-choque traseiro de um caminho tambm precisa estar de acordo com normas de segurana e passar em testes de resistncia (figura abaixo).

Atividades de Inspeo de veculos especiais

O transporte de pessoas tambm objeto de inspeo veicular. As condies tcnicas de nibus, vans escolares e similares tambm precisam ser verificadas para assegurar o cumprimento s normas (figura 2.9).

Inspeo de veculos de transporte coletivo (Grupo GAVA)


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Tambm objeto de regulamentao a rea de transporte de cargas perigosas, como substncias txicas e combustveis. Os veculos que transportam tais cargas precisam atender a vrias questes tcnicas especficas dessa atividade e precisam passar por inspees peridicas para verificar se est atendendo a essas normas.

Inspeo de veculos de transporte de cargas perigosas

Um outro exemplo de medio na rea de inspeo veicular ocorre na rea de emisso de poluentes. Em muitos pases anualmente os veculos so inspecionados e colocados em estaes de teste que medem o nvel de emisses do motor. Se estiver de acordo com as normas liberado para circular. Caso contrrio, o proprietrio obrigado a realizar os ajustes necessrios para enquadrar o veculo dentro dos limites mximos permitidos.

Medio do nvel de emisses de poluentes

Em qualquer dessas situaes as medies devem ser realizadas com grande responsabilidade e confiabilidade, pois um laudo incorreto acerca da condio de segurana de um veculo pode causar grandes acidentes e trazer grandes complicaes para o profissional responsvel pela avaliao do veculo.


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3. Fundamentos metrolgicos

Como j vimos no incio dessa apostila, a medio uma operao de fundamental importncia para diversas atividades do ser humano, da sociedade e para o desenvolvimento tecnolgico das empresas. A nossa qualidade de vida e o desenvolvimento das empresas est bastante fundamentada na quantificao de diversas grandezas fsicas. Dada essa importncia, deve haver um compromisso de buscar a confiabilidade nos resultados das medies. Medir uma tarefa fcil, mas cometer erros de medio ainda mais. Todas as decises que so tomadas com base em uma medio esto sujeitas a problemas originados por erros da prpria medio. Embora a tarefa de medio seja operacionalmente simples e no final sempre temos um nmero, no to simples obter resultados confiveis, pois nenhum instrumento ou operador perfeito. Temos o desafio de buscar obter resultados confiveis mesmo com imperfeies interferindo nas medies. O nico caminho para vencer esse desafio ter um bom conhecimento terico e prtico sobre o que acontece em um processo de medio, como voc aprender em seguida.

3.1

O Processo de medio

Vamos analisar passo a passo como ocorre um processo de medio, tomando como exemplo a medio do dimetro de um eixo. Em toda e qualquer medio ns queremos determinar a quantidade de uma grandeza fsica, nesse caso, um comprimento. Para que essa medio tenha validade, essa quantidade precisa ser determinada de forma referenciada a uma unidade de medio que seja aceita e reconhecida, no caso o metro (m). Seria um absurdo voc determinar esse comprimento utilizando referncias como palmos, cabeas, pedaos de corda, ou outra referncia rudimentar de comprimento, no reconhecida. Sabendo disso, partimos em busca de um equipamento que nos auxilie nessa tarefa. Uma vez que ns no podemos estimar com confiabilidade essa quantidade somente avaliando


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visualmente, precisamos de uma ferramenta conhecida como instrumento de medio, que deve ser construda com materiais especiais e com bastante critrio de forma a poder representar bem a unidade de medio de interesse. Trenas, rguas, escalas e outros artefatos que iremos conhecer em breve so exemplos dessas ferramentas utilizadas nas medies.

Agora de posse do instrumento de medio, aplicamos sobre o objeto que queremos medir e temos uma indicao, um nmero acompanhado de uma unidade de medio. Anotamos esse valor e, em funo do resultado, tomamos uma ao para corrigir ou no eventuais problemas no eixo.

Indicao (de um instrumento de medio) o valor de uma grandeza fornecido por um instrumento de medio.

Essa seqncia descreve as operaes por que passamos para quantificar qualquer grandeza de interesse que precisamos determinar, e explica de forma detalhada a essncia do que o ato de medir.

Medir o procedimento experimental pelo qual o valor momentneo de uma grandeza fsica (mensurando) determinado como um mltiplo e/ou uma frao de uma unidade, estabelecida por um padro, e reconhecida internacionalmente.


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Nessa definio participaram alguns atores que voc provavelmente deve ter identificado. So esses atores que fazem um processo de medio acontecer. So eles: A grandeza a medir (mensurando); O Instrumento de medio O operador do instrumento de medio

Grandeza a medir

Instrumento

Operador

Processo de Medio

Esses atores estaro presentes em qualquer processo de medio e sero grandemente responsveis pela confiabilidade dos resultados. Da mesma forma eles possuem imperfeies que causam erros de medio e podem tornar o resultado sem confiabilidade.

Quando precisamos tomar uma ao com base em uma medio, e a incerteza existente nessa medio pode nos levar a uma ao errada, a medio no est confivel.

Em uma situao em que a incerteza da medio no capaz de nos levar a problemas, a medio pode ser classificada como confivel.


32

3.2

Erros e Incertezas de medio

A primeira vista medir uma operao muito simples. Basta aplicar o instrumento de medio sobre a grandeza de interesse e obter o seu valor. Parece tudo muito fcil mas, ser que s isso? Algumas perguntas para reflexo: (a) Por que h relgios que contam melhor o tempo que outros? Os de pior qualidade tm de ser acertados mais vezes, no verdade? (b) Ser que ningum duvidou da balana do "seu Z" do aougue? Ser que a quantidade de carne pela qual pagamos corresponde ao que, de fato, levamos para casa? (c) Por que algumas peas de reposio no encaixam como deveriam ao serem substitudas?

