Metrologia - Aula 08 - Controle geométrico com Relógio Apalpador

Relógio apalpador é utilizado para medir pequenos desvios geométricos e dimensionais.

O relógio apalpador é um instrumento com ponta de contato de alavanca. 

Por possuir guias de fixação, ele pode ser fixado em diferentes posições, viabilizando a medição em pontos de difícil acesso da peça.

O relógio apalpador é utilizado para medir pequenos desvios geométricos e dimensionais, como:

• Planicidade;
• Paralelismo e perpendicularidade entre faces;
• Batimento em peças cilíndricas;
• Circularidade e cilindricidade, entre outros.

É através da sua ponta de contato que o relógio apalpador transmite a variação medida por meio de alavancas e engrenagens do seu mecanismo interno. Isso resulta no giro do ponteiro no mostrador do relógio.

Nesta próxima imagem é possível observar uma montagem para medição de batimento, com o relógio apalpador, em uma peça que está sendo retificada.

O manuseio do relógio apalpador requer alguns cuidados pelo usuário. 

• O instrumento deve estar precisamente montado no suporte, quando estiver em uso;
• Utilizar bases planas como a mesa de desempeno;
• Evitar choques e riscos;
• Deve-se realizar a aproximação da ponta do contato suavemente na peça;
• Substituir a ponta quando gasta;
• Guardar sempre em local apropriado, livre de impurezas;
• Calibrar o instrumento periodicamente, ou sempre que apresentar indicações de desvios acima das tolerâncias.

Vamos observar algumas aplicações do relógio apalpador:

Para medir a circularidade de uma peça, normalmente, fixa-se a peça em um dispositivo rotativo e usa-se um relógio apalpador ou relógio comparador. Encosta-se o relógio na peça e faz-se a mesma girar 360°. O relógio vai indicar a maior variação no raio, a qual pode ser comparada à tolerância. 

Veja a seguir a representação dessa medição:

Com base na próxima imagem, podemos perceber que a cilindricidade ocorre de forma similar à circularidade. No entanto, na cilindricidade ocorre deslocamento da ponta de medição ao longo do eixo da peça.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 07 - Controle geométrico

O controle geométrico é a verificação das formas ou características geométricas de peças mecânicas. É importante lembrar que controle geométrico é diferente de verificar as dimensões da peça, pois no controle geométrico o que é verificado é a geometria.

Nesta unidade de estudo será possível reconhecer os tipos, características e aplicações dos instrumentos de verificação aplicados ao controle geométrico na fabricação e manutenção mecânica.

O controle geométrico trata basicamente dos procedimentos de determinação de dimensões, forma e posição de elementos sólidos. Para isto deve-se considerar o comportamento metrológico do sistema de medição e a condição do objeto a medir.

PLANEZA E RETILINEIDADE

Um instrumento muito importante nas verificações geométricas é a régua de controle, também conhecida como régua de luz. Ela tem o fio de controle retificado e lapidado, com grande precisão, também conhecida como régua de luz. Este equipamento é usado para conferir a planeza ou a retilineidade de uma superfície.

Para usar a régua de luz, basta apoiá-la com o fio na superfície plana a ser verificada. Caso a superfície seja bem plana, a régua ficará bem apoiada. Para garantir que isso ocorra, deve-se observar a região de contato entre as superfícies. Se passar luz entre os dois elementos, então a superfície não está totalmente plana. 

A régua de luz é um instrumento de comparação que mostra, de forma rápida, os erros de retilineidade ou planeza.

PERPENDICULARIDADE

Para verificar o perpendicularismo, utiliza-se o esquadro, um instrumento construído em aço, ferro fundido ou granito, utilizado pelo técnico em mecânica para verificação de superfícies planas ou peças que necessitam estar perpendiculares uma à outra.

Assim como a régua de luz, o esquadro de luz, também conhecido como esquadro de fio, é aplicado onde se requer maior precisão no controle da geometria.  

Esse instrumento é construído em aço e recebe um tratamento térmico para elevar a dureza e resistir ao desgaste e deformações. Tem o fio de verificação bem fino e arredondado, pois é retificado e lapidado, o que possibilita melhor percepção à passagem de luz, durante a verificação de esquadrejamento entre superfícies.  

O fio de medição deve ser protegido com vaselina, antes de ser armazenado. E deve ser guardado em uma caixa própria, que o proteja do impacto e da umidade.

