Metrologia Aplicada e Instrumentação e Controle

Transcrição

1 23/06/

2 Metrologia Aplicada e Instrumentação e Controle A disciplina de Metrologia Aplicada e Instrumentação e Controle, será dividida em 2 (duas) partes, sendo : Metrologia Aplicada (Dimensional); Instrumentação e Controle. 23/06/2013 2

3 Metrologia Aplicada e Instrumentação e Controle Conteúdo Programático 1. Importância da Metrologia; 2. Metrologia no dia-a-dia; 3. Sistema Internacional de Unidades; 4. Evolução dos Padrões de Medida; 5. Erros e Incertezas; 6. Instrumentos de Metrologia Dimensional; 7. Escalas, Trenas e Réguas; 8. Paquímetros; 9. Micrômetros; 10. Transferidores e goniômetros; 11. Conceitos Básicos de Instrumentação e Controle; 12. Medição de nível conceitos e componentes; 13. Medição de pressão conceitos e componentes; 14. Medição de fluxo/vazão conceitos e componentes; 15. Medição de temperatura conceitos e componentes; 16. Válvulas de controle e acessórios. 23/06/

4 Importância da Metrologia 23/06/

5 Metrologia A metrologia é a ciência da medição, e engloba todos os fenômenos, instrumentos e procedimentos envolvendo as medições e unidades de medida. Trata dos conceitos básicos, dos métodos, dos erros e sua propagação, das unidades e dos padrões envolvidos na quantificação de grandezas físicas. 23/06/

6 Metrologia no Desenvolvimento de Produtos Mercado Mercado Desejos Qualidade Beleza Custo... Tradução Especificações Projeto Mecânico Materiais Processos... 23/06/

7 Metrologia no Desenvolvimento de Produtos Especificações técnicas do produto Especificações técnicas dos componentes Consumo Potência Torque Velocidade Aceleração Carga máxima Durabilidade... Rigidez Resistência Dureza Tenacidade Dimensões Forma Rugosidade... Necessidades Especificações geométricas Intercambiabilidade Montagem Funcionalidade Confiabilidade Segurança Aparência 23/06/

8 Metrologia no Desenvolvimento de Produtos Dentre as especificações existe uma de fundamental importância para o processo de produção: a especificação geométrica Geometria Dimensões Tolerâncias dimensionais Acabamento Montagem Funcionalidade Segurança Estética 23/06/

9 Por que metrologia é importante? Metrologia é a ferramenta que atesta por meio de medição, a qualidade de um processo, através da conferência de padrões pré-estabelecidos (normas, códigos, especificações, etc). A medição é uma ação de COMUNICAÇÃO Industrial!!! Nós medimos para comunicar, corrigir e melhorar continuamente... 23/06/

10 Controle Dimensional e da Qualidade Desandador de macho Dado uma peça mecânica qualquer: um desandador de machos! 23/06/

11 Controle Dimensional e da Qualidade Vista explodida do desandador 23/06/

12 Controle Dimensional e da Qualidade Uma peça do desandador... Esta é a forma desejada! - FAÇA!!!! COMUNICAÇÃO FALHA 23/06/

13 Controle Dimensional e da Qualidade O corpo do desandador. A comunicação é mais completa e efetiva. Há forma e dimensão... Podemos fazer. Mas como VERIFICAR se as dimensões estão de acordo após a fabricação? 23/06/

14 Controle Dimensional e da Qualidade Na área de industrial, tudo o que é fabricado obedece a um PROJETO MECÂNICO 23/06/

15 Controle Dimensional e da Qualidade Especificação geométrica define as medidas ideais e os desvios admissíveis, quais denominamos de Tolerâncias Dimensionais. 23/06/

16 Controle Dimensional e da Qualidade Se vivêssemos em um mundo ideal, a fabricação seria perfeita!!! PROJETO PROCESSOS PERFEITOS PEÇAS EXATAS Mão de obra Método Máquina Medição Matéria-prima Meio Ambiente 23/06/

