IInnssttrruummeennttooss ddee MMeeddiiddaass
MecânicaMecânico de Montagem de Produtos
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Coordenação do ProgramaBeth Callia
Supervisão PedagógicaAlfredo Vrubel
ColaboraçãoZita Porto Pimentel
Autoria deste CadernoFrancisco Basto
Revisão de textoVrubel
Produção gráficaMDcomunicaçãototal
R. Heitor Penteado, 10305437-000 São Paulo SP
www.md.com.br
EditoraçãoLASER PRESS
Av. Goethe, 71/80690430-100 Porto Alegre, RS
ApoioMEC - Ministério da Educação
PROEP - Programa de Expansão daEducação Profissional
Realização
Al. Tietê, 618 casa 101417-20 São Paulo SP
www.formare.org.br
Iniciativa
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O Programa Formare tem a missão de desenvolver as
potencialidades de jovens de 15 a 17 anos para integrá-los à
sociedade como profissionais e cidadãos. Constituído por escolas
independentes, localizadas junto às unidades fabris das empresas
parceiras, sob a coordenação geral e técnica da Fundação Iochpe,
oferece oportunidade de formação profissional e de inserção social.
Os alunos Formare, residentes em comunidades vizinhas às
empresas, são encaminhados ao mercado de trabalho e
acompanhados em seu período inicial de atividade.
As primeiras escolas foram criadas pela Iochpe-Maxion S.A., em
1988, no Rio Grande do Sul e em São Paulo. A partir de 1995, o
Programa passou a buscar o aperfeiçoamento dos cursos oferecidos
e o crescimento em âmbito nacional, em um processo comparável à
lapidação de uma pedra bruta para transformá-la em puro
diamante.
Como modelo vitorioso de franquia social, o Formare já se encontra
com mais de duas dezenas de escolas implantadas no Brasil e na
Argentina. Cerca de 85% dos jovens formados empregaram-se em
pequenas, médias e grandes empresas, triplicaram sua renda em
três anos, e muitos prosseguiram seus estudos até o nível superior.
Os cursos e materiais pedagógicos Formare são estruturados de
acordo com as linhas do Programa de Expansão da Educação
Profissional do Ministério de Educação (PROEP/MEC), bem como
dos princípios da educação tecnológica contemporânea. Assim, os
cursos Formare ajudam a desenvolver características essenciais para
um bom desempenho profissional: multifuncionalidade,
flexibilidade, comunicabilidade, responsabilidade e criatividade,
com base em pesquisa para identificar as carências e necessidades
do mundo do trabalho nas regiões em que as escolas são
implantadas.
FFoorrmmaarree -- UUmmaa EEssccoollaa ppaarraa aa VViiddaa
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IInnttrroodduuççããoo
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Fabricar pode ser entendido como a arte de imaginar um produto
para atender a uma necessidade - desenhá-lo, planejá-lo e torná-lo
realidade, através de processos industriais. Todo produto precisa ter
forma, dimensão e acabamento superficial.
Este Caderno tem por objetivo apresentar alguns dados sobre
Metrologia, a ciência da medição: o que é um sistema de medição, que
tipos existem, como escolher um instrumento de medição adequado e,
finalmente, como se realizam medições com cada instrumento.
Em um processo de fabricação, também é preciso conhecer certas
medições que não estão relacionadas a uma dimensão específica,
mas a um determinado estado do sistema, como, por exemplo, a
temperatura e a pressão. As unidades dessas grandezas e os
instrumentos que se utilizam para medí-las também serão objetos de
nosso estudo.
Existem vários tipos de instrumentos para medir dimensões. Nem
sempre é possível utilizar uma escala graduada, mesmo de boa
qualidade, para executar qualquer medição. A própria unidade usual
da dimensão muda conforme a área de atuação. Assim, na mecânica,
a unidade é o milímetro, já na construção civil, o centímetro. Há, da
mesma forma, diferentes manômetros para medir a grandeza
denominada pressão.
Ao final de cada capítulo deste Caderno, são apresentados exercícios
resolvidos e propostos de práticas de laboratório, que motivarão a
aprendizagem e consolidarão a fixação dos conceitos.
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1. SISTEMAS DE MEDIÇÃO E ESCALA DE AÇO 131.1 Sistemas de Unidades e seu Emprego na Indústria 181.1.1 Sistema Inglês 181.1.2 Sistema Métrico 191.2 Submúltiplos: metro e polegada 191.3 Controle Dimensional 211.4 Régua Graduada e Trena 221.5 Manuseio e Conservação das Réguas de Aço e Trenas 241.6 Conversão de Unidades 25Exercícios resolvidos 27Exercícios propostos 28Exercícios complementares 29
2. TOLERÂNCIA DIMENSIONAL 312.1 Erro e Intercambiabilidade 332.2 Afastamentos Superior e Inferior 332.3 Ajustes 39Exercícios resolvidos 43Exercícios propostos 43Exercícios complementares e Prática de laboratório 45
3. PAQUÍMETRO UNIVERSAL 473.1 Paquímetros de 0,02 E 0,05 mm 483.1.1 Leituras no Sistema Métrico 523.1.2 Leitura no Sistema Inglês 533.1.3 Aplicações do Paquímetro 553.1.4 Utilização do Paquímetro 56Exercícios resolvidos 60Exercícios propostos 61Exercícios complementares e Práticas de laboratório. 62
4. MICRÔMETROS EXTERNOS E INTERNOS 634.1 Micrômetro Externo 654.2 Leituras com resolução 0,01 mm 674.3 Leituras com resolução 0,001 mm 68
ÍÍnnddiiccee
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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4.4 Micrômetros Internos 694.5 Cuidados no Manuseio de Micrômetros 70Exercícios resolvidos 71Exercícios propostos 72Exercícios complementares e Práticas de laboratório 74
5. RELÓGIO COMPARADOR 755.1 Funcionamento e Nomenclatura 765.1.1 Mecanismo de Amplificação 795.1.3 Condições de Uso 815.2 Aplicações 825.3 Cuidados com o Relógio Comparador 835.4 Relógio com Ponta de Contato de Alavanca (apalpador) 84Exercícios resolvidos 86Exercícios propostos 87Exercícios complementares e Práticas de laboratório 88
6. TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA DE FORMA 896.1 Tipos de Erros 916.1.1 Retilineidade 916.1.2 Planicidade 926.1.3 Circularidade 936.1.4 Cilindricidade 956.2 Simbologia 96Exercícios resolvidos 97Exercícios complementares e Práticas de laboratório. 98
7. GONIÔMETRO 997.1 Metrologia não Linear 1007.2 Operações com ângulos 1017.3 Tipos de Goniômetros 101Exercícios resolvidos 104Exercícios propostos 105Exercícios complementares e Prática de laboratório 105
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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8. PRESSÃO 1078.1 Conceituação 1088.2 Lei de Pascal 1108.3 Pressões Atmosférica, Manométrica e Absoluta 1128.3.1 Pressão Atmosférica 1128.3.2 Pressão Manométrica 1148.3.3 Pressão Absoluta 1148.4 Manômetros 115Exercícios resolvidos 117Exercícios propostos 118Exercícios complementares e Práticas de laboratório 118
9. TEMPERATURA 1199.1 Termômetros 1219.2 Termopares 1229.3 Unidades 123Exercícios resolvidos 124Exercícios propostos e Prática de laboratório 124
10. TORQUÍMETRO 12510.1 Introdução 12610.2 Definições 12610.3 Objetivos da Força de Fixação 12710.4 Torque 12810.5 Torquímetros 129Exercícios resolvidos 130Exercícios propostos e Prática de laboratório 130
GABARITOS 131
GLOSSÁRIO 135
BIBLIOGRAFIA 137
1SSiisstteemmaass ddee MMeeddiiççããoo ee EEssccaallaa ddee AAççoo1.1 Sistemas de Unidades e seu Emprego na Indústria
1.1.1 Sistema Inglês
1.1.2 Sistema Métrico
1.2 Submúltiplos: metro e polegada
1.3 Controle Dimensional
1.4 Régua Graduada e Trena
1.5 Manuseio e Conservação das Réguas de Aço e Trenas
1.6 Conversão de Unidades
Exercícios resolvidos
Exercícios propostos
Exercícios complementares
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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1. SISTEMAS DE MEDIÇÃO E ESCALA DE AÇO
Como fazia o homem, cerca de 4.000 anos atrás, para medir
comprimentos? As unidades de medição primitivas estavam
baseadas em partes do corpo humano, as quais eram referências
universais, pois ficava fácil chegar-se a uma medida que podia ser
verificada por qualquer pessoa.
Figura 1 – Exemplos dos primeiros padrões para medição.
1SSiisstteemmaass ddee MMeeddiiççããoo ee EEssccaallaa ddee AAççoo
A Polegada O Palmo
O Pé
A Jarda
O Passo
A Braça
O Côvado
O Cúbito
O Antigo Testamento da Bíblia é um dos registros mais antigos da
história da humanidade e lá, no Gênesis, lê-se que o Criador
mandou Noé construir uma arca com medidas muito específicas,
medidas em côvados.
O côvado era uma medida padrão da região onde morava Noé, e
é equivalente a 3 palmos, aproximadamente 66 cm.
Em geral essas unidades eram baseadas nas medidas do corpo do
rei, sendo que tais padrões deveriam ser respeitados por todas as
pessoas que, naquele reino, fizessem as medições.
Há cerca de 4.000 anos, os egípcios usavam como padrão de medida
de comprimento: distância do cotovelo a ponta do dedo médio.
Quando se estuda história, sabe-se que os imperadores e reis eram
considerados como figuras divinas e, portanto, é coerente para a
mentalidade da época, que seus próprios corpos fossem tomados
como referência, da mesma forma como, certamente, acontecia com
suas idéias, verdades absolutas.
Ocorre, entretanto, que as pessoas têm tamanhos diferentes, daí que
o cúbito variava de uma pessoa para outra, ocasionando as maiores
confusões nos resultados das medidas.
Para serem úteis, era necessário que os padrões fossem iguais para
todos. Diante deste problema, os egípcios resolveram criar um
padrão único: barras de pedra com os comprimentos equivalentes
`as partes do corpo. Assim surgiu o cúbito-padrão.
Com gradual avanço das ciências e a maior demanda por medidas
cada vez mais precisas, as barras passaram a ser construídas de
madeira, o que facilitava o transporte. Como a madeira logo se
desgastava, foram gravados comprimentos equivalentes a um
cúbito-padrão nas paredes dos principais templos. Desse modo
cada um poderia conferir periodicamente sua barra ou mesmo fazer
outras quando necessário.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Na França, no século XVII, ocorreu um avanço importante na questão
de medidas. A Toesa, que era então utilizada como unidade de
medida linear, foi padronizada em uma barra de ferro com dois pinos
nas extremidades, e em seguida, chumbada na parede externa do
Grand Chatelet, nas proximidades de Paris. Da mesma forma como o
cúbito, cada interessado poderia conferir seus próprios instrumentos.
Uma toesa equivale a seis pés, aproximadamente 182,9 cm.
Mas também este padrão se desgastava e deixava de representar
fielmente o comprimento original, como deveria; surgiu então um
movimento no sentido de estabelecer uma unidade natural, isto é,
que pudesse ser encontrada na natureza, e assim ser facilmente
copiada. Havia também outra exigência: ela deveria ter seus
submúltiplos estabelecidos segundo o sistema decimal. O sistema
decimal já havia sido inventado na Índia, quatro séculos antes de Cristo.
Finalmente estabelecia-se então, em 1790, que a nova unidade
deveria ser igual a décima milionésima parte de um quarto do
meridiano terrestre. Esta nova unidade passou a ser chamada metro
(o termo grego metron significa medir).
