Apostila de Instrumentação. Módulo: Paquímetro

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1 Módulo: Paquímetro AUTORES: Prof. Msc. SAMUEL MENDES FRANCO Prof. Msc. OSNI PAULA LEITE Prof. Msc. LUIS ALBERTO BÁLSAMO 1

2 Paquímetro Introdução O paquímetro, nome de origem grega que significa medida grossa, foi desenvolvido a partir da invenção do nônio ou vernier. Encontramos pela literatura que foi o Francês Pierre Viernier ( ) que inventou o método de subdividir em partes menores uma determinada divisão. Este princípio é chamado de vernier ou nônio, sendo este último nome dado em memória a Pedro Juan Nunes ( ) que inventou um dispositivo para medir frações de ângulos. A graduação do nônio é feita com base da seguinte relação: Sob uma escala com 10 graduações de 1 mm (A) foi colocada uma escala móvel com as mesmas 10 graduações (B), porém ocupando o espaço de 9 graduações da escala fixa, havendo portanto, uma diferença de 0,1 mm entre o primeiro traço da escala fixa e o primeiro traço da escala móvel. A diferença é de 0,2 mm entre os segundos traços de ambas escalas; 0,3 mm entre os terceiros traços, e assim sucessivamente. Posteriormente a escala móvel; foi ampliada para 20 graduações ocupando o espaço de 19 graduações da escala fixa, havendo portanto, uma diferença de 0,05 mm entre o primeiro traço da escala fixa e o primeiro traço da escala móvel. Escala Móvel Foi criada ainda uma escala móvel com 50 graduações ocupando o espaço de 49 graduações da escala fixa, havendo portanto uma diferença de 0,02 mm entre o primeiro traço da escala fixa e o primeiro traço da escala móvel. Escala Móvel As diferenças acima mencionadas passaram a ser chamadas inicialmente de aproximação, sendo posteriormente chamadas de leitura do instrumento e atualmente são chamadas de resolução do instrumento. 2

3 Análise Construtiva A partir da invenção do nônio, o paquímetro foi construído baseado numa réqua temperada com graduação em milímetros e polegadas, dotada de um bico fixo de medição e um conjunto de nônio, também chamado de cursor, constando das escalas secundárias, do bico de medição móvel, e um parafuso de fixação. Desta maneira o paquímetro resulta da associação de uma escala como padrão de comprimento, dos bicos de medição como meio de transporte da medida, sendo um ligado á escala fixa e outro ao cursor e de um nônio como interpolador para leitura entre traços. Os paquímetros são fabricados em aço inoxidável temperado garantindo vida longa sem oxidação, sendo que as superfícies de medição são todas retificadas e lapidadas. Para o paquímetro universal sua escala é gravada por um processo a laser que garantirá linhas e números nítidos sobre as escalas. Os paquímetros se destinam a medições externas, internas, profundidades e ressaltos. Na figura abaixo, é apresentado um paquímetro universal. Analisando a figura acima temos: 1 Bicos para medição externa 2 Bicos para medição interna 3 Vareta para medição de profundidade 4 Superfície para medição de ressalto 5 Cursor 6 Escala principal 7 Nônios ou vernier 8 Parafuso de fixação 9 Superfície de referência para medição de ressalto 3

4 Características do Instrumento Os paquímetros apresentam larga aplicação na medição em geral devido a sua grande versatilidade e precisão. Tais instrumentos são fabricados com altos padrões de qualidade a fim de se obter as melhores características possíveis. No paquímetro, devemos identificar: Faixa de Medição: É definida como a faixa de utilização do instrumento, dentro do qual se admite que o erro do instrumento de medição mantém se, dentro dos limites especificados. Os paquímetros geralmente são fabricados com faixa de operação de 150 mm a 2000 mm ou no sistema inglês de 6 a 80. Resolução: Menor diferença entre indicações de um dispositivo mostrador que pode ser significativamente percebida, ou seja menor leitura do instrumento. A resolução da escala do paquímetro é obtida por: Resolução = Vamos verificar os casos abaixo: 1º Estudo de Caso: valor da menor divisão da escala fixa número de divisões da escala móvel Se cada divisão da escala principal vale 1 milímetro e o nônio possui 10 divisões, então temos: valor da menor divisão da escala fixa 1 mm número de divisões da escala móvel 10 divisões Logo, Resolução = 1 10 = 0,1 mm 2º Estudo de Caso: Se cada divisão da escala principal vale 1 milímetro e o nônio possui 20 divisões, então temos: valor da menor divisão da escala fixa 1 mm número de divisões da escala móvel 20 divisões Logo, Resolução = 1 20 = 0,05 mm 4

