METROLOGIA -CONSTRUTORA DA CONFIANÇA NA SOCIEDADE

METROLOGIA -CONSTRUTORA DA CONFIANÇA NA SOCIEDADE Eduarda Filipe Directora do Departamento de Metrologia do IPQ

Dia da Metrologia Em 20 de maio de 1875, faz agora 138 anos, foi assinada a Convenção do Metro, tratado diplomático celebrado em Paris por dezassete países, entre os quais Portugal Esta Convenção consagrou o Sistema Métrico decimal, designado em 1960 o Sistema Internacional de unidades de medida, SIde utilização universal e adoptado formalmente em Portugal em 1983 2

Dia da Metrologia O tema das Comemorações para 2013 Medições na vida quotidiana foi estabelecido pelo BIPM, organismo internacional responsável pela Convenção do Metro

Sumário 1. Introdução 2. Enquadramento internacional 3. Padrões nacionais 4. SI - Sistema Internacional de Unidades 5. Projetos europeus 4

A METROLOGIA é a ciência da medição e suas aplicações Inclui as unidades de medida, os seus padrõese os instrumentos de medição, bem como todas as questões teóricas e práticas relacionadas com as medições 3 vertentes principais na metrologia científica legal aplicada A científica ocupa-se das unidades de medida e da realização dos padrões de mais elevado nível metrológico A legal abrange as aplicações comerciais, fiscais, de proteção do ambiente, da conservação da energia, da saúde, da segurança, etc., que cada Estado entende regulamentar no seu território A aplicada respeita às aplicações na produção e no seu controlo, bem como à instrumentação nele utilizada 5

Atribuições principais do IPQ - METROLOGIA c Realizar os padrões nacionais das unidades de medida c Participar em comparações internacionais c Participar em projectos de desenvolvimento metrológico l Elaborar legislação metrológica e promover a sua aplicação l Aprovar modelos de instrumentos de medição l Qualificar e acompanhar entidades para a realização de operações de controlo metrológico l Realizar ações de formação na área de controlo metrológico a Dar rastreabilidade aos padrões de referência de outros laboratórios nacionais e outra instrumentação (calibrações e verificações metrológicas) a Realizar comparações nacionais 6

Nota Histórica Pesos da Reforma de D. Manuel I (1499) Padrão Nacional 1 marco= 229 g valor próximo do marco de Colónia 7

Missão do Laboratório Nacional de Metrologia Assegurar o rigor e a rastreabilidade das medições no território nacional, concretizando o objetivo Constitucional de soberania no domínio dos padrões de medida e do controlo dos instrumentos de medição necessários à indústria e à sociedade portuguesa em geral 8

Visão do Laboratório Nacional de Metrologia Ser um suporte da competitividade nacionale do bem estar dos cidadãos, por via de uma infraestrutura metrológica tecnologicamente evoluída Ser a Entidade Nacional de Referênciana rede metrológica europeia em construção, contribuindo, assim, para a liderança da Europa no quadro da economia mundial 9

A METROLOGIA é a ciência da medição Ciência base para praticamente todas as áreas da atividade humana Indústria, energia, meio ambiente, saúde, segurança, comunicações, transportes. onde são necessárias medições exatas e geradoras de confiança para o utilizador 10

A METROLOGIA é a ciência da medição Essencial à investigação fundamental na procura de medições de elevada exatidão e pequena incerteza Enquanto ciência, cria novas e melhores capacidades de medição O desenvolvimento das capacidades de medição facilita o progresso científico 11

A METROLOGIA é a ciência da medição É na inovação que a metrologia e a rede de Laboratórios Nacionais de Metrologia (LNM) se destacam Os LNM cooperam com as Universidades, os Centros de Saber e a Indústria A função principal dos LNM é fornecer rastreabilidade aos padrões de medição e, por isso, são "construtores de confiança" para todas as áreas na sociedade e na indústria, onde a medição é a base para a tomada de decisões Os LNM divulgam os resultados da sua investigação que é frequentemente utilizada pela indústria 12