Para executar tais medições foram chamados astrônomos franceses
e, utilizando a toesa como unidade, mediram a distância entre
Dunkerque (França) e Montjuich (Espanha). Feitos os cálculos,
chegou-se a uma distância que foi materializada numa barra de
platina de secção retangular de 4,05 x 25 mm. O comprimento
dessa barra era equivalente ao comprimento da unidade padrão
metro, que foi definido como
Metro é a décima milionésima parte de uma quarto
do meridiano terrestre
Esta definição evoluiu para ser materializada numa barra de
platina, da seguinte forma:
Metro á distância entre os dois extremos da barra de
platina de positada nos arquivos da França e
apoiada nos pontos de mínima flexão na
temperatura de zero grau celsius.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Escolheu-se a temperatura de zero grau Celsius por ser, na época
a mais facilmente obtida com o gelo fundente.
Entretanto, com exigências tecnológicas crescentes, decorrentes do
avanço científico, notou-se que o metro dos arquivos apresentava
inconvenientes:
• Paralelismo entre as faces não satisfatório
• Desgaste rápido do material da barra
• Falta de rigidez da barra
Com a introdução de alterações na geometria e no material da
barra (Figura 2), estes erros puderam ser minimizados. A nova
definição mostra claramente que cuidados foram tomados.
Metro é a distancia entre os eixos de dois traços
principais marcados na superfície neutra do padrão
internacional depositado no escritório internacional
de pesos e medidas, na França, na temperatura de
zero graus celsius e submetido a uma pressão
atmosferica de 760 mmHg e apoiado sobre seus
pontos de mínima flexão
Figura 2 – Barra padrão para o metro.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Com os últimos aperfeiçoamentos, o padrão do metro em vigor no
Brasil é recomendado pelo INMETRO (Instituto Nacional de
Metrologia)e é baseado na velocidade da luz e definido como segue.
Metro é o comprimento do trajeto percorrido pela luz
no vácuo durante o intervalo de tempo de
1/299.792.458 frações de segundo .
Mas o que melhorou tanto de uma definição para outra? Ora, uma
barra é bem mais estável, ou menos variável, que o corpo do faraó.
E, certamente, uma onda de luz é mais ainda que a barra. Ela não
sofre influências de temperatura, pressão e peso próprio. afinal é
uma onda eletromagnética*, portanto, estável no tempo e no
espaço.
Esta estabilidade deve ser entendida como variação máxima
muito pequena. O erro máximo no comprimento de 1 metro está,
por este método, na faixa de +/- 0,0013 micrômetros ou 0,000
0013 mm. Também pode ser escrito como 1,3 mm para cada 1000 km.
1.1 SISTEMAS DE UNIDADES E SEU EMPREGO NA INDÚSTRIA
Na área industrial é muito comum trabalhar-se com o milímetro
(sistema métrico) e também com a polegada (sistema inglês) e seus
submúltiplos. Não apenas as empresas de origem americana, mas
também de outras nacionalidades continuam a utilizar o sistema
inglês, muito embora, a tendência seja de que este seja
gradualmente substituído pelo Métrico.
1.1.1 SISTEMA INGLÊS
O sistema inglês tem como padrão a jarda, tradução do inglês
"jard" que significa vara, instrumento que foi inicialmente usado por
alfaiates ingleses.
Outros termos utilizados neste sistema são:
1 jarda = 3 pés = 36 polegadas 1 polegada = 25,4 mm
1 pé = 12 polegadas
1 milha terrestre = 1.760 jardas
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Na mecânica são frequentemente usadas a polegada fracionária e
a decimal.
Exemplos medições no sistema fracionário:
1" 1/16"
1/2" 1/32"
1/4" 1/64"
1/8" 1/128"
Exemplos da polegada no sistema decimal:
0,1” 0,001”
0,01” 0,0001”
1.1.2 SISTEMA MÉTRICO
O sistema métrico utiliza como padrão o metro. No Brasil, o sistema
métrico foi implantado pela lei imperial número 1.157 de 26 de
junho de 1862. Estabeleceu-se então um prazo de dez anos para
que os padrões antigos fossem inteiramente substituídos.
A mecânica de precisão costuma trabalhar até a casa dos milésimos de
milímetro, enquanto que a fabricação de componentes para as indústrias
aeroespacial e ótica pode exigir precisões de até 1 nm (1 nanômetro).
1.2 SUBMÚLTIPLOS: METRO E POLEGADA
Na mecânica trabalha-se não com o metro mas com seus
submúltiplos:
1 metro = 1000 mm 1 milímetro (mm) = 0,001 metro0,1 mm = 1 décimo de mm0,01mm = 1 centésimo de mm0,001 mm = 1 milésimo de mm ou 1 micrômetro (abreviação é mícron=µm)0,000 1 mm = 1 décimo de milésimo de mm ou 1 décimo de mícron0,000 01 mm = 1 centésimo de milésimo de mm ou 1 centésimo de mícron0,000 001 mm = 1 milionésimo de mm ou 1 nanômetro (nm) = 10-6 mm
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Assim, não é de se estranhar que, no manual de um torno, encontre-
mos que o seu comprimento é de 2.500 mm e não 2,5 m.
Exemplo:
A B C, D E F G H I
Ou 0 0 6, 0 0 0 3 0 1 [mm]
A = centenas
B = dezenas
C = unidades
D = décimos
E = centésimos
F = milésimos [também µm = 1 micrômetro)
G = décimos de milésimos
H = centésimos de milésimos
I = milésimos de milésimos ou milionésimos [também nm]
Aplicando ao exemplo:
- Leitura: seis milímetros e trezentos e um nanômetros
Outros exemplos de leituras
0,7 mm sete décimos de milímetro
0,70 setenta centésimos de milímetro
0,700 setecentos centésimos de milímetro
1,090 um milímetro e noventa milésimos
4,20 quatro milímetros e vinte centésimos
0,005 cinco milésimos ou cinco micra
0,0002 dois décimos de milésimos
0,00020 vinte centésimos de milésimos
0,000200 duzentos nanômetros
0,420 mm quatrocentos e vinte milésimos
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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A polegada e seus submúltiplos
Sistema fracionário: como será estudado no capítulo 3, a polegada
é subdividida em até 128 partes ou, sendo cada divisão chamada
1/128" (um cento e vinte e oito avos de polegada).
1/2" meia polegada
1/4" um quarto de polegada
1/8" um oitavo de polegada
1/16" um dezesseis avos (ou correntemente, um dezesseis
de polegada)
1/32" um trinta e dois avos de polegada
1/64" um sessenta e quatro avos de polegada
3/128" três cento e vinte e oito avos de polegada
1 1/2" uma polegada e meia
7 5/32" sete polegadas e cinco trinta e dois avos
Sistema decimal: considera submúltiplos até a casa dos milésimos
A nomenclatura é idêntica ao sistema métrico, mudando-se apenas
a unidade,
Portanto
0,1" um décimo de polegada
0,090 noventa centésimos de polegada
2,4” duas pol. e quatro décimos de polegada
0,0067” sessenta e sete décimos de milésimos de polegada
1.3 CONTROLE DIMENSIONAL
Sabe-se que uma corrida de fórmula 1 não será ganha apenas por
bons motores, ou boas equipes ou bons pilotos, mas pela união de
todos estes fatores.
Uma empresa que adquire um equipamento de última geração
deverá montá-lo e posicioná-lo adequadamente, capacitar um
operador para o uso deste equipamento ou contratar alguém
qualificado para isto, além de seguir as especificações do
equipamento.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
22
Isto, certamente também se aplica ao controle dimensional:
A) OPERADOR CAPACITADO;
B) INSTRUMENTO CORRETAMENTE ESPECIFICADO;
C) MÉTODO ADEQUADO.
Somente com estes requisitos atendidos simultaneamente, os
resultados pretendidos serão atingidos. São conhecidos exemplos na
indústria de máquinas de precisão que, por maus uso, má instalação
ou operação inadequada, geram-se resultados piores que antes de
sua aquisição.
1.4 RÉGUA GRADUADA E TRENA
A régua graduada, o metro e a trena são os mais simples e
conhecidos instrumentos de medição linear. A régua, normalmente,
apresenta-se na forma de uma lâmina de aço inoxidável. Nesta
lâmina estão gravadas as medidas em cm e mm, conforme o sistema
métrico ou em polegadas e suas frações, conforme o sistema inglês.
Ao escolher uma régua como instrumento de medição, deve-se ter como
certo que o erro permitido para a peça que se irá medir será maior que
a sua menor leitura, que equivale, normalmente, a 0,5 mm ou 1/32".
As réguas graduadas apresentam-se em comprimentos comerciais
de 150, 200, 300, 500, 600, 1000, 1500, 2000 e 3000 mm. A
esta dimensão máxima chama-se capacidade.
Tipos e aplicações
Régua de encosto interno: destinada `as medições que apresentem
faces internas de referência.
Figura 3 – Régua de encosto interno.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Régua sem encosto: aqui devemos subtrair do resultado o valor
do ponto de referência.
Régua com encosto: destinada `as medições de comprimento a
partir de uma face externa, a qual é utilizada como encosto.
Régua de profundidade: utilizada nas medições de canais ou
rebaixos internos
Régua rígida de aço-carbono com secção retangular:
utilizada para o controle de dimensões lineares, traçagem, etc.
Figura 4 – Régua sem encosto.
Figura 5 – Régua com encosto.
Figura 6 – Régua de profundidade.
Figura 7 – Régua rígida de aço.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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1.5 MANUSEIO E CONSERVAÇÃO DAS RÉGUAS DE AÇO E TRENAS
De modo geral, uma escala de aço deve apresentar bom
acabamento, bordas retas e bem definidas, e faces polidas. Uma
escala usada deve estar sempre limpa, sem empenos, e com os
traços bem definidos e visíveis.
Se compararmos uma escala de uso profissional a uma régua mais
comum, de uso escolar, por exemplo, é fácil notar que haverá
diferenças na qualidade de gravação dos traços e na sua
uniformidade, além da largura e eqüidistância* entre os mesmos.
Conservação
a) Evitar que a régua seja guardada ou fique próxima a ferramentas comuns de trabalho
b) Evitar riscos ou entalhes que possam prejudicar a leitura de sua escala
c) Não tentar 'entortar' a régua distraidamente, pois pode causar empenamento
d) Não utilizá-la para bater em outros objetos, por preguiça de pegar uma ferramenta adequada
e) Limpá-la após o uso, aplicando uma leve camada de óleo fino, antes de guarda-la.
Trena
As trenas são instrumentos de medição bastante práticos e por isto
conhecidos. Sua aplicação está relacionada, geralmente, `a
medição de comprimentos acima de 200 mm e a sua capacidade
pode atingir 3.000 mm ou até 50.000 mm, prestando-se também
para a verificação de distâncias.
Consiste de uma fita de aço, fibra ou tecido, graduada em uma ou
em ambas as faces, no sistema métrico e/ou inglês, ao longo de seu
comprimento, com traços transversais. Em geral, a fita está acoplada
a um estojo dotado de um mecanismo que permite recolher a fita de
modo manual ou automático. Tal mecanismo também pode ser ou
não dotado de trava para facilitar o manuseio durante as medições.
As fitas das trenas podem ser planas ou curvas. As planas permitem
medir perímetros de peças cilíndricas, enquanto as curvas são
fabricadas para aumentar `a sua resistência a flexão e facilitar
medições planas de médios e grandes comprimentos.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
25
As trenas apresentam, na extremidade livre, uma pequena chapa
metálica dobrada em ângulo de 90º . Essa chapa é denominada
encosto de referência ou gancho de zero absoluto. Ela
deve ser fixada `a aresta da peça ou a um ponto a partir do qual
desejamos efetuar a medição, dispensando assim a necessidade de
um auxiliar de medição para segurar a extremidade livre.
1.6 CONVERSÃO DE UNIDADES
Enquanto a indústria não padronizar as unidades usadas,
recomenda-se ter agilidade para passar de uma unidade para
outra, afinal não é sempre que se dispõe de uma calculadora com
tecla de conversão automática.
