Tecnologia Metrologia AULAS 2012.pdf

1

2

3

Pressão

METROLOGIA Parâmetros Eléctricos

Intensidade Luminosa

25

MEDIR e VERIFICAR

26

O que é Medir ? - É comparar grandezas da mesma espécie. - É a aplicação de um instrumento ou dispositivo com o objectivo de determinar uma quantidade desconhecida, sendo o valor resultante expresso numa determinada unidade. …..portanto: observação feita para determinar uma quantidade desconhecida…27

Em qualquer medição tem de se considerar: Grandeza a medir Valor numérico ou dimensão

Unidade da medida

28

O que é Verificar ? -

É a acção que permite confirmar que determinado objecto possui a forma e as dimensões especificadas no seu modelo ou no desenho correspondente.

29

TIPOS DE MEDIÇÕES MEDIÇÕES DIRECTAS São as que se obtém por comparação da dimensão a medir com um padrão. MEDIÇÕES INDIRECTAS São as que resultam da combinação de valores obtidos em medições anteriores, directas ou indirectas.

MEDIÇÕES POR ESTIMATIVA

exemplos 30

ERROS DE MEDIÇÕES – Erros Sistemáticos São os que actuam sempre no mesmo sentido sendo devidos a defeitos constantes do processo escolhido, a imperfeições do instrumento ou a caracteristicas da propria pessoa que faz a medição.( Ex: régua ou termómetro defeituoso) – Erros fortuitos ou acidentais São os que se fazem sentir umas vezes num sentido, outras noutro tendo origem na confusão ou descuido do observador. • Ex: Paralaxe 31

ERROS DE MEDIÇÕES Conceitos básicos

• Valor mais Provável (L) de uma grandeza • Erro absoluto ( ea) • Erro Relativo ( єr ) 32

• Valor

mais Provável (de uma grandeza) [ L] É a média aritmética de um conjunto de medições realizadas sobre determinado objecto. 1. 2. 3. 4. 5.

15,3 15,0 15,2 14,9 14,9

L = (15,3+15,0+15,2+14,9+14,9)/5 = 15,06

33

• Erro absoluto É a diferença entre o “verdadeiro valor” da grandeza e o valor obtido na medição.

34

•

Erro Relativo ( єr )

É o quociente entre o erro absoluto e o verdadeiro valor Exemplo: Medição

Erro absoluto = L – medida = 15,04-15,3= -0,26 1. 2. 3. 4. 5.

15,3 15,0 15,2 14,9 14,8

Valor mais Provável ( L) = 15,04

- 0,26 0,04 - 0,16 0,14 0,24

1,72% 0,26% 1,06% 0,93% 1,58%

Erro relativo = erro absoluto/L= (-0,26/15,04)x100 =1,72% 35

É habitual expressar-se o erro relativo

єr

não sob a forma do seu valor absoluto mas sim em percentagem.

єr [%] = ( єr ( valor absoluto) / L ) x 100 Do exemplo anterior:

єr [%] = (0,24/15,06).100 = 1,59 % 36

SISTEMAS DE UNIDADES Sistema Métrico metro; kilograma-força (F); segundo

km

1 000

m

hectometro

hm

100

m

decàmetro

dam

10

m

Metro

m

1

m

decímetro

m

0,1

m

centimetro

m

0,01

m

milimetro

mm

0,001

m

micro

m

0,000 001

m

nanómetro

m

0,000 000 001

m

submúltiplos

quilometro

múltiplos

Para MEDIDAS LINEARES:

37

SISTEMAS DE UNIDADES Sistema Métrico metro; kilograma-força (F); segundo

Ton

1000

kg

Quilograma

kg

1

kg

hectograma decagrama grama decigrama Centigrama miligrama

hg dag g dg cg mg

0,1 0,01 0,001 0,000 1 0,000 01 0,000 001

kg kg kg kg kg kg

submúltiplos

Tonelada

múltiplos

Para MEDIDAS DE PESO:

38

SISTEMAS DE UNIDADES Sistema Métrico metro; kilograma-força (F); segundo Para MEDIDAS de CAPACIDADE kl

1 000

l

hectolitro

hl

100

l

decàlitro

dal

10

l

Litro

l

1

l

decílitro

dl

0,1

l

centilitro

cl

0,01

l

mililitro

ml

0,001

l

submúltiplos

múltiplos

quilolitro

39

SISTEMAS DE UNIDADES Sistema Industrial Inglês Pé; libra-força(P); segundo Pé (foot) Libra ( pound)

( ft) ( lb)

= 30,480 cm = 453,592 g

Milha marítima ( Nautical Mile) Milha terrestre ( Statue Mile ) Jarda (yard – yd) Polegada ( inch – in)

= 6080 ft = 1760 jardas = 3 ft = 1/12 ft

= 1853,2 m = 1609,3 m = 0,9144 m = 25,4 mm

Tonelada inglesa (Ton) Stone Onça ( ounce – oz)

= 2240 lb = 14 lb = 1/16 lb

= 1016,05 kg = 6,350 kg = 28,35 g

1 in ( polegada ) = 1 metro

=

25,40 mm

39,37 in (polegadas)

40

LEITURAS EM POLEGADAS

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1/16"

1/8" 1/4" 1/2"

1"

41

LEITURAS EM POLEGADAS 1/4” +1/8”+ 1/16”= 7/16”

1/2” +1/4”+ 2/16”= 14/16”=7/8” 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1/16"

1/8" 1/4" 1/2" 1"

1/8” +1/16”= 3/16”

1/2” +1/8”= 5/8” 42

OUTROS SISTEMAS DE UNIDADES

Sistema C.G.S. Centimetro; grama(m); segundo

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

(SI)

43

Sistema Internacional de Unidades Grandeza

Símbolo

Unidade

Símbolo

comprimento

L

metro

m

massa

m

quilograma

kg

tempo

t

segundo

s

temperatura

T

kelvin

K

Intensidade de corrente eléctrica

I

Ampere

A

44

GRANDEZAS ANGULARES ANGULO – Espaço plano compreendido entre 2 semirectas (lados) com origem comum

angulo 90º 90º

DIEDRO – Espaço compreendido entre 2 semi-planos ( faces) com origem comum

diedro

45

UNIDADES ANGULARES

O

-GRAUS -GRADOS -RADIANOS 46

UNIDADES ANGULARES

O

1 GRAU 1 PARTE DE 360 PARTES IGUAIS EM QUE SE DIVIDE A CIRCUNFERÊNCIA 1º => 60’ => 3600” (UNIDADE SEXAGÉSIMAL) 47

UNIDADES ANGULARES

O

1 GRADO 1 PARTE DE 400 PARTES IGUAIS EM QUE SE DIVIDE A CIRCUNFERÊNCIA 1GR => 100’ => 10000” (UNIDADE CENTÉSIMAL) 48

1 RADIANO ANGULO AO CENTRO AO QUAL CORRESPONDE UM

ARCO DE CIRCUNFERÊNCIA DE COMPRIMENTO IGUAL AO RAIO C

1 circunferência = 2p radianos

O

R

pR/2

pR

2pR

C=axR 2pR = 2p x R

3pR/2

49

Resumindo:

1 circunferência <> 360 º ¼ de circunferência <> <> 400 gr 90º <> <> 2p rad 100 gr <> p/2 rad

50

Fazer exercicios de aplicação

51

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO

52

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO GENERALIDADES

Para medir de acordo com os sistemas convencionais aceites internacionalmente, servimonos de