5 3º Estudo de Caso: Se cada divisão da escala principal vale 1 milímetro e o nônio possui 50 divisões, então temos: valor da menor divisão da escala fixa 1 mm número de divisões da escala móvel 50 divisões Logo, Resolução = 1 50 = 0,02 mm 4º Estudo de Caso: No sistema em polegada fracionário, cada divisão da escala principal vale 1/16 de polegada, pois se verificarmos uma polegada está dividida em 16 partes e o nônio possui 8 divisões, então temos: valor da menor divisão da escala fixa 1/16 número de divisões da escala móvel 8 divisões Logo, 1/ Resolução = = x = º Estudo de Caso: No sistema em polegada decimal, cada divisão da escala principal vale 0.025, pois se verificarmos, uma polegada está dividida em 40 partes, sendo assim, 1/40 = 0.025, ou seja, vinte e cinco milésimos de polegada e o nônio possui 25 divisões, então temos: valor da menor divisão da escala fixa número de divisões da escala móvel 25 Logo, Resolução = = Exatidão: Aptidão de um instrumento de medição para dar respostas próximas a um valor verdadeiro. A seguir será apresentado alguns paquímetros Starrett. Paquímetro Universal Resolução Exatidão 0,02 mm ± 0.03 mm Faixa 150 à 300 mm 0.05 mm ± 0.05 mm A exatidão apresentada se refere ao instrumento novo, portanto é um parâmetro de fabricação do instrumento, sendo assim, o instrumento deverá ser periodicamente calibrado para determinar seu comportamento metrológico. 5

6 Leituras PARA A LEITURA DEVEMOS: OBSERVAR E ANALISAR O INSTRUMENTO Observar : A escala principal e o nônio Escala principal Escala do Nônio Quanto vale cada divisão na escala principal? Devemos analisar: Qual a resolução do instrumento? Após observar as escalas e analisar os valores, seguiremos a seguinte sequência: Primeiro: Observe a posição do zero do escala móvel. O zero da escala móvel passou de uma determinada graduação na escala principal? Qual é essa graduação? Desta maneira temos a leitura na escala principal. Segundo: Percorra com os olhos em toda a extensão da escala móvel. Identifique qual graduação da escala móvel coincide com uma graduação qualquer na escala principal? Qual é essa graduação? Assim, temos a leitura no nônio. Terceiro: A leitura obtida na escala do nônio deve ser acrescida à leitura da escala principal. Logo a medida será: Medida = leitura da escala principal + leitura da escala móvel 6

7 Estudo de Caso Nº 1 Sistema Métrico Observar : A escala principal e o nônio Escala principal Escala do Nônio Quanto vale cada divisão na escala principal? Resposta: 1 mm Devemos analisar: Qual a resolução do instrumento? Resposta: 1/20 = 0,05 mm Após observar as escalas e analisar os valores, seguiremos a seguinte sequência: Primeiro: Observe a posição do zero do escala móvel. O zero da escala móvel passou de uma determinada graduação na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: A quarta graduação 4 Desta maneira temos a leitura na escala principal. Resposta: 4 mm Segundo: Percorra com os olhos em toda a extensão da escala móvel. Identifique qual graduação da escala móvel coincide com uma graduação qualquer na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: A 12º graduação (cada divisão vale 0,05 mm) Assim, temos a leitura no nônio. Resposta: (12 x 0.05) = 0,60(mm) Terceiro: A leitura obtida na escala do nônio deve ser acrescida à leitura da escala principal. Logo a medida será: Medida = leitura da escala principal + leitura da escala móvel Resposta: Medida = 4 mm + 0,60 mm = 4,60 mm Quatro milímetros e sessenta centésimos 7

8 Exercícios de Leituras do Estudo de Caso Nº 1 Sistema Métrico Executar as leituras nas escalas, sendo: Cada divisão na escala principal = 1 mm Resolução = 0,05 mm 8