O que precisamos saber é o seguinte:
Temos
1) MILÍMETROS
2) POLEGADAS FRACIONÁRIAS
3) POLEGADAS DECIMAIS
Assim, as possibilidades são:
a) MILÍMETRO POLEGADA FRACIONÁRIA
POLEGADA DECIMAL
b) POLEGADA FRACIONÁRIA MILÍMETRO
POLEGADA DECIMAL
c) POLEGADA DECIMAL MILÍMETRO
POLEGADA FRACIONÁRIA
Fator de conversão: 1 polegada/25,4 mm
Figura 8 – Trena.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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Exemplo:
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Como se chama a ciência das medidas e medições?Metrologia
2) Qual a principal característica de um padrão demedição?A sua estabi l idade dimensional, ou seja, as suas
dimensões devem sofrer influências as menores possíveis
do ambiente.
3) Quais os Sistemas de Unidades em uso atualmente?Sistema Métrico e Sistema Inglês.
4) Quais os submúltiplos do metro mais utilizados namecânica?Milímetro, décimos, centésimos e milésimos de milímetro.
5) Como podem ser expressas as medidas em polegadas?Em polegadas fracionárias ou decimais. Ex: 3/4" ou 0,75".
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Converter para mm:a) 5/32"
b) 1/128"
c) 1 5/8"
d) 33/128"
e) 2 1/8"
2) Converter para pol. fracionária:a) 1,5875 mm
b) 19,05 mm
c) 25,00 mm
d) 133,350 mm
3) Converter para mm:a) 0,6875"
b) 0,3906"
c) 1,250
d) 2,7344"
4) Converter para pol. milesimal:a) 12,7 mm
b) 1,588 mm
c) 17 mm
d) 20,240 mm
e) 5/8"
f) 17/32"
g) 1 1/8"
h) 2 9/16"
5) Quais os três fatores mais importantes para a corretaexecução de uma medição?Instrumento adequado, operador qualificado e procedimento
conhecido.
6) Quais os pontos fundamentais para observar-se numaescala graduada antes de seu manuseio?Não estar empenada, traços da escala nítidos e eqüidistantes e
graduação visível.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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7) O que é a capacidade de um instrumento de medição?É a maior dimensão que este instrumento permite medir.
8) Para medir o perímetro de um cilindro, qual a geometriade trena recomendada?Recomenda-se a trena de fita plana.
9) Para que servem as trenas com fita curva?Para aumentar a resistência da fita `a flexão.
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES
1) Pesquisar, na fábrica, qual a unidade de medida usada ecom qual precisão.
2) Em equipes de, no máximo, quatro componentes,medir as dimensões da sala de aula, registrando suasdimensões num croqui.
3) Ainda em equipe, propor e executar um dispositivo paramedir a altura dos alunos da classe com erro máximo de 2mm. Elaborar gráfico de distribuição.
2TToolleerrâânncciiaaDDiimmeennssiioonnaall
2.1 Erro e Intercambiabilidade
2.2 Afastamentos Superior e Inferior
2.3 Ajustes
Exercícios resolvidos
Exercícios propostos
Exercícios complementares e Prática de laboratório
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
32
No do capítulo anterior, comparmos um cabo de vassoura a uma
lente, e vimos que mesmo que estes tenham diâmetros idênticos, os
cuidados com a fabricação de cada um são diferentes.
Mas por que não é possível, por exemplo, fabricar qualquer peça com
50,000 mm, sempre com a mesma precisão e com maior facilidade?
A resposta é: as máquinas que fabricam as peças que utilizamos
não são perfeitas: elas vibram, se desgastam e deformam por
impactos ou calor, etc.
Além disto, mesmo máquinas do mesmo tipo e modelo têm
comportamentos diferentes quando em uso. O resultado é que duas
peças do mesmo lote nunca são idênticas. Pode-se construir
máquinas com diversos graus de "resistência" a estas variações,
mas como seria de se esperar, maiores resistências implicam em
maiores custos de fabricação.
Desta forma, a máquina-ferramenta que fabrica o cabo de vassoura
será menos resistente, e também mais barata, que aquela que se
destina a fabricação de precisão.
Não podemos esquecer também o fator humano: mesmo uma
máquina controlada por computador depende da intervenção de
um operador para, pelo menos, fixar a peça na mesa da máquina.
e nós podemos esquecer que uma mesma pessoa trabalha cor graus
variados de atenção e boa vontade. Todos estes fatores contribuem
para que uma medida nunca saia exatamente igual à outra.
Agora fica mais compreensível que existam tolerâncias de
fabricação. Entenda-se a mesma como sendo o erro máximo
permitido para as variações em certas dimensões de
um componente, seja um cabo de vassoura ou uma lente.
Lembremos que se o erro no diâmetro externo da parte roscada de
um simples cabo de vassoura exceder um certo limite tolerado, o
2TToolleerrâânncciiaa DDiimmeennssiioonnaall
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
33
cabo não poderá ser montado na rosca interna da vassoura. Ou, o
cabo em si se tornará menos confortável para o seu manuseio.
2.1 ERRO E INTERCAMBIABILIDADE
Como proceder se uma determinada peça de uma máquina
quebrou-se e precisa ser reposta? Muitos equipamentos hoje em dia
são importados. no entanto, por ser uma marca, digamos italiana,
não significa que todas as partes desta máquina foram fabricadas e
montadas na Itália.
É comum que por questões como redução de custos, uma empresa
encomende partes da máquina que ela comercializa a outras, a
chamada terceirização. É então indispensável que todos falem a mesma
língua, fabricando componentes com dimensões pré-estabelecidas e que
desta forma possam ser aplicados em diversas máquinas.
Assim sendo, também a tolerância dimensional, ou o erro máximo
permitido, deverá ser conhecido para ser praticado por todos os
fabricantes envolvidos.
A capacidade, portanto, de que uma peça de reposição se ajuste na
máquina e substitua adequadamente outra que se quebrou, mesmo
que sejam máquinas de modelos diferentes, é denominada
INTERCAMBIABILIDADE.
2.2 AFASTAMENTOS SUPERIOR E INFERIOR
Toda dimensão é identificada por uma cota no desenho de
fabricação de um componente (figura 9). A esta chama-se cota
nominal. Toda cota cota nominal que garante o funcionamento do
componente deve ser tolerada. Essa tolerância ou erro admissível na
fabricação pode ser especificada através de valores (medidas) junto
`as cotas nominais, na mesma unidade de medida da cota. A estas
medidas chamam os de afastamento superior (maior) ou inferior
(menor). Os afastamentos, quando de maior precisão, são
especificados indiretamente através de letras e números. Para saber
se o valor numérico desses afastamentos é necessário, consultar
tabelas (Figura 17) em anexo.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
34
Convém salientar que apenas determinadas dimensões num
desenho mecânico são especificadas com tolerâncias. Isto é
aplicável tão somente àquelas partes do componente que
trabalharão através de ajustes com outros componentes.
A figura 10 exemplifica um caso típico.
Para compreender melhor o emprego limitado das tolerâncias,
pensemos no seguinte. A fabricação com tolerâncias pequenas, com
o erro máximo necessariamente pequeno, implica em maiores custos
de fabricação e um controle dimensional mais apurado, o que
significa instrumentos de medição mais sofisticados.
O que se quer dizer é que não há porque aplicar uma
tolerância, mesmo larga, a uma ou mais dimensões da peça, se
esta não for necessária.
Figura 9 – Exemplos de peças cotadas com tolerância.
Figura 10 – Nem toda dimensão cotada num componente precisa de tolerância.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
35
A APLICAÇÃO DE TOLERÂNCIAS IMPLICA NA ELEVAÇÃO DE CUSTOS
Entendido o emprego da cotagem com tolerância, vejamos algumas
definições importantes para o seu estudo:
VALOR NOMINAL OU LINHA ZERO – corresponde ao valor
indicado pela cota nominal ou de projeto, por exemplo, 50 mm.
VALOR EFETIVO – corresponde ao valor real, obtido e mensurável
na peça pronta.
AFASTAMENTO SUPERIOR – corresponde ao maior valor máximo
permitido para o valor efetivo da dimensão
AFASTAMENTO INFERIOR – corresponde ao menor valor mínimo
permitido para o valor efetivo da dimensão
CAMPO DE TOLERÂNCIA – corresponde `a diferença entre os
valores da dimensão máxima e mínima, ou ainda, a soma dos
afastamentos superior e inferior.
FOLGA MÁXIMA – semi-diferença entre o afastamento superior do
furo e o afastamento inferior do eixo
FOLGA MÍNIMA – semi-diferença entre o afastamento inferior do
furo e o afastamento superior do eixo.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
36
TABELA ISO* DE AFASTAMENTOS
Tendo em vista que não se fabricará o nosso cabo de vassoura com
o mesmo rigor e precisão que a lente, podemos traduzir esta idéia,
através da seguinte classificação:
• Mecânica de baixa precisão – erro permitido na ordem dos décimos
• Mecânica de média precisão – erro permitido na ordem dos centésimos
• Mecânica de alta precisão – erro permitido na ordem dos milésimos
• Mecânica de altíssima precisão – erro permitido na ordem dos abaixo de milésimos
O sistema de tolerância ISO (International Standards Organization
= Organização Internacional para Padronização) foi desenvolvido
para a produção de peças mecânicas intercambiáveis com
dimensões compreendidas entre 1 e 500 mm.
Figura 11 – Gráfico com a distribuição dos Campos de Tolerância.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
37
A figura 12 mostra esquematicamente os grupos de posições
possíveis para as dimensões de furos e eixos conforme o ajuste e a
precisão requeridos em cada caso. A linha horizontal indica a cota
de referência e os pequenos retângulos indicam as posições
assumidas pelas dimensões efetivas após a aplicação da tolerância
apropriada. A altura de cada retângulo indica o erro tolerado:
dimensão máxima – dimensão mínimo.
Para facilitar o sistema e a sua utilização prática, as dimensões
nominais foram reunidas em 13 grupos.
Figura 12 – Grupos de dimensões segundo a norma ISO.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
38
Qualidade de trabalho
Retomando o estudo do cabo de vassoura e da lente, podemos fazer
o mesmo para outras peças, tais como britadores, carrinhos de
mão, tesouras e outras máquinas grosseiras, que também não
requerem precisão. Por outro lado, temos as plainas, tornos
mecânicos, fresadoras, máquinas de medição tridimensional, etc.,
se considerarmos casos mais precisos, como a lente.
Enquanto o acabamento do primeiro grupo é apenas regular e os
seus ajustes têm folgas consideráveis, o último grupo exige um
acabamento melhor e ajustes mais exatos.
Por esta razão o sistema ISO estabelece 16 qualidades de
trabalho (Figura 13), capazes de serem adaptadas a quaisquer
tipos de produção mecânica. Estas qualidades são designadas por
IT 1, IT 2 até IT 16, sendo I de ISO e T de tolerância.
A escolha da qualidade depende de certos critérios, entre os
quais, principalmente, a aplicação do componente (sua
utilidade na máquina).
Quanto menor o erro permitido para a fabricação da
peça, em fundação do nível de exigência, menor será
a tolerância a ser aplicada, portanto maior será o
custo assoâdos `as sua fabricacão
Figura 13 – Qualidades de trabalho conforme tipo de produção.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
39
2.3 AJUSTES
Outra importante idéia a ser compreendida é a ajustagem
mecânica. Muitas peças devem encaixar perfeitamente entre si para
que o equipamento ao qual pertencem possa funcionar adequadamente.
E funcionar adequadamente significa atender a requisitos que vão
desde a rotação livre ao ajuste prensado, das baixas às altíssimas
rotações, assim como, de um médio a um baixíssimo nível de vibrações.
Se na construção de uma máquina houvesse vários furos com a
mesma dimensão, nos quais os eixos devessem, alguns girar, outros
simplesmente deslizar e outros ficar presos, todos os furos poderiam
ser executados dentro da mesma tolerância, dando-se entretanto,
para os eixos tolerâncias diferentes de acordo com a função de
cada um. Neste caso dizemos que foi adotado um sistema de ajuste
Furo Base (é o sistema mais usual).