Nas medições por comparação de perpendicularidade, devemos utilizar o esquadro de luz, enão de face retificada. O esquadro de face retificada é mais indicado para traçagem, enquanto o de fio é mais para comparação.

CONCENTRICIDADE

A concentricidade é especificada quando duas cotas cilíndricas de uma mesma peça, necessitem ficar no mesmo centro, ou seja, concêntricas, conforme mostra este desenho ao lado.  

Para medir a concentricidade apresentada na imagem, deve-se montar o eixo em um dispositivo com fixação entre pontas, que permita a rotação de forma concêntrica. Por exemplo, em uma mesa de seno entre pontas. Veja a seguir uma ilustração dessa medição na mesa de seno. 

Perceba, na imagem anterior, que com o dispositivo centrado em relação aos diâmetros A e B, coloca-se a peça para girar e mede-se o desvio no diâmetro central com um relógio comparador.

O controle geométrico é a verificação das formas ou características das peças mecânicas. Por meio de técnicas e instrumentos adequados podemos verificar a retilineidade ou a planeza, por meio da régua de luz, já a perpendicularidade pode ser verificada por meio do esquadro e finalmente a concentricidade em uma mesa de seno.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 06 - Calibração de instrumentos

Calibração de instrumentos é uma operação que visa comparar os valores obtidos em uma medição realizada por um instrumento, com os mesmos valores, porém obtidos com um padrão de referência, e com base nos resultados, se conheça os desvios dessa medição. A partir desse ponto, pode-se realizar os ajustes necessários para adequar esse instrumento ao uso.

Por exemplo, no caso da balança, através de pesos de precisão são realizadas diversas medidas e verificado se a variação existente está dentro do permitido ou se será necessário realizar ajustes para adequar a balança.

Cada instrumento tem um método para ser calibrado e a calibração deve ser realizada em ambiente controlado, conforme determina a norma ABNT NBR ISO 17025, que indica ou estabelece os critérios para controle de temperatura, umidade, pressão, vibração e o que mais for necessário no ato da medição.

Para cada ponto a ser calibrado, é necessário repetir a medição três, cinco ou mais vezes. Dessa forma, é possível analisar a repetibilidade, ou seja, se o valor medido se repete; e também obter o erro médio, que será utilizado no cálculo da incerteza de medição. Agora, vamos ver como os principais instrumentos são calibrados.

Paquímetro
Ao se calibrar um instrumento de medição devemos seguir orientações contidas nas Normas Técnicas, uma delas é a NBR ISO 17025 que determina os parâmetros aplicáveis a calibração.
Quando necessitamos calibrar um paquímetro devemos seguir alguns cuidados, dentre os quais podemos citar o uso de blocos padronizados e calibrados.

É possível observar, na imagem, a calibração de um paquímetro, no momento em que está sendo medido um bloco padrão de 20 mm.

Os paquímetros possuem parafusos de ajuste no cursor, que em alguns casos, possibilitam melhorar o paralelismo entre as faces de medição quando estas apresentam desgaste.

Na calibração de medidas externas de um paquímetro, utilizam-se os blocos padrão. Já para as medidas internas, são utilizados os anéis. Os blocos padrão têm as medidas padronizadas e gravadas em seus corpos. Por isso são usados para calibrar as medidas externas com o paquímetro. Os anéis têm as medidas internas padronizadas e gravadas em seus corpos. Por isso, são usados para calibrar as medidas internas com o paquímetro.

Micrômetro

Como existem micrômetros para verificação de medidas externas, medidas internas e de profundidade, cada um deve ser calibrado de acordo com sua aplicação. Existem normas para serem usadas como referência.

Para calibrar os micrômetros, são selecionados blocos padrão diferentes, a fim de analisar os resultados nos quatro quadrantes da rosca do fuso do instrumento.

É necessário, também, verificar a planicidade e o paralelismo entre as faces de medição. Para os micrômetros, existem blocos óticos para essa verificação.

O bloco para medir a planicidade é chamado de plano ótico. Já para medição do paralelismo, são chamados paralelo ótico, sendo necessários quatro blocos para medição de cada quadrante da rosca do fuso.

Essa verificação é feita acoplando a face do bloco à face do batente e através da reflexão, por isso, as faces dos batentes devem ser lapidadas, observa-se o número de franjas (tipo de reflexo) que aparece. Quanto menos franjas, melhor a condição de planicidade ou paralelismo. Para os ajustes dimensionais, existe uma porca que serve para diminuir a folga do fuso.  

