Transcript Slide 1 - Laboratório de Metrologia

Calibração de Sistema de
Medição
Metrologia – UFPR (slide 1)
Motivação
definição do
mensurando
procedimento
de medição
resultado da
medição
condições
ambientais
Posso confiar no que
o sistema de medição
indica?
operador
sistema de
medição
CALIBRAÇÃO
Metrologia – UFPR (slide 2)
Métodos de Calibração
Metrologia – UFPR (slide 3)
Calibração de uma balança
massa-padrão
100,000
± 0,002 g
100,00
comparação
102,40 g
102,40
sistema de medição a calibrar
Metrologia – UFPR (slide 4)
Calibração de um bloco padrão
Comparação
Zerando
BP a
calibrar
BP de
referência
-0,00025
0,000001,23760
Metrologia – UFPR (slide 5)
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”?
78,50
km/h
comparação
80,0 km/h
Metrologia – UFPR (slide 7)
Calibração indireta
gerador da grandeza
sistema de
medição a
calibrar
ISMC
sistema de
medição
padrão
comparação
ISMP
Metrologia – UFPR (slide 8)

Rastreabilidade
definições das
unidades do SI
PPPP
± 0,000005 mm
PPP
± 0,00005 mm
1/10
1/10
PP
± 0,0005 mm
P
± 0,005 mm
SM
± 0,05 mm
1/10
1/10
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
padrões internacionais
padrões nacionais
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
Metrologia – UFPR (slide 12)
O sistema metrológico brasileiro
Sistema Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial
SINMETRO
Órgão normativo
CONMETRO
Conselho Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial
Órgão executivo
INMETRO
Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial
Metrologia – UFPR (slide 13)
Áreas da metrologia
INMETRO
Metrologia Científica
Metrologia Industrial
Metrologia Legal
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
320 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 582
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
Metrologia – UFPR (slide 20)
de combustíveis automotivos.
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
Metrologia – UFPR (slide 22)
Intercomparações
intercomparações
do BIPM
intercomparações
regionais I
intercomparações
regionais II
Metrologia – UFPR (slide 23)
Intervalo de Calibração
Metrologia – UFPR (slide 24)
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
12 meses
Paquímetros
6 meses
Micrômetros
3 a 6 meses
Trenas
Massas padrão
Balanças
Barômetros
Transdutores de força
6 meses
24 meses
12 a 36 meses
6 a 12 meses
12 a 24 meses
Metrologia – UFPR (slide 26)
Roteiro de Calibração
Metrologia – UFPR (slide 27)
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)
REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO
LABORATÓRIO CORRETA
CREDENCIADO PELO INMETRO SOB NÚMERO 0976
REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO
LABORATÓRIO CORRETA
CREDENCIADO PELO INMETRO SOB NÚMERO 0976
CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO Nº 45673/01
CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO Nº 45673/01
1. Contratante:
Photonita Ltda
Av. do Surf s/Nº - Florianópolis, SC
8. Resultados
Comprimento
nominal do
padrão
[mm]
0,000
2,500
5,000
10,000
30,000
50,000
70,000
90,000
110,000
130,000
150,000
2. Contratado:
Laboratório CORRETA
Rua da Praia s/Nº - Florianópolis, SC
3. Sistema de medição calibrado:
Paquímetro para dimensões externas
Fabricante:
CorreTech
Modelo:
PQ-A2
Nº Série:
7075242
Faixa de medição:
0 a 150 mm
Resolução:
0,02 mm
TABELA DE RESULTADOS
Média das
Correção
Incerteza da
indicações do
correção
paquímetro
[mm]
[mm]
± [mm]
0,157
-0,157
0,016
2,661
-0,161
0,020
5,169
-0,169
0,018
10,182
-0,182
0,019
30,192
-0,192
0,020
50,196
-0,196
0,019
70,190
-0,190
0,021
90,185
-0,185
0,021
110,183
-0,183
0,023
130,178
-0,178
0,022
150,174
-0,174
0,023
Repetitividade
± [mm]
0,034
0,041
0,037
0,039
0,041
0,039
0,043
0,043
0,045
0,044
0,045
(a) Síntese desta calibração:
Conforme procedimento interno de calibração Correta-PQ-DE, o erro máximo encontrado pelo paquímetro foi
de ± 0,26 mm. Ao ser aplicada a respectiva correção, o erro máximo é reduzido para ± 0,07 mm.
5. Padrão utilizado:
Conjunto de blocos padrão classe 0
Nº Registro (Correta): RC 0673
Incerteza: ± (0,07 + L/2000) mm, L em mm
Rastreabilidade: Certificado de calibração Correta 23201, de 02/10/2002, válido até 01/05/2003.
Observações: o valor da correção deve sempre ser somado à indicação.
Erro máximo do paquímetro nas condições de calibração:
(a) aplicando a correção:
± 0,07 mm
(0,047% do VFE)
(b) não aplicando a correção:
± 0,26 mm
(0,18% do VFE)
6. Procedimento interno de calibração (Correta PQ-DE)
Os blocos padrão foram medidos em três posições diferentes (interna, central e externa) ao longo do
comprimento dos bicos para medições externas, simulando condições reais de medição. Cinco ciclos de
medição foram efetuados.
Regina C. Correta
Gerente Técnico
7. Condições ambientais durante a calibração:
Paulo A. Padrão
Técnico Metrologista
Temperatura: (20,0 ± 0,5) °C
Umidade relativa do ar: (50 ± 10) %
Data de calibração: 14/03/2003
Data de calibração: 14/03/2003
Dat a de emissão: 14/03/2003
Dat a de emissão: 14/03/2003
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Metrologia – UFPR (slide 30)
REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO
LABORATÓRIO CORRETA
CREDENCIADO PELO INMETRO SOB NÚMERO 0976
CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO Nº 45673/01
1. Contratante:
Photonita Ltda
Av. do Surf s/Nº - Florianópolis, SC
2. Contratado:
Laboratório CORRETA
Rua da Praia s/Nº - Florianópolis, SC
3. Sistema de medição calibrado:
Paquímetro para dimensões externas
Fabricante:
CorreTech
Modelo:
PQ-A2
Nº Série:
7075242
Faixa de medição:
0 a 150 mm
Resolução:
0,02 mm
Metrologia – UFPR 2010 (slide 31)
REDE BRASILEIRA DE CALIBRAÇÃO
LABORATÓRIO CORRETA
CREDENCIADO PELO INMETRO SOB NÚMERO 0976
CERTIFICADO DE CALIBRAÇÃO Nº 45673/01
8. Resultados
Comprimento
nominal do
padrão
[mm]
0,000
2,500
5,000
10,000
30,000
50,000
70,000
90,000
110,000
130,000
150,000
TABELA DE RESULTADOS
Média das
Correção
Incerteza da
indicações do
correção
paquímetro
[mm]
[mm]
± [mm]
0,157
-0,157
0,016
2,661
-0,161
0,020
5,169
-0,169
0,018
10,182
-0,182
0,019
30,192
-0,192
0,020
50,196
-0,196
0,019
70,190
-0,190
0,021
90,185
-0,185
0,021
110,183
-0,183
0,023
130,178
-0,178
0,022
150,174
-0,174
0,023
Repetitividade
± [mm]
0,034
0,041
0,037
0,039
0,041
0,039
0,043
0,043
0,045
0,044
0,045
Metrologia – UFPR 2010 (slide 32)
Resultados de Medições
Diretas
Metrologia – UFPR (slide 33)
Motivação
definição do
mensurando
procedimento
de medição
resultado da
medição
condições
ambientais
operador
sistema de
medição
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
Metrologia – UFPR (slide 35)
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
Metrologia – UFPR (slide 38)
Processo de medição
definição do
mensurando
procedimento
de medição
resultado da
medição
condições
ambientais
operador
sistema de
medição
Metrologia – UFPR (slide 39)
A Variabilidade do Mensurando
Metrologia – UFPR (slide 40)
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:


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
Caso
2
Caso
3
Número de medições repetidas:
n=1
n>1
n≥1
Compensa erros sistemáticos:
sim
sim
não
Caso 1
Mensurando invariável
n=1
Corrigindo erros sistemáticos
Metrologia – UFPR (slide 45)
Caso 1
indicação
sistema de
medição
± Re
+C
mensurando
RB
Caso 1
indicação
+C
- Re
+ Re
RM = I + C ± Re
Caso 1 - Exemplo
(1000,00 ± 0,01) g
RM = I + C ± Re
1
1014
g
1014
0g
RM = 1014 + (-15,0) ± 3,72
RM = 999,0 ± 3,72
C = -15,0 g
Re = 3,72 g
RM = (999,0 ± 3,7) g
Caso 2
Mensurando invariável
n>1
Corrigindo erros sistemáticos
Metrologia – UFPR (slide 49)
Caso 2
indicação
sistema de
medição
± Re/√n
+C
mensurando
RB
Caso 2
indicação média
+C
- Re /n
+ Re/n
RM = I + C ± Re /n
Caso 2 - Exemplo
(1000,00
(1000,00
(1000,00
± 0,01)
± 0,01)
± 0,01)
g g g
111
1014
g
1014
1015
1017
0g
C = -15,0 g
Re = 3,72 g
1014 g
1015 g
1017 g
1012 g
1015 g
1018 g
1014 g
1015 g
1016 g
1013 g
1016 g
1015 g
I = 1015 g
RM = I + C ± Re/n
RM = 1015 -15,0 ± 3,72 /12
RM = 1000,0 ± 1,07
RM = (1000,0 ± 1,1) g
Caso 3
Mensurando invariável
n≥1
Não corrigindo erros sistemáticos
Metrologia – UFPR (slide 53)
Caso 3 - Erro máximo conhecido mensurando invariável
indicação ou média
- Emáx
sistema de
medição
+ Emáx
mensurando
RB
Caso 3 - Erro máximo conhecido mensurando invariável
Indicação ou média
- Emáx
RM = I ± Emáx
+ Emáx
Caso 3 - Exemplo
(1000,00 ± 0,01) g
RM = I ± Emáx
1
1014
g
1014
0g
RM = 1014 ± 18
RM = (1014 ± 18) g
Emáx = 18 g
Representação gráfica dos três
resultados
RM = (999,0 ± 3,7) g
RM = (1000,0 ± 1,1) g
RM = (1014 ± 18) g
960
980
mensurando [g]
1000
1020
1040
A Grafia Correta do Resultado da
Medição
Metrologia – UFPR (slide 58)
Algarismos Significativos (AS)

Exemplos:






12
1,2
0,012
0,000012
0,01200
tem
tem
tem
tem
tem
dois AS
dois AS
dois AS
dois AS
quatro AS
Número de AS:

conta-se da esquerda para a direita a partir
do primeiro algarismo não nulo
Regras de Grafia

Regra 1:


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