17 Controle Dimensional e da Qualidade No mundo real, não existe fabricação perfeita. PROJETO PROCESSO IMPERFEITO PEÇAS COM DIMENSÕES VARIADAS Mão de obra Método Máquina Medição Matéria-prima Meio Ambiente É necessário verificar se as geometrias das peças encontram-se dentro de desvios aceitáveis!!! 23/06/

18 Controle Dimensional e da Qualidade PROJETO PROCESSO CONTROLE DE QUALIDADE Informações Para Corrigir Processo Maus Produtos Eliminados 23/06/

19 Metrologia no Dia-a-dia 23/06/

20 Medições do dia a dia Potência da lâmpada Horário do despertador Comprimento da calça Tempo de cozimento Volume de leite Volume de combustível Temperatura da geladeira Velocidade do automóvel Pressão dos pneus Consumo de energia Dimensões das peças Rotação do motor Tamanho do peixe Quantidade de arroz 20 23/06/

21 Por quais motivos se MEDE? Monitorar... Observar passivamente grandezas, afim de acompanhar, avaliar um produto ou fase de um processo; Controlar... Observar de forma ativa, comparar e agir para manter dentro das especificações um determinado produto ou fase de um processo; Investigar... Descobrir o novo, explicar, formular, parametrizar criar parâmetros e/ou especificações técnicas. 23/06/

22 Por quais motivos se MEDE? MONITORAR 23/06/

23 Por quais motivos se MEDE? CONTROLAR Especificações xxxx ± xx yyyy ± yy zzz ± z Medir Comparar Agir 23/06/

24 Por quais motivos se MEDE? CONTROLAR 23/06/

25 Por quais motivos se MEDE? INVESTIGAR 23/06/

26 Áreas da Metrologia CIENTÍFICA INDUSTRIAL LEGAL 23/06/

27 Metrologia Científica Trata dos padrões de medição internacionais e nacionais, dos instrumentos laboratoriais e das pesquisas e metodologias científicas relacionadas ao mais alto nível de qualidade metrológica. Ela também é a responsável pela elaboração e edição de resoluções, portarias e legislação. INMETRO BIPM 23/06/

28 Metrologia Científica Exemplos: 23/06/

29 Metrologia Industrial Trata da aplicação da metrologia no controle dos processos produtivos (industriais) na garantia da qualidade dos produtos finais. Suas principais funções são: 23/06/

30 Metrologia Industrial Investigação e validação de princípios; Desenvolvimento e otimização do produtos; Conferência da qualidade de um produto frente ao projeto inicial; 23/06/

31 Metrologia Industrial Controle de processos e de produtos em produção seriada; Segurança operacional de processos; Redução de custos (retrabalhos, processos, etc). 23/06/

32 Metrologia Legal Trata da proteção ao consumidor em relação às unidades de medida, métodos e instrumentos de medição, de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias. Ela faz valer a presença e adoção das resoluções, códigos e portarias elaboradas pela metrologia científica. 23/06/

33 Metrologia Legal 23/06/

34 Metrologia Legal 23/06/

35 Metrologia Mecânica 23/06/

36 O Sistema Internacional de Unidades e o Metro. 23/06/

37 O início da metrologia dimensional... 1.Desenvolvimento os primeiros núcleos de sociedade 2.Desenvolvimento da capacidade de contagem CCCXXIII = 126 IIIIIIIII IIIIIIIIIIII = 20 23/06/

38 O início da metrologia dimensional Desenvolvimento da capacidade de medir. 10 bv 1 bv = 1 barril de vinho 4. Desenvolvimento do comércio entre grupos vizinhos (aperfeiçoamento das unidades) Padronização do barril 23/06/

39 O início da metrologia dimensional... Evolução humana da contagem à medição... Contagem Medição X Grama (g): Unidade de medição bem definida, reconhecida e aceita por todos. 05 Bananas 1 kg de Bananas 23/06/

40 O início da metrologia dimensional... No princípio... As unidades de medida eram definidas de maneira arbitrária, variando de um país para outro, dificultando as transações comerciais e o intercâmbio científico entre eles. 3 pedras de banana Unidade não difundida e não aceita Padrões sem uniformidade e precisão 23/06/

41 O início da metrologia dimensional... As primeiras unidades de medidas de comprimento usadas pelo homem são 23/06/ antropométricas.

