Calibração de Sistema de Medição

Motivação Posso confiar no que o sistema de medição indica? CALIBRAÇÃO resultado da medição definição do mensurando procedimento de medição condições ambientais sistema de medição operador Posso confiar no que o sistema de medição indica? CALIBRAÇÃO Metrologia – UFPR (slide 2)

Métodos de Calibração

Calibração de uma balança 102,40 g ± 0,002 g massa-padrão 100,000 100,00 comparação 102,40 CALIBRAÇÃO DIRETA sistema de medição a calibrar Metrologia – UFPR (slide 4)

Calibração de um bloco padrão CALIBRAÇÃO DIRETA Comparação Zerando BP a calibrar BP de referência - -0,00025 1,23760 0,00000 Metrologia – UFPR (slide 5)

sistema de medição a calibrar Calibração direta padrão VVC comparação sistema de medição a calibrar ISMC Metrologia – UFPR (slide 6)

Como calibrar o velocímetro de um automóvel? Alguém tem aí um “padrão de velocidade”? 80,0 km/h 78,50 km/h comparação CALIBRAÇÃO INDIRETA Metrologia – UFPR (slide 7)

Calibração indireta gerador da grandeza sistema de medição a calibrar sistema de medição padrão ISMC ISMP comparação Metrologia – UFPR (slide 8)

? Rastreabilidade RASTREÁVEL definições das unidades do SI PPPP ± 0,000005 mm 1/10 PPP ± 0,00005 mm 1/10 PP ± 0,0005 mm 1/10 P ± 0,005 mm 1/10 RASTREÁVEL SM ± 0,05 mm Metrologia – UFPR (slide 9)

Rastreabilidade É a propriedade do resultado de uma medição, ou do valor de um padrão, estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. Metrologia – UFPR (slide 10)

Rastreabilidade unidades do SI BIPM padrões internacionais LNM Calibração padrões nacionais Ensaios Indústria e outros padrões de referência de laboratórios de calibração padrões de referência de laboratórios de ensaios padrões de trabalho de laboratórios de chão de fábrica Metrologia – UFPR (slide 11)

O Sistema Metrológico Brasileiro

O sistema metrológico brasileiro Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial Órgão normativo Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial Órgão executivo Metrologia – UFPR (slide 13)

Áreas da metrologia 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. Trata da aplicação da metrologia no controle dos processos produtivos na garantia da qualidade dos produtos finais. 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. Metrologia – UFPR (slide 14)

INMETRO Divisão de Metrologia Mecânica. Divisão de Metrologia Elétrica. Divisão de Metrologia Acústica, Ultra-Som e Vibração. Divisão de Metrologia Óptica. Divisão de Metrologia Térmica. Divisão de Metrologia Química. Divisão de Materiais Divisão de Dinâmica de Fluidos Divisão de Telecomunicações Laboratório de Tempo e Freqüência vinculado ao Observatório Nacional. Metrologia – UFPR (slide 15)

Campus do INMETRO Metrologia – UFPR 2010 (slide 16)

Rede Brasileira de Calibração Laboratórios acreditados e coordenados pelo Inmetro para, em seu nome, efetuarem calibrações oficiais. Esta rede contem hoje cerca de 309 laboratórios acreditados. Certificados com selo do Inmetro Metrologia – UFPR (slide 17)

Rede Brasileira de Laboratórios de Ensaios Laboratórios acreditados e coordenados pelo Inmetro para, em seu nome, efetuarem certificação de conformidade, isto é, verificar a condição de um produto atender aos requisitos de uma norma, especificação ou regulamento técnico, nacional ou internacional. Esta rede contem hoje cerca de 534 laboratórios acreditados. O Brasil necessita cerca de 1000 para atender a atual demanda. Metrologia – UFPR (slide 18)

Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade - Inmetro A RBMLQ-I é o braço executivo do Inmetro em todo o território brasileiro, executando as verificações e inspeções relativas aos instrumentos de medição e às medidas materializadas regulamentadas, e o controle da exatidão das indicações quantitativas dos produtos pré-medidos, de acordo com a legislação em vigor. Metrologia – UFPR (slide 19)

Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade - Inmetro A Rede é composta por 26 órgãos metrológicos regionais, sendo 23 órgãos da estrutura dos governos estaduais, 1 órgão municipal, e os 2 restantes administrados pelo próprio Inmetro. Esta estrutura vem garantindo a execução das atividades em todos os pontos do território nacional, com sedes em 26 estados da federação, agências em 65 cidades do interior e 23 postos de verificação de veículos-tanque localizados em pólos de distribuição de combustíveis automotivos. Metrologia – UFPR (slide 20)

Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade - Inmetro O IPEM exerce atividades relativas a Avaliação da Conformidade, Verificação Metrológica e Calibração de Ensaios. Atua no Estado do Paraná e sua Sede localiza-se em Curitiba. Possui Gerências Regionais nas cidades de Maringá, Londrina, Cascavel e Guarapuava. Fonte: http://www.ipem.pr.gov.br Metrologia – UFPR (slide 21)

Intercomparações

Intercomparações intercomparações do BIPM intercomparações regionais II intercomparações regionais I Metrologia – UFPR (slide 23)

Intervalo de Calibração

De quanto em quanto tempo é necessário calibrar? Depende... ...da intensidade de uso; ...das condições de uso; ...do tipo de sistema de medição; ...das normas e recomendações técnicas; ...da política da empresa. Metrologia – UFPR (slide 25)

Exemplos de intervalos de calibração típicos Blocos-padrão Paquímetros Micrômetros Trenas Massas padrão Balanças Barômetros Transdutores de força 12 meses 6 meses 3 a 6 meses 24 meses 12 a 36 meses 6 a 12 meses 12 a 24 meses Metrologia – UFPR (slide 26)

Roteiro de Calibração

Roteiro de calibração 1 - Definição dos objetivos da calibração; 2 - Caracterização do sistema de medição a calibrar; 3 - Seleção do padrão; 4 - Planejamento e preparação do experimento; 5 - Execução da calibração; 6 - Processamento e documentação; 7 - Análise dos resultados; 8 - Certificado de calibração. Metrologia – UFPR (slide 28)

Ó que deve constar no certificado de calibração? descrição e identificação individual do SM a calibrar; data da calibração; os resultados da calibração obtidos; identificação do(s) procedimento(s) de calibração; identificação do padrão utilizado, com data e entidade executora da sua calibração, bem como sua incerteza; condições ambientais relevantes; declaração das incertezas envolvidas na calibração; descrição sobre quaisquer manutenções, ajustes, regulagens, reparos e modificações realizadas; qualquer limitação de uso (ex: faixa de medição restrita); identificação e assinaturas da(s) pessoa(s) responsável(eis); número de série ou equivalente do certificado. Metrologia – UFPR (slide 29)

Metrologia – UFPR (slide 30)

Metrologia – UFPR 2010 (slide 31)

Metrologia – UFPR 2010 (slide 32)

Resultados de Medições Diretas

Motivação RM = (RB ± IM) unidade resultado da medição definição do mensurando procedimento de medição condições ambientais sistema de medição operador Como usar as informações disponíveis sobre o processo de medição e escrever corretamente o resultado da medição? RM = (RB ± IM) unidade Metrologia – UFPR (slide 34)

Medições Diretas e Indiretas

Medições diretas O sistema de medição já indica naturalmente o valor do mensurando. Exemplos: Medição do diâmetro de um eixo com um paquímetro. Medição da tensão elétrica de uma pilha com um voltímetro. Metrologia – UFPR (slide 36)

Medições indiretas A grandeza é determinada a partir de operações entre duas ou mais grandezas medidas separadamente. Exemplos: A área de um terreno retangular multiplicando largura pelo comprimento. Medição da velocidade média de um automóvel dividindo a distância percorrida pelo tempo correspondente. Metrologia – UFPR (slide 37)

Caracterização do Processo de Medição

Processo de medição definição do mensurando procedimento de medição FONTE DE INCERTEZAS FONTE DE INCERTEZAS definição do mensurando procedimento de medição INCERTEZAS COMBINADAS resultado da medição condições ambientais operador sistema de medição FONTE DE INCERTEZAS FONTE DE INCERTEZAS FONTE DE INCERTEZAS Metrologia – UFPR (slide 39)

A Variabilidade do Mensurando

O Mensurando é considerado Invariável: se seu valor permanece constante durante o período em que a medição é efetuada. Exemplo: a massa de uma jóia. Variável: quando o seu valor não é único ou bem definido. Seu valor pode variar em função da posição, do tempo ou de outros fatores. Exemplo: a temperatura ambiente. Metrologia – UFPR (slide 41)