Esteja alerta: os instrumentos de medio, por melhor que sejam, nunca so perfeitos. Na verdade, nada perfeito no nosso mundo material. Em funo disso, a medio de uma grandeza nunca revela o seu valor exato, mas sempre um valor aproximado. Este o lado difcil da medio: conviver com as incertezas trazidas pelas imperfeies dos instrumentos de medio, operadores, etc. e ainda obter informaes confiveis que levem tomada de decises responsveis e acertadas. A Metrologia, a cincia das medies, trata destas questes. Estabelece os caminhos para minimizar as incertezas das medies e a obteno de informaes confiveis na presena dos erros de medio. Os caminhos da metrologia so perfeitamente lgicos e esto ao nosso alcance. A maioria dos erros de medio tem origem no prprio sistema de medio. Alguns erros so internos ao prprio sistema de medio, enquanto outros decorrem da ao do tempo, do meio ambiente ou do operador sobre o sistema de medio. Na rea de metrologia dimensional so causadores de erros de medio: Operador Ambiente Instrumento Pea a medir


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a) Operador O operador provoca erros ao estabelecer uma estratgia de medio imperfeita e cometendo erros de leitura. A utilizao correta dos instrumentos de medio e o emprego de mtodos de trabalho adequados so fundamentais para que o operador no prejudique a confiabilidade da medio. Para isso, o operador precisa estar capacitado a usar o instrumento e ciente dos cuidados que precisa tomar para no cometer erros.

b) Ambiente As influncias do ambiente de medio tambm provocam erros de medio. As peas e os instrumentos variam as suas dimenses conforme a temperatura. Lembrese que a temperatura de referncia no qual os instrumentos so vlidos de 20oC. A medio fora dessa temperatura ir alterar o comportamento do instrumento e da pea e precisamos saber se isso ir ou no interferir no resultado da medio. O ambiente de medio deve ser compatvel com a exatido pretendida. Quanto maior a exatido requerida mais controlado deve ser o ambiente, s que o custo desse controle bastante alto.

c) Instrumento Como j foi citado, os instrumentos de medio por melhor que sejam no so perfeitos. Eles possuem imperfeies construtivas que vo piorando com o tempo de uso e provocam erros de medio. Dessa forma, importante realizar ensaios peridicos nos instrumentos e avaliar se o seu erro est dentro de limites aceitveis. Esses testes so chamados de calibrao e sero estudados em maiores detalhes no captulo 5 dessa apostila. Ao utilizar um instrumento sem conhecer a sua exatido, corre-se o risco de cometer grandes erros e causar problemas de qualidade em produtos e servios. Na figura abaixo o paqumetro est medindo uma pea com 10,00 mm calibrada e est indicando 10,20 mm. H, portanto, um erro de 0,20 mm.


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d) Pea a medir Existem determinadas situaes em que, mesmo tendo-se os trs fatores acima (operadorinstrumento-ambiente) bem controlados, ainda corre-se o risco de cometer grandes erros de medio. Isto ocorre se a grandeza que se mede est variando o tempo todo. A cada momento ou local que se mede pode-se obter um valor diferente e isto caracterizam um erro de medio. As peas mecnicas possuem erros de forma que podem levar a erros no resultado da medio. Para perceber bem como os erros de forma da pea provocam erros de medio, responda:

Qual o dimetro da pea abaixo ?.


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Nesse ponto, j temos plena cincia de que os erros de medio, provocados por vrios fatores fazem que com nunca se consiga saber o valor exato do que se est medindo. Dessa forma, em todas as nossas medies estamos colhendo uma aproximao da grandeza exata e existe sempre uma margem de erro, para mais e para menos, em relao ao valor medido. Essa margem de erro conhecida como incerteza de medio. A incerteza de medio delimita a faixa dentro da qual est o valor exato da medio ou, em outras palavras, engloba todos os erros provveis de ocorrncia.

Incerteza de medio a faixa de valores que exprime a parcela de dvidas presente no resultado de uma medio.

O entendimento que devemos ter o mesmo de uma pesquisa eleitoral. Devido a vrios fatores, os resultados de uma pesquisa de opinio pblica no so exatos. Eles possuem uma margem de erro, para mais e para menos, em relao aos resultados da pesquisa.

A ltima pesquisa para candidatos a governador indicou os seguintes nmeros:25 23 21

-4

+4

Maria Soares 25 % Joo da Silva 23% Pedro Pedreira 21%-4 -4 +4

+4

Como a margem de erro da pesquisa de 4%, no possvel afirmar quem est na frente. Por causa dessa incerteza, temos um empate tcnico. Nas medies ocorre exatamente isso. Todas as medies possuem a sua margem de erro, que chamamos de incerteza e, em muitas situaes, essa incerteza pode ser to grande que no podemos afirmar se a pea est boa ou ruim. Na figura a seguir, por causa da margem de erro (incerteza) do instrumento, existe chance do valor medido, 20,09 mm, ser at 20,11 mm.


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20,09 mm

20

0,1

20

-0,02

+0,02

MICRMETRO 0,02

NO CONFORME - 0,1

CONFORME

NO CONFORME +0,1

Figura 3.1 - Dvidas quanto aprovao ou reprovao da pea

Para evitar situaes como essa precisamos tomar os cuidados necessrios para que a incerteza seja to pequena quanto necessria.

