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Metrologia
A palavra Metrologia vem do grego, e significa “estudo das medidas”. Medir é um processo experimental onde se busca definir a verdadeira grandeza de algo, comparando-o a um padrão bem estabelecido. Houve um grande processo evolutivo na metrologia com o passar dos séculos, saindo de medidas utilizando-se partes do corpo como padrões, até os tempos modernos com a revolução da indústria 4.0, ocorrendo processos de medida realizados por processamento de imagem.
Os padrões de medida, para todas as sete grandezas de unidade base, sofreram muitas alterações na busca da melhor definição para suas respectivas unidades padrão. A 26ª conferência global de pesos e medidas, ocorrida ao final do ano de 2018, alterou a definição de duas unidades antes já estabelecidas, a unidade de massa o quilograma (kg) e a unidade de temperatura o Kelvin (K). O quilograma antes era baseado na massa de uma peça de Platina e Irídio, agora será baseada na constante de Planck, constante fundamental da física quântica. Já o Kelvin, antes baseado no ponto tríplice da água, agora será embasado na constante de Boltzman, outra constante física já bem definida. Estas alterações irão entrar em vigência em maio do ano de 2019.
Uma vez bem definidos os padrões e unidades de medida, para que um processo de medição ocorra deve-se escolher um sistema de medição e seus métodos de aplicação. Os métodos podem ser classificados como: método de comparação, o de indicação e o método diferencial. No método de comparação o objeto a ser medido, mensurando, tem sua grandeza comparada a um valor de referência muito bem conhecido, um padrão. No método de indicação, o sistema de medição apresenta uma variação, geralmente de um ponteiro em uma escala proporcional a grandeza do mensurando, com base nessa variação e na escala, o usuário consegues definir o valor da medida. O método diferencial, é uma combinação dos métodos anteriores, o mensurando é comparado com um valor conhecido e a diferença entre o valor conhecido e o mensurando é obtido por indicação.
No momento da escolha de um sistema de medição o usuário, além do método de medição, deve levar em consideração diversos fatores como: velocidade de medição, possibilidade de interação do sistema de medição com computadores, incerteza e estabilidade do sistema de medição ao longo do tempo e, logicamente, o custo.
Todo e qualquer sistema de medição, seja ele um paquímetro, micrômetro, projetor de perfis, etc. apresentará erros. Erro é a diferença entre o valor indicado pelo sistema de medição e o valor verdadeiro do mensurando. Esses erros podem ser classificados como: erro sistemático, erro aleatório e erro grosseiro. O erro sistemático é a parcela previsível do erro, correspondendo ao erro médio, este quando bem definido pode ser corrigido pelo valor da tendência, que é a diferença entre o valor médio de indicação do sistema de medição e o verdadeiro valor convencional do mensurando. O erro aleatório é a parcela imprevisível do erro, fazendo com que repetições de medidas levem a resultados diferentes para as mesmas condições de operação, este erro não pode ser corrigido, justamente devido a sua natureza imprevisível, porém a faixa de valores em que este ocorrer pode ser quantificada, por meio da incerteza padrão e da repetitividade, sendo que seus efeitos podem ser atenuados pela média de medições repetidas. O erro grosseiro é o erro proveniente do mau uso do sistema de medição, erro humano, este erro também é imprevisível, porém muitas das vezes é facilmente identificável devido a grandes alterações nos valores das indicações.
Com os erros, sistemático e aleatório, caracterizados, é possível traçar as curvas de erro do sistema de medição, estas representam os erros de medição ao longo de toda a faixa de medição. Erros e incerteza de medição são conceitos diferentes e muitas vezes são confundidos. Erro é o valor da diferença entre a indicação e o valor convencional do mensurando, já incerteza á a faixa de valores que traduz a dúvida quanto ao resultado da medição.
Mencionado anteriormente, todo sistema de medição contém erros, sejam eles originados internamente no sistema ou decorrentes de influências externas, como vibrações. Além do mais, o desempenho de um sistema de medição ao longo do tempo, tende a se degradar, logo para manter a confiança no sistema de medição, deve-se checar seu desempenho periodicamente.
A caracterização do desempenho de um sistema de medição é conhecida como calibração. A calibração estabelece, sob condições específicas, a relação entre o valor indicado por um sistema de medição e os valores correspondentes das grandezas estabelecidas por padrões. Existem diferentes formas de calibração, cada uma com uma determinada finalidade. A primeira é a verificação, a qual é uma calibração simplificada utilizada para testar se o sistema de medição, ou medida materializada está dentro dos padrões especificados. A segunda calibração é o ajuste, esta é uma operação corretiva destinada a fazer com que um instrumento de medição tenha desempenho compatível com seu uso, o ajuste deve ser efetuado por um técnico especializado, pois frequentemente necessita de alteração nas funções internas do instrumento de medida. A terceira calibração é a regulagem, o qual é um ajuste simplificado, empregando apenas recursos disponíveis ao usuário do sistema de medição, como a regulagem de um micrômetro por meio do alinhamento do zero do tambor com a linha de referência da bainha.
A calibração pode ocorrer por meio de dois métodos, calibração direta e indireta. Na direta, usa-se o sistema de medição para medir padrões conhecidos, como blocos padrão, e depois comparar seus resultados. Já na calibração indireta, o mensurando é medido com o sistema de medição à calibrar e logo em seguida por um sistema de medição padrão totalmente calibrado, realizando-se a comparação de suas indicações.
As calibrações devem ser periodicamente efetuadas. O intervalo entre calibrações deverão ser definidos de acordo com o sistema de medição e das exigências de uso do equipamento.
Em posse de um sistema de medição calibrado, o usuário do sistema de medição pode então analisar os resultados das medições. As medições podem ser diretas ou indiretas. Medições diretas são aquelas quando o sistema de medição indica naturalmente o valor do mensurando, já a medição indireta o valor do mensurando deve ser calculado a partir de uma ou mais indicações do sistema de medição, associadas às características do mensurando, como a utilização de um relógio comparador para controle de processos produtivos, onde seu valor é “zerado” em uma peça de referência e as outras são medidas indiretamente pela comparação com esta referência.
Todo resultado de medição virá acompanhado de uma incerteza. A fonte dessa incerteza será qualquer fator que dê origem a dúvidas no resultado de um processo de medição. Caso o erro sistemático do sistema de medição sejam bem definido, o resultado de medição pode ser corrigido pela subtração do valor da tendência, realizando-se a correção mais a faixa de repetitividade do erro aleatório. Quando não é possível a correta definição dos erro, o resultado da medição deverá ser acrescido do erro máximo.
Por fim uma das mais importantes utilidades da metrologia no meio industrial é o controle de qualidade. O controle de qualidade envolve conjuntos de operações de medição desempenhados para garantir que apenas peças dentro de especificações e padrões técnicos sejam comercializadas. Dentre essas especificações, existem tolerâncias onde os valores do mensurando e dos sistema de medição podem variar, porém ainda garantido sua correta funcionalidade.
Todo controle de qualidade gera custo, no entanto, todo não controle de qualidade gera prejuízos. Logo, durante um processo produtivo e de medição, deve-se sempre buscar o equilíbrio entre investimento no controle de qualidade e otimização dos custos.
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