INSTITUT0 PORTUGUÊS DA QUALIDADE METROLOGIA Científica Aplicada Legal NORMALIZAÇÃO Organismo Nacional de Normalização Organismos Sectoriais (ONS) QUALIFICAÇÃO Acreditação (IPAC) Laboratórios Organismos de inspeção Organismos de Certificação Certificação Organizações Produtos Pessoas 13

Sistema Nacional de Metrologia IPQ Instituição Nacional de Metrologia Metrologia Científica Metrologia Aplicada Metrologia Legal LNM IPQ -LCM LD IST/ITN LMRI Laboratórios Nacionais 54 Laboratórios de Calibração Acreditados (em 19 domínios) IPAC - ISO/IEC 17025:2005 IPQ 5 Direções Regionais do MEE 2 Regiões Autónomas 118 SMM & SCM 54 OVM 579 R&I de IM 9 Organismos Notificados Total 768 14

Cadeia de Rastreabilidade SI Padrões das Unidades BIPM Científica Normalização Padrões Nacionais LNM Aplicada Metrologia SPQ Legal Padrões de referência Qualificação Laboratórios Acreditados Padrões industriais Empresas Medições correntes Utilizadores finais 15

Enquadramento Internacional Metrologia Científica Metrologia Legal Convenção do metro (1875) Assegurar a uniformidade das medições e a sua rastreabilidade ao SI Organização Internacional de Metrologia Legal (1955) Harmonização dos procedimentos da metrologia legal BIPM, Pavillon de Breteuil, Sèvres, França www.bipm.org BIML, Paris, França www.oiml.org 16

A Convenção do Metro Assinada em 20 de maio de 1875 por 17 países, entre os quais Portugal Tratado Diplomático Ratificado pela Lei de 19 de abril de 1876de D. Luís I Esta Convenção consagrou o Sistema Métrico decimal, designado em 1960 o Sistema Internacional (SI)de unidades de medida, de utilização universal e adoptado formalmente em Portugal em 1983 17

A Convenção do Metro Cria o BIPM Bureau Internacional de Pesos e Medidas Organização intergovernamental que funciona sob a autoridade da CGPM Conferência Geral de Pesos e Medidas e a supervisão do CIPM Comité Internacional de Pesos e Medidas 18

BIPM Missão e funções Assegurar a uniformidade das medições e a sua rastreabilidade ao SI Autoridade para atuar no domínio da metrologia mundial, nomeadamente nos padrões de medição e na equivalência dos padrões nacionais Laboratório Internacional de Metrologia Secretariado BIPM, Pavillon de Breteuil, sediado em Sèvres, França www.bipm.org 19

CGPM Reúne periodicamente normalmente todos os quatro anos Chappuis 2ª CGPM 1895 H. de Macedo Chappuis Termometria de gas e resistência de platina com Callendar H. de Macedo -Representante Português 20

A Convenção do Metro 14 de outubro de 1999 21ª CGPM Acordo de Reconhecimento Mútuo (MRA) Reconhecimento e equivalência dos padrões e dos certificados de calibração dos países-membros desde que.. participem em comparações interlaboratoriais regulares... e tenham Sistemas da Qualidade segundo as normas internacionais aplicáveis 21

MRA Acordo de Reconhecimento Mútuo do CIPM As CMC -Capacidades de Medição e de Calibração dos LNM reconhecidas constam de uma base de dados, mantida pelo BIPM http://www.bipm.fr 22

Processo de reconhecimento das CMC Padrões nacionais Resultado das comparaçõeschave e suplementares Sistema da qualidade implementado e avaliado Demonstração da competência técnica às regiões metrológicas mundiais Registo das CMC na base de dados JCRB-BIPM 23

Organização da metrologia científica O IPQ é signatário do Acordo de Reconhecimento Mútuo do CIPM (MRA) O IPQ é membro da EURAMET Organização Regional de metrologia (RMO) O SNM é distribuído pelo IPQ-LNM e pelo IST/ITN-LMRI O LNM e o LMRI têm um Sistema da Qualidade reconhecido internacionalmente segundo a NP EN ISO/IEC 17025:2005 e o Guia ISO 34 O IPQ coordena os padrões nacionais 24