42 O início da metrologia dimensional... 1 côvado = aprox. 66 cm (ou média de 3 palmos) 1 cúbito = aprox. 52 cm (ou braço, do cotovelo a ponta do dedo) 23/06/

43 O início da metrologia dimensional... No Egito Cúbito-padrão Pedra Cúbito-padrão Madeira Cúbito-padrão Gravado nas Paredes 23/06/

44 O metro. Século XVII ( ) A França padroniza a Toesa de Chatelêt: barra de ferro com dois ressaltos, que ficava fixada no muro denominado de grande Chatelet, próximo a Paris, para que cada cidadão pudesse controlar seus instrumentos de medida. = 6 pés Revolução Francesa (1789) A revolução Francesa derrubou (e decapitou) a monarquia. Ruptura com antigos padrões, inclusive os de medida. Liberdade, Igualdade e Fraternidade. Definições científicas para padrões dimensionais. 23/06/

45 O metro. Decreto da Assembléia Francesa dá origem ao Metro (m) L L = 1 metro Platina O metro seria igual a décima milionésima parte de ¼ do meridiano terrestre 23/06/

46 O metro. Por causa desta incerteza foi definido na época uma nova definição para o metro: O metro é a distância entre dois extremos da barra de platina depositada nos Arquivos da França apoiada nos pontos de mínima flexão na temperatura de 0 C. 23/06/

47 O metro. Por causa de inconvenientes no metro dos arquivos foi feita uma evolução... Seção transversal em prisma X Platina com adição de 10% de irídio; Dois traços em seu plano neutro 23/06/

48 O metro. Assim em 1889, surgiu a terceira definição do metro... O metro é a distância entre os eixos de dois traços principais marcados na superfície neutra do padrão internacional depositado no B.I.P.M. (Bureau Internacional des Poids et Mésures), na temperatura de 0oC e sob uma pressão atmosférica de 760 mmhg e apoiado sobre sues pontos de mínima flexão 23/06/

49 O metro. A quarta realização do metro (1960) 1 metro é igual a ,73 comprimentos de onda, no vácuo, da radiação correspondente a transição entre os níveis 2p10 e 5d5 do átomo de criptônio 86. A quinta e última realização do metro (1983) Laser 1 metro O Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante 0, segundos. 23/06/

50 O metro. Então... O Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante o intervalo de tempo igual a: segundos 23/06/

51 O Sistema Internacional de Unidades 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, realizada em Disponível em: 23/06/

52 O Sistema Internacional de Unidades As 7 unidades de base. 23/06/

53 Múltiplos e Submúltiplos do Metro. 23/06/

54 O Sistema Internacional de Unidades 1. As relações internacionais são extremamente facilitadas quando não é necessário converter unidades. 2. Tecnologicamente tornam-se possíveis produtos globalizados. Partes produzidas em diferentes países podem ser combinadas para formar um sistema complexo sem problemas de compatibilidade. 3. Evitam-se as incompatibilidades entre os sistemas de unidades: por exemplo, parafusos com roscas métricas e porcas definidas no sistema inglês não são compatíveis. 4. Devido à coerência com que as unidades do Sistema Internacional são definidas as equações que descrevem fenômenos físicos são grandemente simplificadas. 23/06/

