Desenho e Projeto de Tubulação Industrial. Módulo I. Aula 01

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1 Desenho e Projeto de Tubulação Industrial Módulo I Aula 01

2 Unidades de Medida Medidas Medir significa comparar duas grandezas de mesma natureza, tomando uma delas como padrão. Por exemplo, dizer que uma escada mede 2 metros de altura, significa dizer que esta escada é 2 vezes mais alta que o comprimento padrão adotado, no caso, o metro. A necessidade de medir é muito antiga e remonta à origem das civilizações. Por longo tempo cada país, cada região, teve o seu próprio sistema de medidas, baseado em unidades arbitrárias e imprecisas, como por exemplo, aquelas baseadas no corpo humano: palmo, pé, polegada, braça, côvado. Os gregos foram os primeiros a inventar uma forma sistematizada de medir, com padrões criados com base em partes anatômicas. Isso criava muitos problemas para o comércio, porque as pessoas de uma região não estavam familiarizadas com o sistema de medida das outras regiões England A soberania inglesa dos séculos XVII a XIX impôs ao mundo o uso do Sistema Imperial de Unidades, que era baseado no sistema romano, com raízes no sistema Embora atualmente não sejam usadas com muita freqüência, principalmente no meio científico, poderemos nos deparar com unidades expressas no Sistema Imperial E inch : polegada foot (12 inches) : pé yard (3 feet or 36 inches) : jarda mile (5000 feet) : milha 1

3 A Convenção do Metro Em 1789, o Governo Republicano Francês pediu à Academia de Ciências da França que criasse um sistema de medidas baseado numa "constante natural". Assim foi criado o Sistema Métrico Decimal. Posteriormente, muitos outros países adotaram o sistema, inclusive o Brasil, aderindo à "Convenção do Metro". O Sistema Métrico Decimal adotou, inicialmente, três unidades básicas de medida: o metro, o litro e o quilograma. France O Metro Padrão Em 1799, o metro padrão foi definido como a distância compreendida entre o Pólo Norte e a linha do equador, medida sobre o meridiano que passa sobre Paris e dividida por 10 milhões. Esta distância foi calculada e transferida para uma barra de platina com secção transversal retangular. O metro padrão passou a ser definido como a distância entre os dois extremos da barra a uma dada temperatura, sendo que outros países receberam barras semelhantes para disseminar a nova medida. Em 1889, o padrão do metro foi substituído por uma barra com secção transversal em "X", composta por uma liga de platina e irídio altamente estável, mais precisa do que o padrão original de O comprimento desta barra, a 0º C, era equivalente a um metro. Vários países receberam cópias destes padrões, precisamente calibrados com comparadores ópticos desenvolvidos na época. Em 1983, chegou-se a atual definição do metro, baseada no comprimento de onda da luz gerada por um laser de Hélio-Neon no vácuo. Hoje, define-se o metro como: "a distância linear percorrida pela luz no vácuo, durante um intervalo de 1/ segundo (a velocidade da luz no vácuo é aproximadamente m/s) 2

4 Sistema Internacional de Unidades - SI O desenvolvimento científico e tecnológico passou a exigir medições cada vez mais precisas e diversificadas. Em 1954, o BIPM ( Bureau internacional de pesos e medidas), na França, aprova como unidades de base: metro comprimento quilograma massa segundo tempo ampère intensidade de corrente elétrica kelvin temperatura termodinâmica candela intensidade luminosa mol - unidade de quantidade de matéria BIPM Bureau international des pounds et mesures Paris - France Em 1960, o BIPM dá o nome de Sistema Internacional de Unidades (SI) para esse sistema. Em 1971, o mol foi incorporado ao SI como unidade de base para quantidade de matéria, sendo a sétima das unidades de base do SI, tal como conhecemos até hoje. As duas classes de unidades SI No SI distinguem-se duas classes de unidades: - Unidades de base: sete unidades perfeitamente definidas, consideradas como independentes sob o ponto de vista dimensional: o metro, o quilograma, o segundo, o ampère, o kelvin, o mol e a candela - Unidades derivadas: unidades que podem ser formadas combinando-se unidades de base segundo relações algébricas que interligam as grandezas correspondentes. Diversas destas expressões algébricas, em razão de unidades de base, podem ser substituídas por nomes e símbolos especiais, o que permite sua utilização na formação de outras unidades derivadas 3

5 A normalização técnica A Organização Internacional de Normalização (ISO), publicou a partir de 1955 uma série de normas internacionais sobre as grandezas e unidades, recomendando fortemente o uso do Sistema Internacional de Unidades. Nessas normas internacionais, a ISO adotou um sistema de grandezas físicas baseado nas sete grandezas de base: comprimento, massa, tempo, intensidade de corrente elétrica, temperatura termodinâmica, quantidade de matéria e intensidade luminosa. ISO - Genebra - Suiça A Organização Internacional para Padronização (em língua inglesa: "International Organization for Standardization - ISO"; em língua francesa: "L'Organisation internationale de normalisation"), popularmente conhecida como ISO é uma entidade que atualmente congrega os grémios de padronização/normalização de 170 países. Unidades SI ( de base ) Unidade de comprimento (metro) O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/ de segundo. Unidade de massa (quilograma) O quilograma é a unidade de massa (e não de peso, nem força); ele é igual à massa do protótipo internacional do quilograma. Este protótipo internacional em platina iridiada é conservado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Paris 4