Enquadramento Regional EURAMET -Associação Europeia dos Laboratórios Nacionais de Metrologia 38 estados -membros WELMEC Metrologia Legal Europeia 37 estados-membros 25

Rastreabilidade Metrológica Padrões Internacionais Comparações Internacionais Convenção do Metro (1875) Comité Internacional de Pesos e Medidas Acordo de Reconhecimento Mútuo (CIPM MRA) (1999) 1188 Comparações K&S 25 693 CMC Instituto Português da Qualidade (Decreto-Lei nº 71/2012 de 21 de março) Departamento de Metrologia LNM Laboratório Nacional de Metrologia IST - Instituto Tecnológico e Nuclear Laboratório de Metrologia de Radiações Ionizantes - LMRI 26

Rastreabilidade Metrológica Nacional IPQ-LNM, IST/ITN-LMRI e LNM internacionais IPAC Laboratórios de calibração 54 acreditados Laboratórios de ensaios 333 acreditados 27

A METROLOGIA DO IPQ EM NÚMEROS -2012 39 regulamentos de controlo metrológico atualizados para diferentes tipos de instrumentos de medição, segundo a legislação europeia e internacional Um laboratório moderno com 56 domínios metrológicos diferentes 768 entidades públicas e privadas qualificadas para exercerem o controlo metrológico Um sistema autossustentável 28

A METROLOGIA DO IPQ EM NÚMEROS -2012 30 técnicos -25 com grau universitário dos quais 8 são mestres e doutorados 2 200 m 2 laboratoriais; 10 000 m 2 área coberta 3,3 M de receitas correntes 1 444 calibrações 222 preparações e certificações de materiais de referência 958 verificações de controlo metrológico 148 comparações interlaboratoriais internacionais 149 CMC reconhecidas 28 aprovações de modelo Museu -espólio de 3 000 peças e documentos 5 Direções Regionais + 2 Regiões Autónomas 54 Organismos de Verificação Metrológica 105 Serviços Municipais de Metrologia (que cobrem 185 concelhos) 13 Serviços Concelhios de Metrologia (que cobrem 108 concelhos) 579 Reparadores e Instaladores de Instrumentos de Medição 9 Organismos Notificados Total entidades 768 29

Análise SWOT Metrologia Nacional PONTOS FORTES Competência elevada Instalação única Excelente reconhecimento internacional Integração da metrologia científica, aplicada e legal Autofinanciamento PONTOS FRACOS Formação longa e in-job Custos de manutenção elevados Dificuldade de contratação Ausência de carreira de investigação OPORTUNIDADES Equipa jovem EMPIR Capacidade de I&D Boa relação com os clientes Cooperação com as Universidades AMEAÇAS Falta de reconhecimento/conhecimento das entidades públicas Dificuldades no investimento Fuga de quadros 30

Alguns Laboratórios do IPQ-LNM 31

SI - Sistema Internacional de unidades 32

O Sistema Internacional de unidades (SI) Nota histórica A criação do Sistema Métrico Decimalno tempo da Revolução Francesa é o primeiro passo no desenvolvimento do actual Sistema Internacional de Unidades. Em 1832, Gausspromoveu fortemente a aplicação do Sistema Métricoem conjunto com o segundodefinido na astronomia como um sistema coerente de unidadespara as ciências físicas. Mais tarde, GausseWeberestenderam estas medições para incluir os fenómenos eléctricos. 33

O Sistema Internacional de unidades (SI) Com a Convenção do Metro assinada em 20 de Maio de 1875, o CIPM concentrou-se na construção de novos protótipos considerando o metro e o quilogramacomo as unidades de basedo comprimento e da massa. Em 1889, a 1ª CGPM sancionou os protótipos internacionais para o metro e o quilograma. Em conjunto com o segundo astronómico -Sistema de três unidades mecânicas dimensionais 34