Para a medio de peas de alta preciso, precisamos ter instrumentos de baixa incerteza, um ambiente bem controlado e empregar procedimentos de medio bem criteriosos para obter uma incerteza bem pequena.

Para peas mais grosseiras podemos utilizar instrumentos com maior incerteza, ambientes menos controlados e procedimentos de medio mais simples.

A determinao dos erros e da incerteza de medio obedece a procedimentos matemticos normalizados. Nessa apostila esses procedimentos no foram includos por limitaes de tempo e profundidade no contedo. Aqueles que precisarem desse contedo devem consultar as seguintes literaturas:

Guia para a expresso da incerteza de medio. Segunda edio Brasileira do "Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement", ABNT, INMETRO, SBM. Rio de Janeiro, 1998

Fundamentos da Metrologia Industrial. lvaro Theisen, Ed. PUC-RS, 1997. Metrologia Mecnica. Walter Link, 1997. Metrologia. Armando Albertazzi, 2003.


37

3.3

Caractersticas metrolgicas de instrumentos

Da mesma forma que os automveis possuem uma srie de caractersticas funcionais como tamanho do porta-malas, espao interno, potncia, consumo, nvel de rudo, preo, etc., que determinam a escolha do consumidor por um carro para sua exigncia, os instrumentos e sistemas de medio possuem uma srie de caractersticas metrolgicas que determinam a utilizao dos mesmos em funo das caractersticas dimensionais das peas. O conhecimento destas caractersticas possibilita a identificao de propriedades do instrumento que so fundamentais na sua seleo para uma dada aplicao. Na indstria, o tcnico possivelmente ser chamado a especificar instrumentos para utilizao e tambm para compra, e estes fundamentos tornam-se indispensveis para tal. Vamos s caractersticas metrolgicas mais fundamentais:

a) Faixa de medio A Faixa de medio a faixa de valores, especificada pelo fabricante, dentro da qual o instrumento de medio pode ser normalmente utilizado. Essa faixa delimita os valores mximo e mnimo que o instrumento deve ser utilizado segundo suas especificaes metrolgicas. Em algumas situaes at possvel utilizar o instrumento fora da sua faixa de medio mas essa regio j est fora das suas especificaes e no h garantias de que o instrumento mantenha a sua exatido especificada.

b) Resoluo Resoluo de um instrumento de medio a menor diferena entre indicaes que pode ser significativamente percebida.

Como se pode entender da definio acima, a resoluo de um instrumento a menor medida que pode ser feita no instrumento. A resoluo est diretamente relacionada com o nmero de algarismos significativos com que a mesma efetuada. Em instrumentos com indicao digital, a resoluo dada pelo menor incremento digital em seu mostrador, ou seja, pela menor variao de seu ltimo dgito. Deve-se observar que, nos indicadores digitais, a variao do ltimo dgito no sempre 1. Alguns instrumentos apresentam esta variao em 2 ou at 5 unidades.


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c) Repetitividade Repetitividade (de resultados de medies) o grau de concordncia entre os resultados de medies sucessivas de um mesmo mensurando efetuadas sob as mesmas condies de medio. imprescindvel que um instrumento apresente uma boa repetitividade, que uma das caractersticas metrolgicas que compem a sua incerteza de medio.

Repetitividade = 30 mm

Repetitividade = 3 mm

d) Tendncia A tendncia uma estimativa do erro sistemtico de um instrumento, e indica a parcela previsvel do erro de medio. Quando um instrumento apresenta uma tendncia de + 0,01mm, significa que as suas indicaes esto todas 0,01 mm a mais do que o valor correto. Conhecendo-se a tendncia pode-se aplicar uma correo no resultado.

Tendncia = + 28 mm

Tendncia = zero


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e) Preciso Preciso um termo qualitativo que exprime a capacidade do instrumento de fornecer indicaes com pouca disperso, prxima umas das outras. No se deve utilizar o termo preciso acompanhado de um nmero, para exprimir o erro mximo do instrumento. Um instrumento com boa preciso aquele que apresenta uma boa repetitividade.

f)

Exatido

Exatido um termo qualitativo que exprime a capacidade do instrumento de fornecer indicaes prximas aos valores verdadeiros e com pouca disperso. No se deve utilizar o termo acompanhado de um nmero, para exprimir o erro mximo do instrumento. Um instrumento com boa exatido aquele que apresenta uma boa repetitividade e uma tendncia pequena.

Boa Preciso

Boas Preciso e Exatido

g) Incerteza de medio A incerteza de um sistema de medio expressa a faixa que necessariamente contm o erro mximo que o mesmo poder impor medida, ao longo de toda sua faixa de medio. O termo preciso, embora no recomendado, encontrado como o sinnimo de incerteza de medio, que um dos parmetros mais significativos para a seleo de um instrumento para determinada aplicao. A incerteza de medio , por vezes, expressa em termos relativos, em relao ao mximo valor da faixa de medio do instrumento. Ou seja, pode vir como sendo igual a fundo de escala de um instrumento) o que corresponderia a

0,1 % (de 150 mm, o

0,15 mm. Considera-se mais

apropriado indicar a incerteza de medio em termos absolutos, na unidade de medio do instrumento.


40

3.4

A Importncia dos resultados confiveis

Em toda operao de medio na rea de mecnica e automobilstica, o resultado que obtemos vai nos levar a tomar alguma deciso acerca de um produto ou de um processo. Se a medio feita no teste de um produto em fase de desenvolvimento, o resultado vai servir para avaliar a sua performance e propor mudanas para melhorar o seu desempenho. Na frmula 1, por exemplo, milhares de medies so feitas para se conseguir melhorias que faam os carro ganharem fraes de segundo. Na produo seriada as medies so feitas para tornar o produto melhor e mais confivel em uso.