Os mesmos ajustes poderiam ser obtidos, executando-se os eixos
com a mesma tolerância e variando-se a tolerância dos furos também
de acordo com a sua função. Este sistema denomina-se Eixo Base.
Figura 14 – Sistema Furo Base.
Figura 15 – Sistema Eixo Base.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
40
Tipos de ajustes
Ajuste com folga – é aquele que o afastamento superior, ou
dimensão máxima, do eixo, é menor que o afastamento inferior, ou
dimensão mínima do furo.
Significa que, quaisquer que sejam as dimensões efetivas do eixo e
do furo, haverá sempre um espaço, ou folga, entre ambos.
Esta folga é considerada como a metade da diferença entre os
diâmetros, ou seja:
Folga = diâmetro do furo – diâmetro do eixo2
Aplicável sempre que se requeira rotação, e seja necessária uma
camada de fluido lubrificante.
Para o eixo: Para o furo:
dmín –diâmetro mínimo Dmín - diâmetro mínimo
d – diâmetro nominal D - diâmetro nominal
de – diâmetro efetivo De - diâmetro efetivo
dmáx - diâmetro máximo Dmáx - diâmetro máximo
t – tolerância permitida T – tolerância permitida
Figura 16 – Nomenclatura de um ajuste furo-eixo.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
41
Ajuste com interferência – é aquele em que o afastamento
inferior, ou dimensão mínima, do eixo, é maior que o afastamento
superior, ou dimensão máxima do furo.
Significa que, quaisquer que sejam as dimensões efetivas do eixo e
do furo, nunca haverá folga entre ambos após a montagem.
Considera-se também como folga negativa, se utilizarmos a
equação mostrada.
Um exemplo é o de ajustes prensados. São há casos como o da
montagem com ligeira pressão. para o eixo entrar no furo,
compreeendendo até a necessidade de aquecimento do furo ou
resfriamento do eixo, anteriormente à montagem.
Ajuste incerto – é aquele em que a dimensão máxima do eixo é
maior que a dimensão mínima do furo e a dimensão mínima do eixo
é menor que a dimensão máxima do furo.
Aqui, temos a possibilidade de folgas negativas ou positivas, após
a montagem.
Entenda-se como uma combinação dos ajustes anteriores.
Pode haver, ou não, folga com o conjunto montado.
A tabela da figura 17 ilustra alguns casos práticos de ajustes entre
componentes, indicando a aplicação, o método de montagem
(manualmente ou até com o auxílio de prensas) e o resultado obtido.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
42
Figura 17 – Tabela para ajustes recomendados.
Ajustes Recomendados
Tipo deAjuste
Livre
Rotativo
Deslizante
DeslizanteJusto
AderenteForçado
Leve
ForçadoDuro
À Pressãocom
Esforço
PEÇA
SFI
XAS
(um
a co
m r
elaç
ão a
out
ra)
PEÇA
SM
ÓVE
IS(u
ma
com
rel
ação
a o
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)
Extr
aPr
ecis
o
Mec
ânic
aPr
ecis
a
Mec
ânic
aM
édia
Mec
ânic
aO
rdin
ária
Exemplo de Ajuste Exemplo deAplicação
Montagem à mão, comfacilidade.
Montagem à mão, podendogirar sem esfôrço.
Montagem à mão, com leve pressão.
Montagem à mão, porém,necessitando de algum esfôrço.
Montagem à mão, com auxílio de martelo.
Montagem com auxílio debalancim ou por dilatação.
Prensa
H6 P5 H7 P6
H6 m5 H7 m6
H6 j5 H7 j6
H6 h5 H7 h6
H6 g5 H7 g6H8 g8H8 h8
H10g10H11h11
H6 f6 H7 f7 H8 f8H10d10H11d11
H6 e6
Peças cujosfuncionamentos
necessitam de folgapor fôrça de
dilatação, maualinhamento, etc...
Peças que giram oudeslizam com boa
lubrificação.
Ex.: eixos, mancais,etc...
Peças que deslizamou giram ou deslizamcom grande precisão.
Ex.: anéis derolamentos,
corrediças, etc...
Encaixes fixos deprecisão, órgãos
lubrificadosdeslocáveis à mão.Ex.: punções, guias,
etc...
Órgãos possíveis demontagens e
desmontagens semdeterioração das
peças.
Peças impossíveis deserem desmontadassem deterioração.
Ex.: buchas à pressão,etc.
Órgãos que necessitamde freqüêntesdesmontagens.
Ex.: polias,engrenagens,
rolamentos, etc...
H7 e7H7 e8
H8 e9 H11o11
Montagem à mão, com auxílio de martelo pesado.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
43
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) O que é tolerância de fabricação?É o erro máximo permitido para uma ou mais dimensões de uma
peça.
2) Por que toda fabricação mecânica envolve erros dimensionais?Porque as máquinas-ferramenta não são perfeitas e estão sujeitas a
trepidações, variações térmicas, desgastes e deformações devido
aos esforços.
3) Porque não se aplica a melhor qualidade de fabricação(conforme norma ISO) em qualquer componente fabricado?Isto implicaria que os erros dimensionais máximos permitidos seriam
sempre os mínimos; o que elevaria os custos de forma geral e
impraticável, para toda e qualquer peça.
4) O que é o ajuste mecânico?É a relação que deve haver entre as dimensões de duas peças que
deverão encaixar-se.
5) Que tipos de ajustes existem?Com folga, com interferência e incerto.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Qual a nomenclatura utilizada para estudar um ajuste mecânico?
2) Resolver os seguintesexercícios, calculando todosos valores necessários paraa completa identificação doajuste resultante (cotas nominais, efetivas,folgas, etc).
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
44
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
45
3) Em equipe de, no máximo, quatro componentes,pesquisar nos setores da fábrica, os itens abaixo erelacionar as informações em relatório escrito:
a) entrevistar três operadores de produção sobre o conceito de
tolerância de fabricação.
b) Pesquisar três ajustes usados em um ou mais produtos de
fabricação da empresa. Relacionar os afastamentos das dimensões
envolvidas no ajuste.
c) Manuseando desenhos da fábrica, relacionar qual o tipo de
especificação de tolerância mais utilizado.
d) Pesquisar no setor de engenharia, ferramentaria ou planejamento
da produção quais os critérios que adotam para especificar a
tolerância de fabricação.
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICA DE LABORATÓRIO
Utilizar um desenho mecânico de componente onde hajadiferentes especificações, escolher quatro dimensões e,para cada uma, relacionar: dimensão nominal,afastamentos superior e inferior, erro máximo permitido,tipo de ajuste e valor da folga ou interferência.
Usar tabela de ajustes(figura 17).
3PPaaqquuíímmeettrrooUUnniivveerrssaall
3.1 Paquímetros de 0,02 E 0,05 mm
3.1.1 Leituras no Sistema Métrico
3.1.2 Leitura no Sistema Inglês
3.1.3 Aplicações do Paquímetro
3.1.4 Utilização do Paquímetro
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos
Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório.
3. PAQUÍMETRO UNIVERSAL
3.1 PAQUÍMETROS DE 0,02 E 0,05 MM
O paquímetro é um instrumento de medição que utiliza o princípio
do nônio ou vernier para realizar medições lineares externas,
internas, de ressaltos e de profundidade.
Os termos nônio e vernier originam-se dos nomes do matemático
português Pedro Nunes (1492-1577), professor da Universidade de
Coimbra, e de Pierre Vernier (1580 -1637), geômetra francês, que
meio século depois aplicou o mesmo princípio do nônio a dimensões
lineares. O dispositivo foi denominado vernier, e divide a escala
principal em frações menores.
O paquímetro é construído a partir de uma régua graduada, com
um encosto fixo, sobre a qual desliza um cursor. Este cursor ajusta-
se `a régua, permitindo sua livre movimentação, com um
mínimo de folga. Ele é dotado de uma escala auxiliar, chamada
nônio ou vernier, a qual permite a leitura de frações da menor
divisão da escala fixa.
A figura 18 mostra um paquímetro e a nomenclatura de suas partes.
Lembre-se: a fixação destes termos facilitará não
apenas o entendimento de seu funcionamento, mas
permitirá que você converse `a vontade sobre o
assunto
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
48
3PPaaqquuíímmeettrroo UUnniivveerrssaall
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
49
Para escolher um paquímetro é necessário, inicialmente, saber qual
é a sua resolução. A resolução de um instrumento de medição
significa a menor leitura que é possível de ser feita com o mesmo.
Os paquímetros mais usados possuem duas escalas, uma no sistema
métrico e a outra no sistema inglês. A seguir serão mostradas as
expressões para o cálculo de suas resoluções nos dois sistemas.
Resulução: Menor leitura da escala principal número
de divisões do nônio
Paquímetro de 0,05 mm:
Escala em milímetros com nônio dividido em 20 partes
Resolução = 1 mm = 0,05 mm (SISTEMA MÉTRICO)
20 divisões
Escala em polegadas com o nônio dividido em oito partes
Resolução = 1/16 polegadas = 1/128 pol. (SISTEMA INGLÊS)
8 divisões
Paquímetro de 0,02 mm:
Escala em milímetros com nônio dividido em 50 partes
Resolução = 1 mm = 0,02 mm (SISTEMA MÉTRICO)
50 divisões
Escala em polegadas com nônio dividido em 25 partes
Resolução = 0,025" = 0,001" (SISTEMA INGLÊS)
25 divisões
Figura 18 – Nomenclatura do paquímetro.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
50
Coerência entre resolução e os resultados de medições:
Paquímetros com resolução de 0,05 mm fornecem leituras com os
algarismos 0 ou 5 na casa dos centésimos.
Exemplos: 5,30 0,75 10,45 30,901 05,00 [mm]
Paquímetros com resolução de 1/128" fornecem leituras
fracionárias com os algarismos 2, 4, 8, 16, 32, 64 ou 128 no
denominador.
Exemplos: 1/2 3/4 7/8 3/16 15/32 1/64 29/128 [pol. ou "]
Paquímetros com resolução de 0,02 mm fornecem leituras com os
algarismos 0, 2, 4, 6 ou 8 na casa dos centésimos.
Exemplos: 5,30 0,72 10,44 30,9 105,88 [mm]
Paquímetros com resolução de 0,001" fornecem leituras com
qualquer algarismo na casa dos milésimos.
Exemplos: 0,070 2,001 7,452 10,003 15,994 9,999 [pol. ou "]
A quantidade de dígitos depois da vírgula deve ser
sempre coerente com a resolução
Exemplos:
Não são leituras típicas de um paquímetro: 10 mm / 9,0 mm /
12,000 mm / 0,7 mm / 90 mm / 128,150 mm
Explicação:
• as leituras 10 e 90 não têm casas decimais.
• as leituras 9,0 e 0,7 têm apenas 1 casa decimal.
• as leituras 12,000 e 128,150 têm casas milesimais.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
51
Conclusões:
Não se devem omitir, nem acrescentar, casas decimais à leitura
de paquímetro.
Comparativamente, não se compra um Porsche para dirigir a 40 km
numa auto-estrada, certo?
Da mesma forma, não se adquire um paquímetro para usá-lo como
se fosse uma régua graduada!
Talvez você se pergunte, mas afinal, qual é a diferença entre 10 mm,
10,0 mm e 10,000 mm?
Inicialmente, deve-se esclarecer que as duas primeiras leituras são
feitas facilmente com uma régua graduada, e a última, apenas com
um micrômetro milesimal.
A questão é que, em ajustes de alta precisão, a diferença entre os
diâmetros do eixo e do furo só é perceptível na casa dos centésimos.
E esta diferença centesimal definirá o bom e o mau funcionamento
de um eixo num mancal.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
52
3.1.1 LEITURAS NO SISTEMA MÉTRICO
Na escala fixa ou principal do paquímetro, a leitura feita antes
do zero do nônio corresponde à leitura em milímetros. Em
seguida, contam-se contar os traços do nônio até o ponto em que
um deles coincida com um traço da escala fixa. Depois, soma-se
o número lido na escala fixa ao número retirado do nônio.