A Convenção do Metro Padrões internacionais do metro e do kilograma de 1892 Portugal recebeu as cópias nº 10 35

O Sistema Internacional de unidades (SI) 1921 6ª CGPM aumentado o âmbito do BIPM para outros domínios da física 1954 10ª CGPM introdução do ampere, do kelvin e da candela como unidades de base para as grandezas corrente eléctrica, temperatura termodinâmica e intensidade luminosa 36

O Sistema Internacional de unidades (SI) 1960-11ª CGPM Sistema Internacional de Unidades (SI) 1971-14ª CGPM adição da molecomo unidade de base para a quantidade de matéria ficando o sistema comsete unidades de base 37

O Sistema Internacional de unidades (SI) Adotado em Portugal pelo DL nº427/83, revisto posteriormente pelos DL n.º 238/94, n.º254/2002 e DL n.º 128/2010 como o Sistema Legalde unidades de medida 38

24ª CGPM (2011) -SI Comité Consultivo das Unidades (CCU) Sobre a possível futura revisão do SI novas definições para as sete unidades de base do SI, redigidas usando uma formulação designada de constante explícita a unidade é definida indirectamente dando explicitamente um valor exacto a uma constante fundamental reconhecida 39

24ª CGPM -SI Para as sete unidades de base do SI constantes fundamentais segundo frequência da transição hiperfinano estado fundamental do átomo de césio 133 ν( 133 Cs) hfs é exatamente 9 192 631 770 hertz, Hz metro velocidade da luz no vazio é exatamente299 792 458 metros por segundo, m s -1 kilograma constante de Planck hé exatamente6,626 06X 10-34 joule segundo, J s ampere carga eléctrica elementar e é exatamente1,602 17X 10-19 coulomb, C kelvin constante de Boltzmannk é exatamente1,380 65X 10-23 joule por kelvin, J K -1 mole constante de Avogadro N A é exatamente6,022 14X 10 23 por mole, mol -1 candela eficácia luminosa de uma radiação monocromática de frequência 540 10 12 Hz é exatamente683 lumen porwatt, lm W -1 40

O SI até outubro de 2011 41

O SI depois de outubro de 2011 Exemplo - definição do kilograma O kilograma, kg, é a unidade da massa; a sua magnitude é obtida fixando o valor numérico da constante de Planck para ser exatamente igual a 6,626 06X 10-34 s 1 m 2 kgo que é igual a J s >> abrir o caminho para a definição da unidade da massa através de duas equações fundamentais da física E = m c 2 e E = h ν que relaciona a energia à massa e à frequência e o que leva a m = h ν /c 2 42

Projetos internacionais para a revisão do SI Constantes de Planck e nº de Avogadro Balança de watt do BIPM Esfera de silício Projeto Avogadro- NPL 43

SI Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais 1,00E+00 1,00E-01 1,00E-02 1,00E-03 1,00E-04 velocidade da luz no vazio carga elementar Plank nº de Avogadro Boltzmann G Josephson von Klitzing Dados CODATA 1,00E-05 1,00E-06 1,00E-07 1,00E-08 1,00E-09 1,00E-10 1929 1969 1973 1986 1998 2002 2006 2010 44

SI Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais incerteza relativa 1929 1969 1973 1986 1998 2002 2006 2010 velocidade da luz no vazio 1,33E-05 4,00E-09 ---- ---- ---- ---- ---- carga elementar 3,30E-07 4,40E-06 2,90E-06 3,00E-07 3,90E-08 8,50E-08 2,50E-08 2,18E-08 Plank 1,22E-03 7,60E-06 5,40E-06 6,00E-07 7,80E-08 1,70E-07 5,00E-08 4,38E-08 nº de Avogadro 1,00E-03 6,60E-06 5,10E-06 5,90E-07 7,90E-08 1,70E-07 5,00E-08 4,48E-08 Boltzmann 1,02E-03 4,30E-05 3,20E-05 8,50E-06 1,70E-06 1,80E-06 1,70E-06 9,42E-07 G 3,00E-04 4,60E-04 6,15E-04 1,28E-04 1,50E-03 1,50E-04 1,00E-04 1,20E-04 Josephson ------ 2,20E-06 2,60E-06 3,00E-07 3,90E-08 8,50E-08 2,50E-08 2,27E-08 vonklitzing ------ ------ ------ 4,50E-08 3,70E-09 3,30E-09 6,80E-10 3,25E-10 45