Se essa medio feita na produo, o resultado vai nos levar a tomar uma deciso acerca da qualidade dimensional das peas. Peas ruins so refugadas e peas boas so aprovadas e enviadas para o cliente. Com base nessas medies correes so feitas continuamente no processo para mant-lo produzindo sempre peas boas.

Processo Controle de qualidade

Peas

Aprovado Despachado para o cliente Refugado

Informaes para ajustar o processo


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Se essa medio feita na manuteno do produto, os resultados vo servir para se chegar concluso de que os componentes ainda podem ser utilizados ou se j precisam ser trocados. Se h a necessidade de um reparo do componente, como no caso do motor, as medies vo orientar os processos para que o resultado do trabalho seja bom.

Se a medio feita em uma etapa de avaliao de conformidade, a medio vai gerar um laudo tcnico que afirma se o produto pode ou no pode ser liberado para funcionamento.

Em todas essas situaes acima, procure imaginar o que ocorre quando as medies so realizadas sem muito critrio tcnico e os resultados apresentam grandes erros. Grandes prejuzos financeiros, perda de qualidade em produtos, reclamaes de clientes, situaes de risco e outras conseqncias desagradveis podem surgir dessa situao. Ento fundamental que em toda prtica metrolgica se empreguem os meios necessrios para que as medies sejam realizadas com boa confiabilidade. Da mesma forma que uma bssola com problemas leva o viajante para a direo errada, uma metrologia sem confiabilidade provoca erros de avaliao de produtos e de controle de processos, com conseqncias imprevisveis para a empresa e seus clientes.

No basta medir, tem que medir com confiabilidade.


42

4. Metrologia Dimensional 1Como voc aprendeu, a metrologia dimensional trata de todas as medies de comprimentos lineares e angulares e possui uma presena muito importante em todas as atividades tcnicas realizadas na rea de mecnica. Nesse captulo voc conhecer mais sobre essa rea da metrologia e aprender a utilizar de forma correta uma srie de instrumentos de medio.

4.1

Sistemas de unidades

Na rea de metrologia dimensional, as unidades de medio mais primitivas que eram fundamentadas em partes do corpo humano foram evoluindo ao longo do tempo, com o objetivo de se tornarem mais exatas e com reconhecimento universal. Nesse sentido dois sistemas de unidades evoluram e so hoje largamente utilizados em todos os pases do mundo. So eles o sistema mtrico e o sistema ingls. H vrios anos o sistema mtrico passou a ser o nico sistema de unidades oficialmente aceito para a medio de comprimentos em todos os pases. No entanto, muitos produtos e mquinas de produo tradicionalmente foram produzidos com base nas medidas inglesas. A TV de 14, a roda de aro 14, o barco de 16 ps, as chapas, tubos, conexes e outros produtos so exemplo disso e continuaro assim por muito tempo at que toda uma cultura seja modificada. Ento, precisamos aprender a trabalhar com esses dois sistemas.

4.1.1 Sistema mtricoComo j citamos nessa apostila, desde os tempos mais antigos o homem precisou expressar certas quantidades atravs de medies. Com o passar do tempo e o aumento do comrcio e da produo, essa necessidade foi ficando maior e, com isso, foram surgindo os padres e as unidades de medida.

1

Esse captulo traz informaes obtidas da Apostila do Telecurso Profissionalizando de Mecnica.


43

Como voc j sabe na medio ns precisamos de unidades de medio que sejam bem definidas, universais e aceita por todos. Mas nem sempre foi assim. As unidades de comprimento que temos hoje foram o resultado de uma evoluo contnua ao longo do tempo. Assim foi com o metro, unidade padro de comprimento do sistema internacional de unidades (SI). Tudo isso comeou no tempo em que os padres e unidades de medida eram referenciados a partes do corpo humano. Como j sabemos, isso se mostrou invivel por causa da grande variao de tamanhos entre os seres humanos. Diante desse problema, partiu-se para a estratgica de usar barras de pedra, madeira e metal com um comprimento que pudesse ser reproduzido e comparado por todos. Um desses padres que era utilizado na Frana no sculo XVII, a toesa, foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos nas extremidades e, em seguida, chumbada na parede do Grand Chatelet, nas proximidades de Paris. Dessa forma cada interessado poderia conferir seus prprios instrumentos. Entretanto, esse padro foi se desgastando com o tempo e teve que ser refeito. Surgiu, ento, um movimento no sentido de estabelecer uma unidade natural, isto , que pudesse ser encontrada na natureza e, assim, ser facilmente reproduzida, constituindo um padro de medida. Havia tambm outra exigncia para essa unidade: ela deveria ter seus submltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. Na ocasio ficou decidido que a unidade de comprimento seria a dcima milionsima parte de do meridiano terrestre, que passa pelo observatrio de Paris. A medida deste meridiano se realizou entre 1792 a 1798 e chegou-se a concluso de que, para o metro padro apresentar um erro inferior a 0,001 mm, seria necessrio que a medida do meridiano apresentasse um erro inferior a 40 metros, o que era impossvel para poca.