INSTRUMENTOS GRADUADOS

A escolha do instrumento depende do grau de exactidão ( maior ou menor precisão) que pretendemos. 53

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO OS MAIS UTILIZADOS

A) Para grandezas rectilíneas: • Metros • Escalas ou réguas metálicas graduadas • Paquímetros de corrediça

• Paquímetros de fuso (micrómetros) • Fleximetros

B) Para grandezas angulares • Mestras • Esquadros • Conta - fios • Sutas (vulgares e universais)

54

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO PARA GRANDEZAS RECTILINEAS

RÉGUAS

Lisas Graduadas ou escalas

METROS ARTICULADOS

FITAS METRICAS

55


PAQUIMETROS

MICRÓMETROS

COMPARADORES

56


FLEXÍMETRO

Medir flexões

57

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO Aplicação do flexímetro Chumaceiras de apoio

Êmbolos Veio de manivelas

58

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO PARA GRANDEZAS ANGULARES

MESTRAS E ESCANTILHOES

59


ESQUADROS

60


ESQUADROS COMBINADOS


CONTA FIOS

62


SUTAS

63


SUTA UNIVERSAL

64

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO LEITURAS COM A ESCALA GRADUADA

2 mm

¼”

36 mm

1”11/32

114 mm

2”1/2

3”7/8

137 mm

5”7/16

65


Superior a 74

Inferior a 75

Poderá ser….mais ou menos 74,5

Vejamos melhor….. 66


afinal ... Inferior a 74,5!!!!!

67

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O NÓNIO

Uma grande parte dos instrumentos de medição rigorosa, tem como auxiliar de medida, o denominado:

NÓNIO 68

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O NÓNIO O NÓNIO é uma pequena escala AB destinada a avaliar com precisão fracções da menor divisão da escala principal CD, rectilínea ou circular, a que está aplicada. Uma delas é móvel e desliza ao longo da outra.

O NÓNIO tem um comprimento igual a n-1 divisões da escala principal e dividido em n partes. O caso mais corrente é o NÓNIO DE DÉCIMOS em que o nónio tem um comprimento igual a 9 divisões da escala e está dividido em 10 partes iguais

69

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O NÓNIO A linha de fé do NÓNIO coincide com o zero da escala. escala

nónio

A linha de fé do NÓNIO passa além dos 61 mm. escala

nónio (Por estimativa poderíamos dizer que a leitura seria menos de 61,5 talvez 61,3 ou 61,4)

Com a utilização do NÓNIO podemos reduzir esta incerteza Como?? Procurando o 1º traço do nónio que está coincidente com um traço da escala ( neste caso é o 4º traço) e acrescentando esse valor á leitura inteira inicial. Neste caso a leitura correcta seria 61+ 0,3 = 61,3mm

70

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O NÓNIO O nº de divisões do nónio define a sua precisão e chama-se:

NATUREZA DO NÓNIO e é a menor quantidade que de pode avaliar com o nónio sendo igual ao quociente de uma divisão da escala principal pelo nº de divisões do nónio

Para um nónio de 10 divisões aplicado a uma escala em milímetros a NATUREZA será:

X = 1/10 = 0,1 mm

71

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O NÓNIO

Para um nónio de 20 divisões (nónio de vigésimos) aplicado a uma escala em milímetros a NATUREZA será:

X = 1/20 = 0,05 mm 52,40mm

Se o nónio tem um comprimento igual a 49 divisões da escala principal e está dividido em 50 partes iguais é um nónio de quinquagésimos e a sua NATUREZA será:

X = 1/50 = 0,02 mm 33,34mm 72

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O NÓNIO 47,...

66,...

47,3

66,7

0,3

0,7 25,...

20,...

25,5

20,7 0,5

0,7

87,...

97,...

97,3

87,2 0,2

0,3

73

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO E TRACADO ESQUADROS DE CENTROS

Fig 5.11

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO E TRACADO COMPASSOS

De pernas

Fig 5.12 a 5.23

para exteriores

Para interiores 75


76


bailarino

De espessuras

77

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO E TRACADO

Riscador Graminho

Punção

Cintel





Plano de traçagem




O

PAQUÍMETRO

85

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - NOMENCLATURA

O paquímetro é um instrumento para medir longitudes e permite leituras de fracções de milímetro e polegada, através de uma escala especial denominada NÓNIO

NÓNIO

Utiliza-se para medições com rapidez, em peças cujo grau de precisão pode ir dos 0,02 mm, até aos 0,1 mm ou em polegadas até 1/ 128 da polegada 86

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - NOMENCLATURA É constituído por: CORPO FIXO CORPO MÓVEL (cursor)

RÉGUA – Graduada nos sistemas métrico e inglês BOCA FIXA – Superfície de contacto com a peça para medir exteriormente ORELHA FIXA – Superfície de contacto com a peça para medir interiormente 87


NÓNIO – escala métrica de 9 mm de comprimento ( no caso de aproximação 0,1mm) e escala em polegadas com 8 divisões ( aproximação 1/128) BOCA MÓVEL – Com superfície de contacto com a peça para medições exteriores

ORELHA MÓVEL – Parte móvel de contacto com a peça para medir interiormente

88


PARA FUSO DE FIXAÇÃO – fixa o cursor e serve como lamina de ajuste VARETA DE PROFUNDIDADE -unida ao cursor para efectuar medidas de profundidade IMPULSOR – para apoio do dedo polegar para deslocar o cursor

89

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - CARACTERISTICAS

TAMANHO - caracteriza-se pela capacidade do comprimento a medir RÉGUA GRADUADA – podem ser em mm ou em polegadas NÓNIO – pode ser de 10, 20 e 50 divisões para se obterem leituras com aproximações de 0,1 , 0,05 e 0,02 mm, respectivamente. CURSOR – com ajuste mecânico para maior suavidade

TRAÇOS NITIDOS – para facilitar a leitura

90

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - TIPOS

PAQUÍMETRO COM NÓNIO UNIVERSAL ( MEDIÇÕES INTERNAS)

PAQUÍMETRO COM NÓNIO UNIVERSAL ( MEDIÇÕES EXTERNAS)

PAQUÍMETRO COM NÓNIO UNIVERSAL ( MEDIÇÕES DE PROFUNDIDADE)

PAQUÍMETRO COM DISPOSITIVO MECÂNICO QUE POSSIBILITA UMA MEDIÇÃO MAIS CORRECTA PORQUE PERMITE UMA APROXIMAÇÃO GRADUAL E SUAVE DO CURSOR 91

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - TIPOS PAQUÍMETRO ALARGADAS

COM

PATAS

PAQUÍMETRO DE PROFUNDIDADE (MEDIÇÃO DE ESPESSURA DE PAREDES)

PAQUÍMETRO DE PROFUNDIDADE (MEDIÇÃO DE RANHURAS)

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INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - CONDIÇÕES DE USO

1. Deve ser verificado com o padrão 2. As superfícies de contacto da peça a medir e do paquímetro, devem estar perfeitamente limpas 3. O cursor deve ser ajustado e ter deslizamento suave

4. O manejo deve ser cuidadoso e não se deve fazer pressão excessiva no cursor para não se dar o desajuste do instrumento

93

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO - CONSERVAÇÃO

1. Devem ser cuidadosamente guardados no respectivo estojo

limpos

e

2. Devem ser guardados em local exclusivo para instrumentos de medida 3. Periodicamente deve verificar-se a pressão de ajuste e untá-los com massa lubrificante própria.