Relógios Comparador

Não é comum dispositivos de ajustes nos relógios. Para ajustar o mecanismo, muitas vezes é necessária uma intervenção mais complexa de manutenção.

Para calibrar um relógio comparador é necessário que a calibração seja feita por meio de um dispositivo específico, de modo que o relógio possa ser montado perpendicularmente, em oposição à cabeça de um micrômetro. A leitura pode ir de 0,001 mm até à medida superior desejada.

Pode-se fazer uma série de leituras a intervalos espaçados adequadamente.

As leituras são feitas no comprimento total do curso útil do relógio comparador, observando-se, no princípio, cada décimo de volta feita no relógio.

Após as leituras, os resultados obtidos podem ser melhor analisados por meio de um gráfico, que deve apresentar todos os desvios observados nos relógios comparadores. Os desvios são assinalados nas ordenadas e as posições da haste móvel, identificadas ao longo de seu curso útil, são marcadas nas abcissas.

Rugosímetro

A calibração consiste na comparação entre os valores obtidos no seu instrumento e um instrumento de referência, que também pode ser chamado de padrão.

A calibração do rugosímetro é feita medindo a rugosidade de um padrão e confrontando o resultado com o valor gravado no padrão.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 05 - Erros de medição

Quando fazemos uma medição, o resultado obtido está sujeito a vários erros conhecidos como erros de medição. Mas de que forma ocorrem os erros, vamos ver as principais fontes de erros nas medições.

Erros de medição são procedimentos ou fatos que interferem na medição, de forma que provoquem um afastamento da medida feita em relação ao resultado real. Os principais erros cometidos são: do operador, de retroação, de oscilações, de contaminação, de imperfeições, de princípios físicos mau empregados e de interferências.
Entre as fontes de erros mais comuns na medição, podemos citar:

• Operador: influenciados por sua habilidade e técnicas para fazer a medição.
• Retroação: medir já pode influenciar no resultado da medição.
• Contaminações: corpos estranhos presentes na superfície das peças que provocam uma medição errônea.

A causa de possíveis erros causados pelo operador durante a medição:

• Iluminação inadequada.
• Força aplicada no instrumento durante a medição.
• Falta de habilidade para manusear o instrumento.

De um modo geral, podemos dividir os erros de medição em erros sistemáticos e erros aleatórios.

Erros Sistemáticos

São os erros causados pelo método de medida ou por instrumentos defeituosos e que possam ser, após análise dos resultados experimentais, reduzidos por um melhor planejamento do experimento ou pelo uso de equipamentos mais sofisticados ou pelo desenvolvimento de uma técnica mais adequada!

Exemplo: Se você resolve medir o peso de um bloco de ferro, com um dinamômetro sem nenhum defeito, mas realiza a medida próximo de um forte campo magnético, suas medidas estarão todas “viciadas”, isto é, terão sempre um erro do mesmo tipo!

Erros Sistemáticos são minimizados com planejamento, planejamento e planejamento! Recursos técnicos adequados também ajudam bastante!

O erro sistemático indica a tendência de um instrumento em registrar resultados sistematicamente acima ou abaixo do valor real e qual a amplitude esperada desta variação. 

Erros Aleatórios

São todos os erros cujas causas são provocadas por fatores imprevisíveis ou de difícil controle, mesmo quando as medidas foram bem planejadas! Alguns autores chamam estes erros de erros acidentais!

Se você realiza a medida do tempo de queda de um paraquedista, nas mesmas condições e com o mesmo instrumento, mais de uma vez, é provável que os resultados sejam discrepantes (diferentes)! Estas diferenças (geralmente pequenas) se devem aos erros aleatórios!

Erros aleatórios devem ser minimizados pela repetição do experimento, sob as mesmas condições, várias vezes e tratando estatisticamente os resultados!

O erro aleatório, como o nome sugere, é produto das variações nas medições que não seguem uma tendência fixa, mas que podem ser analisadas estatisticamente pelo cálculo de sua dispersão.

Erro Absoluto

Erro absoluto é a diferença entre o valor medido (V) e o valor verdadeiro (Vv): e = V - Vv

• É expresso na mesma unidade da medida.
• Pode ser positivo ou negativo
• Se o valor verdadeiro não pode ser determinado ou não existe, tem-se a dispersão!