44

Dessa

forma

em

1799

partiu-se

para

a

construo de uma medida materializada na forma de uma barra metlica, que possua 2 marcas e a distncia entre elas foi definida como padro para ser aceita por todos. Essa barra de platina de formato retangular mostrou-se de baixa rigidez e foi desgastando-se ao longo do tempo. Em 1889 surge a definio tcnica do metro. Em 1875 surge o Sistema Internacional de Medidas, firmado por 20 pases. Surge da o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). Foram confeccionados 30 prottipos do metro padro tcnico, sendo que, o de no 06 foi tirado como prottipo internacional, permanecendo na sede do B.I.P.M. (Frana). Esses prottipos possuam o formato em forma de X para serem bem rgidos e eram construdos em platina e irdio. Chegou-se, ento definio tcnica do metro que dizia:

O metro internacional pode ser definido como sendo a distncia entre dois traos transversais, marcados sobre uma barra metlica em forma de X, contendo 90% de platina e 10% de irdio e cujo tamanho legal obtido a temperatura de 0o C.

No entanto, a idia de referenciar o metro a uma grandeza da natureza no foi esquecida, principalmente pelo risco de uma destruio da referncia primria do metro. Aps muitos anos de pesquisa, finalmente em 1960 o metro foi referenciado ao comprimento de onda da luz, segundo a seguinte definio:


45

1 metro igual a 1.650.763,73 comprimentos de onda, no vcuo, da radiao correspondente a transio entre os nveis 2p10 e 5d5 do tomo de criptnio 86.

Devido dificuldade de disseminao dessa definio e ao grande desenvolvimento dos sistemas pticos e do laser, em 1983 o metro passou a ser referenciado ao comprimento que a luz percorre no vcuo. Essa definio a aceita atualmente e est definida da seguinte forma:

O Metro o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vcuo durante 0,000000003 segundo.

Dessa forma, o metro passou por todas essas definies at chegar atual, que bem mais precisa do que todas elas. A tabela abaixo resume as 4 definies por que o metro passou e os erros ao reproduzi-las.

Ano 1798 1799 1889 1960 1983

Referncias da 10 000 000a parte do meridiano terrestre Barra plana de platina, entre faces paralelas Barra em forma de X em 90% de platina e 10% de irdio Irradiao do tomo de criptnio 86 Velocidade da luz no vcuo

Incerteza 0,210 mm 0,01 mm 0,0002 mm 0,00002 mm 0,000004 mm

4.1.1.1

Mltiplos e submltiplos do metro

Para facilitar a utilizao da unidade bsica do sistema mtrico em diversas situaes, foram criados os mltiplos e sub-mltiplos do metro. Seria bem estranho e at difcil se expressar como uma das formas abaixo:

A distncia entre Florianpolis e Curitiba de 300.000 m; A comprimento da mesa de 0,75 m O dimetro do eixo possui 0,012 m.


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Para evitar situaes como essa os mltiplos e submltiplos do metro so utilizados largamente. A tabela abaixo mostra todos eles, onde esto sublinhados os submltiplos do metro mais utilizados na rea de mecnica.

Denominao yottametro zettametro exametro petametro Mltiplos terametro gigametro megametro kilmetro hectmetro decmetro Unidade metro decmetro centmetro milmetro micrometro Submltiplos nanometro picometro fentometro attometro zeptometro yoctometro

Smbolo Fator pela qual a unidade multiplicada 1024 = 1000 000 000 000 000 000 000 000 m 1021 = 1000 000 000 000 000 000 000 m 1018 = 1000 000 000 000 000 000 m 1015 = 1000 000 000 000 000 m 1012 = 1000 000 000 000 m 109 = 1000 000 000 m 106 = 1000 000 m 103 = 1000 m 102 = 100 m 101 = 10 m 10o = 1 m 10-1 = 0,1 m 10-2 = 0,01 m 10-3 = 0,001 m 10-6 = 0,000 001 m 10-9 = 0,000 000 001 m 10-12 = 0,000 000 000 001 m 10-15 = 0,000 000 000 000 001 m 10-18 = 0,000 000 000 000 000 001 m 10-21 = 0,000 000 000 000 000 000 001 m 10-24= 0,000 000 000 000 000 000 000 001 m

Ym Zm Em Pm Tm Gm Mm km hm dam m dm cm mmm

nm pm fm am zm ym


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O centmetro, o milmetro (mm) e o micrometro (m) so esses submltiplos e se relacionam com o metro pela seguinte proporo: 1 m = 1000 mm 1 m = 100 cm 1 mm = 1000 m

Ou, do menor para o maior: 1 cm = 0,01 m 1 mm = 0,001 m 1 m = 0,001 mm

Com base nessas relaes, realize as seguintes transformaes: a) 1,1 m = b) 0,425 km = c) 851 mm = d) 139,4 cm = e) 872,2 mm = f) 46,8 m = cm m m mm

g) 232,56 mm = h) 145 cm = i) 1,8 m = j) 1290 mm = l) 733 m = m) 1,4 mm =

cm m mm cm mmm

mm

4.1.2 Sistema InglsDa mesma forma que o sistema mtrico que se desenvolveu na Frana, um outro sistema de medidas se desenvolveu na Inglaterra e assim foi chamado de sistema ingls de medidas. O sistema ingls padronizou certos comprimentos baseados em partes do corpo humano e criou uma srie de unidades de medida.


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Dentre essas unidades de medida est a unidade padro do sistema ingls que a jarda, segundo a seguinte definio: A jarda padro est definida como a distncia entre dois traos transversais marcados sobre uma barra plana de bronze, contendo 32 partes de cobre, 5 partes de estanho e 2 partes de zinco cujo tamanho legal obtido a 62o F (16,67o C).

