Presença da Metrologia na Área Automobilística, Notas de estudo de Metrologia

Baixe Presença da Metrologia na Área Automobilística e outras Notas de estudo em PDF para Metrologia, somente na Docsity! Automobilística E T/SC EIXO TEMÁTICO METROLOGI A Prof. André Roberto de Sousa  Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 2 ÍNDICE 1. Qualidade e segurança de produtos e serviços automobilísticos ____________ 6 1.1 Importância para a Indústria e para a sociedade _____________________________ 8 1.2 Normalização, Regulamentação Técnica e Avaliação de conformidade_________ 10 1.3 A Metrologia __________________________________________________________ 15 1.3.1 Presença e importância na vida do cidadão e da sociedade__________________ 18 1.3.2 Presença e importância nas atividades técnicas ___________________________ 19 2. Presença da Metrologia na área automobilística _________________________ 22 1.1. Metrologia no Desenvolvimento de produtos_______________________________ 23 2.2 Metrologia no Controle de Processos e Produtos ___________________________ 24 2.3 Metrologia na Manutenção e assistência técnica____________________________ 26 2.4 Metrologia na Inspeção veicular__________________________________________ 28 3. Fundamentos metrológicos __________________________________________ 30 3.1 O Processo de medição_________________________________________________ 30 3.2 Erros e Incertezas de medição ___________________________________________ 33 3.3 Características metrológicas de instrumentos______________________________ 38 3.4 A Importância dos resultados confiáveis __________________________________ 41 4. Metrologia Dimensional ______________________________________________ 43 4.1 Sistemas de unidades __________________________________________________ 43 4.1.1 Sistema métrico_____________________________________________________ 43 4.1.2 Sistema Inglês ______________________________________________________ 48 4.1.3 Conversões de Unidades _____________________________________________ 50 4.2 Instrumentos de medição básicos ________________________________________ 51 Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 5 INTRODUÇÃO A metrologia é a bússola que nos orienta a caminhar na direção certa para produzir bens e serviços com segurança e qualidade. A evolução tecnológica ocorrida na área automobilística nos últimos anos aumentou a produtividade das empresas fabricantes e incluiu tecnologias bem mais complexas, o que proporcionou enormes avanços em termos de desempenho e confiabilidade dos veículos.A metrologia como ciência das medições está na base de qualquer atividade técnica e é a mola que impulsiona o desenvolvimento tecnológico e a qualidade de produtos e serviços na área automobilística. Todo o avanço no desempenho e segurança dos veículos não ocorreria sem os inúmeros testes e medições realizados durante as etapas de desenvolvimento de componentes e do veículo. A Fórmula 1 é um exemplo de campo de testes para os fabricantes, onde as tecnologias são testadas exaustivamente e, muitas delas, são introduzidas nos carros de passeio. Uma vez que o produto está em produção, as medições estarão em todas as operações de controle de qualidade para ajustar os processos a produzirem sempre produtos dentro das especificações. Sem essas medições, as empresas teriam sérios problemas em seus processos e nós consumidores estaríamos sujeitos a produtos com qualidade muito deficiente. Nas atividades de assistência técnica, a metrologia está presente em cada procedimento de montagem, desmontagem, diagnóstico e análise de falhas. Com a grande tecnologia instalada nos veículos, as atividades de manutenção há muito deixaram de ser meros apertos de parafusos. Em todas essas atividades a qualidade das medições é indispensável para a qualidade de produtos e serviços. Não existem bons produtos e serviços sem que os profissionais atuantes empreguem métodos e instrumentos adequados para realizar as medições de forma confiável. Nessa apostila, você reconhecerá a importância da metrologia no cotidiano e nas atividades técnicas na área de automobilística, e conhecerá instrumentos e técnicas de medição que serão de grande importância para toda a sua vida profissional. Prof. André Roberto de Sousa Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 6 1. Qualidade e segurança de produtos e serviços automobilísticos A indústria automotiva é um setor produtivo de importância estratégica para qualquer país industrializado. As muitas atividades que giram em torno da produção de veículos automotores empregam milhares de pessoas, geram renda para o País, impostos para os governos e produzem bens e serviços indispensáveis para a sociedade. • Você consegue imaginar hoje em dia um mundo sem automóveis, motos, caminhões, ônibus e máquinas agrícolas? A presença indispensável dos veículos automotores no nosso dia a dia A produção de veículos desencadeia uma série de atividades de produção e de serviços, desde as indústrias de base que fornecem as matérias-prima, passando pelas indústrias de auto- peças, pelas montadoras e chegando até a manutenção e assistência técnica dos veículos. A próxima figura mostra essa seqüência de atividades, resumindo o que se chama de cadeia produtiva da indústria automotiva. Cadeia produtiva é um agrupamento de empresas do mesmo setor que atua de forma coordenada e em parceria para atingir um objetivo comum. Por sua importância estratégica para a indústria e para a vida cotidiana de todos nós, os produtos e serviços produzidos dentro da cadeia produtiva da indústria automotiva precisam apresentar um alto nível de qualidade e uma grande segurança operacional. Os consumidores Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 7 não podem ser expostos a riscos ou serem enganados por produtos e serviços de baixa qualidade. Para garantir essa segurança, os produtos e serviços devem ser construídos dentro de bons padrões técnicos e passar por avaliações para comprovar o atendimento às suas especificações. Indústria de insumos básicos • Metais ferrosos (bobinas, chapas, perfis, tubos, arames de aço, etc) • Metais não ferrosos (cobre, alumínio, zinco, estanho, chumbo,etc) • Não metálicos (cortiça, madeira, borracha, papelão, polímeros, amianto, etc) • Outros (vidros, eletroeletrônicos, tintas e resinas, produtos químicos, etc) Indústria de autopeças • Motores e complementos • Peças para câmbio • Peças para suspensão • Peças para sistema elétrico • Peças paracarroceria • Peças de acabamento e acessórios Indústria montadora de auto-veículos • Automóveis • Comerciais leves • Ônibus • Caminhões • Máquinas agrícolas Revendedores e distribuidores autorizados de veículos CLIENTE FINAL Cadeia produtiva da indústria automotiva Além de garantir a segurança, os produtos e serviços devem procurar satisfazer totalmente os consumidores. Hoje, as exigências por desempenho e confiabilidade nos veículos são cada vez maiores e o mesmo se exige das atividades de manutenção. Todos nós procuramos os serviços de assistência técnica que consigam realizar as atividades de manutenção da forma mais eficiente e no menor custo. Se as empresas não conseguem atingir esses objetivos e satisfazer os consumidores, eles irão buscar outros produtos e serviços. A qualidade e segurança nas atividades da área automotiva são, pois, indispensáveis para a competitividade das empresas no mercado e para a segurança e satisfação dos consumidores. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 10 Para fugir de situações como essas, as empresas sérias buscam a todo o momento produzir bens e serviços automotivos dentro de bons padrões de qualidade e segurança. Não basta fazer.Tem que fazer bem feito. Sempre. Mas, como garantir a produção de bens e serviços sempre com boa qualidade para os clientes, se os processos de produção ou prestação de serviços são sujeitos a erros ? PROJETO PROCESSO COM IMPERFEIÇÕES MATERIAIS MÃO DE OBRA MÉTODOMÁQUINA MEDIÇÃOMEIO AMBIENTE COMO GARANTIR PRODUTOS 100% BONS ? Garantia da qualidade dos produtos Nessa apostila você conhecerá algumas ferramentas e métodos indispensáveis para a garantia de qualidade de produtos e serviços automotivos. 