9 Estudo de Caso Nº 2 Sistema Métrico Observar : A escala principal e o nônio Escala principal Escala do Nônio Quanto vale cada divisão na escala principal? Resposta: 1 mm Devemos analisar: Qual a resolução do instrumento? Resposta: 1/50 = 0,02 mm Após observar as escalas e analisar os valores, seguiremos a seguinte sequência: Primeiro: Observe a posição do zero do escala móvel. O zero da escala móvel passou de uma determinada graduação na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: 16 Graduação Desta maneira temos a leitura na escala principal. Resposta: 16 mm Segundo: Percorra com os olhos em toda a extensão da escala móvel. Identifique qual graduação da escala móvel coincide com uma graduação qualquer na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: O Zero do Nônio Assim, temos a leitura no nônio. Resposta: 0,00 mm Terceiro: A leitura obtida na escala do nônio deve ser acrescida à leitura da escala principal. Logo a medida será: Medida = leitura da escala principal + leitura da escala móvel Resposta: Medida = 16,00 (mm) 9

10 Exercícios de Leituras do Estudo de Caso Nº 2 Sistema Métrico Executar a leituras do instrumento sendo: Cada divisão na escala principal = 1 mm Resolução = 0,02 mm 10

11 Estudo de Caso Nº 3 Sistema Inglês Observar : A escala principal e o nônio Escala do Nônio Escala principal Quanto vale cada divisão na escala principal? Resposta: 1/16 Devemos analisar: Qual a resolução do instrumento? Resposta: (1/16 )/8 = 1/128 Após observar as escalas e analisar os valores, seguiremos a seguinte sequência: Primeiro: Observe a posição do zero do escala móvel. O zero da escala móvel passou de uma determinada graduação na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: O zero passou de 9 polegadas Desta maneira temos a leitura na escala principal. Resposta: 9 Segundo: Percorra com os olhos em toda a extensão da escala móvel. Identifique qual graduação da escala móvel coincide com uma graduação qualquer na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: 2º (Segunda divisão do nônio) Assim, temos a leitura no nônio. Resposta: Como cada divisão do Nônio vale 1/128, então temos 2/128. Observe que o numerador é par, logo é possível de uma simplificação, portanto, se dividirmos o numerador e o denominador por 2 temos, 1/64. Assim a leitura no nônio será 1/64 Terceiro: A leitura obtida na escala do nônio deve ser acrescida à leitura da escala principal. Logo a medida será: Medida = leitura da escala principal + leitura da escala móvel Resposta: Medida = 9 + 1/64 = 9 1/64 11

12 Exercícios de Leituras do Estudo de Caso Nº 3 Sistema Inglês Executar a leituras do instrumento sendo: Cada divisão na escala principal = 1/16 Resolução = 1/128 12

13 Estudo de Caso Nº 4 Sistema Inglês Observar : A escala principal e o nônio Escala do Nônio Escala principal Quanto vale cada divisão na escala principal? Resposta: Devemos analisar: Qual a resolução do instrumento? Resposta: / 25 = Após observar as escalas e analisar os valores, seguiremos a seguinte sequência: Primeiro: Observe a posição do zero do escala móvel. O zero da escala móvel passou de uma determinada graduação na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: 7º graduação Desta maneira temos a leitura na escala principal. Resposta: Cada graduação vale 0.025, então temos, 7 x = Segundo: Percorra com os olhos em toda a extensão da escala móvel. Identifique qual graduação da escala móvel coincide com uma graduação qualquer na escala principal? Qual é essa graduação? Resposta: O traço zero está coincidindo Assim, temos a leitura no nônio. Resposta: Terceiro: A leitura obtida na escala do nônio deve ser acrescida à leitura da escala principal. Logo a medida será: Medida = leitura da escala principal + leitura da escala móvel Resposta: Medida =

14 Exercícios de Leituras do Estudo de Caso Nº 14 Sistema Inglês Executar a leituras do instrumento sendo: Cada divisão na escala principal = Resolução =

15 Procedimento de Medição Medição Externa Instrumento: Paquímetro Resolução 0.05 mm Peça à medir 1. Limpar as faces de medição; Descrição 2. Limpar a superfície da peça a ser medida; 3. Abrir o instrumento, deslizando a parte móvel a uma distância maior que a dimensão da peça a ser medida; 4. Posicionar a peça o mais profundo possível nos bicos de medição; 5. Encostar uma extremidade da peça a ser medida na face fixa de medição; 6. Fechar o paquímetro suavemente até que a face de contato móvel toque a peça; 7. Não aplique pressão excessiva no instrumento que pode ocasionar uma inclinação do cursor em relação à régua, alterando a medida. 8. Para maior segurança nas medições procurar o melhor apoio das superfícies de medição dos bicos com a peça; 9. Efetuar as leituras; Para efetuar a leitura, posicionar a escala do instrumento perpendicular ao campo visual do observador, afim de que o erro de paralaxe seja minimizado. Tal desvio, depende portanto, do ângulo de visão do operador. 10. Obter a medida. 15