6 Unidade de tempo (segundo) O segundo é a duração de períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133. Unidade de corrente elétrica (ampère) O ampère é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados à distância de 1 metro entre si, no vácuo, produz entre estes condutores uma força igual a -7 2x10 newton por metro de comprimento. Unidade de temperatura termodinâmica ( kelvin) O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica no ponto tríplice da água. Unidade de intensidade luminosa ( candela) A candela é a intensidade luminosa, numa dada direção de uma fonte que emite uma radiação monocromática de freqüência 540 x hertz e cuja intensidade energética nessa direção é 1/683 watt por radiano. Unidade de quantidade de matéria (mol) O mol é a quantidade de matéria de um sistema contendo tantas entidades elementares quantos átomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12, seu símbolo é mol. 5

7 Símbolos das unidades de base GRANDEZA NOME (UNIDADES SI DE BASE) SÍMBOLO comprimento metro m massa quilograma kg tempo segundo s corrente elétrica ampère A temperatura termodinâmica kelvin K quantidade de matéria mol mol intensidade luminosa candela cd Unidades SI derivadas O quadro abaixo fornece alguns exemplos de unidades derivadas expressas diretamente a partir de unidades de base. As unidades derivadas são obtidas por multiplicação e divisão das unidades de base GRANDEZA NOME (UNIDADES SI DERIVADAS) SÍMBOLO superfície metro quadrado m² volume metro cúbico m³ velocidade metro por segundo m/s Massa específica quilograma por metro cúbico kg/m³ 6

8 Prefixos SI Os múltiplos e submúltiplos das unidades SI, formados por meio dos prefixos SI, devem ser designados pelo seu nome completo Múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI Em 1960 normalizou-se uma série de prefixos e símbolos de prefixos para formar os nomes e símbolos dos múltiplos e submúltiplos decimais das unidades SI. Os prefixos e símbolos adotados vão de a Potências de 10 Devido as praticidades que proporcionam, é frequente o uso de potências de base 10 com expoentes inteiros em cálculos de medidas. Observações: expoente zero: 10 0 = 1 ( toda potência de expoente zero e base não nula é igual a 1 ) expoente inteiro positivo: 10¹ = 10 ( a 1ª potência de qualquer número não nulo é o próprio número ); 10 2 = 100 ; 10 3 = ; 10 4 = ; = Na prática, observamos que o número de zeros à direita do algarismo 1 coincide com o valor do expoente. expoente inteiro negativo: 10-1 = 1 / 10 1 = 0, = 1 / 10 2 = 0, = 1 / 10 3 = 0, = 0, = 0, = 0, Observamos, neste caso que o número de casas decimais coincide com o valor absoluto do expoente. O uso prático das potências de 10 : a) 300 = 3 x 100 = b) 7000 = 7 x 1000 = c) = 1 x = = 10 4 d) 0,004 = 4 x 0,001 = e) 0,0008 = 8 x 0,0001 = f) 0,00009 = 9 x 0,00001 =

9 Múltiplos FATOR PREFIXO SÍMBOLO yotta Y zetta Z exa E peta P tera T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 quilo k 10 2 hecto h 10 1 deca da SubmúltiplosR FATOR PREFIXO SÍMBOLO 10-1 deci d 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 micro µ 10-9 nano n pico p femto f atto a zepto z yocto y Nota: Estes prefixos representam, estritamente, potências de 10. Eles não devem ser utilizados para exprimir múltiplos de 2 - por exemplo, um quilobyte ( 1kb representa bytes e não bytes ). O quilograma Entre as unidades de base do Sistema Internacional, a unidade de massa é a única cujo nome, por motivos históricos, contém um prefixo. Os nomes dos múltiplos e dos submúltiplos decimais da unidade de massa são formados pelo acréscimo dos prefixos à palavra grama kg = 1 miligrama, porém nunca 1 microquilograma (1 μkg). 8

10 Algumas unidades práticas mais usadas Existem inúmeras unidades práticas ainda em uso devido ao costume ou às suas aplicações tecnológicas. Muitas dessas unidades, principalmente as de origem inglesa, tendem a desaparecer com o tempo e serem substituídas por unidades do SI. Por enquanto elas ainda são muito usadas e é interessante conhecê-las Grandeza Nome Símbolo Relação com a unidade correspondente do SI Massa Tempo Grama Tonelada Quilate Libra Arroba Minuto Hora Dia Hectare g t - lb - min h d ha 0,001 kg kg 0,0002 kg ou 0,2g 0,454 kg ou 454g 14,688 kg 60 s 60 min ou s 24 h ou s m 2 Área Alqueire (SP) - 2,42 ha Alqueire (MG, RJ ego) - 4,84 ha Volume Litro l 0,001 m 3 ou cm 3 Quilômetro por hora km/h (1/3,6) m/s Velocidade Milha por hora mph 1,609 km/h Nó - 1,852 km/h Submúltiplos do SI Múltiplos do SI Unidades não pertencentes ao SI 9

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