Em termos práticos Mensurando Invariável: Mensurando Variável: As variações do mensurando são inferiores a sua resolução. Mensurando Variável: As variações do mensurando são iguais ou superiores a sua resolução. Metrologia – UFPR (slide 42)

Incertezas combinadas A repetitividade combinada corresponde à contribuição resultante de todas as fontes de erros aleatórios que agem simultaneamente no processo de medição. A correção combinada compensa os erros sistemáticos de todas as fontes de erros sistemáticos que agem simultaneamente no processo de medição.. Metrologia – UFPR (slide 43)

Três casos Caso 1 n=1 sim Caso 2 n>1 sim Caso 3 n ≥ 1 não Número de medições repetidas: Compensa erros sistemáticos:

Mensurando invariável n = 1 Corrigindo erros sistemáticos Caso 1 Mensurando invariável n = 1 Corrigindo erros sistemáticos

Caso 1 indicação sistema de medição + C ± Re mensurando RB

Caso 1 indicação + C - Re + Re UMA ÚNICA MEDIÇÃO RM = I + C ± Re

Caso 1 - Exemplo 1 RM = I + C ± Re 0 g RM = 1014 + (-15,0) ± 3,72 C = -15,0 g RM = (999,0 ± 3,7) g Re = 3,72 g

Mensurando invariável n > 1 Corrigindo erros sistemáticos Caso 2 Mensurando invariável n > 1 Corrigindo erros sistemáticos

Caso 2 indicação sistema de medição + C ± Re/√n mensurando RB

Caso 2 indicação média + C - Re /n + Re/n RM = I + C ± Re /n MÉDIA DE n MEDIÇÕES RM = I + C ± Re /n

Caso 2 - Exemplo 1 1 1 RM = I + C ± Re/n RM = 1015 -15,0 ± 3,72 /12 1014 g 1015 g 1 (1000,00 ± 0,01) g 1 (1000,00 ± 0,01) g 1 (1000,00 ± 0,01) g RM = I + C ± Re/n 1017 g 1012 g 1015 g 1018 g 1014 g 1016 g 1013 g RM = 1015 -15,0 ± 3,72 /12 RM = 1000,0 ± 1,07 1014 g 0 g 1017 g 1015 g 1014 g RM = (1000,0 ± 1,1) g C = -15,0 g Re = 3,72 g I = 1015 g

Mensurando invariável n ≥ 1 Não corrigindo erros sistemáticos Caso 3 Mensurando invariável n ≥ 1 Não corrigindo erros sistemáticos

Caso 3 - Erro máximo conhecido - mensurando invariável indicação ou média sistema de medição - Emáx + Emáx mensurando RB

Caso 3 - Erro máximo conhecido - mensurando invariável Indicação ou média - Emáx + Emáx RM = I ± Emáx

Caso 3 - Exemplo 1 RM = I ± Emáx 0 g RM = 1014 ± 18 1014 g

Representação gráfica dos três resultados RM = (999,0 ± 3,7) g RM = (1000,0 ± 1,1) g RM = (1014 ± 18) g 1000 1020 1040 960 980 mensurando [g]

A Grafia Correta do Resultado da Medição

Algarismos Significativos (AS) Exemplos: 12 1,2 0,012 0,000012 0,01200 Número de AS: conta-se da esquerda para a direita a partir do primeiro algarismo não nulo tem dois AS tem quatro AS

Regras de Grafia Regra 1: Regra 2: A incerteza da medição é escrita com até dois algarismos significativos. Regra 2: O resultado base é escrito com o mesmo número de casas decimais com que é escrita a incerteza da medição.

A grafia do resultado da medição Exemplo 1: RM = (319,213 ± 11,4) mm REGRA 1 RM = (319,213 ± 11) mm REGRA 2 RM = (319 ± 11) mm

A grafia do resultado da medição Exemplo 2: RM = (18,4217423 ± 0,04280437) mm REGRA 1 RM = (18,4217423 ± 0,043) mm REGRA 2 RM = (18,422 ± 0,043) mm

Bibliografia Albertazzi, A., Souza, A. R. “FUNDAMENTOS METROLOGIA CIENTIFICA E INDUSTRIAL”. 407p., Editora Manole, 2008. Guia para Expressão da Incerteza de Medição (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement - ISO GUM) – Inmetro, 2003 SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES http://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/Si.pdf VIM 2008 - VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA http://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/VIM_2310.pdf