Dispersão

A dispersão de um conjunto de leituras de um instrumento do qual desejamos determinar o erro aleatório é estimada a partir de seu desvio padrão.

No exemplo acima, podemos determinar o erro sistemático de uma balança, a partir de dez medições de uma massa conhecida, no caso 10kg. Na figura há a maneira de determinação do erro sistemático de um conjunto de medições.

Agora que você já tem conhecimento de como podem ocorrer erros sistemáticos e erros aleatórios na medição, fique atento na figura dos alvos a seguir e conheça outros conceitos importantes em metrologia.

Medida acurada

Suponha que para uma certa grandeza exista um valor verdadeiro, isto é, um valor esperado por algum modelo teórico. Se uma medida é realizada e o valor encontrado se aproxima do valor verdadeiro, temos uma medida acurada.

Medida precisa

Se um instrumento é capaz de medir pequenas frações de uma grandeza, dizemos que ele pode produzir medidas precisas.

Como pode-se notar, uma medida pode ser acurada e pouco precisa, assim como pode ser precisa e pouco acurada. 

O desejável é que a medida seja acurada e precisa! Embora, por vários motivos, isto nem sempre seja possível!

Em todos os casos mostrados anteriormente, a resolução poderia ser considerada como o tamanho da faixa colorida. Mas para ilustrar melhor o conceito de resolução, veja a figura a seguir, que mostra uma régua comum.

Observe que a parte de cima da régua tem suas divisões maiores em centímetros e cada centímetro está dividido em 5 espaços. Então, podemos dizer que a resolução desta régua é de 2 mm.

Precisão: Aptidão de um instrumento de medição fornecer indicações muito próximas, quando se mede o mesmo mensurando sob as mesmas condições.

Exatidão: É a capacidade que o instrumento de medição tem de fornecer um resultado correto.

Resolução: É o menor valor que você pode medir com um instrumento de medição.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020

Metrologia - Aula 04 - Instrumentos para inspeção de peças

Nesta aula vamos conhecer alguns desses instrumentos e suas aplicações, lembrando que os instrumentos de medição requerem cuidados especiais e a correta utilização e a conservação se fazem necessários para mantê-los sempre prontos para o devido uso.

PAQUÍMETRO

Assista a seguir o vídeo que nos mostra as características de um dos instrumentos mais utilizados na atividade do técnico: o paquímetro.

O paquímetro é um instrumento usado para medir as dimensões lineares internas, externas e de profundidade de uma peça. Consiste em uma régua graduada, com encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor.

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.

Apesar de ser um instrumento simples, ele pode medir dimensões externas com o bico, internas com a orela, profundidade com haste e ressaltos com topo do instrumento.

O paquímetro é um instrumento que mede sob o movimento de um cursor, com medidor ou base de medição em relação a uma régua ou uma escala de medição.

Por isso, é importante que o usuário tenha um conhecimento prévio para manuseá-lo, para o seu armazenamento e para a devida manutenção. 

MICRÔMETRO

O micrômetro é um instrumento de medição de alta precisão e bastante utilizado na indústria. Ele vem sendo aperfeiçoado desde a sua criação até os dias atuais. O micrômetro é um instrumento mais preciso que o paquímetro porque trabalha com precisão de centésimos ou milésimos de milímetros (0.01 mm, 0.001 mm, respectivamente); ou na casa de 0.001” e 0.0001” (polegadas) quando trabalhado no Sistema Inglês de Unidades. Veja os componentes do micrômetro:

Existem diversos tipos de micrômetro, cada um com sua função específica. Vamos ver alguns tipos de medição que podem ser realizadas com ele.

O micrômetro é aplicado na medição de:

• Dimensões externas: para realizar essa medição, deve-se posicionar a peça entre a haste móvel e a haste fixa. Em seguida, girar a catraca para que o encosto da haste móvel toque a peça.
• Dimensões internas: para medir partes internas de peças, utiliza-se o micrômetro de três contatos (ou micro) ou de dois contatos.
• Profundidade: dotado de uma haste de extensão centralizada no corpo do micrômetro. A medição é realizada posicionando o batente do instrumento na base da peça a ser medida, girando o tambor graduado enquanto a haste desce tocando o fundo da peça.
• Roscas: para medir roscas triangulares, utiliza-se esse micrômetro específico, suas hastes se acomodam nos passos da peça rosqueada, garantindo alta precisão na função requerida. 