94

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

95

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA EM DÉCIMOS DE MILÍMETRO O Nónio de 0,1 mm tem um comprimento total de 9 mm, e está dividido em 10 partes iguais

CADA DIVISÃO DO NÓNIO VALE 0,9 MM Cada divisão do nónio é 0,1 mm menor que cada divisão da escala. A partir dos traços de coincidência: •Os primeiros traços do nónio e da escala estão separados 0,1mm •Os segundos 0,2

10 mm

•Os terceiros 0,3 •e assim sucessivamente.

96

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA EM DÉCIMOS DE MILÍMETRO Para efectuar a leitura: -Ler na escala os milímetros inteiros até antes do zero do nónio ( 19 mm) -Contar os espaços do nónio até ao que coincide com o traço da escala ( 6º traço) para se obter os décimos de milímetro 19,6

19,6

19,6 mm 19,6 97

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA EM DÉCIMOS DE MILÍMETRO 59,… mm

1,…. mm 1,3 mm

59,4 mm 0,4 mm

0,3 mm

185,… mm

103,… mm 185,8 mm

103,5 mm

0,8 mm

0,5 mm

200,… mm 200,7 mm 0,7 mm 98

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – COM NÓNIO EM 1”/ 128 O nónio que aproxima a leitura até 1/128 da polegada tem um comprimento total de 7/16 da polegada e está dividido em 8 partes iguais, medindo cada parte:

7/16 a dividir por 8 igual a 7/ 128

CADA DIVISÃO DA ESCALA MEDE 1/ 16” = 8 / 128” Cada divisão do nónio é 1 / 128 da polegada menor que a divisão da escala A partir de traços de coincidência ( zero a oito): Os 1ºs traços do nónio e da escala estão separados de 1/128” Os 2ºs traços separados de 2/128” ( 1/64”) E assim sucessivamente até ao 7º que estará separado 7/128” 99

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM NÓNIO EM 1”/ 128 Lê-se na escala, até antes do zero do nónio, as polegadas e fracções ( as fracções podem ser ½” ¼” 1/8” ou 1/16”. No paquímetro da figura temos:

¾”

Em seguida contam-se os traços do nónio, até o que coincide com um traço da escala principal Na figura temos 3 traços ou seja 3/128”

Por ultimo soma-se:

¾ + 3/128 = 96/128 + 3/128 = 99/128”

100

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM NÓNIO EM 1”/ 128 Agora a leitura será de: 1” (29/128), Porque o zero do nónio esta entre 1” (3/16) e 1”(4/16) e a coincidência dá-se no 5ª traço, portanto: 1(3/16) + 5/128 = 1 ( 24/128) + 5/128 = 1” (29/128)

101

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM NÓNIO EM 1”/ 128 Exemplos: Escala: 1 (1 /16) Nónio: 6º traço

6 /128 = 3 /64

Soma: 1 (1 /16) + 3 /64 = 1 (4 /64) +3/64 = 1 ( 7/64) Escala: 2(3 /4) Nónio: 4º traço

4 /128 = 1 /32

Soma: 2 (3 /4) + 1 /32 = 2 (24 /32) +1/32 = 2 ( 25 /32)

Escala: 2(7 /8) Nónio: 2º traço

2 /128 = 1 /64

Soma: 2 (7/8) + 1 /64 = 2 (56 /64) +1/64 = 2 ( 57 /64) 102

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM NÓNIO EM 1”/ 128 Exemplos:

1/16”

+

6/128” =

7/64”

2”1/2 + 3/128” =

67/128”

1”1/8 + 2/128” = 1”

3”1/4

+

9/64”

7/128” =

67/128”

103

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM APROXIMAÇÃO DE 0,05 mm Qual a leitura neste caso? 3,… mm

3,65 mm

0,65 mm -3º traço da escala ( 3 mm ) está antes do zero do nónio

-A coincidência dá-se no 13º traço do nónio (13x 0,05 = 0,65 mm) 104

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM APROXIMAÇÃO DE 0,05 mm

105

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – LEITURA COM APROXIMAÇÃO DE 0,02 mm NÓNIO com 50 divisões ( 49 mm) Cada parte mede 49/50 = 0,98 mm A diferença entre as divisões de ambas as escalas é:

1 - 0,98 = 0,02 mm 17,….mm

17,56 mm 0,56 mm 106

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – AVALIAÇÂO DA PRECISÃO

A precisão é dada pela leitura da menor divisão da unidade de medida que se pode obter com a aproximação do nónio. A máxima aproximação da leitura obtêm-se pelo quociente entre o comprimento da menor divisão da escala principal e o número de divisões da escala auxiliar, o nónio.

a=e/n a = precisão e = menor divisão da escala n = número de divisões do nónio 107

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O PAQUÍMETRO – AVALIAÇÂO DA PRECISÃO Exemplos:

e = 1 milímetro da escala principal n = 10 divisões do nónio a = e/n = 1/10 a = 0,1 mm, ou seja cada divisão do nónio permite uma leitura aproximada até 0,1 mm 108


e = 1 milímetro da escala principal n = 20 divisões do nónio a = e/n = 1/20 a = 0,05 mm, ou seja cada divisão do nónio permite uma leitura aproximada até 0,05 mm 109


e = 1 milímetro da escala principal n = 50 divisões do nónio a = e/n = 1/50 a = 0,02 mm, ou seja cada divisão do nónio permite uma leitura aproximada até 0,02 mm SIMULADOR DE PAQUIMETRO.xls

110


111

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO O micrómetro é um instrumento de medição para dimensões lineares utilizado quanto a medição requer uma precisão acima da que é possibilitada com um paquímetro.

É fabricado com uma resolução de 0,01 mm. Foi inventado por Jean Louis Palmer que, apresentou, pela primeira vez, o instrumento para requerer sua patente, o qual permitia a leitura de centésimos de milímetro, de maneira simples. Em França, entretanto, em homenagem ao seu inventor, o micrómetro é denominado Palmer. 112

VEJAMOS ESTA PORCA A ENROSCAR NO RESPECTIVO PARAFUSO

AO FIM DE 1 VOLTA AVANÇOU O ESPAÇO P

P

AO FIM DE 2 VOLTAS AVANÇOU 2 VEZES O ESPAÇO P

P

P


P

P

P


P

P

P

P


PP

P

P

P


P

PP

P

P

P

P P

AO ESPAÇO P CHAMA-SE:

PP

P P

P

PASSO DA ROSCA

NO MICRÓMETRO ESTE PASSO E DE 0,5 MM

P

A “PORCA” É CILINDRICA E ESTÁ DIVIDIDA EM 50 PARTES IGUAIS

NO MICRÓMET RO

0,5 mm

0,01 mm CADA DIVISÃO

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO O princípio de medição do micrómetro baseia-se no sistema porcaparafuso, no qual, o parafuso avança ou retrocede na porca na medida em que o parafuso é girado num sentido ou noutro em relação à porca.

Se fizermos n divisões iguais na "cabeça" do parafuso, ao provocarmos uma rotação menor que uma volta, portanto menor que o passo do parafuso, poderemos, baseados nas divisões feitas, saber qual a fracção de uma volta que foi dada e portanto, medir comprimentos menores que o passo 122

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - TIPOS e APLICAÇÕES

Micrómetro de exteriores

123


Micrómetro para roscas

124


Micrómetro de profundidade

125


Micrómetro para medições exteriores

126


Micrómetro de interiores

127


Micrómetro de arco

128


Micrómetro de interiores

129

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - FUNCIONAMENTO O principio de micrométrico.

funcionamento

do

micrómetro

é

o

do

parafuso

A uma volta do tambor corresponde um deslocamento na direcção do seu eixo de uma distancia igual ao passo da rosca do parafuso.

