Metrologia e o Sistema Internacional de Unidades (SI)

Metrologia: É a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos relativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquer campo da ciência ou tecnologia.

Metro: É a décima milionésima parte de um quarto do meridiano terrestre.

Metro (Definição Atual): É o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante o intervalo de tempo de 1/299.729.458 do segundo.

Conversões de Unidades Comuns

• 1 yd (uma jarda) = 0,91440 m
• 1 ft (um pé) = 304,8 mm
• 1 inch (uma polegada) = 25,4 mm

As Cinco Definições do Metro (Histórico)

1. Seção transversal em X, para ter maior estabilidade;
2. Uma adição de 10% de irídio, para tornar seu material mais durável;
3. Dois traços em seu plano neutro, de forma a tornar a medida mais perfeita.

Sistema Internacional de Unidades (SI)

Instituições Relacionadas:

• INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia.
• IPT: Instituto de Pesquisas Tecnológicas.
• INMETRO (Nome Completo Anterior): Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial.

Objetivos do INMETRO

• Padronização e disseminação das unidades do Sistema Internacional (SI).
• Desenvolvimento das atividades de pesquisa e desenvolvimento.
• Facilitar e promover a competitividade brasileira.
• Atender às demandas da sociedade em metrologia.

As componentes de metrologia do INMETRO estão agrupadas em duas diretorias:

• Diretoria de Metrologia Científica e Industrial.
• Diretoria de Metrologia Legal.

Tipos de Metrologia

Metrologia Legal: Tem como objetivo principal proteger o consumidor em relação às unidades de medida, métodos e instrumentos de medição, de acordo com as exigências técnicas e legais obrigatórias.

Metrologia Científica: Trata dos padrões de medição internacionais e nacionais, dos instrumentos laboratoriais e das pesquisas e metodologias científicas relacionadas ao mais alto nível de qualidade metrológica.

Metrologia Industrial: Trata da aplicação da metrologia no controle dos processos produtivos na garantia da qualidade dos produtos finais.

Estrutura Normativa e Executiva

SINMETRO: Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial.

Objetivo do SINMETRO: Prover uma infraestrutura de serviços tecnológicos ao país, capaz de avaliar e certificar a qualidade de produtos, processos e serviços.

CONMETRO: Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Órgão normativo).

Objetivo do CONMETRO: É responsável por assegurar a uniformidade das unidades de medidas utilizadas no país, fixar critérios e procedimentos para a certificação de qualidade de produtos industriais e também para aplicar penalidades nos casos de infração à legislação.

INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Órgão executivo).

Conceitos Fundamentais de Medição

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.

Mensurando: É o objeto da medição. É a grandeza específica submetida à medição.

Indicação: É o valor de uma grandeza fornecido por um sistema de medição.

Indicação direta: É o número mostrado pelo sistema de medição. A indicação direta pode ou não ser apresentada na unidade do mensurando.

Medir para que?

Medir para: Monitorar, Controlar, Investigar processos ou fenômenos físicos.

Monitorar: Consiste em observar ou registrar passivamente o valor de uma grandeza.

Exemplos: Compra e venda de produtos e serviços (consumo de água, energia elétrica, taxímetro, combustíveis etc.); Sinais vitais (pressão arterial, temperatura, nível de colesterol etc.); Atividades desportivas (desempenho, recordes etc.).

Controlar: A operação de controle é sempre de natureza ativa. Sistemas de controle têm por objetivo manter uma ou mais grandezas ou um processo dentro de limites predefinidos.

Exemplos: ROTA, ALTITUDE, VELOCIDADE, PRESSÃO E TEMPERATURA de um avião. Controle da pressão do pneu de um automóvel: Inicia com a medição da pressão existente. Se a pressão estiver abaixo do valor desejado, o sistema é acionado para elevar a pressão do pneu. A pressão é novamente medida e comparada com o valor desejado. Se esse ainda não tiver sido atingido, o sistema é novamente acionado para elevar ou reduzir a pressão até que ela atinja o valor desejado.

Investigar: A investigação requer postura proativa. Em geral, as investigações científicas envolvem a descoberta e a compreensão de novos fenômenos naturais, o que normalmente envolve o desenvolvimento de modelos matemáticos que descrevam fenômenos.

Exemplos: Aperfeiçoar o desempenho de um carro de Fórmula 1 quanto à potência, consumo, estabilidade, etc.

Processo de Medição

É o conjunto de métodos e meios que são utilizados para efetuar uma medição. Fazem parte deste processo:

• Mensurando;
• Sistema de medição;
• Operador;
• Procedimentos de medição utilizados;
• Condições em que as medições são efetuadas.

As condições em que o processo de medição é efetuado devem estar claras para que possa ser repetido nas mesmas condições sempre que necessário.