Para uma boa conservação e utilização do instrumento, o usuário deve, periodicamente:

O micrômetro é um instrumento bastante utilizado quando a precisão do paquímetro não atende a necessidade de medição. 

Algumas características do micrômetro são mostradas na figura ao lado.

• Há um tipo específico para medir roscas.
• Precisão de um centésimo de milímetro e até um milésimo de milímetro em alguns casos.
• O micrômetro de três contatos é utilizado para medir furos.

RELÓGIO COMPARADOR

O relógio comparador é um instrumento de elevada precisão e sensibilidade, o que faz com que sua ponta de contato reconheça mínimos desníveis a serem indicados pelo ponteiro, no mostrador. Seu princípio de funcionamento se dá através da medição por comparação. Esse instrumento pode ser encontrado na forma analógica ou digital, sendo ambas muito utilizadas no meio industrial.

Existem várias formas de realizar a medição com relógio comparador. Uma delas é ter em mãos uma peça padrão, ou bloco padrão, que nada mais é do que uma peça que serve de modelo para todas as outras a serem medidas e iniciar a medição. 

Observe a imagem a seguir, que nos mostra medições em escala fixa utilizando esse instrumento.

O relógio comparador requer alguns cuidados pelo usuário;

• Verifique se há danos no instrumento e, se encontrados, providencie o reparo ou substituição. 
• Limpe o instrumento com um pano seco.
• Não lubrifique o fuso (contrariamente ao que se pensa imediatamente). Devido à folga mínima entre eixo e canhão o acabamento de rugosidade entre as partes compensa a falta de lubrificação e confere maior exatidão ao instrumento.
• Se o instrumento não for usado por um longo tempo, retire a bateria antes do armazenamento.
• Guarde o instrumento em uma sala livre de calor excessivo e umidade, também poeira e névoa de óleo. 

BLOCO PADRÃO

Os blocos padrão são utilizados nas operações de inspeção e calibração de instrumentos de medição. 

Os jogos são compostos por pequenos blocos no formato de paralelepípedos, padronizados com espessuras a partir de 0,5 milímetros, conforme norma da ABNT NBR NM 215 de 2000, que podem ser fabricados em aço especial, tratados termicamente para garantir a estabilidade dimensional ou material cerâmico, com base no Zircônio, elemento químico que possui excelente estabilidade dimensional.

Para uma boa utilização dos blocos padrão, o usuário deve:

• Ser separados, limpos e cobertos com vaselina ou óleo antioxidante.
• Ser guardados em local livre de luz, calor e umidade.
• Caso um determinado bloco não seja utilizado, é aconselhável que seja realizado uma verificação quanto a oxidação.

TRANSFERIDOR DE GRAU
O transferidor de grau é utilizado para medições de ângulos, com resolução da escala normalmente com 1° grau. É um instrumento de estrutura simples à base de chapa de aço, muito prático na aplicação mecânica. 

Mas quando se necessita de maior precisão, como conferir ângulos de dobra em dispositivos de estampagem, podemos usar o goniômetro.

GONIÔMETRO 

O goniômetro é um instrumento de medição, que tem como função principal medir ângulos com precisão.

A leitura da escala fixa pode ser feita tanto em sentido horário quanto anti-horário, enquanto a leitura dos minutos dados pelo nônio só é lida em sentido anti-horário.

Percebeu como é importante conhecer as características dos instrumentos de medição e a aplicação de cada um deles, para desenvolver as atividades de medição com segurança. Vamos conhecer mais um instrumento de medição e sua funcionalidade.

Para medir o ângulo de uma peça com precisão de minutos de grau, de forma direta (com a leitura no instrumento), devemos utilizar o goniômetro.

RÉGUA E MESA DE SENO

Outros dois instrumentos muito usados na medição de ângulos são: a régua de seno e a mesa de seno.

Uma régua de seno é esquematizada na figura a seguir. 

Observe, na figura anterior, que a distância L é calibrada e tem muita precisão. A distância H é feita com a sobreposição de blocos padrão de dimensões conhecidas e obtém-se o seno do ângulo alfa com grande precisão. Mas vamos ver como se usa este equipamento.

Note que o relógio comparador é essencial para o uso da régua de seno. Os blocos padrão são usados para determinar a altura de um dos lados da régua.

Já uma mesa de seno pode fazer a mesma coisa, mas tem dimensões maiores. É bastante utilizada também para fabricação de peças que tenham geometria em ângulo, por processos de usinagem. 

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2020