No prolongamento da boca móvel há um parafuso micrométrico fixo ao tambor. Quando se roda o tambor, a sua escala dividida em 50 partes, desloca-se em torno da manga que contém a graduação em mm e ½ mm, aproximando ou afastando as bocas (fixa e móvel), conforme o sentido de rotação do tambor

130

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - FUNCIONAMENTO

131

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - LEITURA A rosca do parafuso micrométrico e a sua porca são de grande precisão sendo o seu passo de 0,5 mm. Na escala do cilindro, as divisões são em mm ½ mm. No tambor a escala está dividida em 50 partes iguais para que se possam medir quinquagésimos de volta. Assim podemos afirmar que com este parafuso se podem obter ou medir comprimentos iguais a 0,5/50 =0,01 mm ( uma centésima de milímetro) mm 50 divisões

½ mm Quando as bocas estão juntas, o bordo do tambor coincide com o traço zero da escala do cilindro.

132

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - LEITURA

A linha longitudinal marcada no cilindro ( entre as escalas de mm e ½ mm, coincide com o zero da escala centesimal do tambor.

Como o passo é de 0,5 mm: - Uma volta completa do tambor levará o seu bordo ao primeiro traço de ½ mm. - Duas voltas leva o bordo do tambor a atingir o 1º traço dos mm, ou seja 1 mm

Neste caso a leitura será:

17,82 mm 133

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - LEITURA Outro exemplo de leitura: 9,79 mm

9 mm

0,5 mm 0,29 mm

Neste caso a leitura será:

9 mm + 0,50 mm + 0,29 mm = 9,79 mm 134

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO - LEITURA Outros exemplos de leituras:

Nestes casos as leituras são:

23 mm + 0,00 mm + 0,09 mm = 23,09 mm 6 mm + 0,50 mm + 0,12 mm =

6,62 mm

135

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO de JANELA - LEITURA

Milésimos de mm

Milésimos de mm

4ª

4ª 3ª 1ª

3ª

Centésimos de mm

2ª

2ª

mm Décimos de mm

3 + 0,3 + 0,07 + 0,005 = 3,375 mm

Centésimos de mm

1ª mm Décimos de mm

7 + 0,5 + 0,02 + 0,003 = 7,523 mm

136

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO de JANELA - LEITURA

8 + 0,0 + 0,00 + 0,000 = 8,000 mm

6 + 0,2 + 0,07 + 0,005 = 6,275 mm

3 + 0,4 + 0,05+ 0,005 = 3,455 mm

4 + 0,7 + 0,01 + 0,008 = 4,718 mm

137

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO de MILÉSIMAS - LEITURA

2, 0,5 0.00 0,000

0,000 2,500 mm

1º 2,…. 0,00

2º

0,5 138

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO de MILÉSIMAS - LEITURA

5, 0,5 0.20 0,002 5,702 mm

12,087 mm

9,186 mm

10,507 mm

9,

7,

0,0

0,0

0.18

0.13

0,006

0,006 7,136 mm

4,540 mm 139

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O MICRÓMETRO – CALCULO DA PRECISÃO

S = E / (N x n ) S = Precisão da leitura dada pela menor divisão da escala centesimal ( tambor) E = Menor unidade da escala de mm N = Número de traços em que se divide a unidade de medida (E) n = Número de divisões da escala centesimal.

Exemplo: E = 1 mm; N = 2 divisões; n = 50 divisões S = E/ ( N x n ) = 1 / ( 2 x 5) = 1/ 100 = 0,01 mm 140

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O COMPARADOR È um instrumento de precisão de grande sensibilidade 0,01 mm ou 0,001 mm

O funcionamento baseia-se no movimento da ponta de contacto, o qual é ampliado 1000 ou 1000 vezes por meio de engrenagens. A escala estende-se em todo o perímetro do mostrador e está dividida em 100 ou 1000 partes iguais. 141

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O COMPARADOR Uma volta completa do ponteiro corresponde a um deslocamento de 1 mm da ponta de contacto. Cada divisão da escala representa um centésimo ou milésimo de milímetro (dependendo do nº de divisões da escala)

Utilizado para verificar superfícies planas, paralelismo e concavidades. 142

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO O COMPARADOR - LEITURA

Leitura : 0,08 mm

Leitura : 0,036 + 0,1 = 0,136 mm

143


A SUTA UNIVERSAL 144

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO A SUTA UNIVERSAL

Instrumento de grande precisão na medição directa de ângulos.

MECANISMO CIRCULAR

DO

NÓNIO

23º da coroa estão divididos em 12 partes iguais sobre o disco móvel. 1 divisão do disco móvel = 23º/12 = 1º(11/12) = 1º 55’ Permite leituras até 1º/12 = (1 x 60’) /12 = 5’

145


146


Figuras 4.29 a 4.40

147


148


149

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO E VERIFICAÇÃO A SUTA UNIVERSAL - LEITURA

12º 40’

10º

150


5º 15’

36º 40’

151


63º 25’

80º 45’

152

METROLOGIA de TEMPERATURAS

153

TEMPERATURA A temperatura mede a intensidade de calor ou indica-nos grau de aquecimento ou nível de calor duma substancia ou quanto uma substancia está quente ou fria. ( ou a velocidade de movimento dos átomos da substancia) As duas escalas termométricas mais comuns são a Celsius e a Fahrenheit e a Kelvin (ou absoluta)

100 divisões

- 273 ºC => 0 ºC => 100 ºC =>

0 K => - 460 ºF 273 K => 32 ºF 373 K => 212 ºF

180 divisões

O zero absoluto será a temperatura em que não existe movimento molecular e em que não existe qualquer calor na substancia ???

A unidade de temperatura do SI é o grau Kelvin (K)

TEMPERATURA KELVIN K

CÉLSIUS ºC

FAHRENHEIT ºF

100

212

273,15

0

32

0

- 273,15

-459,67

373,15

ponto de ebulição da água ponto congelação da água

Praticamente sem vida

As escalas Kelvin e Célsius são centígradas pois o intervalo entre o ponto congelação da água e o ponto de ebulição é dividido em 100 partes ( 100 graus). 155

TEMPERATURA

Relação ºC e ºF C (F-32) = 5 9

ºF = (1,8 x ºC) + 32

ºC =

(ºF-32) 1,8

156

TEMPERATURA INFLUENCIA DA TEMPERATURA NAS MEDIÇÕES DE PRECISÃO (aumento dos espaços intermoleculares como consequência de uma maior agitação térmica causada pelo aumento da temperatura)

LT = L0 + L0 x a x DT

LT = L0 x ( 1 + a x DT)

T0

L0

T1

L0

LT = Comprimento Final

DL

LT

L0 = Comprimento Inicial a = Coeficiente de dilatação linear - alongamento sofrido pela unidade de comprimento quando a temperatura aumenta 1º C aço = 0,000012 / ºC)