Exemplos:
Resolução de 0,02 mm.
Resolução de 0,05 mm.
Figura 19 – Exemplo de medição em paquímetro com resolução de 0,02 mm.
Figura 20 – Exemplo de medição em paquímetro com resolução de 0,05 mm.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
53
3.1.2 LEITURA NO SISTEMA INGLÊS
Resolução milesimal: contam-se as unidades 0,025" que estão
à esquerda do zero do nônio e, a seguir, somam-se os milésimos de
polegada indicados pelo ponto em que um dos traços do nônio
coincide com o traço da escala fixa.
Resolução fracionária: o procedimento é idêntico aos
anteriores, sendo cada divisão da escala principal igual a 1/32".
Feita a leitura antes do zero do nônio, passa-se ao nônio em si,
onde cada unidade corresponde a 1/128".
Figura 21 – Exemplo de medição em paquímetro com resolução de 0,001".
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
54
Figura 22 – Exemplo de medição em paquímetro em polegadas fracionárias.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
55
3.1.3 APLICAÇÕES DO PAQUÍMETRO
É utilizado em medições internas, externas, de profundidade e de ressaltos.
Paquímetro de profundidade: serve para medir a profundidade de
furos não vazados, rasgos, rebaixos, etc. Este tipo de paquímetro
pode apresentar haste simples ou haste com gancho.
Veja, na figura 24, duas situações de uso do paquímetro de
Figura 23 – Aplicações do paquímetro.
Figura 24 – Paquímetros de profundidade.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
56
3.1.4 UTILIZAÇÃO DO PAQUÍMETRO
Além da falta de habilidade do operador, outros fatores podem
provocar erros de leitura no paquímetro, por exemplo, a
paralaxe e a pressão de medição.
Paralaxe
Em determinadas situações torna-se mais cômodo fazer a leitura
de uma medida de modo enviesado, ou seja, os olhos do
operador não estão numa direção normal ao plano da escala
principal do paquímetro.
Este erro se deve ao fato de que a escala do vernier está a uma certa
distância da escala principal, como mostra a figura 25.
Assim sendo, conforme a posição dos olhos do operador, a
coincidência entre o traço da escala do vernier e aquela do traço
da escala principal, necessária para a leitura dos centésimos,
será enganosa.
Um efeito semelhante pode ser notado em qualquer instrumento que
funcione através da movimentação de ponteiros, uma vez que estes
estão, normalmente situados a uma certa distância do mostrador,
onde está a escala.
Figura 25 – Vista em corte de um paquímetro, mostrando a escala principal (TM),a do vernier (TN) e a distância entre ambas, a qual pode conduzir a erros deleituras (paralaxe).
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
57
Pressão de medição
Esta pressão mínima é necessária para um contato correto entre as
superfícies dos encostos do paquímetro e aquelas da peça. Ocorre,
entretanto, que existe uma folga mínima entre o vernier e a escala
principal, necessária para o deslizamento daquele sobre esta.
Se esta folga for excessiva, por falta de manutenção do paquímetro,
a pressão que o operador exerce sobre o instrumento, com seu
polegar, pode causar um desalinhamento do vernier (figura 26).
Para se deslocar com facilidade sobre a régua, o cursor deve estar
bem regulado: nem muito preso nem muito solto. O operador deve
regular a mola, adaptando o instrumento à sua mão. Caso exista
uma folga anormal, os parafusos de regulagem da mola devem ser
ajustados, girando-os até encostar no fundo e, em seguida,
retornando 1/8 de volta, aproximadamente. Após este ajuste, o
movimento do cursor deve ser suave, porém sem folga (Figura 27).
Antes de ser usado, o paquímetro
deve ser totalmente fechado e
observado contra a luz para
verificar-se se as faces de contato
estão paralelas.
Na hipótese de um acidente que
inviabilize a utilização de um ou
mais de seus recursos (para
medição de diâmetros externos,
internos, profundidades ou ressaltos
– paquímetros quadrimensionais),
é prática comum retirar-se tal
recurso (diz-se mutilação) e liberar
o seu uso com restrições.
Figura 26 – Leitura errada causada por desalinhamento do vernier.
Figura 27 – Ajustagem da folga num paquímetro.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
58
Regras de manuseio
É importante abrir o paquímetro com uma distância maior que a
dimensão do objeto a ser medido.
A peça a ser medida deve ser colocada o mais profundamente
possível entre os bicos de medição para evitar qualquer desgaste na
ponta dos bicos ou o desalinhamento do vernier sobre a escala
principal (Figura28).
A leitura deve ser feita, preferencialmente, com o paquímetro
fechado sobre a peça, e somente após a mesma, aberto e retirado.
evitar que se desgastem as superfícies de contato do paquímetro,
caso este seja indevidamente 'arrastado' sobre a peça.
Devemos observar que pode ocorrer, também, um erro de leitura,
uma vez que sempre haverá um deslocamento mínimo do próprio
instrumento e este, certamente, afetará a casa dos centésimos.
O paquímetro deve estar sempre alinhado com a dimensão a ser
medida (Figuras 29, 30, 31).Toma-se sempre a máxima leitura
para medições de diâmetros internos e a mínima para faces
planas internas.
Figura 28 – Medição de dimensões externas com o paquímetro.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
59
Figura 29 – Medida de diâmetro interno com uso das orelhas do paquímetro deve ocorrer no meio do furo.
Figura 30 – Para medições com a haste de profundidade, esta deve ser posicionada paralelamente a dimensão desejada.
Figura 31 – Forma correta de utilizar um paquímetro quadrimensional.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
60
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS:
1) Que tipos de geometrias um paquímetro permite medir?Diâmetros internos, externos e profundidades.
2) O que é um paquímetro quadrimensional?É o paquímetro que, além das três medidas anteriores, também
possibilita a medição de ressaltos.
3) Como se chama a parte móvel de um paquímetro?nônio ou Vernier.
4) O que é resolução de um instrumento de medição?É a menor leitura que ele permite.
5) Quais as resoluções, em mm e em pol., típicas dospaquímetros?0,05 e 0,02 mm; 1/128" e 0,001"
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
61
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 0,05 mm)
a) Leitura:………………………… b) Leitura:………………………
c) Leitura:………………………… d) Leitura:……………………….
2) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 0,02 mm)
a) Leitura:………………………… b) Leitura:………………………
c) Leitura:………………………… d) Leitura:……………………….
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
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3) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 0,001”)
a) Leitura:………………………… b) Leitura:………………………
c) Leitura:………………………… d) Leitura:……………………….
4) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do paquímetro = 1/128").
a) Leitura:………………………… b) Leitura:………………………
c) Leitura:………………………… d) Leitura:……………………….
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DE LABORATÓRIO.
1) Com um paquímetro quadrimensional, tomar uma ou mais peçasdiferentes e exercitar os quatro tipos de medições que ele possibilita.
2) Tomar três exemplos práticos de ajuste com folga: livre, rotativoe deslizante. Medir as peças de cada par com o paquímetro de 0,05mm e determinar os valores das folgas encontradas.
4MMiiccrrôômmeettrroossEExxtteerrnnooss ee IInntteerrnnooss
4.1 Micrômetro Externo
4.2 Leituras com resolução 0,01 mm
4.3 Leituras com resolução 0,001 mm
4.4 Micrômetros Internos
4.5 Cuidados no Manuseio de Micrômetros
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos
Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
64
4. MICRÔMETROS EXTERNOS E INTERNOS
O micrômetro é, após o paquímetro, a escolha mais adequada para
a obtenção de leituras com maior precisão.
Num sentido mais prático, se desejarmos verificar variações na
espessura de um material, e estas variações estejam na casa dos
centésimos, será preciso, no mínimo, o uso de um paquímetro com
resolução de 0,02 mm.
Entretanto, temos duas limitações:
a) Se o material não for suficientemente rígido, a pressão feita pelo operador causará deformações na peça e isto levará a resultados enganosos.
b) Mesmo que o problema anterior não ocorra, ainda teremos a possibilidade de que a variação na dimensão da peça seja da ordem de um centésimo, e o melhor paquímetro só permite leituras com diferenças de 0,02 mm.
Funcionamento do micrômetro
O princípio de funcionamento do micrômetro assemelha-
se ao de um sistema parafuso e porca (Figura 32).
Assim, há, internamente, uma porca fixa e um parafuso
móvel que, após uma volta completa, se deslocará de um
comprimento igual ao seu passo.
Desse modo, dividindo-se a cabeça do parafuso em
partes iguais, podemos avaliar comprimentos menores
que o seu passo.
Quanto menor o passo da rosca ou maior o número de
divisões na sua cabeça, melhor a resolução do instrumento
construído sobre este princípio.
4MMiiccrrôômmeettrrooss EExxtteerrnnooss ee IInntteerrnnooss
Figura 32 – Passo de uma rosca.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
65
As partes de um micrômetro e suas funções
a. O arco é constituído de aço especial, tratado termicamentepara evitar tensões internas*
b. O isolante térmico fixado sobre o arco evita a sua dilataçãodevido ao calor proveniente do contato da mão do operador
c. O fuso micrométrico deve ser feito de material especial econstruído de forma a que sua rosca seja usinada com a precisãoadequada a finalidade do instrumento.
d. As faces de medição tocam a peça a ser medida e, por isto,devem ser rigorosamente planas e paralelas.
e. A porca de ajuste permite controlar a folga do fuso micrométrico
f. O tambor é onde são feitas as marcações eqüidistantes quepermitem dividir o passo da rosca do fuso em frações iguais eexecutar medições centesimais ou, conforme o modelo, milesimais.
g. A catraca assegura uma pressão de medição consta
h. A trava permite imobilizar o fuso numa medida predeterminada.
4.1 MICRÔMETRO EXTERNO
Assim como para o paquímetro, também os micrômetros possuem
características que devem ser conhecidas para uma escolha
apropriada:
A) RESOLUÇÃO
B) CAPACIDADE
C) APLICAÇÃO
Figura 33 – Nomenclatura para o micrômetro externo.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
66
Os micrômetros externos podem apresentar resoluções de 0,01mm
e 0,001mm; 0,001" e 0,000 1". Os internos, de 0,005 mm.
A capacidade diz respeito, como já vimos, `a dimensão que se
pretende medir.
Exemplos:
0 – 25 mm : só mede dimensões até 25 mm
25 – 75 mm : só mede dimensões entre 25 e 75 mm
A aplicação depende do formato da peça que se pretende medir
(Figuras 34, 35 e 36):
Figura 34 – Micrômetros para medição de roscas.
Figura 36 – Micrômetro para medição de espessura de paredes de tubos.
Figura 35 – Micrômetros para medição de peças com número ímpar de lados.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
67
4.2 LEITURAS COM RESOLUÇÃO 0,01 MM
Figura 37- Exemplos de leitura com micrômetro centesimal
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
68
4.3 LEITURAS COM RESOLUÇÃO 0,001 MM
Figura 38 - Exemplos de leitura com micrômetro milesimal
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
69
4.4 MICRÔMETROS INTERNOS
Para medições internas empregam-se dois tipos de micrômetros:
a) MICRÔMETRO INTERNO DE TRÊS CONTATOS
b) MICRÔMETRO INTERNO DE DOIS CONTATOS
Micrômetro interno de três contatos – este instrumento é
usado exclusivamente para realizar medidas em superfícies
cilíndricas internas. Sua principal característica é a de ser auto-
centrante, isto é, pela disposição de suas pontas de contato que
avançam igual e simultaneamente em três direções, a 120º,
fornecendo rapidamente a leitura desejada.
Micrômetro interno de dois contatos tipo tubular – é
utilizado para medições internas acima de 30 mm. O micrômetro
tubular (Figura 40) utiliza hastes de extensão com dimensão de 25
a 2.000 mm. As hastes podem ser acopladas umas às outras, desta
forma facilitando o armazenamento e a versatilidade do seu uso.
Figura 40 – Micrômetro interno de dois contatos tipo tubular.