Referenciados Jarda esto outras unidades do sistema ingls de medidas: o p e a polegada que a unidade do sistema ingls mais usada na rea de mecnica e tem por smbolo 2 aspas aps o nmero. Por exemplo, TV de 20. Equivalncias Nomenclatura Jarda (Yard) P (foot) Polegada (inch) Smbolo yd ft () in () Jardas 1 1/3 1/36 Ps 3 1 1/12 Polegada 36 12 1 mm 914,4 304,8 25,4

Curiosidade: Em 1305, na Inglaterra, para uniformizar as medidas em certos negcios, o rei Eduardo I decretou que fosse considerada como uma polegada a medida de trs gros secos de cevada, colocados lado a lado. Os sapateiros ingleses gostaram tanto da idia que passaram a fabricar, pela primeira vez na Europa, sapatos com tamanho padro baseados nessa unidade. Deste modo, um calado medindo quarenta gros de cevada passou a ser conhecido como tamanho 40, e assim por diante.


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4.1.3 Converses de UnidadesApesar do metro ser a unidade oficialmente aceita como a unidade bsica de comprimento segundo o sistema internacional de unidades, as unidades do sistema ingls tambm fazem parte do nosso dia a dia. O tamanho da tela de uma TV, o dimetro da roda de automvel, as conexes e tubos, e muitos outros produtos ainda hoje so fabricados em unidades do sistema ingls. preciso, ento, que saibamos utilizar os dois sistemas de unidade e fazer as converses de um sistema para o outro. A equivalncia entre a polegada e o milmetro ocorre segundo a seguinte relao: 1 = 25,4 mm

Na maior parte dos casos a polegada est na forma de frao. No numerador haver sempre um nmero mpar e no denominador uma potncia de 2,como nos exemplos:

1" 2

1" 4

3" 8

17 " 32

11" 64

23 " 128

1

1" 2

A polegada na forma decimal tambm praticada, mas bem menos comum.

Sabendo dessa relao, faa as converses abaixo:

a) = b) = c) = d) 2 = e) 1 = f) 2 =

mm mm mm mm mm mm

g) 50,8 mm = h) 19,05 mm = i) 9,525 mm = j) 3,175 mm = l) 76,2 mm = m) 4,7625 mm =


50

4.2

Instrumentos de medio bsicos

Na metrologia dimensional existem instrumentos com diferentes classes de exatido e sofisticao. Alguns so mais sofisticados e de alta exatido e devem so utilizados para situaes onde essa exatido indispensvel, pois so bem mais caros. No entanto, existem muitas aplicaes onde a utilizao de instrumentos bsicos mais recomendada, pois nessas aplicaes no se requer um nvel to alto de exatido. Esses instrumentos bsicos, embora de concepo simples, possuem utilidade em muitas situaes do dia a dia de um profissional de mecnica. As rguas, trenas e escalas articuladas esto entre os instrumentos de medio bsicos mais utilizados em aplicaes tcnicas, e so o objeto de estudo desse captulo.

4.2.1 Rguas graduadas (escalas flexveis)A rgua apresenta-se, normalmente, em forma de lmina de ao-carbono ou de ao inoxidvel. Nessa lmina esto gravadas as medidas em centmetro (cm) e milmetro (mm), conforme o sistema mtrico, ou em polegada e suas fraes, conforme o sistema ingls.

As rguas graduadas apresentam-se nas dimenses de 150, 200, 250, 300, 500, 600, 1000, 1500, 2000 e 3000 mm. As mais usadas na oficina so as de 150 mm (6") e 300 mm (12"). Recomenda-se utilizar a rgua graduada nas medies com erro admissvel, superior menor graduao. Normalmente, essa graduao equivale a 1 mm ou 1/32". De modo geral, uma escala de qualidade deve apresentar bom acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas. As rguas de manuseio constante devem ser de ao inoxidvel ou de metais tratados termicamente. necessrio que os traos da escala sejam gravados, bem definidos, uniformes, eqidistantes e finos.


51

A retilineidade e o erro mximo admissvel das divises obedecem a normas internacionais. Em relao conservao das rguas, deve-se observar:

Evitar que a rgua caia ou a escala fique em contato com as ferramentas comuns de trabalho. Evitar riscos ou entalhes que possam prejudicar a leitura da graduao. No flexionar a rgua: isso pode empen-la ou quebr-la. No utiliz-la para bater em outros objetos. Limp-la aps o uso, removendo a sujeira. Aplicar uma leve camada de leo fino, antes de guardar a rgua graduada.

Os principais tipos e aplicaes da rgua graduada so:

a) Rgua de encosto interno Destinada a medies que apresentem faces internas de referncia como mostra a medio da pea na figura a seguir.

b) Rgua sem encosto Nesse caso, devemos subtrair do resultado o valor do ponto de referncia.

c) Rgua com encosto Destinada medio de comprimento a partir de uma face externa, a qual utilizada como encosto.


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d) Rgua de profundidade Utilizada nas medies de canais ou rebaixos internos.

e) Rgua de dois encostos Dotada de duas escalas: uma com referncia interna e outra com referncia externa. utilizada principalmente pelos ferreiros.

f) Rgua rgida de ao-carbono com seo retangular Utilizada para medio de deslocamentos em mquinas-ferramenta, controle de dimenses lineares, traagem etc.


53

4.2.1.1

Leitura no sistema mtrico

Nas rguas no sistema mtrico cada centmetro na escala encontra-se dividido em 10 partes iguais e cada parte equivale a 1 mm. Assim, a leitura pode ser feita em milmetro. A ilustrao a seguir mostra, de forma ampliada, como se faz isso.