DT = Aumento de temperatura

- para o

157

TEMPERATURA LT = L0 x( 1 + a x DT) Exemplos: 1. Uma barra de aço tem de comprimento 8 metros´à temperatura de 15ºC. Determinar o alongamento dessa barra quando a temperatura passar para 115ºC. Quando uma barra de 1 m de comprimento em aço eleva a sua temperatura de 1ºC , sofre um alongamento de 0,000012 m ( Coef. de Dilatação Linear) A elevação foi 100ºC Tal como se compreende para a elevação de 100º C o alongamento será 100 vezes maior: 0,000012 x 100 = 0,0012m. Então como a barra tem 8 metros a dilatação é 8 vezes maior: 8 x 0,0012 = 0,0096 m = 9,6 mm 158

TEMPERATURA LT = L0 x( 1 + a x DT) LT = 8 x ( 1 + 0,000012 x 100) LT = 8 x ( 1 + 0,0012) LT = 8 x 1,0012 LT = 8,0096

8,0096 – 8 = 0,0096 = 9,6 mm

159

MEDIÇÃO DA TEMPERATURA Dos diversos métodos desenvolvidos para medir as temperaturas, muitos deles são baseados sobre o efeito da temperatura sobre matérias. Um dos dispositivos mais utilizados para medir a temperatura é o termômetro de vidro, que consiste em um tubo de vidro contendo mercúrio ou um outro líquido.

A subida da temperatura provoca a expansão do líquido, e a temperatura pode ser determinada medindo o volume do líquido. Normalmente são calibrados e assim podem mostrar a temperatura simplesmente observando o nível do líquido no termômetro. 160

MEDIÇÃO DA TEMPERATURA Outros instrumentos de medição da temperatura são:

Termopares Termoresistências Termistores Pirómetros

161

Termopar O físico Thomas Seebeck descobriu (acidentalmente) que “…qualquer diferença de temperatura entre as junções de dois metais diferentes gera uma tensão eléctrica “. O funcionamento dos termopares é baseado neste fenómeno, que é conhecido como Efeito de Seebeck. Têm larga aplicação para medição de altas temperaturas ( 200 a 1000ºC), e quando é requerida uma resposta rápida. Embora praticamente se possa construir um termopar com qualquer combinação de dois metais, utilizam-se apenas algumas combinações normalizadas, isto porque possuem tensões de saída previsíveis e suportam grandes gamas de temperaturas.

162

Termopar O valor da F.E.M. não depende: - do comprimento do termopar - do diâmetro dos termoelementos -da distribuição da temperatura ao longo do termopar

• Na prática: – O valor da F.E.M. normalmente ajusta-se à média da temperatura ao longo do termopar – Termoelementos de diâmetros reduzidos perdem homogeneidade rapidamente, principalmente em altas temperaturas

163

• Tipos básicos – Tipo T (Cobre e Constantan) – Tipo J (Ferro e Constantan) – Tipo E (Cromel e Constantan) – Tipo K (Cromel e Alumel) – Tipo N (Nicrosil e Nisil) • Tipos nobres – Tipo S (Platina / Ródio-Platina) – Tipo R (Platina / Ródio-Platina) – Tipo B (Platina / Ródio-Platina)

(-0,236 mV a 18,693 mV) (-0,226 mV a 21,101 mV) (0,000 mV a 13,820 mV)

164

Termoresistência Uma termoresistência é um instrumento que permite conhecer a temperatura do meio ambiente, recorrendo à relação entre a resistência eléctrica de um material e a sua temperatura. A maior parte das termo-resistências são feitas de platina, mas são também utilizados outros materiais, como por exemplo o níquel. Por norma, quando se fala de uma termoresistência ela é identificada pelo material que a constitui e pela resistência que apresenta a 0 °C. Por exemplo: Uma Pt-100 será uma termo-resistência de platina que a 0 °C apresenta uma resistência de 100 Ω, Uma Ni-500 será uma termo-resistência de níquel que a 0 °C apresenta uma resistência de 500 Ω. 165

Exemplos de sensores de resistência de fios de platina

Sensores de resistência de platina fabricados por deposição de filme

166

Sensores de temperatura bimetálicos

São muito utilizados em controlos do tipo ON-OFF.

167

Termómetro de Pressão.

É versáteis, muito usado na indústria. ou vapor, um tubo capilar e um Bourdon. Para medições remotas, metros de comprimento.

um dos termómetros mais económicos e Consiste em um bolbo contendo líquido, gás medidor de pressão, normalmente do tipo podem ser utilizados capilares com até 60

168

Termístor São semicondutores sensíveis à temperatura. Existem basicamente dois tipos de termístores: NTC (do inglês Negative Temperature Coefficient) termístores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é negativo: a resistência diminui com o aumento da temperatura. PTC (do inglês Positive Temperature Coefficient) termístores cujo coeficiente de variação de resistência com a temperatura é positivo: a resistência aumenta com o aumento da temperatura. Conforme a curva característica do termístor, o seu valor de resistência pode diminuir ou aumentar em maior ou menor grau em uma determinada faixa de temperatura.

169

Pirómetros Um pirómetro (também denominado de pirómetro óptico) é um dispositivo que mede temperatura sem contacto com o corpo/meio do qual se pretende conhecer a temperatura. Geralmente este termo é aplicado a instrumentos que medem temperaturas superiores a 600 graus celsius.

Uma utilização típica é a medição da temperatura de metais incandescentes em fundições. Olhando pelo visor do pirómetro observa-se o metal, ajustando-se depois manualmente a corrente eléctrica que percorre um filamento que está no interior do pirómetro e aparece no visor. Quando a cor do filamento é idêntica à do metal, pode-se ler a temperatura numa escala disposta junto ao elemento de ajuste da cor do filamento. 170

METROLOGIA de MASSAS

171

PESO E MASSA MASSA É A QUANTIDADE DE MATÉRIA QUE UM CORPO POSSUI. ou seja a massa representa a inércia que um corpo oferece ao movimento

O QUILOGRAMA ( KG ) É, NO SI, MASSA, DEFINIDO DE ACORDO COM UM

A UNIDADE PADRÃO DA

PROTÓTIPO INTERNACIONAL EM IRÍDIO E PLATINA QUE É CONSERVADO NO ESCRITÓRIO INTERNACIONAL DE PESOS E MEDIDAS (BIPM) EM FRANÇA,

MAS …

NO DIA A DIA, É O KG QUE É USADO COMO MEDIDA DE PESO, QUANDO NA VERDADE A UNIDADE DE PESO, (QUE É FORÇA CAUSADA PELA FORÇA GRAVITACIONAL) , É O

NEWTON. 172

PESO E MASSA Portanto: PESO REPRESENTA A ACCÃO (FORÇA DE ATRACÇÃO) QUE O CAMPO DE GRAVIDADE EXERCE SOBRE UM CORPO.

OU SEJA: É A FORÇA GRAVITACIONAL SOFRIDA POR UM CORPO NA VIZINHANÇA DE UM PLANETA OU DE OUTRO GRANDE CORPO. O PESO É UMA GRANDEZA VETORIAL. PORTANTO, APRESENTA INTENSIDADE E SENTIDO.

O SENTIDO É O QUE APONTA PARA O CENTRO DA TERRA.

