Relatórios de calibração - Metrologia

Relatório do Experimento 1 - Calibração do Relógio Comparador[pic 1]

Fábio Ribeiro Simões, [e-mail]1

Luísa Mirelle Costa dos Santos, [e-mail]1 

1Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, Av. Sen. Salgado Filho, 3000, Lagoa Nova. Natal-RN.

1. INTRODUÇÃO

Na Engenharia, as nossas ferramentas de trabalho precisam ser calibradas, com uma certa frequência, assim notou-se a necessidade da calibração do relógio comparador. O relógio comparador é um instrumento de medição por comparação, dotado de uma escala e um ponteiro, ligados por mecanismos diversos a uma ponta de contato. O comparador centesimal é um instrumento comum de medição por comparação. As diferenças percebidas nele pela ponta de contato são amplificadas mecanicamente e irão movimentar o ponteiro rotativo diante da escala.

Portanto, essa calibração se faz através de uma cabeça micrométrica acoplada abaixo do relógio. O sistema de medição ficará com seu fuso fixado verticalmente para abaixo e retrairá a cabeça micrómetrica (direção de retração) para ajustar o anel graduado no ponto zero e determinar o erro de indicação. Porque, de acordo com as normas de medição, as empresas e as instituições ao realizar seus os experimentos são obrigadas a utilizar instrumentos padrões que foram aprovados em inspeção.

1. EXPERIMENTO

Inicialmente, analisamos as condições climáticas ideais para o procedimento, fomos orientados a analisar as condições do relógio comparador, tendo em vista que os instrumentos deveriam estar visualmente intactos, no intuito de não prejudicar o andamento das medições.

Assim, verificamos se os ponteiros estavam em boas condições de indicação direta. Após isso, coletamos alguns dados antes de iniciar a calibração conforme está na tabela 1.

Tabela 1: Dados iniciais.

Instrumento: Relógio Comparador
Marca: Mitutoyo	Temperatura Inicial: 20 °C
Faixa de medição: 0 – 100 mm	Temperatura Final: 20,5 °C
Divisão da escala: 0,01 mm	Umidade: 45%

Para calibração é necessário que utiliza-se um dispositivo específico, chamado cabeçote micrométrico, de modo que o relógio possa ser montado, perpendicularmente, em oposição à cabeça de um micrômetro sobre um suporte. A calibração foi realizada com o cabeçote micrométrico Mitutoyo, sendo que não constava o número de série, somente o código do fabricante 170-102 e a identificação do proprietário 8604380. O ensaio foi realizado de acordo com a norma ABNT NBR ISO 463/2013.

1.  PARÂMETROS CARACTERÍSTICOS

Na calibração de um instrumento como o relógio comparador precisamos analisar alguns termos característicos da metrologia, sendo em sua maioria relacionada com a incerteza de medição. A seguir será explanado acerca de alguns desses parâmetros.

• Repetitividade: A estimativa da repetitividade pode ser calculada a partir do desvio padrão da amostra conforme a equação abaixo. Após coletar as medidas foi possível observar uma distribuição normal da amostra, considerando 95,45% da área total da curva, pois observa-se uma tendência aproximada de medidas. Sendo assim, esse parâmetro é classificado como tipo A.

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• Média: Após as medidas de avanços e retornos, realizamos a média das medições por ponto para então analisarmos o valor médio.[pic 3]

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• O erro sistemático: A partir da média, faz-se um cálculo com o erro médio do sistema para encontrar o erro sistemático, aquele em que há a possibilidade de ajuste.[pic 5]

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• Histerese: Como o relógio comparador consiste em medições de avanço e retorno é necessário para sua calibração considerar a histerese, ou seja, a variação da medição devido uma “ascendência” da medida ao valor inicial.

Histerese = |média dos avanços – media dos retornos|

1. ANÁLISE DOS RESULTADOS

Segue na tabela 2 as medições, erro máximo e a histerese de cada um dos valores medidos.

Tabela 2: Resultados da calibração (mm)[pic 7]

Pode-se observar uma variação nos valores do erro de medição, pois os valores mudam constantemente. Porém, sabe-se que a causa possui influência de fatores aleatórios, por exemplo, a medição pelo operador, devido duas pessoas medirem durante o procedimento, também as variações das condições ambientais, erros de paralaxes e a histerese do processo.

Gráfico 1: Erro médio da calibração[pic 8]

No gráfico 1, representa-se a curva de erros que contém as informações necessárias para determinar a correção e a repetitividade para cada valor indicado pelo sistema de medição. A curva de erros laranja indica que por mais que 3 séries de medições foram realizadas, infelizmente, elas não foram suficientes para que a cura se aproximasse do ideal que seria uma reta, pois há muitos fatores de variabilidade dentro do sistema de medição, sendo suavizada a curva e melhorando os dados, caso houvesse mais medições.

Além desses fatores, analisa-se também a incerteza combinada, os graus de liberdade efetivos, o fator de abrangência e a incerteza expandida.

• Incerteza combinada (uc): Sendo a forma como incluir todas as incertezas de medidas para analisarmos com plenitude as variações do procedimento. Assim, o cálculo é efetuado normalmente pela raiz da soma dos quadrados das incertezas padrão de cada fonte de incertezas.

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• Graus de liberdade efetivos (Veff): A importância desse parâmetro é devido ser diretamente proporcional a        confiabilidade da contribuição para a incerteza. Se um número não inteiro for obtido, adota-se a parte inteira.[pic 10]

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• Fator de abrangência (k): Seria o fator de segurança de como os dados estão dispostos, baseada no nível de confiabilidade dos resultados obtidos pelo instrumento. O valor de k deve ser baseado na distribuição t-student e a equação de Welch-Satterwait (Veff).

• Incerteza expandida (U): A incerteza expandida fornece um intervalo que abrange uma grande fração da distribuição de valores que podem razoavelmente ser atribuídos ao instrumento, sendo um intervalo dentro do qual o valor do mensurando é acreditado estar com um nível particular de confiança.

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Tabela 3: Resultados do relógio comparador[pic 14]

1. CONCLUSÃO

Podemos concluir que a calibração é uma comparação entre valores,  entre um padrão que está melhor calibrado que o instrumento que esstá sendo calibrado. O relógio comparador possui alguns desafios em sua calibração, fatores ambientais, de paralaxe e operador, observando nossos resultados na tabela 3, percebe-se que a quantidade de medições não foram suficientes para a calibração do sistema de medição, isso devido somente a quantidade grande de graus de liberdade efeitvo, porém em erros, nota-se que não houve tantas disparidades. Além de que a incerteza expandida está de acordo com os padrões da norma.

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