4.2.1.2

Leitura no sistema ingls

Ao contrrio da rgua no sistema mtrico que possui uma diviso decimal, muito simples de interpretar, na rgua no sistema ingls possui uma subdiviso fracionria o que exige de ns um pouco mais de ateno e prtica. Nesse sistema, a polegada divide-se em 2, 4, 8, 16... partes iguais. As escalas de preciso chegam a apresentar 32 divises por polegada, enquanto as demais s apresentam fraes de 1/16. A ilustrao a seguir mostra essa diviso, representando a polegada em tamanho ampliado.


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Observe que esto indicadas somente fraes de numerador mpar. Isso acontece porque, sempre que houver numeradores pares, a frao simplificada. No existe nmero em polegada com numerador par.

A leitura na escala consiste em observar qual trao coincide com a extremidade do objeto. Na leitura, deve-se observar sempre a altura do trao, porque ele facilita a identificao das partes em que a polegada foi dividida. O trao da polegada inteira maior do que todos, o da vem em seguida e assim por diante. Assim, o objeto na ilustrao a 1 polegada) de comprimento.

1 " seguir tem 8

(uma polegada e um oitavo de


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Verifique o seu entendimento fazendo os exerccios a seguir:


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4.2.2 Escalas articuladasAs escalas articuladas tambm conhecidas como metro articulado so instrumentos de medio linear, fabricado de madeira, alumnio ou fibra e utilizados para a medio de comprimentos at 2 m, em situaes em que a exatido da medio no seja exigente.

A leitura com a escala articulada muito simples, e se faz de forma idntica da leitura das rguas. Para sua conservao recomendado abrir o metro articulado de maneira correta, evitar que ele sofra quedas e choques, e lubrificar suas articulaes.

4.2.3 TrenasA trena um instrumento de medio constitudo por uma fita de ao, fibra ou tecido, graduada em uma ou em ambas as faces, no sistema mtrico e/ou no sistema ingls, ao longo de seu comprimento, com traos transversais. Em geral, a fita est acoplada a um estojo ou suporte dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de modo manual ou automtico. Tal mecanismo, por sua vez, pode ou no ser dotado de trava. A fita das trenas de bolso so de ao fosfatizado ou esmaltado e apresentam largura de 12, 7 mm e comprimento entre 2 m e 5 m.


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Quanto geometria, as fitas das trenas podem ser planas ou curvas. As de geometria plana permitem medir permetros de cilindros, por exemplo.

No se recomenda medir permetros com trenas de bolso cujas fitas sejam curvas. As trenas apresentam, na extremidade livre, uma pequenina chapa metlica dobrada em ngulo de 90. Essa chapa chamada encosto de referncia ou gancho de zero absoluto.


58

4.3

Calibradores e Verificadores

Em muitas aplicaes na rea de mecnica os instrumentos de medio apresentam limitaes quanto exatido ou quanto praticidade e velocidade de medio. Em vrios desses casos a utilizao de medidas materializadas na forma de calibradores e verificadores dimensionais a soluo mais adequada.

Medida materializada um dispositivo destinado a reproduzir ou fornecer, de maneira permanente durante o seu uso, um ou mais valores conhecidos de uma grandeza.

Essas peas so construdas dentro de medidas muito bem definidas e conhecidas e so largamente utilizadas em atividades de controle de qualidade de peas, ajuste de mquinas, componentes e outras aplicaes.

4.3.1 CalibradoresCalibradores so instrumentos que estabelecem os limites mximo e mnimo das dimenses que desejamos comparar. Podem ter formatos especiais, dependendo das aplicaes, como, por exemplo, as medidas de roscas, furos e eixos. Geralmente fabricados de ao-carbono e com as faces de contato temperadas e retificadas, os calibradores so empregados nos trabalhos de produo em srie de peas intercambiveis, isto , peas que podem ser trocadas entre si, por constiturem conjuntos praticamente idnticos. Quando isso acontece, as peas esto dentro dos limites de tolerncia, isto , entre o limite mximo e o limite mnimo, quer dizer: passa/no-passa. Alguns dos mais comuns tipos de calibradores so:

a) Calibrador Tampo O funcionamento do calibrador tampo bem simples: o furo que ser medido deve permitir a entrada da extremidade mais longa do tampo (lado passa), mas no da outra extremidade (lado no-passa).


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Por exemplo, no calibrador tampo 50H7, a extremidade cilndrica da esquerda (50 mm + 0,000 mm, ou seja, 50 mm) deve passar pelo furo. O dimetro da direita (50 mm + 0,030 mm) no deve passar pelo furo. O lado no-passa tem uma marca vermelha. Esse tipo de calibrador normalmente utilizado em furos e ranhuras de at 100 mm.

b) Calibrador de boca Esse calibrador tem duas bocas para controle: uma passa, com a medida mxima, e a outra nopassa, com a medida mnima.

O lado no-passa tem chanfros e uma marca vermelha. normalmente utilizado para eixos e materiais planos de at 100 mm. O calibrador deve entrar no furo ou passar sobre o eixo por seu prprio peso, sem presso.


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c) Calibrador de boca separada Para dimenses muito grandes, so utilizados dois calibradores de bocas separadas: um passa e o outro no-passa. Os calibradores de bocas separadas so usados para dimenses compreendidas entre 100 mm e 500 mm.

d) Calibrador de boca escalonada Para verificaes com maior rapidez, foram projetados eixo

calibradores de bocas escalonadas ou de bocas progressivas. O deve passar no dimetro mximo (Dmx.) e no passar no dimetro mnimo (Dmn.). Sua utilizao compreende dimenses at 500 mm.

de

e) Calibrador chato Para dimenses internas, na faixa de 80 a 260 mm, tendo em vista a reduo de seu peso, usa-se o calibrador chato ou calibrador de contato parcial.