173

PESO E MASSA MATEMATICAMENTE, O PESO, PODE SER DESCRITO COMO O PRODUTO DA MASSA PELA ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE: N (Newton) = Kg x m/s2

9,8 m/s2

P=mxg kg

NEWTON representa o PESO de um corpo com 1 kg de massa num local onde a aceleração da gravidade tiver o valor de 1 m/s2

174

DEVIDO ÀS DIFERENTES MASSAS DOS PLANETAS DO SISTEMA SOLAR, O PESO DE UM OBJECTO É DIFERENTE EM CADA UM DELES. LEMBRE-SE DOS ASTRONAUTAS NA LUA. Segue-se uma tabela com a relação desta força em relação à força exercida noutros planetas:

Mercúrio Terra Marte Saturno Neptuno

0.378 1 0.377 1.064 1.125

Vénus Lua Júpiter Urano Plutão

0.907 0.166 2.364 0.889 0.067

175

O peso de um corpo será o mesmo em qualquer planeta? Quando um corpo é levado de um planeta para outro, a massa, (quantidade de matéria), mantém-se, mas……. o seu peso passa a ser diferente, pois a força com que o corpo é atraído por esse planeta passa a ser diferente.

QUANTO MAIOR FOR A MASSA DE UM PLANETA, MAIOR SERÁ A FORÇA GRAVITACIONAL QUE O PLANETA EXERCE SOBRE OS CORPOS COLOCADOS À SUA SUPERFÍCIE. 176

O peso de um corpo será o mesmo em qualquer lugar da Terra? Quanto mais afastado estiver um corpo do centro da Terra menor será a força gravitacional entre a Terra e o corpo. -o peso

diminui quando a distância entre o corpo e o centro da Terra aumenta -

O peso de um corpo na Terra aumenta do equador para os pólos devido ao achatamento nos pólos (a Terra não é uma esfera perfeita) Peso e massa são grandezas físicas diferentes. Num mesmo lugar à superfície da Terra, dois corpos com massas iguais têm o mesmo peso, e com massas diferentes têm pesos diferentes. E em lugares a latitudes ou altitudes diferentes, dois corpos com massas iguais têm pesos diferentes.

177

MASSA ESPECÍFICA Ou massa volúmica, é a relação numérica entre a massa de um corpo e seu volume, representando portanto a massa existente numa unidade de volume.

(kg / m3)

r=

m V

ar = 1,228 kg/m3 A massa volúmica da água à pressão normal e à temperatura de 4 ºC, (temperatura em que a massa volúmica da água é máxima), é de 1000 kg/m3 .

VOLUME ESPECÍFICO É o inverso da massa especifica, pelo que representa o volume ocupado por uma unidade de massa. 1

(m3/ kg) v = r

178

PESO ESPECÍFICO Ou peso volúmico, é a força de atracção que a terra exerce sobre a unidade de volume de uma substancia.

g=

P V

(N / m3)

Água doce = 9.810 N/m3 Ar = 12,04 N/ m3

DENSIDADE Relação entre a massa especifica da substancia e a massa de especifica duma substancia padrão ( normalmente água pura a 4ºC ( r = 1g/cm3). Assim a densidade de um liquido é numericamente igual á sua massa especifica expressa em g/cm3

(adimensional) 179

180

181

DISPOSITIVOS DE PESAGEM Balança Roberval

182

BALANÇA DÉCIMAL

183

184

DINAMÓMETRO A força é medida em newtons, ou por vezes, ainda, em quilogramaforça (1 kgf = 9,8 newtons). Funciona de acordo com a lei de Hooke que diz que a força usada para alongar ou comprimir uma mola, dentro do limite de elasticidade, é proporcional à diferença do comprimento da mola em repouso e o da mola sujeita à força. Assim sendo a escala da balança é dividida e marcada com espaços iguais entre si. Estas balanças que medem peso e não massa têm de ser calibradas para a região onde são usadas. A mesma massa em locais de gravidade diferente apresenta valor de peso diferente. O uso repetido introduz alguma deformação permanente da mola 185

METROLOGIA ELÉCTRICA

186

AMPERE É A INTENSIDADE DE UMA CORRENTE QUE, MANTIDA EM: 2 CONDUTORES PARALELOS, RECTILÍNEOS DE COMPRIMENTO INFINITO DE SECÇÃO CIRCULAR DESPREZAVEL E COLOCADOS À DISTANCIA DE 1 METRO UM DO OUTRO, NO VAZIO, PRODUZIRIA ENTRE ESTES CONDUTORES UMA FORÇA DE 2 x 10-7 NEWTON POR METRO DE COMPRIMENTO. 187

APARELHOS DE MEDIDA

•AMPERÍMETROS •VOLTÍMETROS •OHMÍMETROS •MULTÍMETROS

188

AMPERÍMETROS Medem a intensidade da corrente eléctrica, Devem ser ligados em serie com a carga para que a corrente que circula pela carga seja a mesma que passa no instrumento de medida

+ carga

-

189

AMPERÍMETROS

LEI DE OHM A intensidade de corrente eléctrica ( AMPERE ) num qualquer condutor é directamente proporcional à tensão ( VOLT ) entre as duas extremidades e inversamente proporcional à resistência do condutor ( OHM ).

I=V/R EXEMPLO Circuito formado por uma pilha de 3 v e uma resistência de 1 KW A corrente que circula pela resistência de acordo com a lei de Ohm será: I = V/R = 3 / 1000 = 3mA

191

VOLTÍMETROS Medem a tensão ou diferença de potencial entre dois pontos dum circuito eléctrico ou electrónico

Deve ser ligado em paralelo com a carga.

+ carga

-

192

OHMÌMETROS Medem resistências

+ carga

-

193

MULTIMETROS

194

METROLOGIA De PRESSÕES

195

PRESSÃO

Pressão é a força por unidade de área

P=

F S

Unidades SI: Pascal =

Newton m2

(Kg/ cm2; Bar; mmHg ….)

PRESSÃO ATMOSFÉRICA É O PESO DA COLUNA DE AR ATMOSFÉRICO DE SECÇÃO IGUAL À UNIDADE DE ÁREA. A PRESSÃO ATMOSFÉRICA MEDE-SE COM UM BARÓMETRO, TENDO SIDO MUITO USADO O DE COLUNA DE MERCÚRIO. Vejamos como funciona: 196

PRESSÃO - ATMOSFÉRICA CONSIDEREMOS UM TUBO DE CERCA DE 1 m DE ALTURA, FECHADO NUMA EXTREMIDADE, CHEIO DE MERCÚRIO E UMA TINA COM MERCÚRIO.

SE INVERTERMOS O TUBO VERTICALMENTE DENTRO DA TINA, O MERCÚRIO DESCE POR ACÇÃO DA GRAVIDADE E ESTABILIZA COM O NÍVEL NO TUBO A 760 MM ACIMA DO NÍVEL NA TINA.

O EQUILÍBRIO DÁ-SE QUANDO A PRESSÃO EXERCIDA PELO PESO DA COLUNA DE MERCÚRIO, COM VÁCUO NA PARTE SUPERIOR DO TUBO, FICA IGUAL À PRESSÃO EXERCIDA PELA COLUNA DE AR ATMOSFÉRICO.

ÉO

….BARÓMETRO DE MERCURIO

197

(Conforme slide 133 e 138) sabemos que: m=rxV Peso =m x g = r x V x g = r x (S x h) x g pressão = F/S = P/S = [r x (S x h) x g ] / (S) = r x h x g pressão = r x h x g

Sendo; r do mercúrio = 13 600 Kg/m3

( da agua é 1000 Kg/m3)

h = 0.760 m g = 9,8 m/s2 A coluna de mercúrio foi portanto equilibrada por uma pressão externa de:

P = 13 600 x 0.76 x 9,8 = 101292 Pascal = 101,3 KPa demominada PRESSÃO ATMOSFÉRICA

PRESSÃO - ATMOSFÉRICA PRESSÃO ATMOSFÉRICA NORMAL AO NÍVEL DO MAR: (As diversas unidades) 101,3 kPascal (100kP)

S.I.