Procedimento de medição: Maneira de preparar o mensurando, o tempo que deve ser esperado antes de a medição ser efetuada, o número de vezes e posições em que as medições são repetidas e a maneira de aplicar o sistema de medição sobre o mensurando.

Meios de medição: Sistema de medição utilizado, acessórios e padrões envolvidos.

Condições ambientais e outras grandezas de influência: Devem ser controladas para que o processo de medição esteja bem definido.

Resultado da Medição

É a faixa de valores dentro da qual deve estar o valor verdadeiro do mensurando. O resultado da medição é composto de duas parcelas:

• Resultado-base (RB);
• Incerteza de medição (IM).

RM = (RB ± IM) unidade

Resultado-base (RB): É a estimativa do valor do mensurando que, acredita-se, mais se aproxima do seu valor verdadeiro. Corresponde à posição central do resultado da medição.

Incerteza de medição (IM): É a parcela de dúvidas associada à medição. Corresponde à metade do comprimento da faixa simétrica e está centrada em torno do resultado-base, que exprime a faixa de dúvidas associada à medição.

Três Princípios Básicos da Metrologia

A correta determinação do resultado da medição está baseada nos três princípios básicos da metrologia:

• O CONHECIMENTO: dos fenômenos, princípios, técnicas e mecanismos envolvidos em um processo de medição é fundamental para que o resultado-base e a incerteza de medição possam ser corretamente determinados.
• A HONESTIDADE: é uma qualidade indispensável a um metrologista, que não pode ser tendencioso ao medir e transmitir o resultado da medição para terceiros.
• O BOM SENSO: deve estar sempre presente, mantendo o metrologista atento a efeitos inesperados e continuamente crítico em cada etapa do processo.

Por que um Único Sistema de Unidades?

• As relações internacionais são extremamente facilitadas quando não é necessário converter unidades.
• Entraves diplomáticos são evitados nas transações comerciais.
• Partes produzidas em diferentes países podem ser combinadas para formar um sistema complexo sem problemas de compatibilidade.
• Torna-se muito mais fácil e eficaz a especificação das características das partes.
• O esforço necessário para manter e administrar estoques e ferramentas de trabalho é significativamente reduzido.

BIPM: Bureau Internacional de Pesos e Medidas, foi criado pelo artigo 1º da Convenção do Metro. E tem por missão assegurar a unificação mundial das medidas físicas.

CGPM: Conferência Geral de Pesos e Medidas.

As Sete Unidades de Base do SI

Definições das Unidades de Base do SI

COMPRIMENTO (metro, m): O metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 do segundo.

MASSA (quilograma, kg): O quilograma é a unidade de massa, igual à massa do protótipo internacional do quilograma.

TEMPO (segundo, s): O segundo é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.

CORRENTE ELÉTRICA (ampere, A): O ampere é a intensidade de uma corrente elétrica constante que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos, de comprimento infinito, de seção circular desprezível, e situados à distância de 1 metro entre si, no vácuo, produziria entre estes condutores uma força igual a 2x10^-7 newton por metro de comprimento.

TEMPERATURA TERMODINÂMICA (kelvin, K): O kelvin, unidade de temperatura termodinâmica, é a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica no ponto tríplice da água.

INTENSIDADE LUMINOSA (candela, cd): A candela é a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540x10¹² hertz e cuja intensidade energética nessa direção é 1/683 watt por esterradiano.

QUANTIDADE DE SUBSTÂNCIA (mol, mol): O mol é a quantidade de substância de um sistema contendo tantas entidades elementares quanto átomos existem em 0,012 quilograma de carbono 12.

Unidades Suplementares

Radianos (rad): É o ângulo central que subtende um arco de círculo de comprimento igual ao do respectivo raio.

Esterradiano (sr): É o ângulo sólido que, tendo vértice no centro de uma esfera, subtende na superfície uma área igual ao quadrado do raio da esfera.

Regras de Grafia e Plural das Unidades

Grafia Correta: Quando escritos por extenso, os nomes de unidades começam por letra minúscula, exemplo: ampere, kelvin, newton, etc.; exceto o grau Celsius.

Plural: Quando pronunciado e escrito por extenso, o nome da unidade vai para o plural.

Exemplo: 5 newtons; 150 metros; 1,2 metros quadrados; 10 segundos.

Símbolos: Os símbolos das unidades nunca vão para o plural.

Exemplo: 5 N; 150 m; 1,2 m²; 10 s.

Símbolos das Unidades

Multiplicação: Pode ser formada pela justaposição dos símbolos se não causar ambiguidade (VA, kWh) ou colocando um ponto ou “x” entre os símbolos (m·N ou m x N).

Divisão: São aceitas qualquer das três maneiras exemplificadas a seguir:

$$\frac{W}{sr \cdot m^2} \quad \text{ou} \quad W \cdot sr^{-1} \cdot m^{-2} \quad \text{ou} \quad \frac{W}{sr \cdot m^2}$$

Alguns Enganos Comuns