55 Transformações de Medidas e Obtenção de Unidades 23/06/

56 Principais Unidades de Medidas Comprimento 23/06/

57 Principais Unidades de Medidas Área Volume 23/06/

58 Principais Unidades de Medidas Massa Tempo 23/06/

59 Principais Unidades de Medidas Força Pressão 23/06/

60 Principais Unidades de Medidas Temperatura Potência 23/06/

61 Fatores de Conversão COMPRIMENTO Sistema métrico: 1 m = 10 dcm = 100 cm = mm (m mm) 1 mm = 0,1 cm = 0,01 dm = 0,001 m (mm m) Sistema imperial (americano/inglês): 1 pé (foot) = 12 polegadas (inches) 3 pés (feet) = 1 jarda (yard) 1 milha (statue mile) = jardas (yards) 1 légua (league) = 3 milhas (miles) 23/06/

62 Fatores de Conversão COMPRIMENTO 1 m = 39,37 (polegadas) 1 (polegada) = 0,0254 m; 1 m = 3,28 (pés) 1 (pé) = 0,3048m; 1 m = 1,09 (jardas) 1 (jarda) = 0,9144m; 1 km = 0,62 milhas 1 milha = 1,609 km; 1 km = 0,21 léguas 1 légua = 4,827 km. 23/06/

63 Cálculo de Área ÁREA Área do Quadrado: Aq = a x a = (a²) Área do Retângulo: Ar = a x b = (a.b) Área do Triângulo: At = b x h 2 Área do Trapézio: Atz = (B+b) x h 2 Área do Círculo: Ac = r x r x π = π. r² Circunferência: Cf = r x 2 x π = (r x 6,2832) π (r² x 3,1416) 23/06/

64 Fatores de Conversão ÁREA 1 m² = cm² 1m² = mm² 1 m² = 1.550,0031 ² (polegadas quadradas) 1 m² = 10,7639 ² (pés quadrados) 1 km² = m² 1 km² = 0,3863 milhas quadrados 1 ² (polegada quadrada) = 645,16 mm² = 6,4516 cm² 1 ² (pé quadrado) = 144 ² (polegadas quadradas) = 0, m² 1 milha quadrada = 2,589 km² 23/06/

65 Cálculo de Volume VOLUME Volume do Cubo: Vcb = Abase x h; Volume do Cilindro: Vcil = Abase x h; Volume do Prisma: Vpr = Abase x h; Volume da Pirâmide: Api = 1/3 (Ab x h); Volume do Cone: Vco = 1/3 (Abase x h); 23/06/

66 Fatores de Conversão VOLUME 1 cm³ = mm³; 1 m³ = cm³; 1 m³ = mm³; 1 m³ = litro; 1 cm³ = 0,061 ³ (polegada cúbica); 1 m³ = ,76 ³ (polegadas cúbicas); 1 m³ = 35,3147 ³ (pés cúbicos); 1 litro = cm³; 1 ml (mililitro) = 0,001 litro; 1 ml (mililitro) = 1 cm³ (centímetro cúbico); 1 l (litro) = 0,2642 gal (galões americanos) = 0,22 imp.gal. (galões imperiais). 23/06/

67 Fatores de Conversão VOLUME 1 pol³ (polegada cúbica) = mm³ = 16,387 cm³ 1 pé³ (pé cúbico) = ,8 cm³ = 0, m³ 1 pé³ (pé cúbico) = 7,48 gal. (galões americanos) 1 pol³ (polegada cúbica) = 0, litros 1 pé³ (pé cúbico) = 28,31685 litros 1 gal. (galão americano) = 3,7854 litros = 3.785,4 cm³ 1 imp. gal. (galão imperial) = 4,54 litros = 4.540,0 cm³ 1 imp. gal. (galão imperial) = 1,199 gal. (galão americano) 1 fl.oz (fluid ounce = onça para fluído) = 29,57 ml = 29,57 cm³ 23/06/

68 Fatores de Conversão FORÇA 1 kg = g 1 kg = 2,20458 lbs (libras) 1 kg = 35,27337 oz (onças) 1 Ton (tonelada métrica) = kg 1 Ton (tonelada métrica) = 2.204,58 lbs 1 oz (onça) = 28,35 g 1 lb (libra) = 16 oz 1 lb = 453,6 g = 0,4536 kg 1 short ton = 907,1848 kg 1 long ton = kg 23/06/