1 Bar 1 atmosfera 1 kg / cm2 760mmHg 10,33 metros coluna de agua ( m c.a) quer dizer que: Um barómetro de coluna de água precisaria de uma coluna 10,33m para equilibrar a pressão normal. 14,7 Lb / in2 (psi) ( 15 psi)

29,9 in Hg 199

PRESSÃO - RELATIVA Para medir PRESSÕES RELATIVAS MANÓMETROS

utilizam-se

200

PRESSÃO - RELATIVA EM DIVERSAS DENOMINADOS

APLICAÇÕES

UTILIZAM-SE

TAMBEM

OS

…..MANÓMETROS COMBINADOS

•calibrados acima da pressão atmosférica em bar, kg/cm2, atm ou ou psi ou psig

•calibrados abaixo da pressão atmosférica em in Hg, mm Hg ou m. c. H2O.

NUM MANÓMETRO A PRESSÃO 0 ATM OU 0 BAR OU 0 KG/CM2, CORRESPONDE Á PRESSÃO ATMOSFÉRICA

201

PRESSÃO - ABSOLUTA

É a pressão medida a partir do vácuo perfeito, ou seja : É igual á pressão manométrica ou relativa mais a pressão atmosférica

PABS = PREL + P ATM A pressões absolutas abaixo da pressão atmosférica dá-se o nome de: GRAU DE VACUO ou PRESSÃO BAROMETRICA

202

PRESSÃO - EQUIVALÊNCIA DE UNIDADES mm Hg

m H2O

kg/cm2

Atmosfera

KPascal

Bar

1

0,01

0,99

0,00132

0,1

0,97

101,32

1

100

0,13

9,81

98,07

Bar

1,01

0,01

1

0,00133

0,1

0,98

mm Hg

760

7,5

750,06

1

73,55

735,56

m H2O

10,33

0,1

10,2

73,55

1

10

kg/cm2

1,03

0,001

1,02

0,1

0,1

1

Atmosfera KPascal

203

METROLOGIA De CAUDAIS

204

MEDIÇÃO DE CAUDAL

• A medição do caudal em líquidos é uma necessidade crítica em muitas instalações industriais • Em algumas, a capacidade de medir rigorosamente o caudal de fluidos é tão importante, que pode significar a diferença entre lucro e perda • Noutras, o não medir rigorosamente ou não medir pode ter consequências sérias ou mesmo desastrosas

CAUDAL (ou Débito) É O VOLUME DE FLUIDO QUE ATRAVESSA UMA DETERMINADA SECÇÃO DA TUBAGEM NA UNIDADE DE TEMPO ( m3/s) ( m3/h) (lts/h) Velocidade de escoamento

caudal

VELOCIDADE DE ESCOAMENTO

CAUDAL

= C = 10m/s

C = 2m/s

10 m3

t= 10 h

10 m3

V = 1m3/h

t= 2 h

V = 5m3/h

V=AxC EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE

CAUDAL Secção transversal da conduta

V=AxC Caudal ou débito

Velocidade de escoamento

A velocidade de escoamento depende da pressão diferencial que força o líquido a escoar através do tubo ou da conduta assim como da viscosidade,da densidade do fluido, e do o atrito do líquido nas paredes do tubo.

diâmetro

VELOCIDADE

ENERGIA DISPENDIDA

PERDA DE CARGA

CAUDAL ( V ) DIÂMETRO

Exemplo da mangueira estrangulada

velocidade

Energia dispendida

perda de carga

CAUDAL EXERCICIOS DE APLICAÇÃO DOS CONCEITOS

Para encher um reservatório de 25.000 litros com uma bomba , tenho uma tubagem de 8 cm de diâmetro. Sabendo que a agua escoa na tubagem com uma velocidade de 50 m/seg, quanto tempo necessito para ter o tanque cheio.

CAUDAL EXERCICIOS DE APLICAÇÃO DOS CONCEITOS V= A X C

A = (p D2)/4 A = (3,14 X 0,082)/4 = 0,005024 m2 RESOLUÇÃO:

V=AxC V = 0,005024 x 50 = 0,2512 m3/s V = 251,2 lts/s

251,1 lts => 1 seg 25.000 = 99,56 seg = 1 min 39 seg

209

MEDIÇÃO DE CAUDAL

Classificação dos Caudalimetros Quanto à grandeza primária que mede: (volume por unidade de tempo ou massa por unidade de tempo) - volumétricos

- mássicos - híbridos (combinação de volumétricos e mássicos) Quanto ao princípio de operação: - electromagnéticos, - atrito laminar, - variação de velocidade - térmicos, - efeito de Döppler.

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns • Baseados na variação de pressão – Orifício calibrado – Bocal – Venturi – Pitot • Electromagnéticos • Baseados na força de arrastamento – Rotâmetro – Alvo • Efeito Döppler • Mássicos – Coriolis – Térmicos

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns •

– Orifício calibrado

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns

- Bocal

É um elemento bastante mais robusto que o orifício, pelo que normalmente é utilizado em tubagens de água ou de vapor de água a alta pressão, com fluidos abrasivos ou com fluidos sujos


– Venturi

• É uma restrição na tubagem, que apresenta uma variação gradual de dimensões, com secção circular ou quadrangular • Utiliza-se em instalações de baixa pressão, normalmente com gases, e em particular, ar • São capazes de utilizar grandes caudais volumétricos com perdas de carga pequenas


– Pitot

O tubo de Pitot, ao contrário do Venturi e do orifício calibrado, não determina uma velocidade média, mas sim uma velocidade pontual.

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns • Electromagnéticos

Utilizado para medição de caudais em condutas fechadas, baseado no facto de, um corpo em movimento sujeito a um campo magnético, desenvolver um campo eléctrico • Baseia-se na lei de Faraday • Mede directamente o caudal volumétrico • É reversível, isto é, o fluido pode circular em qualquer direcção

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns Baseados na força de arrastamento •Baseiam-se no arrastamento, pelo fluido, de um corpo (disco, esfera, flutuador), na horizontal ou na vertical • A força de arrastamento está relacionada com o caudal volumétrico ou mássico.

GRAVIDADE

FLOTUADOR

FLUXO DE

• Os mais correntes são o ROTÂMETRO e CAUDALÍMETRO DE ALVO (target)

FLUIDO

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns Baseados na força de arrastamento ROTÂMETRO Peça móvel – flutuador - dentro de uma secção variável de escoamento – caudal mássico proporcional à altura do flutuador • São dos mais correntes, quando não é necessário transmissão de sinal – indicadores locais. Existe Contudo possibilidade de transmissão através de sensores de posição do flutuador (eléctricos, ópticos ou magnéticos)

• Constroem-se em vidro, metal ou plástico, com diâmetro dos tubos variando entre 6 mm a 15 cm

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns ROTÂMETRO

VANTAGENS •Podem ser utilizados para medir caudais de líquidos e de gases •Medição exacta para valores baixos de caudal •Capazes de medir caudais a baixas pressões •As perdas de pressão são mínimas •As fugas de entrada e/ou saída são nulas ou praticamente inexistentes •Indicação local do valor do caudal, sem necessidade de aparelhos auxiliares •Simples na sua concepção •Capacidade de resistência à corrosão e ao desgaste


VANTAGENS ( continuação) •Fácil de calibrar •Facilmente se lê o valor do caudal •Variedade de modelos que podem ser aplicados a diversas situações •Vários tamanhos e formas da bóia à escolha de acordo com o caudal que se pretende medir

•Componentes essenciais do rotâmetro são facilmente removíveis e substituíveis •Fácil montagem e limpeza

•Preços atractivos •Fornece boa exactidão e segurança


DESVANTAGENS •Precisão afectada pelos depósitos interiores •Custo elevado para grandes caudais •Fragilidade do tubo de medida •Bolhas de ar no interior do tubo podem causar erros de leitura

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns CAUDALÍMETRO DE ALVO • Disco

fixo colocado perpendicularmente ao movimento do fluido.