1.2 Normalização, Regulamentação Técnica e Avaliação de conformidade As normas são regulamentos que padronizam ações, atividades ou métodos produtivos. A vida em comunidade impõe a existência de diversas normas, até mesmo as normas de comportamento. Comunidades de animais também seguem normas de conduta que, ainda que primitivas, são bem estabelecidas. A bíblia e outros livros sagrados nos oferecem normas de conduta bem específicas e de caráter universal. Até jantares sofisticados têm normas precisas de atitudes conhecidas como etiqueta. Na área técnica, tudo o que fazemos deve seguir métodos padronizados contidos em procedimentos internos, livros, manuais técnicos, normas, etc. É a obediência às recomendações Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 11 contidas nesses documentos que possibilita produzir produtos e serviços dentro de certas especificações de qualidade. As normas técnicas são documentos que padronizam ações, atividades ou métodos produtivos. As normas são fundamentais para a uniformização das atividades e para garantir os requisitos mínimos de qualidade e de segurança relacionado aos produtos e serviços. Podem ter validade internacional, nacional, de um determinado setor ou ser aplicada somente dentro da empresa. INTERNACIONAL REGIONAL NACIONAL EMPRESA ISO IEC Normas Regionais MERCOSUL Normas Nacionais ABNT, DIN, BSI, ANSI, ... Normas de Empresa Hierarquia das normas Atualmente no mundo globalizado em que vivemos, é imprescindível que exista uma padronização de atividades na produção e prestação de serviços. É essa padronização que permite a intercambiabilidade entre componentes na produção e que permite definir os requisitos mínimos de segurança que certos produtos e serviços precisam atender. Para ser exportado, os produtos precisam demonstrar estar em conformidade com certas exigências contidas em normas (próxima figura). A intercambiabilidade significa que componentes produzidos em locais completamente diferentes possuem geometrias e tamanhos dentro de certas medidas de tal forma que possam encaixar uns nos outros e manter um funcionamento correto no produto. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 12 Importância da intercambiabilidade entre peças Todas as atividades de manutenção automotiva são realizadas segundo procedimentos técnicos contidos em manuais e normas. A eficiência de uma oficina de manutenção pode ser atestada por normas de qualidade como a ISO9000, o que revela que a empresa passou por uma auditoria e teve a sua organização e métodos de trabalho aprovados. Também na área automotiva, a certificação de mecânicos pela ASE (Automotive Service Excelence) revela que eles passaram por uma avaliação e demonstraram estar em conformidade com os requisitos das normas dessa associação. A normas possuem caráter voluntário e, assim, não impedem que nenhum produto ou serviço seja comercializado. Contudo, os produtos e serviços que não estão de acordo com as normas estipuladas têm maior dificuldade para sua aceitação no mercado. A figura a seguir mostra um problema da falta de normalização. Embora a empresa de tomadas não seja obrigada por lei a seguir nenhuma norma em relação ao formato dos pinos do plug, o mercado a obriga a seguir essas normas, caso contrário seus produtos não serão vendidos. Falta de normalização impede o uso do produto ?! Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 15 Nos produtos e serviços, essa avaliação de conformidade não se faz sem que existam métodos de medição e ensaio que possam atestar a qualidade. Na área técnica, todas as características de desempenho de um produto são medidas para verificar se atendem as suas especificações. Se o produto atende as especificações está em conformidade e se não atende está não conforme. Isso afasta a idéia de que um produto com qualidade é simplesmente um “produto bom”. A palavra qualidade tem sido utilizada de forma abusiva, geralmente para rotular um produto como bom ou ruim. O desenvolvimento das técnicas de medição trouxe a possibilidade de facilmente comparar produtos por meio de características bem definidas. A avaliação de produtos e serviços está sempre baseada em alguma medição ou, melhor dizendo, através do emprego da Metrologia. 1.3 A Metrologia Desde os tempos mais antigos o homem precisou expressar certas quantidades através de medições. A quantidade de ouro, a extensão de terras, o volume de um líquido e muitas outras situações são exemplos de necessidades que o homem tinha para expressar em números alguns fenômenos físicos. Com o passar do tempo e o aumento do comércio e da produção, essa necessidade foi ficando maior e, com isso, foram surgindo os padrões e as unidades de medida. Diferentemente de um processo de contagem em que somente um número é suficiente (número de pães, número de melões, número de tijolos, etc.), na medição nós precisamos de unidades de medição que sejam bem definidas, universais e aceita por todos. Devido às dificuldades técnicas daquela época, as unidades de medida eram referenciadas a padrões muito simples, sem nenhuma precisão. As partes do corpo humano de um rei, por exemplo, foram as primeiras unidades de medida de comprimentos, pois eram universais e podiam ser verificadas pro qualquer pessoa. Na área de massa, pedras e objetos metálicos variados eram usados em balanças de pratos para a pesagem de produtos (próxima figura). Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 16 Primeiros padrões de medição utilizados Essa situação criava grandes problemas, pois esses padrões variavam de região para região ou mesmo de pessoa para pessoa, o que dificultava muito as transações comerciais entre os povos. Como trocar produtos sem uma base de comparação única ? Para resolver esse problema, era necessário estabelecer padrões de medida que fossem muito precisos e que todos o reconhecessem como a referência primária das medições. Com o passar do tempo, esses padrões foram surgindo e sendo aperfeiçoados até chegarmos à situação que temos atualmente, em que todas as medições estão referenciadas a unidades de medida reconhecidas e aceitas internacionalmente. Unidade (de medida) é uma grandeza especifica, definida e adotada por convenção, com a qual outras grandezas de mesma natureza são comparadas para expressar suas magnitudes em relação àquela grandeza. Isso permite que resultados de medições realizadas em partes diferentes do mundo possam ser comparados entre si, o que permite a padronização de atividades produtivas, de máquinas, de produtos e serviços. O tamanho de uma chave de boca, a carga máxima de um veículo, a potência de um motor e o torque de aperto de um parafuso são alguns exemplos da padronização através de unidades de medição. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 17 Volume máximo = 80 m3 Velocidade máxima: 320 km/h Carga máxima: 40 t Volume = 10.000 m3 Ruído: 65 db Voltagem: 220 V Aro de 14 polegadas Potência máxima: 800 CV Consumo de energia da sua casa: 120 kWh Pressão arterial Frequência interna: 1 GHz Tela de 14 polegadas Volume: 1 litro Gordura: 6 g Valor calórico: 120 kCal Consumo: 9 km/l Chave 10 (mm) Caracterização e padronização metrológica de produtos e serviços A ciência que trata de tudo isso se chama de Metrologia, ou ciência das medições. 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. Por causa da grande quantidade de grandezas físicas, a metrologia possui vários campos de atuação. Dentre esses campos podemos citar: • Metrologia Elétrica, que trata da definição e manutenção das grandezas elétricas que são referência para todas as medições nessa área. Abrange todos os padrões, sistemas de medição, normas e procedimentos de medições aplicáveis na área elétricas. • Metrologia Química, que inclui todas as grandezas utilizadas para a caracterização química e quantificação de materiais e substâncias. As quantidades e os tipos de componentes de um alimento ou medicamento são determinados através da metrologia química. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 20 • Tamanhos e formas (mm) • Peso (kg) • Resistência mecânica (kgf/mm2) • Dureza (HB, HRC, …) • … EXIGÊNCIAS SOBRE O EIXO VIRABREQUIM PROJETO ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS • Impactos • Deformações • Velocidade • Temperatura • Corrosão • … As especificações técnicas precisam de unidades de medição Após o projeto inicial vem a etapa de desenvolvimento, quando muitas medições e testes são realizadas para melhorar a sua eficiência e confiabilidade e para fazê-lo atender a certas exigências de clientes, normas e órgãos legais. Antes de entrar em produção, um produto passa por muitas e muitas horas de testes e por muitos melhoramentos, até ter o seu desempenho melhorado e a sua confiabilidade comprovada. Esse desenvolvimento tecnológico e melhoria de qualidade só são possíveis por meio de práticas metrológicas confiáveis, que indicam o caminho a ser seguido para a otimização de performance do produto (figura abaixo). PROJETO INICIAL ENSAIOS E TESTES PROJETO OTIMIZADO MELHORAMENTOS A Metrologia está nos testes que levam ao desenvolvimento dos produtos Uma vez que as condições ótimas do produto estão definidas, parte-se para a etapa de produção, na qual a metrologia continua a exercer uma função indispensável e muito importante nas operações de controle de qualidade de processos e de produtos, para verificar se as especificações técnicas colocadas no projeto dos componentes estão de fato sendo atendidas. Em várias etapas, medições são realizadas e, caso algum desvio seja identificado, ações corretivas são realizadas para manter o processo sob controle. Produtos fora de especificação são afastados para retrabalho e mesmo o descarte (próxima figura). Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 21 A Metrologia é a base das atividades de controle de qualidade na produção Uma vez que esse produto está no mercado já com o seu dono, as atividades de manutenção e assistência técnica devem dar o apoio necessário para que a eficiência e segurança desse produto se mantenham ao longo do tempo (próxima figura). Nas atividades de assistência técnica, a metrologia também está presente a todo o momento. Muitas medições serão realizadas para identificar ferramentas, verificar os tamanhos de peças, diagnosticar falhas, analisar desgastes, etc. Medições são fundamentais nas atividades de manutenção Em qualquer dessas etapas, caso a empresa pratique uma metrologia sem confiabilidade, produtos e serviços mal realizados chegarão até o seu cliente e, mais cedo ou mais tarde, problemas serão percebidos e as suas causas descobertas. Certamente a empresa causadora do problema terá sérias dificuldades para vencer novos pedidos de compra com esse cliente não satisfeito. Problemas como esse prejudicam enormemente os esforços da empresa para conquistar clientes. A busca da metrologia como diferenciador tecnológico e comercial para as empresas é, na verdade, uma questão de sobrevivência. No mundo competitivo em que estamos, não há mais espaço para medições sem qualidade, e as empresas deverão investir recursos (humanos, materiais e financeiros) para incorporar e harmonizar as funções básicas da competitividade: normalização, metrologia e avaliação da conformidade. (Confederação Nacional da Indústria). Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 22 2. Presença da Metrologia na área automobilística Para que percebamos a penetração da metrologia nas atividades da área automotiva, observemos a figura abaixo. As etapas, que traz as etapas que compõem o ciclo de vida de um veículo, desde as primeiras análises de mercado para verificar as preferências e necessidades dos consumidores, até o final do ciclo com as atividades de manutenção e assistência técnica. Neste capítulo 2, você irá conhecer as atividades principais onde a metrologia está presente na setor automotivo. DEPTO. DE MARKETING DEPTO. DE DESENVOLVIMENTO Analisa continuamente o mercado e capta as necessidades e oportunidades DEPTO. DE PRODUÇÃOCLIENTEASSISTÊNCIA TÉCNICA Trabalha tecnicamente as necessidades do mercado, para transformá-las em produtos Adquire o veículo em função das especificações divulgadas MERCADO • Tipo de veículo • Faixa de potência • Acessórios • Faixa de preço • Volume de vendas • Concorrência • … Tendências e Necessidades Se encarrega de produzir os veículos conforme as especificações detalhadas no projeto • Planejamento dos processos • Compra de materiais • Compra de autopeças • Fabricação dos componentes • Integração e montagem • Testes e expedição Dá suporte aos clientes na manutenção do veículo, de forma rápida e eficiente • Realizar a manutenção preventiva • Identificar e corrigir problemas • Orientar usuário a lidar com o veículo • Comunicar a fábrica sobre anormalidades • Robusto • Confortável • Econômico • Veloz • … • Esboço de conceitos • Simulações computacionais • Construção de protótipos • Testes e melhoramentos • Definição do produto • Projeto para produção Ciclo produtivo do setor automobilístico Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 25 Despachados para o cliente MONTAGEM E TESTES CLIENTE INSTALAÇÃO E TESTES CLIENTE FINAL A metrologia possibilita a intercambiabilidade entre componentes Diante do que foi colocado, fica claro a necessidade e importância da metrologia em todas as ações de melhoria e garantia da qualidade de produtos industriais. No entanto, para que cumpra a sua função, as medições precisam apresentar um bom nível de confiabilidade metrológica. Da mesma forma que uma bússola com problemas leva o viajante para a direção errada, uma metrologia sem confiabilidade provoca erros de avaliação de produtos e de controle de processos, com conseqüências imprevisíveis para a empresa e seus clientes. Não basta medir, tem que medir com confiabilidade. Medição das estruturas soldadas veículos Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 26 2.3 Metrologia na Manutenção e assistência técnica Uma vez que o veículo produzido foi vendido, é necessário apoiar o usuário durante e após o período de garantia, com uma série de atividades de assistência técnica, que inclui principalmente: • Revisões, dentro e fora da garantia; • Manutenção preventiva; • Manutenção corretiva e • Orientação do usuário ao uso do veículo. A área de assistência técnica possui, ainda, uma missão bastante importante no ciclo de produção de um veículo, que é o de identificar problemas que ocorrem com uma freqüência acima do normal. Esses problemas podem indicar erros de projeto de um componente e, ao avisar a fábrica desse caso, a assistência técnica contribui grandemente para que o problema seja solucionado nos próximos veículos produzidos ou mesmo para que os proprietários sejam convidados a trocar gratuitamente a peça, na operação que se chama de “Recall”. Nessas atividades, freqüentemente o mecânico precisa identificar tamanhos de parafusos, porcas, etc. e utilizará instrumentos de medição para essa identificação. Muitas ferramentas de manutenção são padronizadas quanto ao seu tamanho, por exemplo, chaves de boca. Muitos procedimentos de montagem são padronizados inteiramente quanto à seqüência de colocação de componentes e também quanto à intensidade do aperto dos parafusos. A medição desse aperto é feita com um torquímetro, instrumento colocado junto à chave de aperto que orienta o mecânico sobre esse aperto. Na manutenção de um sistema de injeção eletrônica, várias medições de grandezas mecânicas e elétricas são realizadas para um correto diagnóstico e ajuste do sistema. Sem essas medições é praticamente impossível identificar defeitos e realizar as correções necessárias. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 27 Na parte estrutural do veículo, a geometria e o alinhamento de chassis, suspensão e pneus também são realizados com o auxílio de sistemas de medição mecânicos e ópticos. Da mesma forma o ajuste dos faróis emprega a metrologia (figura abaixo). Medições para balanceamento de rodas e para a regulagem de geometria e faróis As análises de desgaste de peças são realizadas através de observações e também através de medições. A profundidade dos sulcos de pneus, a espessura de material em pastilhas e lonas de freio e o desgaste de peças do motor são exemplos de medições realizadas para identificar desgastes e corrigi-los. O reparo de um motor com atividades de usinagem e troca de componentes só se faz de forma eficiente através de medições precisas em bloco, virabrequim e outros componentes. A metrologia é indispensável para as atividades de reforma de motores Nesses exemplos e em muitas outras situações constata-se a grande presença da metrologia em atividades de manutenção automotiva. Mais uma vez, ressalta-se a importância de medições de qualidade para obter resultados confiáveis que levem à solução dos problemas. Medições com erros levam a um diagnóstico errado do problema e dificultam os ajustes e correções. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 30 3. Fundamentos metrológicos Como já vimos no início dessa apostila, a medição é uma operação de fundamental importância para diversas atividades do ser humano, da sociedade e para o desenvolvimento tecnológico das empresas. A nossa qualidade de vida e o desenvolvimento das empresas está bastante fundamentada na quantificação de diversas grandezas físicas. Dada essa importância, deve haver um compromisso de buscar a confiabilidade nos resultados das medições. Medir é uma tarefa fácil, mas cometer erros de medição é ainda mais. Todas as decisões que são tomadas com base em uma medição estão sujeitas a problemas originados por erros da própria medição. Embora a tarefa de medição seja operacionalmente simples e no final sempre temos um número, não é tão simples obter resultados confiáveis, pois nenhum instrumento ou operador é perfeito. Temos o desafio de buscar obter resultados confiáveis mesmo com imperfeições interferindo nas medições. O único caminho para vencer esse desafio é ter um bom conhecimento teórico e prático sobre o que acontece em um processo de medição, como você aprenderá em seguida. 3.1 O Processo de medição Vamos analisar passo a passo como ocorre um processo de medição, tomando como exemplo a medição do diâmetro de um eixo. Em toda e qualquer medição nós queremos determinar a quantidade de uma grandeza física, nesse caso, um comprimento. Para que essa medição tenha validade, essa quantidade precisa ser determinada de forma referenciada a uma unidade de medição que seja aceita e reconhecida, no caso o metro (m). Seria um absurdo você determinar esse comprimento utilizando referências como palmos, cabeças, pedaços de corda, ou outra referência rudimentar de comprimento, não reconhecida. Sabendo disso, partimos em busca de um equipamento que nos auxilie nessa tarefa. Uma vez que nós não podemos estimar com confiabilidade essa quantidade somente avaliando Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 31 visualmente, precisamos de uma ferramenta conhecida como instrumento de medição, que deve ser construída com materiais especiais e com bastante critério de forma a poder representar bem a unidade de medição de interesse. Trenas, réguas, escalas e outros artefatos que iremos conhecer em breve são exemplos dessas ferramentas utilizadas nas medições. Agora de posse do instrumento de medição, aplicamos sobre o objeto que queremos medir e temos uma indicação, um número acompanhado de uma unidade de medição. Anotamos esse valor e, em função do resultado, tomamos uma ação para corrigir ou não eventuais problemas no eixo. Indicação (de um instrumento de medição) é o valor de uma grandeza fornecido por um instrumento de medição. Essa seqüência descreve as operações por que passamos para quantificar qualquer grandeza de interesse que precisamos determinar, e explica de forma detalhada a essência do que é o ato de medir. Medir é o procedimento experimental pelo qual o valor momentâneo de uma grandeza física (mensurando) é determinado como um múltiplo e/ou uma fração de uma unidade, estabelecida por um padrão, e reconhecida internacionalmente. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 32 Nessa definição participaram alguns atores que você provavelmente deve ter identificado. São esses atores que fazem um processo de medição acontecer. São eles: - A grandeza a medir (mensurando); - O Instrumento de medição - O operador do instrumento de medição Processo de Medição Esses atores estarão presentes em qualquer processo de medição e serão grandemente responsáveis pela confiabilidade dos resultados. Da mesma forma eles possuem imperfeições que causam erros de medição e podem tornar o resultado sem confiabilidade. • Quando precisamos tomar uma ação com base em uma medição, e a incerteza existente nessa medição pode nos levar a uma ação errada, a medição não está confiável. • Em uma situação em que a incerteza da medição não é capaz de nos levar a problemas, a medição pode ser classificada como confiável. Operador Instrumento Grandeza a medir Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 35 d) Peça a medir Existem determinadas situações em que, mesmo tendo-se os três fatores acima (operador- instrumento-ambiente) bem controlados, ainda corre-se o risco de cometer grandes erros de medição. Isto ocorre se a grandeza que se mede está variando o tempo todo. A cada momento ou local que se mede pode-se obter um valor diferente e isto caracterizam um erro de medição. As peças mecânicas possuem erros de forma que podem levar a erros no resultado da medição. Para perceber bem como os erros de forma da peça provocam erros de medição, responda: Qual o diâmetro da peça abaixo ?. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 36 Nesse ponto, já temos plena ciência de que os erros de medição, provocados por vários fatores fazem que com nunca se consiga saber o valor exato do que se está medindo. Dessa forma, em todas as nossas medições estamos colhendo uma aproximação da grandeza exata e existe sempre uma margem de erro, para mais e para menos, em relação ao valor medido. Essa margem de erro é conhecida como incerteza de medição. A incerteza de medição delimita a faixa dentro da qual está o valor exato da medição ou, em outras palavras, engloba todos os erros prováveis de ocorrência. Incerteza de medição é a faixa de valores que exprime a parcela de dúvidas presente no resultado de uma medição. O entendimento que devemos ter é o mesmo de uma pesquisa eleitoral. Devido a vários fatores, os resultados de uma pesquisa de opinião pública não são exatos. Eles possuem uma margem de erro, para mais e para menos, em relação aos resultados da pesquisa. A última pesquisa para candidatos a governador indicou os seguintes números: • Maria Soares 25 % • João da Silva 23% • Pedro Pedreira 21% Como a margem de erro da pesquisa é de ±4%, não é possível afirmar quem está na frente. Por causa dessa incerteza, temos um empate técnico. Nas medições ocorre exatamente isso. Todas as medições possuem a sua margem de erro, que chamamos de incerteza e, em muitas situações, essa incerteza pode ser tão grande que não podemos afirmar se a peça está boa ou ruim. Na figura a seguir, por causa da margem de erro (incerteza) do instrumento, existe chance do valor medido, 20,09 mm, ser até 20,11 mm. 25 23 21 +4-4 +4-4 +4-4 Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 37 NÃO CONFORME 20 +0,1- 0,1 NÃO CONFORMECONFORME 20,09 mm 20 ± 0,1 MICRÔMETRO ± 0,02 +0,02-0,02 Figura 3.1 - Dúvidas quanto à aprovação ou reprovação da peça Para evitar situações como essa precisamos tomar os cuidados necessários para que a incerteza seja tão pequena quanto necessária. • Para a medição de peças de alta precisão, precisamos ter instrumentos de baixa incerteza, um ambiente bem controlado e empregar procedimentos de medição bem criteriosos para obter uma incerteza bem pequena. • Para peças mais grosseiras podemos utilizar instrumentos com maior incerteza, ambientes menos controlados e procedimentos de medição mais simples. A determinação dos erros e da incerteza de medição obedece a procedimentos matemáticos normalizados. Nessa apostila esses procedimentos não foram incluídos por limitações de tempo e profundidade no conteúdo. Aqueles que precisarem desse conteúdo devem consultar as seguintes literaturas: • Guia para a expressão da incerteza de medição. Segunda edição Brasileira do "Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement", ABNT, INMETRO, SBM. Rio de Janeiro, 1998 • Fundamentos da Metrologia Industrial. Álvaro Theisen, Ed. PUC-RS, 1997. • Metrologia Mecânica. Walter Link, 1997. • Metrologia. Armando Albertazzi, 2003. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 40 e) Precisão Precisão é um termo qualitativo que exprime a capacidade do instrumento de fornecer indicações com pouca dispersão, próxima umas das outras. Não se deve utilizar o termo precisão acompanhado de um número, para exprimir o erro máximo do instrumento. Um instrumento com boa precisão é aquele que apresenta uma boa repetitividade. f) Exatidão Exatidão é um termo qualitativo que exprime a capacidade do instrumento de fornecer indicações próximas aos valores verdadeiros e com pouca dispersão. Não se deve utilizar o termo acompanhado de um número, para exprimir o erro máximo do instrumento. Um instrumento com boa exatidão é aquele que apresenta uma boa repetitividade e uma tendência pequena. Boa Precisão Boas Precisão e Exatidão g) Incerteza de medição A incerteza de um sistema de medição expressa a faixa que necessariamente contém o erro máximo que o mesmo poderá impor à medida, ao longo de toda sua faixa de medição. O termo precisão, embora não recomendado, é encontrado como o sinônimo de incerteza de medição, que é um dos parâmetros mais significativos para a seleção de um instrumento para determinada aplicação. A incerteza de medição é, por vezes, expressa em termos relativos, em relação ao máximo valor da faixa de medição do instrumento. Ou seja, pode vir como sendo igual a ± 0,1 % (de 150 mm, o fundo de escala de um instrumento) o que corresponderia a ± 0,15 mm. Considera-se mais apropriado indicar a incerteza de medição em termos absolutos, na unidade de medição do instrumento. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 41 3.4 A Importância dos resultados confiáveis Em toda operação de medição na área de mecânica e automobilística, o resultado que obtemos vai nos levar a tomar alguma decisão acerca de um produto ou de um processo. Se a medição é feita no teste de um produto em fase de desenvolvimento, o resultado vai servir para avaliar a sua performance e propor mudanças para melhorar o seu desempenho. Na fórmula 1, por exemplo, milhares de medições são feitas para se conseguir melhorias que façam os carro ganharem frações de segundo. Na produção seriada as medições são feitas para tornar o produto melhor e mais confiável em uso. Se essa medição é feita na produção, o resultado vai nos levar a tomar uma decisão acerca da qualidade dimensional das peças. Peças ruins são refugadas e peças boas são aprovadas e enviadas para o cliente. Com base nessas medições correções são feitas continuamente no processo para mantê-lo produzindo sempre peças boas. Processo Controle de qualidade Informações para ajustar o processo Refugado Aprovado Despachado para o cliente Peças Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 42 Se essa medição é feita na manutenção do produto, os resultados vão servir para se chegar à conclusão de que os componentes ainda podem ser utilizados ou se já precisam ser trocados. Se há a necessidade de um reparo do componente, como no caso do motor, as medições vão orientar os processos para que o resultado do trabalho seja bom. Se a medição é feita em uma etapa de avaliação de conformidade, a medição vai gerar um laudo técnico que afirma se o produto pode ou não pode ser liberado para funcionamento. Em todas essas situações acima, procure imaginar o que ocorre quando as medições são realizadas sem muito critério técnico e os resultados apresentam grandes erros. Grandes prejuízos financeiros, perda de qualidade em produtos, reclamações de clientes, situações de risco e outras conseqüências desagradáveis podem surgir dessa situação. Então é fundamental que em toda prática metrológica se empreguem os meios necessários para que as medições sejam realizadas com boa confiabilidade. Da mesma forma que uma bússola com problemas leva o viajante para a direção errada, uma metrologia sem confiabilidade provoca erros de avaliação de produtos e de controle de processos, com conseqüências imprevisíveis para a empresa e seus clientes. Não basta medir, tem que medir com confiabilidade. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 45 Dessa forma em 1799 partiu-se para a construção de uma medida materializada na forma de uma barra metálica, que possuía 2 marcas e a distância entre elas foi definida como padrão para ser aceita por todos. Essa barra de platina de formato retangular mostrou-se de baixa rigidez e foi desgastando-se ao longo do tempo. Em 1889 surge a definição técnica do metro. Em 1875 surge o Sistema Internacional de Medidas, firmado por 20 países. Surge daí o Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). Foram confeccionados 30 protótipos do metro padrão técnico, sendo que, o de no 06 foi tirado como protótipo internacional, permanecendo na sede do B.I.P.M. (França). Esses protótipos possuíam o formato em forma de X para serem bem rígidos e eram construídos em platina e irídio. Chegou-se, então à definição técnica do metro que dizia: O metro internacional pode ser definido como sendo a distância entre dois traços transversais, marcados sobre uma barra metálica em forma de X, contendo 90% de platina e 10% de irídio e cujo tamanho legal é obtido a temperatura de 0o C. No entanto, a idéia de referenciar o metro a uma grandeza da natureza não foi esquecida, principalmente pelo risco de uma destruição da referência primária do metro. Após muitos anos de pesquisa, finalmente em 1960 o metro foi referenciado ao comprimento de onda da luz, segundo a seguinte definição: Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 46 1 metro é igual a 1.650.763,73 comprimentos de onda, no vácuo, da radiação correspondente a transição entre os níveis 2p10 e 5d5 do átomo de criptônio 86. Devido à dificuldade de disseminação dessa definição e ao grande desenvolvimento dos sistemas ópticos e do laser, em 1983 o metro passou a ser referenciado ao comprimento que a luz percorre no vácuo. Essa definição é a aceita atualmente e está definida da seguinte forma: O Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante 0,000000003 segundo. Dessa forma, o metro passou por todas essas definições até chegar à atual, que é bem mais precisa do que todas elas. A tabela abaixo resume as 4 definições por que o metro passou e os erros ao reproduzi-las. Ano Referências Incerteza 1798 ¼ da 10 000 000a parte do meridiano terrestre ± 0,210 mm 1799 Barra plana de platina, entre faces paralelas ± 0,01 mm 1889 Barra em forma de “X” em 90% de platina e 10% de irídio ± 0,0002 mm 1960 Irradiação do átomo de criptônio 86 ± 0,00002 mm 1983 Velocidade da luz no vácuo ± 0,000004 mm 4.1.1.1 Múltiplos e submúltiplos do metro Para facilitar a utilização da unidade básica do sistema métrico em diversas situações, foram criados os múltiplos e sub-múltiplos do metro. Seria bem estranho e até difícil se expressar como uma das formas abaixo: • A distância entre Florianópolis e Curitiba é de 300.000 m; • A comprimento da mesa é de 0,75 m • O diâmetro do eixo possui 0,012 m. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 47 Para evitar situações como essa os múltiplos e submúltiplos do metro são utilizados largamente. A tabela abaixo mostra todos eles, onde estão sublinhados os submúltiplos do metro mais utilizados na área de mecânica. Denominação Símbolo Fator pela qual a unidade é multiplicada Múltiplos yottametro zettametro exametro petametro terametro gigametro megametro kilômetro hectômetro decâmetro Ym Zm Em Pm Tm Gm Mm km hm dam 1024 = 1000 000 000 000 000 000 000 000 m 1021 = 1000 000 000 000 000 000 000 m 1018 = 1000 000 000 000 000 000 m 1015 = 1000 000 000 000 000 m 1012 = 1000 000 000 000 m 109 = 1000 000 000 m 106 = 1000 000 m 103 = 1000 m 102 = 100 m 101 = 10 m Unidade metro m 10o = 1 m Submúltiplos decímetro centímetro milímetro micrometro nanometro picometro fentometro attometro zeptometro yoctometro dm cm mm µm nm pm fm am zm ym 10-1 = 0,1 m 10-2 = 0,01 m 10-3 = 0,001 m 10-6 = 0,000 001 m 10-9 = 0,000 000 001 m 10-12 = 0,000 000 000 001 m 10-15 = 0,000 000 000 000 001 m 10-18 = 0,000 000 000 000 000 001 m 10-21 = 0,000 000 000 000 000 000 001 m 10-24= 0,000 000 000 000 000 000 000 001 m Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 50 4.1.3 Conversões de Unidades Apesar do metro ser a unidade oficialmente aceita como a unidade básica de comprimento segundo o sistema internacional de unidades, as unidades do sistema inglês também fazem parte do nosso dia a dia. O tamanho da tela de uma TV, o diâmetro da roda de automóvel, as conexões e tubos, e muitos outros produtos ainda hoje são fabricados em unidades do sistema inglês. É preciso, então, que saibamos utilizar os dois sistemas de unidade e fazer as conversões de um sistema para o outro. A equivalência entre a polegada e o milímetro ocorre segundo a seguinte relação: 1” = 25,4 mm Na maior parte dos casos a polegada está na forma de fração. No numerador haverá sempre um número ímpar e no denominador uma potência de 2,como nos exemplos: 2 1 " 4 1 " 8 3 " 32 17 " 64 11 " 128 23 " 2 1 1 " A polegada na forma decimal também é praticada, mas é bem menos comum. Sabendo dessa relação, faça as conversões abaixo: a) ½” = mm g) 50,8 mm = “ b) ¾” = mm h) 19,05 mm = “ c) ¼” = mm i) 9,525 mm = “ d) 2” = mm j) 3,175 mm = “ e) 1 ½” = mm l) 76,2 mm = “ f) 2 ¼” = mm m) 4,7625 mm = “ Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 51 4.2 Instrumentos de medição básicos Na metrologia dimensional existem instrumentos com diferentes classes de exatidão e sofisticação. Alguns são mais sofisticados e de alta exatidão e devem são utilizados para situações onde essa exatidão é indispensável, pois são bem mais caros. No entanto, existem muitas aplicações onde a utilização de instrumentos básicos é mais recomendada, pois nessas aplicações não se requer um nível tão alto de exatidão. Esses instrumentos básicos, embora de concepção simples, possuem utilidade em muitas situações do dia a dia de um profissional de mecânica. As réguas, trenas e escalas articuladas estão entre os instrumentos de medição básicos mais utilizados em aplicações técnicas, e são o objeto de estudo desse capítulo. 4.2.1 Réguas graduadas (escalas flexíveis) A régua apresenta-se, normalmente, em forma de lâmina de aço-carbono ou de aço inoxidável. Nessa lâmina estão gravadas as medidas em centímetro (cm) e milímetro (mm), conforme o sistema métrico, ou em polegada e suas frações, conforme o sistema inglês. As réguas graduadas apresentam-se nas dimensões de 150, 200, 250, 300, 500, 600, 1000, 1500, 2000 e 3000 mm. As mais usadas na oficina são as de 150 mm (6") e 300 mm (12"). Recomenda-se utilizar a régua graduada nas medições com erro admissível, superior à menor graduação. Normalmente, essa graduação equivale a 1 mm ou 1/32". De modo geral, uma escala de qualidade deve apresentar bom acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas. As réguas de manuseio constante devem ser de aço inoxidável ou de metais tratados termicamente. É necessário que os traços da escala sejam gravados, bem definidos, uniformes, eqüidistantes e finos. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 52 A retilineidade e o erro máximo admissível das divisões obedecem a normas internacionais. Em relação à conservação das réguas, deve-se observar: • Evitar que a régua caia ou a escala fique em contato com as ferramentas comuns de trabalho. • Evitar riscos ou entalhes que possam prejudicar a leitura da graduação. • Não flexionar a régua: isso pode empená-la ou quebrá-la. • Não utilizá-la para bater em outros objetos. • Limpá-la após o uso, removendo a sujeira. Aplicar uma leve camada de óleo fino, antes de guardar a régua graduada. Os principais tipos e aplicações da régua graduada são: a) Régua de encosto interno Destinada a medições que apresentem faces internas de referência como mostra a medição da peça na figura a seguir. b) Régua sem encosto Nesse caso, devemos subtrair do resultado o valor do ponto de referência. c) Régua com encosto Destinada à medição de comprimento a partir de uma face externa, a qual é utilizada como encosto. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 55 Observe que estão indicadas somente frações de numerador ímpar. Isso acontece porque, sempre que houver numeradores pares, a fração é simplificada. Não existe número em polegada com numerador par. A leitura na escala consiste em observar qual traço coincide com a extremidade do objeto. Na leitura, deve-se observar sempre a altura do traço, porque ele facilita a identificação das partes em que a polegada foi dividida. O traço da polegada inteira é maior do que todos, o da ½”vem em seguida e assim por diante. Assim, o objeto na ilustração a seguir tem (uma polegada e um oitavo de polegada) de comprimento. " 8 1 1 Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 56 • Verifique o seu entendimento fazendo os exercícios a seguir: Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 57 4.2.2 Escalas articuladas As escalas articuladas também conhecidas como metro articulado são instrumentos de medição linear, fabricado de madeira, alumínio ou fibra e utilizados para a medição de comprimentos até 2 m, em situações em que a exatidão da medição não seja exigente. A leitura com a escala articulada é muito simples, e se faz de forma idêntica à da leitura das réguas. Para sua conservação é recomendado abrir o metro articulado de maneira correta, evitar que ele sofra quedas e choques, e lubrificar suas articulações. 4.2.3 Trenas A trena é um instrumento de medição constituído por uma fita de aço, fibra ou tecido, graduada em uma ou em ambas as faces, no sistema métrico e/ou no sistema inglês, ao longo de seu comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada a um estojo ou suporte dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de modo manual ou automático. Tal mecanismo, por sua vez, pode ou não ser dotado de trava. A fita das trenas de bolso são de aço fosfatizado ou esmaltado e apresentam largura de 12, 7 mm e comprimento entre 2 m e 5 m. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 60 Por exemplo, no calibrador tampão 50H7, a extremidade cilíndrica da esquerda (50 mm + 0,000 mm, ou seja, 50 mm) deve passar pelo furo. O diâmetro da direita (50 mm + 0,030 mm) não deve passar pelo furo. O lado não-passa tem uma marca vermelha. Esse tipo de calibrador é normalmente utilizado em furos e ranhuras de até 100 mm. b) Calibrador de boca Esse calibrador tem duas bocas para controle: uma passa, com a medida máxima, e a outra não- passa, com a medida mínima. O lado não-passa tem chanfros e uma marca vermelha. É normalmente utilizado para eixos e materiais planos de até 100 mm. O calibrador deve entrar no furo ou passar sobre o eixo por seu próprio peso, sem pressão. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 61 c) Calibrador de boca separada Para dimensões muito grandes, são utilizados dois calibradores de bocas separadas: um passa e o outro não-passa. Os calibradores de bocas separadas são usados para dimensões compreendidas entre 100 mm e 500 mm. d) Calibrador de boca escalonada Para verificações com maior rapidez, foram projetados calibradores de bocas escalonadas ou de bocas progressivas. O eixo deve passar no diâmetro máximo (Dmáx.) e não passar no diâmetro mínimo (Dmín.). Sua utilização compreende dimensões de até 500 mm. e) Calibrador chato Para dimensões internas, na faixa de 80 a 260 mm, tendo em vista a redução de seu peso, usa-se o calibrador chato ou calibrador de contato parcial. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 62 Para dimensões internas entre 100 e 260 mm, usa-se o calibrador escalonado representado abaixo. Para dimensões acima de 260 mm, usa-se o calibrador tipo vareta, que são hastes metálicas com as pontas em forma de calota esférica. f) Calibrador de bocas ajustável O calibrador de boca ajustável resolve o problema das indústrias médias e pequenas pela redução do investimento inicial na compra desses equipamentos. O calibrador ajustável para eixo tem dois ou quatro parafusos de fixação e pinos de aço temperado e retificado. É confeccionado de ferro fundido, em forma de ferradura. A dimensão máxima pode ser ajustada entre os dois pinos anteriores, enquanto a dimensão mínima é ajustada entre os dois pinos posteriores. Esse calibrador normalmente é ajustado com auxílio de blocos-padrão. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 65 4.3.2 Verificadores Assim como os calibradores, os verificadores também são usados para medição indireta por comparação com a grandeza a medir. Vejamos alguns dos principais verificadores. a) Réguas de controle Réguas de controle são instrumentos para a verificação de superfícies planas, construídas de aço, ferro fundido ou de granito. Apresentam diversas formas e tamanhos. Os principais tipos são: • Régua de fio Construída de aço-carbono, em forma de faca (biselada), temperada e retificada, com o fio ligeiramente arredondado. É utilizada na verificação de superfícies planas. Para verificar a planeza de uma superfície, coloca- se a régua com o fio retificado em contato suave sobre essa superfície, verificando se há passagem de luz. Repete-se essa operação em diversas posições. § Régua triangular Construída de aço-carbono, em forma de triângulo, com canais côncavos no centro e em todo o comprimento de cada face temperada, retificada e com fios arredondados. É utilizada na verificação de superfícies planas, onde não se pode utilizar a biselada. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 66 § Régua de superfície plana Confeccionada de ferro fundido, é usada para determinar as partes altas de superfícies planas que vão ser rasqueteadas. É o caso, por exemplo, das superfícies de barramento de torno. § Régua paralela plana Confeccionada de granito negro ou cerâmica, é utilizada na verificação do alinhamento ou retilineidade de máquinas ou dispositivos. Possui duas faces lapidadas. § Régua triangular plana Feita de ferro fundido, é utilizada para verificar a planeza de duas superfícies em ângulo agudo ou o empenamento do bloco do motor. Pode ter ângulo de 45º ou de 60º. Na utilização das de réguas de controle de faces retificadas ou rasqueteadas, coloca-se uma substância sobre a face que entrará em contato com a superfície. No caso de peças de ferro fundido, usa-se uma camada de zarcão ou azul da prússia. Para peças de aço, utiliza-se negro de fumo. Ao deslizá-la em vários sentidos, sem pressioná-la, a tinta indicará os pontos altos da superfície. Sempre que for possível, a régua deve ter um comprimento maior que o da superfície que será verificada. As dimensões das réguas encontradas no comércio estão indicadas nos catálogos dos fabricantes. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 67 Para a conservação das réguas, deve-se observar os seguintes cuidados: § Não pressionar nem atritar a régua de fios retificados contra a superfície. § Evitar choques. § Não manter a régua de controle em contato com outros instrumentos. § Após o uso, limpá-la e lubrificá-la adequadamente (a régua de granito não deve ser lubrificada). § Guardar a régua de controle em estojo. § Em caso de oxidação (ferrugem) nas superfícies da régua de aço ou ferro fundido, limpá- las com pedra-pomes e óleo. Não usar lixa. b) Esquadros de precisão O esquadro é um instrumento em forma de ângulo reto, construído de aço, ou granito. Usa-se para verificação de superfícies em ângulo de 90º. Possuem vários tipos e são classificados quanto à forma e ao tamanho. § Esquadro de base com lâmina lisa, utilizado também para traçar. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 70 § Escantilhões para roscas métrica e whithworth Servem para verificar e posicionar ferramentas para roscar em torno mecânico. § Verificador de rosca Usa-se para verificar roscas em todos os sistemas. Em suas lâminas está gravado o número de fios por polegada ou o passo da rosca em milímetros. § Verificador de ângulo de broca Serve para a verificação do ângulo de 59º e para a medição da aresta de corte de brocas. § Verificador de folga O verificador de folga é confeccionado de lâminas de aço temperado, rigorosamente calibradas em diversas espessuras. As lâminas são móveis e podem ser trocadas. São usadas para medir folgas nos mecanismos ou conjuntos. De modo geral, os verificadores de folga se apresentam em forma de canivete. Em ferramentaria, entretanto, utilizam-se calibradores de folga em rolos. No uso não se deve exercer esforço excessivo, o que pode danificar suas lâminas. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 71 § Fieira A fieira, ou verificador de chapas e fios, destina-se à verificação de espessuras e diâmetros.Os dois modelos a seguir são de aço temperado. Caracterizam-se por uma série de entalhes. Cada entalhe corresponde, rigorosamente, a uma medida de diâmetro de fios ou espessuras de chapas, conforme a fieira adotada. A verificação é feita por tentativas, procurando o entalhe que se ajusta ao fio ou à chapa que se quer verificar. 4.4 Paquímetros Com o desenvolvimento tecnológico na produção mecânica, a precisão dimensional com que as peças eram fabricadas foi ficando cada vez mais exigente, e os instrumentos simples já não mais atendiam as necessidades. Foi então que um Português chamado Pedro Nunes utilizou um princípio matemático descoberto pelo Francês Pierre Vernier anos antes e criou o mais popular instrumento de medição utilizado na área de mecânica: o paquímetro. Desde então, o instrumento foi evoluindo ao longo do tempo e hoje o paquímetro é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 72 peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. A figura a seguir ilustra as partes de um paquímetro. O cursor ajusta-se à régua e permite sua livre movimentação, com um mínimo de folga. Ele é dotado de uma escala auxiliar, chamada nônio ou vernier. Essa escala permite a leitura de frações da menor divisão da escala fixa. O paquímetro é usado quando a quantidade de peças que se quer medir é pequena. Os instrumentos mais utilizados apresentam uma resolução de: 0,05 mm; 0,02 mm; 1/128” ou 0,001" As superfícies do paquímetro são planas e polidas, e o instrumento geralmente é feito de aço inoxidável. Suas graduações são calibradas a 20ºC. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 75 • O Paquímetro digital é utilizado para leitura rápida, livre de erro de paralaxe, e ideal para controle estatístico da produção. • Um outro instrumento que utiliza o mesmo princípio de funcionamento do paquímetro é o traçador de altura, que apresenta a escala fixa com cursor na vertical. É empregado na traçagem de peças, para facilitar o processo de fabricação e, com auxílio de acessórios, no controle dimensional. 4.4.2 O Princípio do Nônio O paquímetro consegue “enxergar” tamanhos bem pequenos graças à comparação entre as suas escalas de medição com divisões diferentes. Esse princípio de medição, utilizado em muitos instrumentos e máquinas, é conhecido como o princípio do nônio. A escala do cursor é chamada de nônio ou vernier, em homenagem ao português Pedro Nunes e ao francês Pierre Vernier, considerados seus inventores. Como pode ser visto na figura abaixo, o nônio possui uma divisão menor do que a usada na escala fixa. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 76 No sistema métrico, existem paquímetros em que o nônio possui dez divisões equivalentes a nove milímetros (9 mm). Há, portanto, uma diferença de 0,1 mm entre o primeiro traço (após o zero) da escala fixa e o primeiro traço (após o zero) da escala móvel. Se fazemos coincidir esses traços, significa que o paquímetro está aberto em 0,1 mm, como mostra a figura abaixo. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 77 Essa diferença é de 0,2 mm entre o segundo traço de cada escala; de 0,3 mm entre os terceiros traços e assim por diante. 4.4.3 Cálculo da resolução Como já sabemos, a resolução é a menor leitura que um instrumento oferece. Nos paquímetros e em todos os instrumentos que utilizem o princípio do nônio, ela é calculada utilizando a seguinte fórmula: Nônio do divisões de Número principal escala da Divisão Resolução = Exemplos: Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 80 Agora que você já entendeu o princípio de leitura de um paquímetro com resolução de 0,1 mm, vamos entender e praticar a leitura de paquímetros que conseguem “enxergar” comprimentos menores, e que são utilizados na maior parte dos casos. Esses paquímetros possuem mais divisões no nônio e, por isso, conseguem dividir o mm da escala principal em partes menores. • Vamos a eles: a) Paquímetro com 20 divisões no nônio Aplique o mesmo raciocínio utilizado no exemplo anterior e procure entender a medida a seguir. • Pratique agora esse conceito nos exercícios a seguir: a) Leitura: sementes O) Lobttiras:cassspasiiteisieiaaçõsa d) Leitura:......... is M Gp id erre 20 130 140 150 180 170 WIZ2I4 SEBO f) Leitura: Em ppp DESA ea e 10 20 30 40 so bo g) Leitura: iii h) Leitura: aiii tis iinia Metrologia — Curso Técnico de Automobilística - CEFET-SC 81  Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 82 • Práticas de Medição Com o paquímetro de resolução 0,05 mm, realize as medições das cotas indicadas nos desenhos das peças abaixo. COTA RESULTADO A B C D E F G H I = = 110 20 130 140 150 ul Lupas hentedeca Loren aat ara anredooe pL depor pitaopropropro 0125456768 so 40 50 80 70 8o sa a LL 9210 Autagi Loo afio Lobo to impera D1 234 1 Wu pero 55780910 Li RJ im q) Leitura: ......... r) Leituras... 70 BO 90 100 110 420 pagadora ua of qq gor 01234 5678910 to 50 Bo 70 8o sa 190 1 | | L 1 free 9123456788 4 Li A 8) Leituras. sscsciascasiscasa nus t) Leituras casais sarssesaaianas SE 1 | | | ! | front pre nt 0123456 78910 Lim A 50 60 70 BO 90 0 ga RE it pio peer ppo rmqui 9123456788 10 mm (JJ u) Leitura: v) Leitura:............l ii Metrologia — Curso Técnico de Automobilística - CEFET-SC 85  Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 86 • Práticas de Medição Com o paquímetro de resolução 0,02 mm, realize as medições das cotas indicadas nos desenhos das peças abaixo. COTA RESULTADO A B C D E F G H I J COTA RESULTADO A B C D E F G H I J Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 87 4.4.5 Paquímetro no sistema inglês No sistema inglês existem paquímetros em que a polegada está em forma de fração (polegada fracionária) e paquímetros em que a polegada está em forma decimal (polegada milesimal). Vejamos como fazer a leitura em cada um deles: a) Paquímetro com leitura em polegada milesimal No paquímetro com leitura em polegada milesimal, cada polegada da escala fixa divide-se em 40 partes iguais. Portanto, cada divisão corresponde a: 0,025" 40 1 Divisão == Como o nônio tem 25 divisões, a resolução desse paquímetro é: 0,001" 25 0,025 Resolução == O procedimento para leitura é o mesmo que para a escala em milímetro. Contam-se as unidades .025" na escala principal que estão à esquerda do zero (0) do nônio e, a seguir, somam-se os milésimos de polegada indicados pelo ponto em que um dos traços do nônio coincide com o traço da escala principal. Observe a figura abaixo e procure entender. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 90 b) Paquímetro com polegada fracionária Nesse paquímetro, cada polegada da escala principal está dividida em 16 partes, resultando em uma menor divisão da escala principal de: " 16 1 Divisão = Como o nônio tem 8 divisões, a resolução desse paquímetro é: " 128 1 8 1 16 1 8 16 1 Resolução =⋅== O procedimento para leitura é o mesmo que para a escala em milímetro. Contam-se as unidades 1/16" na escala principal que estão à esquerda do zero (0) do nônio e, a seguir, somam-se com os 1/128” indicados pelo ponto em que um dos traços do nônio coincide com o traço da escala principal. Observe a figura abaixo e procure entender. Deve-se lembrar que, sempre á fração deve ser simplificada tantas vezes até que o numerador seja um número ímpar. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 91 • Pratique esse conceito nos exercícios a seguir Em Em 0 4 8 O 4 8 ul Lydia! | | 1/1428 | 1/128in tree | rt Ertim o 4 5 Z 1 Leituras, osispssasaasiar | Laibiáta: sacana amarras Em E o 4 a D 4 a a/128m Hiilitl TT TT] + 4 | Lobito tie | Eri 3 ê k) Leitura: D) Leitura:. a = Do 4 | [HI Lib Í Es retro | te | 1 2 i triz m) Leitura... n) Leituras... = sa D 4 8 0 4 8 im [| Jitilyg(o tm HI | HI Ito 7 5 9 o) Leitura: sscanessiasssiso PJ Leitoras ouso ssguacencsinas Metrologia — Curso Técnico de Automobilística - CEFET-SC  Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 95 b) Força de medição A força de medição empregada no paquímetro deve ser suficiente para manter um bom contato com a peça e expulsar pequenas impurezas no contato da medição. Se o operador faz uma força excessiva durante a medição haverá erros de medição por causa da deformação da peça e do paquímetro. No paquímetro o erro de pressão de medição origina-se no jogo do cursor, controlado por uma mola. Pode ocorrer uma inclinação do cursor em relação à régua, o que altera a medida. Para se deslocar com facilidade sobre a régua, o cursor deve estar bem regulado: nem muito preso, nem muito solto. O operador deve, portanto, regular a mola, adaptando o instrumento à sua mão. Caso exista uma folga anormal, os parafusos de regulagem da mola devem ser ajustados, girando-os até encostar-se ao fundo e, em seguida, retornando 1/8 de volta aproximadamente. Após esse ajuste, o movimento do cursor deve ser suave, porém sem folga. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 96 4.4.7 Utilizando corretamente o paquímetro Para ser usado corretamente, o paquímetro precisa ter, antes de tudo: • Suas faces de medição limpas; • A peça a ser medida deve estar posicionada corretamente entre os encostos. Para evitar atrito e arranhões nas faces de medição, é importante abrir o paquímetro com uma distância maior que a dimensão do objeto a ser medido. Após isso, o centro da face fixa deve ser encostado em uma das extremidades da peça e o paquímetro é fechado suavemente até que a face móvel toque a outra extremidade. Feita a leitura da medida, o paquímetro deve ser aberto e a peça retirada, sem atritar com as faces do paquímetro. Nas medidas externas, a peça a ser medida deve ser colocada o mais profundamente possível entre os bicos de medição para evitar qualquer desgaste na ponta dos bicos e para evitar a deformação dos bicos que provoquem erros de medição. Metrologia – Curso Técnico de Automobilística – CEFET-SC 97 As superfícies de medição dos bicos e da peça devem estar bem apoiadas para evitar erros por mau contato da peça com o paquímetro. Nas medidas internas, as orelhas precisam ser colocadas o mais profundamente possível. O paquímetro deve estar sempre paralelo à peça que está sendo medida. Para maior segurança nas medições de diâmetros internos, as superfícies de medição das orelhas devem coincidir com a linha de centro do furo. Toma-se, então, a máxima leitura para diâmetros internos e a mínima leitura para faces planas internas.