16 Procedimento de Medição Medição Interna Instrumento: Paquímetro Resolução 0.05 mm Peça à medir 1. Limpar as faces de medição; Descrição 2. Limpar a superfície da peça a ser medida; 3. Abrir o instrumento, deslizando a parte móvel a uma distância menor que a dimensão da peça a ser medida; 4. Posicionar a peça o mais profundo possível nos bicos de medição; 5. Encostar uma extremidade da peça a ser medida na face fixa de medição; 6. Abrir o paquímetro suavemente até que a face de contato móvel toque a peça; 7. Não aplique pressão excessiva no instrumento que pode ocasionar uma inclinação do cursor em relação à régua, alterando a medida. 8. Para maior segurança nas medições procurar o melhor apoio das superfícies de medição dos bicos com a peça; 9. Efetuar as leituras; Para efetuar a leitura, posicionar a escala do instrumento perpendicular ao campo visual do observador, afim de que o erro de paralaxe seja minimizado. 10. Obter a medida. Tal desvio, depende portanto, do ângulo de visão do operador. 16

17 Procedimento de Medição Medição Profundidade Instrumento: Paquímetro Resolução 0.05 mm 1. Limpar as faces de medição; Descrição 2. Limpar a superfície da peça a ser medida; 3. Abrir o instrumento, deslizando a parte móvel a uma distância menor que a dimensão da peça a ser medida; 4. Posicionar a peça apoiando na extremidade da escala principal; 5. Abrir o paquímetro suavemente até que face de contato da vareta de profundidade toque a peça; 6. Não aplique pressão excessiva no instrumento que pode ocasionar uma alteração da medida. 7. Para maior segurança nas medições procurar o melhor apoio das superfícies de medição com a peça; 8. Efetuar as leituras; Para efetuar a leitura, posicionar a escala do instrumento perpendicular ao campo visual do observador, afim de que o erro de paralaxe seja minimizado. Tal desvio, depende portanto, do ângulo de visão do operador. 9. Obter a medida 17

18 Procedimento de Medição Medição Ressalto Instrumento: Paquímetro Resolução 0.05 mm 1. Limpar as faces de medição; Descrição 2. Limpar a superfície da peça a ser medida; 3. Abrir o instrumento, deslizando a parte móvel a uma distância maior que a dimensão da peça a ser medida; 4. Encostar uma extremidade da peça a ser medida na face fixa de medição; 5. Fechar o paquímetro suavemente até que a face de contato da medição de ressalto no cursor toque a peça; 6. Não aplique pressão excessiva no instrumento que pode ocasionar uma alterando a medida. 7. Para maior segurança nas medições procurar o melhor apoio das superfícies de medição com a peça; 8. Efetuar as leituras; Para efetuar a leitura, posicionar a escala do instrumento perpendicular ao campo visual do observador, afim de que o erro de paralaxe seja minimizado. Tal desvio, depende portanto, do ângulo de visão do operador. 9. Obter a medida 18

19 Tipos de Paquímetros Existem diversos tipos de paquímetros. São paquímetros eletrônicos digitais, paquímetros mecânicos com relógio e paquímetros simples com nônio. Além de paquímetros especiais tais como, paquímetro de profundidade, paquímetro para dentes de engrenagem, entre outros modelos e tipos. Para maiores informações consultar o catálogo do fabricante. Paquímetro Eletrônico Digital Paquímetro para Serviço Pesado 19

20 Acessórios Mediante a crescente evolução da tecnologia nas áreas da eletrônica e informática, tornou-se disponível a integração da informação. Desta maneira paquímetros digitais podem ser usados convencionalmente, ou podem transmitir informações de medições para todos os Sistemas Eletrônicos de Coletas de Dados, computadores e impressoras. Desta forma as peças podem ser trazidas de vários lugares para uma única estação de trabalho, numa localização central. Poderá ser utilizado um coletor de dados portátil, que pode ser levado ao local de trabalho. Podendo coletar informações e analisar os dados em tempo real, com a vantagem de registrar os dados e posteriormente transferir-los a um computador. Ou se preferir, pode registrar em papel ou disquetes. Desta forma, a integração das informações em tempo real viabiliza o estudo do controle estatístico do processo CEP. 20

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