• O caudal é proporcional à força exercida sobre o disco

•A medição da força que o fluido exerce sobre os disco pode ser efectuada determinando a deformação do suporte do disco por meio de extensómetros

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns Efeito Doppler (ultrasons)

• Medem

a deslocação de frequências de um sinal causada pelo fluxo do fluido •Montam-se dois transdutores numa caixa presa a um dos lados da conduta. Um deles envia um sinal de frequência conhecida que vai atravessar o líquido, reflectir-se na outra parede da conduta (ou nas bolhas e suspensões sólidas se as houver) e atingir o segundo transdutor com uma frequência ligeiramente diferente

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns Efeito Doppler (ultrasons) • A diferença de frequências velocidade do líquido

é

proporcional

à

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns Caudalimetros mássicos

A necessidade de obter valores rigorosos de caudal em processos de transferência de massa (reacções químicas, transferência de calor, etc.) induziu o desenvolvimento de caudalímetros mássicos. • Permitem

medir directamente o caudal mássico • São dois os tipos fundamentais: – Caudalímetros de Coriolis ou tubo vibrante – Caudalímetros Térmicos

MEDIÇÃO DE CAUDAL Caudalímetros mais comuns Caudalimetros mássicos - Coriolis ou tubo vibrante

-Térmicos -Anemómetro de fio aquecido -Tubo aquecido

MEDIÇÃO DE DENSIDADE Na Antigüidade não se dispunha da facilidade de pesagem que temos hoje em dia; pesavam-se as coisas somente por comparações entre bens em vez de comparar-se com padrões de peso bem definidos. A pesagem por comparações baseava-se na velha e conhecida balança de pratos.

Posteriormente, o aumento da facilidade de pesagem levou ao surgimento de padrões de pesos. Um dos primeiros padrões que se tem notícia é o sal: pagava-se o soldo, que equivalia a quantidade de sal (salário) que o guerreiro podia consumir num dia. Aquele que recebeu o soldo recebeu o nome do próprio provento, virou o soldado.

MEDIÇÃO DE DENSIDADE Já no tempo de Roma havia unidades de peso tais como o talento para medir grandes quantidades de prata e ouro - e a libra, para as pequenas quantidades. Pela mesma época se verificava a qualidade do ouro através da sua densidade em relação à água: (a relação entre o peso da amostra e o impulso dava densidade da substância.)

Medida de densidade Só na Idade Moderna apareceram padrões de massa rigorosos e o conceito de densidade ficou mais preciso, porém sobrou uma certa confusão, herdada do passado, porque a densidade era determinada através da comparação com a água.

MEDIÇÃO DE DENSIDADE

Densímetro de imersão Instrumento que tem por objectivo medir a densidade dos líquidos. Numa das formas mais comuns apresenta-se como um tubo de vidro longo fechado em ambas as extremidades, mais largo em sua parte inferior e possuindo graduação na parte mais estreita. Deve ser totalmente imerso em um recipiente cheio do líquido do qual se deseja conhecer a densidade até que ele possa flutuar livremente. A leitura é realizada observando em que marca da graduação fica posicionada a superfície do líquido.

Uma das utilidades do densímetro é determinar as propriedades dos líquidos através da determinação de sua densidade, principalmente quando os líquidos são misturas de substâncias. Nestes casos é possível inferir se a composição da mistura é a esperada ou não a partir do valor esperado para a densidade da mistura.

MEDIÇÃO DE DENSIDADE Utiliza o princípio da IMPULSÃO descoberto por Arquimedes. IMPULSÃO - Força vertical de baixo para cima, numericamente igual ao peso do volume do liquido deslocado:

P= m g

r = m/V => m = r V P = r V g = I (IMPULSÃO)

portanto é a força que provoca a flutuação dos corpos nos líquidos, sendo proporcional a massa especifica ρ, ao volume do corpo V e a aceleração da gravidade g dado pela relação: a impulsão, quando o corpo está a flutuar, é igual ao peso

EXERCICIO DE APLICAÇÃO As figuras representam uma série de operações efectuadas para determinar a densidade duma dada esfera de cobre, utilizando o PRINCIPIO DE ARQUIMEDES. Qual o seu valor?

EXERCICIOS DE APLICAÇÃO DOS CONCEITOS RESOLUÇÃO

A massa do corpo será = 221-18 = 203 gr = 0,203 Kg O Peso do Volume de agua deslocada = 40 -18 = 22gr = 0,022 Kg x 9,8 N (pois P= mg) que é a impulsão. sendo a massa especifica da agua ( ragua)= 1000kg/1m3 = 1000 Kg/m3 vem: I=rVg 0,022 x 9,8 = 1000 x V x 9,8 Então V= 0,022/ 1000 = 0,000022 m3 rcorpo = m/V = 0,203/ 0,000022 = 9200 Kg/ m3

A densidade será:

d = rcorpo / ragua d = 9200 / 1000 = 9,2

METROLOGIA Do TEMPO

233

O TEMPO A concepção comum de tempo é indicada por intervalos ou períodos de duração.

Podemos dizer que um acontecimento ocorre depois de outro acontecimento, sendo mesmo possível medir o quanto um acontecimento ocorre depois de outro.

A resposta “ao quanto” é a quantidade de tempo entre estes dois acontecimentos. A separação dos dois acontecimentos é um intervalo; a quantidade desse intervalo é a duração. 234

MEDIDAS DE TEMPO

As unidades de tempo mais usuais são o DIA, dividido em HORAS e estas, por sua vez, em MINUTOS e estes em SEGUNDOS.

Os múltiplos do dia são a SEMANA, o MÊS, o ANO e este último pode agrupar-se em décadas, séculos e milénios.

235

MEDIDAS DO TEMPO Historicamente o segundo era entendido como 1/86400 de um dia solar médio (ou 1/3600 de uma hora, ou 1/60 de um minuto), sendo assim definido em relação às dimensões e a rotação da Terra. Como a rotação terrestre era demasiadamente imprecisa optou-se em 1954 por usar para o definir uma fracção da revolução da Terra em torno do Sol,

O SEGUNDO passou a ser definido como 1/31.556.925,9747 do tempo que levou a Terra a girar em torno do Sol a partir das 12 horas do dia 4 de Janeiro de 1900.

236

MEDIDAS DO TEMPO Com o desenvolvimento de relógios atómicos, decidiu-se usar estes para a definição de segundo, em detrimento da órbita terrestre em torno do Sol.

Actualmente,

o segundo é definido em termos da radiação característica de um átomo de 133Cs (Césio 133), que é empregado no relógio atómico.

"O segundo é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133." 237

Tecnologia Metrologia AULAS 2012.pdf

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