61

Para dimenses internas entre 100 e 260 mm, usa-se o calibrador escalonado representado abaixo.

Para dimenses acima de 260 mm, usa-se o calibrador tipo vareta, que so hastes metlicas com as pontas em forma de calota esfrica.

f) Calibrador de bocas ajustvel O calibrador de boca ajustvel resolve o problema das indstrias mdias e pequenas pela reduo do investimento inicial na compra desses equipamentos. O calibrador ajustvel para eixo tem dois ou quatro parafusos de fixao e pinos de ao temperado e retificado. confeccionado de ferro fundido, em forma de ferradura. A dimenso mxima pode ser ajustada entre os dois pinos anteriores, enquanto a dimenso mnima ajustada entre os dois pinos posteriores.

Esse calibrador normalmente ajustado com auxlio de blocos-padro.


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g) Calibrador tampo e anis cnicos As duas peas de um conjunto cnico podem ser verificadas por meio de um calibrador tampo cnico e de um anel cnico. Para a verificao simples do cone, tenta-se uma movimentao transversal do padro. Quando o cone exato, o movimento nulo. Em seguida, procede-se verificao por atrito, depois de ter estendido sobre a superfcie do cone padro uma camada muito fina de corante, que deixar traos nas partes em contato. Por fim, verifica-se o dimetro pela posio de penetrao do calibrador. Esse mtodo muito sensvel na calibrao de pequenas inclinaes.

h) Calibrador cnico morse O calibrador cnico morse possibilita ajustes com aperto enrgico entre peas que sero Sua montadas conicidade ou

desmontadas

com

freqncia.

padronizada, podendo ser macho ou fmea.

i) Calibrador de rosca Um processo usual e rpido de verificar roscas consiste no uso dos calibradores de rosca. So peas de ao, e retificadas, obedecendo a dimenses

temperadas

econdies de execuo para cada tipo de rosca. O calibrador de rosca da figura a seguir um tipo usual de calibrador de anel, composto por dois anis, sendo que um lado passa e o outro no passa, para a verificao da rosca externa. O outro calibrador da figura o modelo comum do tampo de rosca, servindo a verificao de rosca interna.


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A extremidade de rosca mais longa do calibrador tampo verifica o limite mnimo: ela deve penetrar suavemente, sem ser forada, na rosca interna da pea que est sendo verificada. Dizse lado passa. A extremidade de rosca mais curta, no-passa, verifica o limite mximo.

j) Calibrador regulvel de rosca O calibrador de boca de roletes geralmente de boca progressiva, o que torna a operao muito rpida, no s porque desnecessrio virar o calibrador, como porque o calibrador no se aparafusa pea. O calibrador em forma de ferradura pode ter quatro roletes cilndricos ou quatro segmentos de cilindro. Os roletes cilndricos podem ter roscas ou sulcos circulares, cujo perfil e passo so iguais aos do parafuso que se vai verificar. As vantagens sobre o calibrador de anis so: verificao mais rpida; desgaste menor, pois os roletes giram; regulagem exata; uso de um s calibrador para vrios dimetros. Esses calibradores so ajustados s dimenses mxima e mnima do dimetro mdio dos flancos.

Em relao conservao dos calibradores, as seguintes recomendaes valem para todos os tipos:

Evitar choques e quedas. Limpar e passar um pouco de leo fino, aps o uso. Guardar em estojo e em local apropriado.


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4.3.2 VerificadoresAssim como os calibradores, os verificadores tambm so usados para medio indireta por comparao com a grandeza a medir. Vejamos alguns dos principais verificadores.

a) Rguas de controle Rguas de controle so instrumentos para a verificao de superfcies planas, construdas de ao, ferro fundido ou de granito. Apresentam diversas formas e tamanhos. Os principais tipos so:

Rgua de fio

Construda de ao-carbono, em forma de faca (biselada), temperada e retificada, com o fio ligeiramente arredondado. utilizada na

verificao de superfcies planas.

Para verificar a planeza de uma superfcie, colocase a rgua com o fio retificado em contato suave sobre essa superfcie, verificando se h passagem de luz. Repete-se essa operao em diversas posies.

Rgua triangular

Construda de ao-carbono, em forma de tringulo, com canais cncavos no centro e em todo o comprimento de cada face temperada, retificada e com fios arredondados. utilizada na verificao de superfcies planas, onde no se pode utilizar a biselada.


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Rgua de superfcie plana

Confeccionada de ferro fundido, usada para determinar as partes altas de superfcies planas que vo ser rasqueteadas. o caso, por exemplo, das superfcies de barramento de torno.

Rgua paralela plana

Confeccionada de granito negro ou cermica, utilizada na verificao do alinhamento ou retilineidade de mquinas ou dispositivos. Possui duas faces lapidadas.

Rgua triangular plana

Feita de ferro fundido, utilizada para verificar a planeza de duas superfcies em ngulo agudo ou o empenamento do bloco do motor. Pode ter ngulo de 45 ou de 60.

Na utilizao das de rguas de controle de faces retificadas ou rasqueteadas, coloca-se uma substncia sobre a face que entrar em contato com a superfcie. No caso de peas de ferro fundido, usa-se uma camada de zarco ou azul da prssia. Para peas de ao, utiliza-

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Metrologia Automobilistica CEFET-SC