Projetos de Investigação europeus 46

EURAMET-iMERA 2007-2011 (67 M ) Constantes fundamentais e SI Saúde Comprimento Eletricidade e Magnetismo 2 projetos com participação nacional Breath analysis as a diagnostic tool for early disease detection, IPQ Increasing cancer treatment efficacy using 3D brachyterapy, ITN 47

EURAMET EMRP 2009-2017 (última call em 2013) EMRP Programa Europeu de Investigação Metrológica 400M 22 estados-membros No âmbito do 7º Programa-Quadro da CE / Artº 185 do Tratado da UE Sucede ao Programa imera(2007) Objetivos: Acelerar o desenvolvimento de novas capacidades de medição com impacto estratégico a nível europeu Compromisso de disseminação e aplicação do conhecimento gerado junto dos stakeholders Projetos conjuntos de investigação metrológica (JRP) com a colaboração de instituições públicas, laboratórios de investigação, universidades e indústria 48

EMRP - Os Grandes Desafios Investigação multidisciplinar nas áreas: Saúde Energia Ambiente Novas tecnologias 49

Projetos JRP em curso com participação nacional 2009 ENG05 Lighting Metrology for Solid State Lighting 2010 ENV05 OCEAN Metrology for ocean salinity and acidity IND04 MetroMetal IonisingRadiation Metrology for the Metallurgical Industry 2011 HLT07 MeDD Metrology for drug delivery SIB10 NOTED Novel Techniques for Traceable Temperature Dissemination» 2012 (projetos a iniciar em 2013) SIB58 Angles - Angle metrology SIB60 Surveying - Metrology for long distance surveying IND57 MetroNORM-Metrology for processing materials with high natural radioactivity 50

EMRP / EMPIR EMRP -Fim do programa 2013 Proposta apresentada à CE para o novo programa sucessor do EMRP EMPIR Programa Europeu para a Inovação e a Investigação em Metrologia 2014 2020 51

EMPIR Vai contribuir para os objetivos do HORIZONTE 2020 Resposta às iniciativas emblemáticas da Europa 2020 União para a inovação Uma agenda digital para a Europa Uma Europa eficiente no uso de recursos Uma política industrial para a era da globalização nas diversas áreas onde essas iniciativas dependem de metrologia Projetos conjuntos de investigação metrológica (JRP) com a participaçãode instituições públicas, laboratórios de investigação, universidades e indústria 52

EMPIR Investigação e desenvolvimento Metrologia fundamental Energia, meio ambiente e saúde Inovação relacionada com as necessidades industriais Atividades de Normalização Capacitybuilding-desenvolvimento de recursos humanos e organizacionais 53

Metrologia Nacional - ESTRATÉGIA E DESAFIOS Metrologia Científica Aumentar a cooperação com centros de investigação Maior e mais abrangente participação portuguesa, identificar as áreas de maior relevância e capacidade nacional e beneficiar de maior envolvência das instituições científicas e tecnológicas Metrologia Legal Novos domínios? Saúde, ambiente, energia, comunicações, forense, Regulamentação exigindo medições sem rastreabilidade assegurada Intensificação da fiscalização e vigilância de mercado Metrologia Aplicada As necessidades da indústria estão satisfeitas? Concorrência entre metrologia obrigatória e voluntária Novas necessidades? Nanotecnologias, química analítica, biotecnologias, novos materiais 54

Grata pela atenção Excelente Dia da Metrologia! Eduarda Filipe efilipe@ipq.pt 55