Figura 39 – Micrômetro interno de três contatos.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
70
4.5 CUIDADOS NO MANUSEIO DE MICRÔMETROS
Antes de iniciar a medição de uma peça, qualquer micrômetro deve
ser zerado para evitar leituras incorretas.
Procedimento de zeragem:
a) Limpe as faces de medição para que, mesmo pequenas, partículas de pó, não escamoteiem os resultados de medição.
b) Feche totalmente o instrumento se for um micrômetro para medidas externas e verifique a coincidência da linha zero do tambor com a linha horizontal da escala principal. Caso não haja coincidência, faça o ajuste movimentando a bainha com a chave de micrômetro, que acompanha o instrumento, dentro de seu estojo.
c) Se for um micrômetro cuja faixa de medição não comece do zero, será necessário utilizar o padrão cilíndrico de metal que também é fornecido com o instrumento, dentro do estojo.
Para micrômetros internos o procedimento é idêntico, a menos do padrão
utilizado como medida de referência, que será um anel de metal.
Além da zeragem, deve-se tomar cuidados específicos do tipo:
• manter o instrumento sempre limpo e dentro do seu estojo• quando em uso não dar voltas desnecessárias na catraca
(recomenda-se cerca de cinco voltas) • efetuar a leitura sem retirar o micrômetro da peça a ser
medida, evitando assim desgastes das pontas de contato
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
71
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Qual o princípio de funcionamento de um micrômetro?Passo da rosca. Todo micrômetro tem uma rosca interna com um
passo bem determinado e fabricado com precisão. O tambor do
micrômetro se desloca de um comprimento igual a este passo, a cada
giro completo. Com a graduação marcada na sua circunferência é
possível fracionar o passo em comprimentos menores.
2) Quais as resoluções dos micrômetros externos?0,01 mm, 0,001 mm; 0,001" e 0,000 1".
3) Em que consiste a zeragem de um micrômetro?Antes de utilizá-lo, é necessário verificar se a sua leitura é
coerente com a dimensão que é medida. Se não houver a correta
coincidência entre os traços do tambor e a linha horizontal da
escala principal, deve ser utilizada a ferramenta de zeragem, que
o acompanha.
4) Qual a função do isolante térmico, fixado sobre o arcodo micrômetro?Evitar que o calor da mão do operador cause deformações por
dilatação ao arco.
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
72
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Faça a leitura das quatro figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do micrômetro = 0,01 mm)
Leitura: …………………………………..
Leitura: …………………………………..
Leitura: …………………………………..
Leitura: …………………………………..
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
73
2) Faça a leitura dos quatro micrômetros milesimais abaixo:
Leitura: …………………………………..
Leitura: …………………………………..
Leitura: …………………………………..
Leitura: …………………………………..
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
74
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DE LABORATÓRIO
1) Reconhecer a capacidade, resolução e aplicação devários micrômetros disponíveis.
2) Observar vários tipos de micrômetros e constatar quenem todos partem da dimensão zero, e portanto, para a suazeragem precisam de um padrão que acompanha o estojodo instrumento.
3) Propor quatro peças para medição com o micrômetro e utilizar(sugestão) o modelo seguinte como relatório de inspeção.
ESCOLA FORMARE Curso: ________________________________
Alunos:1 ____________________________ Turma: ________________________________
2 ____________________________
3 ____________________________ EV: ___________________________________
RELATÓRIO DE INSPEÇÃO DIMENSIONAL
Nome da Peça:
Data da inspeção : ____/____/______ Aprovação: ____________________________
Desenho da Peça: Instrumentação
Seqüência de Inspeção e Procedimento Resultados
1
2
3
4
5
5RReellóóggiiooCCoommppaarraaddoorr
5.1 Funcionamento e Nomenclatura
5.1.1 Mecanismo de Amplificação
5.1.3 Condições de Uso
5.2 Aplicações
5.3 Cuidados com o Relógio Comparador
5.4 Relógio com Ponta de Contato de Alavanca (apalpador)
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos
Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
76
5. RELÓGIO COMPARADOR
Imagine um instrumento que tem apenas um ponto de contato com a peça,
e possibilita a medição de deslocamentos de partes móveis de máquinas,
de ressaltos e de erros de circularidade, batimentos e planicidade.
Versátil, não? Este instrumento é o relógio comparador.(Figura 41)
Pela figura fica claro que o seu nome está ligado à aparência. A sua
principal característica é a de medir por comparação, ou seja, tomando
outras dimensões como referência. É a chamada medição indireta.
Também pode ser tomado como padrão uma peça original, de
dimensões conhecidas, que é utilizada como referência.
5.1 FUNCIONAMENTO E NOMENCLATURA
O relógio comparador é um instrumento de medição por
comparação, dotado de uma escala e um ponteiro, o qual está
conectado a uma ponta de contato através de mecanismos que
variam conforme o relógio comparador. (Há também os modelos
digitais, Figura 42)
O comparador centesimal é o instrumento mais 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. Quando a ponta de contato sofre
uma pressão e é deslocada, o ponteiro rotativo gira, e conforme o
sentido desta rotação, indicará se a diferença é maior ou menor que
a dimensão de referência. Se maior, considera-se o valor da leitura
positivo; se menor, terá sinal negativo.
5RReellóóggiioo CCoommppaarraaddoorr
DIMENSÃO A SER MEDIDA = DIMENSÃO DO PADRÃO +/- DIFERENÇA
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
77
Os comparadores mais comuns têm resoluções de 0,01 mm e
0,001", e capacidade máxima de leitura, ou simplesmente
capacidade, de 1 ou 10 mm. Comparadores para uso específico
têm resolução de 0,001 mm e capacidade proporcionalmente
menor (+/- 0,10 mm).
Figura 41 – Relógio comparador mecânico.
Figura 42 – Relógio comparador digital
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
78
Em alguns modelos, a escala dos relógios, ou mostrador, se
apresenta perpendicularmente em relação a ponta de contato.
Quando a capacidade (10 mm) é maior que a escala (1 mm),
possuem, além do ponteiro principal, outro menor, denominado
contador de voltas do ponteiro principal.
Os limitadores de tolerância são dispositivos móveis que giram em
redor do mostrador e podem ser ajustados nos valores máximo e
mínimo permitidos para a peça a ser medida.
Isto facilita a visualização do campo que o ponteiro principal terá
para oscilar, quando estamos medindo peças de um mesmo lote.
Importante lembrar que o comparador, como o da Figura 41,
deverá estar sempre fixado a uma base ou a um dispositivo especial.
Comparadores como so das Figuras 43 e 44 dispensam esses
dispositivos e devem ser apoiados manualmente.
Os comparadores também podem ser utilizados para medir furos,
possibilitando um procedimento rápido e em qualquer lugar do furo.
Isto viabiliza a determinação de erros do tipo: conicidade,
ovalização, etc.
Consiste de um mecanismo que transforma o deslocamento radial de
duas pontas de contato, em movimento axial de uma haste, o qual
é transmitido a um relógio comparador, onde é feita a leitura. O
instrumento deve ser previamente calibrado em relação a uma
medida de referência.
Este instrumento é mais conhecido como súbito (Figura 44).
Figura 43
Figura 44 – Súbito.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
79
5.1.1 MECANISMO DE AMPLIFICAÇÃO
Uma escala graduada não possui mecanismos, isto é, órgãos
mecânicos com movimentos relativos. Um paquímetro apresenta um
cursor deslizando sobre a escala principal e um micrômetro possui
um sistema de parafuso e porca, internos.
No caso de um relógio comparador, além de não vermos este
mecanismo, é mais sofisticado que o de um micrômetro, uma vez
que há também transformação de movimentos (axial em radial) e
amplificação (o ponteiro se desloca bem mais sobre a escala
graduada que a ponta de contato em relação ao relógio).
Os mecanismos de amplificação mais comuns são por engrenagem
e por alavanca.
Amplificação por engrenagem
Movimento axial do fuso em movimento radial do ponteiro : sistema
pinhão/cremalheira. Lembrando que uma cremalheira, como ilustra
a figura 45, é apenas uma engrenagem plana.
Amplificação: pinhão/coroa. Para cada volta completa da coroa, o
pinhão, que é ligado ao eixo do ponteiro, dá várias voltas.
Figura 45 – Amplificação do tipo pinhão/coroa.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
80
5.1.2 LEITURA
Nos comparadores mais utilizados, uma volta do ponteiro principal
(o maior do mostrador e diretamente ligado a coroa) corresponde
a um deslocamento de 1 mm da ponta de contato. Como o
mostrador está dividido em 100 partes iguais, a sua menor divisão
será de 0,01 mm.
Etapas para leitura com um comparador:
1º passo: leitura do contador de voltas
2º passo: leitura do ponteiro principal
3º passo: soma das duas leituras
Exemplos:
a) O ponteiro menor indica que a ponta de contato não chegou a
deslocar-se mais de 1 mm, e portanto, está entre as marcas 0 e 1.
A leitura terá o algarismo zero nas unidades:
0, .....
Digamos que o ponteiro maior esteja entre as marcas 51 e 52, ou
seja, indicando que o deslocamento centesimal foi de cinquenta e
uma unidades. Assim a leitura final será:
0,51 mm
b) O ponteiro menor indica que a ponta de contato deslocou-se 7
mm, pois está situado entre as marcas 7 e 8 do mostrador. A leitura
terá o algarismo 7 nas unidades:
7,......
Digamos que o ponteiro maior esteja entre as marcas 2 e 3,
indicando portanto que a ponta de contato deslocou-se seguramente
dois centésimos. A leitura final será a composição destas duas :
7,02 mm
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
81
5.1.3 CONDIÇÕES DE USO
Não nos esquecer de verificar as condições de conservação de um
instrumento antes de usá-lo, pois este cuidado pode significar a
diferença entre uma leitura correta ou não.
Em primeiro lugar o comparador deve estar operando, a haste e o
ponteiro se deslocando e a escala com sua graduação bem definida.
Em seguida, devemos nos assegurar de que os valores indicados
pelo comparador são verdadeiros. É necessário proceder uma
calibração: o comprador deve ser fixado na posição vertical
sobre um desempeno* com o auxílio de um suporte adequado, que
para maior clareza não aparece na figura 46.
Convém salientar que a posição vertical significa que o comparador
está montado perpendicularmente `a superfície a ser medida. o que
é condição indispensável para leituras corretas.
Com o auxílio de blocos-padrão verifica-se se as medidas lidas
correspondem aos blocos utilizados.
Observação: Como regra geral, não é recomendável utilizar os
primeiros 10% e nem os últimos 10% da escala de um instrumento,
pois podemos ter erros induzidos por folgas ou excesso de tensão
em seus mecanismos.
Assim, devemos dar uma pré-carga na haste do comparador para
que, ao contato com a superfície da peça, haja um deslocamento
mínimo do ponteiro.
Figura 46 – Calibração de um relógio comparador com blocos-padrão.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
82
5.2 APLICAÇÕES
Verificação do paralelismo entre duas faces
Verificação de concentricidade (batimento radial) de peça montada
na placa do torno
Figura 47 – Verificação do paralelismo entre duas faces.
Figura 48 – Exemplos de uso do relógio comparador no torno.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
83
5.3 CUIDADOS COM O RELÓGIO COMPARADOR
a) A haste de um comparador funciona sob a ação de uma mola, portanto deve-se descer suavemente a ponta de contato sobre a peça, reduzindo o risco de sua quebra ou desgaste prematuro.
b) Ao deslocar-se a peça para a medição de diferentes posições sobre a mesma, a haste deve ser manualmente afastada da superfície da peça.
c) Evitar choques, arranhões e sujeiras. Não esqueça que mesmo a poeira é composta de pequeníssimos grãos, cujo
diâmetro pode ser da ordem de grandeza da resolução do instrumento.
d) Manter o relógio guardado no estojo quando não estiver em uso.
e) Os relógios devem ser lubrificados internamente nos mancais das engrenagens.
Figura 49 – Verificação do alinhamento entre as pontas de um torno.