69 Fatores de Conversão MASSA 1 kg = g 1 kg = 2,20458 lbs (libras) 1 kg = 35,27337 oz (onças) 1 Ton (tonelada métrica) = kg 1 Ton (tonelada métrica) = 2.204,58 lbs 1 oz (onça) = 28,35 g 1 lb (libra) = 16 oz 1 lb = 453,6 g = 0,4536 kg 1 short ton = 907,1848 kg 1 long ton = kg 23/06/

70 Fatores de Conversão PRESSÃO atm = atmosfera física 1 atm = 1,013 bar 1 atm = 1,033 kgf/cm² 1 atm = 14,7 p.s.i. bar = (1 bar = pressão atmosférica a nível do mar) 1 bar = 0,987 atm 1 bar = 1,02 kgf/cm² 1 bar = 14,5 p.s.i. Pressão: P = F/A 23/06/

71 Fatores de Conversão PRESSÃO kgf/cm² = quilograma-força por centímetro quadrado 1 kgf/cm² = 0,97 atm 1 kgf/cm² = 0,98 bar 1 kgf/cm² = 14,2 p.s.i. p.s.i. = libras por polegada quadrada (pounds per square inch) 1 p.s.i. = 0,068 atm 1 p.s.i. = 0,069 bar 1 p.s.i. = 0,070 kgf/cm² 23/06/

72 Fatores de Conversão TEMPERATURA Converter Celsius para Fahrenheit (Cº x 1,8) + 32 = ºF Converter Fahrenheit para Celsius (ºF 32) x 0,555 = ºC Converter Celsius para Kelvin K = C /06/

73 Fatores de Conversão de Unidades do Metro Múltiplos - submúltiplos 23/06/

74 Conversão de Medidas Mudanças de unidade no sistema internacional, para múltiplos e/ou submúltiplos a) Maior para menor (multiplicar) Ex.: Transformar 9,421 dm em centímetros (cm) Solução: 9,421 dm 10 = 94,21 cm b) Menor para maior (dividir) Ex.: Transformar 33,9 mm em centímetros (cm) Solução: 33,9 dm 10 = 94,21 cm 23/06/

75 Conversão de Medidas Equivalência entre polegadas e milímetros 1 = 25,4 mm Geralmente a polegada é apresentada na forma de fração Pode também ser apresentada na forma milesimal (atento ao ponto!!!) 23/06/

76 Conversão de Medidas Polegada Fracionária Milímetro Converter 14.5 em milímetros 14,5 * 25,4 = 368,3 mm Converter 5/8 em milímetros (5 8) * 25,4 = 15,875 mm Converter 4 1/4 em milímetros [ 4 + (1 4) ] * 25,4 = 107,95 mm 23/06/

77 Conversão de Medidas Milímetro Polegada Milesimal Converter 203,2 mm 203,2 25,4 = 8 Converter 78,652 mm 78,652 25,4 = (arredondando para 3 casas decimais) /06/

78 Conversão de Medidas Polegada Fracionária Polegada Milesimal Converter 3/4 (3 4) = 0.75 Converter 2 5/16 [ 2 + (5 16)] = = /06/

79 Conversão de Medidas Polegada Milesimal Polegada Fracionária Converter na fração de 16 avos de polegada * 16/16 = 12/16 (simplificando: ¾ ) Converter na fração de 128 avos de polegada * 128/128 = 16/128 (simplificando: 1/8 ) 23/06/

80 Conversão de Medidas Milímetros Polegada Fracionária Para converter de milímetros para polegadas em fração ordinária devemos: 1. Multiplicar o valor em milímetros por 5,04 (5,04=128/25,4) 2. Se não der um número exato, arredondar para o mais próximo 3. Dividir este número por Caso o numerados não seja ímpar, fazer a simplificação 23/06/

81 Conversão de Medidas Milímetros Polegada Fracionária Ex: converter 11,33 mm em polegadas. 11,33 25,4 57, , = 5, Arredondando /06/

82 Fim!!! 23/06/