Figura 50 – Verificação de planicidade de superfícies.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
84
5.4 RELÓGIO COM PONTA DE CONTATO DE ALAVANCA(APALPADOR)
No dia-a-dia da indústria é comum haver certa
confusão entre os nomes comparador e apalpador.
O relógio apalpador (Figura 51), ou simplesmente
apalpador, é um instrumento de muita versatilidade
na indústria, principalmente devido ao seu tamanho
reduzido, sistema de guias para fixação em várias
posições e facilidade de acesso a pontos difíceis.
Existem dois tipos de apalpadores: um deles possui
reversão automática do movimento da ponta de
medição; outro tem alavanca inversora, a qual
seleciona a direção do movimento de medição
ascendente ou descendente.
O mostrador é giratório e as resoluções podem ser:
0,01 mm; 0,002 mm; 0,001" ou 0,0001".
Aplicação
a) Verificação da excentridade
b) Alinhamento e centragem de peças em máquinas
c) Verificação de paralelismo
d) Medições internas
e) Medições de detalhes de difícil acesso
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
Figura 51 – Tipos de relógios apalpadores.
Figura 52 – Alinhamento e centragem de peças em máquinas.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
85
Figura 53 – Verificação em regiões de difícil acesso.
Figura 54 – Verificação de paralelismo entre faces.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
86
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Nos relógios comparadores comuns, cada volta completado ponteiro equivale a 1 mm. Qual a sua resolução?Se a escala do mostrador possui 100 divisões, a resolução será de
0,01 mm.
2) O que é pré-carga?É a pressão inicial que deve ser aplicada pela ponta de contato
sobre a superfície a ser medida, para assegurar uma leitura mínima
no comparador.
3) Qual a menor resolução conseguida com um RC?0,001 mm ou 0,000 1 ".
4) Que tipo de medições faz um comparador?Dimensões, verificação de planicidade, paralelismo, circularidade e
cilindricidade.
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
87
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Faça a leitura das três figuras abaixo e escreva as medidas(resolução do RC, ou relógio comparador = 0,01 mm)
2) Faça a leitura das três figuras abaixo e escreva asmedidas (resolução do RC = 0,001”)
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
88
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DELABORATÓRIO
1) Com o auxílio de quatro conjuntos de blocos padrão,executar a calibração de um RC.
2) Com o auxílio de uma base magnética, fixar o RC emedir a máxima variação devido ao erro de paralelismoentre as superfícies.
3) Com o auxílio de um RC verificar o erro máximo deconcentricidade (também chamado de batimento) de umapeça cilíndrica montada na placa de um torno.
4) Calibrar o anel micrométrico do avanço transversal docarro porta-ferramenta em um, verificando se há folgas,para três pontos ao longo de seu curso.
5) Inspecionar um peça com exigência de 0,05 mm deplanicidade (verificar simbologia no seu desenho de fabricação).
6) Idem do item 5 para cilindricidade.
verificação do paralelismo
6TToolleerrâânncciiaaGGeeoommééttrriiccaa ddee FFoorrmmaa
6.1 Tipos de Erros
6.1.1 Retilineidade
6.1.2 Planicidade
6.1.3 Circularidade
6.1.4 Cilindricidade
6.2 Simbologia
Exercícios Resolvidos
Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
90
6. TOLERÂNCIA GEOMÉTRICA DE FORMA
Conceitos básicos
a) SUPERFÍCIE GEOMÉTRICA – é a superfície ideal
representada nos desenhos, e isenta de erros.
b) SUPERFÍCIE REAL – é aquela que se toca e se vê,
na peça fabricada.
c) SUPERFÍCIE EFETIVA – é aquela obtida por medições, e cujos
resultados apenas aproximam-se da realidade da melhor forma
possível. Ex: a dimensão de uma peça varia de acordo com a
qualidade do instrumento utilizado para medi-la, e é, portanto,
uma boa estimativa do seu real valor.
Os erros de forma são causados por vibrações, imperfeições nos
mancais, deformações na ferramenta, etc.
A diferença entre a superfície efetiva, ou seja, resultado de medições,
e a geométrica, ou ideal, é denominada o erro de forma.
ERROS MACROGEOMÉTRICOS – ondulações acentuadas, aspereza,
conicidades, empenamentos, excentricidade, etc, são exemplos de
erros visíveis mensuráveis por instrumentos comuns de medição.
ERROS MICROGEOMÉTRICOS – ou rugosidades: são detectáveis
apenas através de instrumentos menos convencionais, tais como
rugosímetros e perfiloscópios. Podem ser visíveis através de microscópios.
6TToolleerrâânncciiaa GGeeoommééttrriiccaa ddee FFoorrmmaa
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
91
6.1 TIPOS DE ERROS
Já estudamos este conceito anteriormente, em relação às dimensões,
mas ele se aplica também a forma. Qual é a diferença?
Para haver um ajuste adequado, não é suficiente apenas que o
diâmetro de um furo esteja dentro da tolerância. Isto porque ele é
uma entidade tridimensional e a sua linha de centro poderá estar,
p.ex., não retilínea.
O barramento de um torno ou a mesa de uma fresadora, precisam
ser inicialmente fabricadas para então, depois de montadas,
transformarem-se em partes destas máquinas.
Suas dimensões podem estar corretas, mas suas superfícies também
precisam possuir a planicidade requerida em projeto. Este erro,
que pode ser chamado de ondulação, comprometerá a precisão da
máquina-ferramenta.
6.1.1 RETILINEIDADE
A figura 55 mostra a linha dentro de um cilindro, e representa algo que
não se enxerga, mas que é indispensável para a fabricação de um eixo.
A linha de centro de um eixo não pode ser vista ou materializada,
mas sua forma pode e deve ser medida, sob pena de que o eixo seja
montado com dificuldade, ou nem possa ser montado.
Esta linha deve então possuir um erro máximo permitido por norma de
fabricação para a sua retilineidade. Isto significa que a linha, sendo na
realidade sinuosa, deveria idealmente ter um formato retilíneo.
Figura 55 – Linha de centro de um cilindro com erro de retilineidade.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
92
Mas o que significa o desenho (Figura 55)? Devemos interpretar o
que é mostrado da seguinte forma:
O CILINDRO DE DIÂMETRO t É O VOLUME NO ESPAÇO,
DEFINIDO PELA TOLERÂNCIA DE FORMA, PARA A MAIOR
VARIAÇÃO POSSÍVEL DE RETILINEIDADE DA LINHA MOSTRADA.
Se algum segmento desta linha ultrapassar este limite, "saindo do
cilindro", a retilineidade não será suficiente.
Representação em desenho:
6.1.2 PLANICIDADE
A figura 58 ilustra dois planos distantes entre si de uma cota "t". Eles
delimitam um volume no espaço, dentro do qual é permitido ocorrer
o máximo erro de ondulação para uma determinada superfície.
Observação: quando nada é especificado, admite-se que a
ondulação máxima não ultrapasse a tolerância dimensional.
Figura 56 – Retilineidade: método de medição.
Figura 58 – Região do espaço onde é permitida a variação de planicidade.
Figura 57 – Verificação de retilineidade da geratriz* docilindro através de um relógio comparador, montado sobre otorno mecânico.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
93
Exemplo de aplicação num desenho:
A interpretação da Figura 59 é a seguinte: quando é especificada
uma certa tolerância de planicidade, a zona de variação para a
superfície deverá estar coerente com os limites dimensionais.
Causas dos erros de planicidade:a) variação da dureza da peça ao longo do plano de usinagem;b) desgaste da ferramenta de corte;c) deficiência na fixação da peça;d) folgas nas guias da máquina;e) tensões internas decorrentes da usinagem.
As tolerâncias de planicidade mais comuns, conforme processo de
fabricação, são:
• No torneamento: 0,01 a 0,03 mm
• No fresamento: 0,02 a 0,05 mm
• Na retífica: 0,005 a 0,01 mm
6.1.3 CIRCULARIDADE
Agora podemos perguntar: como delimitar uma região para as
variações permitidas para um círculo. A figura 60 mostra que,
considerando-se dois círculos concêntricos de diâmetros diferentes,
a coroa circular ou folga existente entre os dois corresponderá ao
espaço de que precisamos. Em outras palavras, se a tolerância
requerida for de 0,5 mm, esta deverá corresponder a semi-diferença
entre os diâmetros.
Figura 59 – Exemplo de tolerância de planicidade num desenho de fabricação.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
94
Geralmente, é suficiente especificar as tolerâncias dimensionais
pois se os erros de forma estiverem dentro destes limites, eles
serão suficientemente pequenos para se obter montagem e
funcionamento adequados.
Entretanto, há casos em que os erros de forma permissíveis são tão
pequenos que, apenas respeitando-se a tolerância dimensional, não
seria suficiente. Exemplo disto são os cilindros de motores de
combustão interna, nos quais a tolerância dimensional pode ser
aberta, mas os erros de circularidade têm que ser restritos para
prevenir vazamentos.
Métodos de medição
O aparelho mais adequado para medir a circularidade é o
circularímetro (Figura 61).
Figura 60 – Exemplos de tolerâncias de circularidade num desenho de fabricação.
Figura 61 – Circularímetro.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
95
Quando, entretanto, não se dispõe de instrumentos específicos, que
podem ser bastante caros, utilizam-se prismas em "V" e um relógio
comparador, ou um relógio comparador que possa fazer medições
em três pontos (Figura 62).
As tolerâncias de circularidade mais comuns são:
• Para peças torneadas: até 0,01 mm
• Para peças mandriladas: entre 0,01 e 0,015 mm
6.1.4 CILINDRICIDADE
Neste caso, o volume dentro do qual é permitido errar, corresponde
à região compreendida entre dois cilindros coaxiais (mesmo eixo).
Exemplo de desenho de fabricação:
Parece que a diferença entre circularidade e cilindricidade é bem sutil.
Esclarecendo então:
A CIRCULARIDADE É UM CASO PARTICULAR DE
CILINDRICIDADE, UMA VEZ QUE CONSIDERA APENAS UMA
SEÇÃO DO CILINDRO PERPENDICULAR A SUA GERATRIZ.
Figura 62 – Aplicações do relógio comparador para a circularidade.
Figura 63 – Exemplos de tolerância de cilindricidade em desenhos de fabricação.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
96
Esmiuçando ainda mais, é como se cortássemos um tarugo cilíndrico
em alguns pontos de interesse, e verificássemos o quanto os formatos
das novas faces geradas, estariam distantes de círculos ideais.
As tolerâncias de cilindricidade são aplicáveis ao longo da seção
longitudinal do cilindro, considerando erros como conicidade,
concavidade e convexidade.
Método de medição para a cilindricidade:
A cilindricidade é medida ao longo da peça ou axialmente
6.2 SIMBOLOGIA
Num desenho de fabricação
deve haver toda a informação
necessária para facilitar a sua
execução. Mas, como apresentar,
na mecânica de precisão, por
exemplo, tanta informação
de maneira rápida e
operacional?
Para facilitar, existe a simbologia
segundo a ABNT, conforme
mostra a Figura 65.
Figura 64 – Verificação da cilindricidade com um relógio comparador.
Figura 65 – Simbologia para os erros de forma segundo a ABNT.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
97
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Como são classificados os dois principais tipos de errosde fabricação, quanto a sua ordem de grandeza?São eles os erros macro-geométricos e os micro-geométricos. Os
primeiros visíveis e mensuráveis com instrumentos comuns. Os
segundos, somente visíveis com o auxílio de microscópios e
mensuráveis através de rugosímetros.
2) Defina superfície geométrica.Superfície geométrica: é a superfície delimitada pelos traços do
desenho, algo que ainda não existe, um conceito abstrato e,
portanto, sem defeitos.
3) Defina superfície real.Superfície real: é a superfície da peça pronta.
4) Defina superfície efetiva.Superfície efetiva: é a superfície medida através de instrumentos e
de parâmetros. A precisão destes parâmetros dependerá da
sofisticação do instrumento utilizado para medi-la.
5) Quais são os erros de forma?Erro de planicidade, paralelismo, circularidade e cilindricidade.
6) Como são controlados os erros de forma, uma vez que,são inevitáveis?Assim como para as dimensões, através das tolerâncias aplicadas a
cada caso.
7) Como são medidos os erros de forma macro-geométricos?Através de relógios comparadores.
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
98
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DELABORATÓRIO.
1) Com o auxílio de um bloco em 'V', e um relógiocomparador centesimal, verificar a circularidade em trêspontos de um pistão de compressor ou motor decombustão interna e de uma peça cilíndrica, simplesmentetorneada. Comparar os resultados.
2) Interpretar em exemplos de desenhos de fabricação asespecificações de tolerâncias dimensionais.
3) Levantar, junto ao laboratório de Metrologia da fábricaos tipos de tolerâncias geométricas verificadas e osequipamentos e instrumentos usados.
4) Pesquisar três peças de produção ou uso da fábrica paraas quais sejam necessárias tolerâncias de forma paragarantir o seu funcionamento.
7GGoonniiôômmeettrroo7.1 Metrologia não Linear
7.2 Operações com ângulos
7.3 Tipos de Goniômetros
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos
Exercícios Complementares e Prática de Laboratório
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
100
7.1 METROLOGIA NÃO LINEAR
Dentro da metrologia dimensional, vimos, até agora, as chamadas
dimensões lineares, dadas através dos submúltiplos do metro.
Quando desejamos, entretanto, controlar dimensões
angulares, precisamos de unidades e de instrumentos adequados
para tal: os ângulos e o goniômetro.
Se nos lembrarmos do transferidor como a ferramenta que
utilizamos para traçar ângulos no desenho mecânico, podemos
dizer que o goniômetro (Figura 66) seria o transferidor de indústria,
adequado tanto para a traçagem* como para a medição.
O goniômetro simples é utilizado em medidas angulares que não
necessitam de grande precisão. Sua menor divisão, ou resolução, é
de 1 grau, ou 1° , abreviadamente.
Revisão
Lembremos que a circunferência tem 360 graus e que, geralmente,
trabalhamos com quadrantes, ou seja, setores do círculo
correspondentes a 90 graus, cada.
Acrescente-se a isto que, 1 grau é dividido em 60 partes iguais, tal como num
relógio, e que a estas partes chamamos minutos, podendo ainda subdividi-
los em outras 60 partes menores, denominadas segundos. Assim, podemos
entender porque existem goniômetros de diferentes resoluções.
7GGoonniiôômmeettrroo
Figura 66 – Goniômetro.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
101
7.2 OPERAÇÕES COM ÂNGULOS
a) 20° 15' + 40° 55' =
Somando os graus: 20° + 40° = 60°
Somando minutos: 15' + 55' = 70' = 60’ + 10' = 1° 10'
Total: 60° + 1° + 10' = 61° 10'
b) 5° 10' 15'' + 90° 50' 40'' =
Somando graus: 5° + 90° = 95°
Somando minutos: 10' + 50' = 60' = 1°
Somando segundos: 15'' + 40'' = 55''
Total: 95° + 1° + 55'' = 96° 55''
7.3 TIPOS DE GONIÔMETROS
Goniômetros com resolução de 1 grau (Figura 67):
Figura 67 – Goniômetros com resolução de 1 grau.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
102
Note-se a semelhança de minutos e segundos com os décimos,
centésimos e milésimos da metrologia dimensional linear. Não por
acaso, também estão disponíveis goniômetros com vernier, como
na figura 68.
Figura 68 – Goniômetro com vernier (resolução = 5 minutos).
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
103
Resolução de goniômetros
A resolução do nônio é dada pela mesma fórmula utilizada para
outros instrumentos de medição:
RESOLUÇÃO = Menor divisão do disco graduado
Número de divisões do nônio
Colocando valores, teremos então: 1 grau = 5'
12 divisões
Isto significa que nas leituras com nônios de 12 divisões, só
poderemos encontrar valores para os minutos dos tipos:
5' 10' 15' 20' 25' 30' 35' 40' 45'
50' 55' e 60'
Figura 69 – Tipos de geometrias medidas realizadas com goniômetros.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
104
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Como se chama a ciência que estuda a medição deângulos?Metrologia dimensional não linear.
2) Como se chama a ciência que estuda a medição dedimensões?Metrologia dimensional linear.
3) Como se chama a ciência que estuda a medição deoutras grandezas?Metrologia não dimensional.
4) Quais são os submúltiplos do grau?Minuto e segundo.
5) Como são aplicados estes submúltiplos?Da seguinte forma: 1 grau tem 60 minutos e cada minuto, 60
segundos.
6) Qual a resolução em goniômetros mais precisos?Cada traço do vernier equivale a 5 minutos.
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
105
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Leia e escreva as medidas dos goniômetros (resolução =5 minutos):
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICA DELABORATÓRIO
1) Propor três peças para medição de ângulos comrespectivas tolerâncias e solicitar inspeção com registro deresultados.
2) Medir o gume de uma broca e comparar com os valoresrecomendados pelo fabricante.
8PPrreessssããoo8.1 Conceituação
8.2 Lei de Pascal
8.3 Pressões Atmosférica, Manométrica e Absoluta
8.3.1 Pressão Atmosférica
8.3.2 Pressão Manométrica
8.3.3 Pressão Absoluta
8.4 Manômetros
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos
Exercícios Complementares e Práticas de Laboratório
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
108
8. PRESSÃO
Em que situações convivemos com a pressão no dia-a-dia? No
corpo humano o coração pertence a um sistema hidráulico* que leva
o sangue através de uma extensa rede de vasos sanguíneos, e este
sistema deve funcionar entre limites bem definidos de pressão.
Na meteorologia fala-se da pressão atmosférica e de regiões de
baixas e altas pressões em diferentes lugares do planeta.
A água que chega nas residências e indústrias é fornecida através
das bombas hidráulicas* e os dois parâmetros mais importantes
para se entender o funcionamento de um sistema hidráulico são a
pressão, e a vazão de trabalho.
Também os sistemas que funcionam com ar comprimido,
denominados pneumáticos, são definidos por tais parâmetros.
8.1 CONCEITUAÇÃO
A pressão atuante em um determinado sistema hidráulico é dada
pela razão entre a força que o fluido exerce sobre a unidade de
área do recipiente onde este está submetido. Entenda-se este
recipiente como um reservatório, uma mangueira, válvula ou
qualquer componente por onde o fluido escoe.
A pressão que medimos em nosso corpo, chamada de pressão
arterial, deve ser entendida como a força que o sangue exerce sobre
cada mm2 ou cm2 de nossos vasos sanguíneos. Quando este valor
ultrapassa determinados limites (registrar os valores normais da
pressão para um adulto), diz-se que a pessoa é hipertensa. Assim
como numa tubulação de um sistema industrial, os vasos
sanguíneos correm o risco de não suportar tal pressão que tende a
tracioná-los e, posteriormente a rompê-los.
8PPrreessssããoo
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
109
De acordo com o sistema de unidades adotado, temos várias
maneiras de expressar o valor da pressão:
Kgf/mm2 quilogramas força por milímetro quadrado
Lbf/in2 libras força por polegada quadrada
N/m2 Newtons por metro quadrado
Atm atmosferas
Bar Torr
mmHg milímetros de mercúrio
Metros de Coluna d'água
Cabe lembrar que, tal como para o sistema dimensional, não há
uma padronização quanto ao uso destas unidades. Cada área
específica da indústria utiliza aquela que lhe seja mais
conveniente, apesar do Sistema Internacional de Unidades-SI,
recomendar o Pascal (N/mm2).
Sugere-se, portanto, o hábito da consulta `as tabelas de
conversão de unidades, ou de calculadoras com este recurso.
Para entender melhor:
Pressão em sistemas hidráulicos: força por unidade de área
que o fluido, geralmente a água, exerce sobre as superfícies
por onde escoa ou onde esteja armazenado. Nestes sistemas, a
intenção é normalmente deslocar a água de um local para o outro,
por exemplo, para encher uma caixa d'água.
Pressão em sistemas óleo-hidráulicos: aplica-se o mesmo
conceito acima, só que o objetivo não é apenas deslocar um
volume de óleo, mas pretende-se que o óleo pressurizado acione
um dispositivo (ex. a caçamba de um caminhão) que realizará
uma certa tarefa.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
110
8.2 LEI DE PASCAL
Um fluido confinado num recipiente sob pressão exerce, em
qualquer ponto considerado, a mesma força por unidade de
área em todas as direções (figura 70).
Esta força é sempre perpendicular à superfície sobre a qual atua.
Este princípio explica porque uma garrafa de vidro quebra se a
rolha for forçada a entrar na câmara cheia: o fluido praticamente
incompressível, transmite a força aplicada na rolha à garrafa,
resultando uma força excessivamente alta numa área maior que
a da rolha.
Assim é possível quebrar o fundo de uma garrafa, aplicando-se uma
força moderada na rolha.
Figura 70 – Lei de Pascal.
1. Suponhamos uma garrafacheia de um líquido, o qual épraticamente incompressível.
1. Se aplicarmos uma forçade 10 Kgf numa rolha de 1 cm2 de área...
2. O resultado será umaforça de 10 Kgf em cadacm2 das paredes da garrafa.
3. Se o furo da garrafa tiveruma área de 20 cm2 e cadacm estiver sujeito a umaforça de 10 Kgf, teremoscomo resultante uma forçade 200 Kgf aplicada aofundo da garrafa.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
111
Amplificação hidráulica
Somente no início da Revolução Industrial, é que um mecânico
inglês, Joseph Bramah, veio a utilizar a descoberta de Pascal para
desenvolver uma prensa hidráulica.
Bramah concluiu que, se uma força moderada aplicada a uma
pequena área criava, proporcionalmente, uma força maior numa
área maior, o único limite `a força de uma máquina seria a área em
que se aplicasse a pressão.
A figura 71 mostra a aplicação do Princípio de Pascal à prensa
hidráulica. A pressão em todos os pontos do sistema é igual, mas as
forças são proporcionais `as áreas onde atuam.
Pressão do lado onde a força é aplicada = 10 Kgf
1 cm2
Pressão do lado onde o peso é suportado = 100 Kgf
10 cm2
Sabendo a pressão e a área onde esta se aplica, podemos
determinar a força total:
Força em Kgf = Pressão (Kgf/cm2) x Área (cm2)
Como é gerada a pressão: em um sistema hidráulico, a
pressão resulta da resistência ao fluxo do fluid. Esta esta
resistência ao fluxo é gerada por uma carga que pode ser
aquela a ser movimentada, ou simplesmente, a parede de um
reservatório pressurizado.
Figura 71 – O princípio da prensa hidráulica.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
112
Exemplo: imagine-se uma tubulação de transporte de óleo
pressurizado a 100 atm. A força por unidade de área na direção
do fluxo de óleo é de 100 atm, ou convertendo-se, 100 Kgf/cm2. A
força por unidade de área que o óleo exerce sobre as paredes da
tubulação também será de 100 Kgf/cm2, tendendo a rompê-la.
Se surgir um vazamento, aquela pequena área da superfície da
tubulação não apresentará resistência à saída do óleo e a pressão
ali será a atmosférica, ou 1 Kgf/cm2. Esta área será correspondente
a um furo circular de diâmetro d e, portanto, igual a πd2
4
Se taparmos o furo com algum remendo, a força que tal remendo
iria suportar seria de 100 Kgf . πd2 = (25 . πd2) Kgf4cm2
8.3 PRESSÕES ATMOSFÉRICA, MANOMÉTRICA E ABSOLUTA
8.3.1 PRESSÃO ATMOSFÉRICA
A pressão atmosférica nada mais
é que a pressão do ar em nossa
atmosfera, devido ao seu próprio
peso. No nível do mar uma coluna
de ar com 1 cm2 de área e altura
máxima (considerando-se as mais
altas camadas atmosféricas) pesa
o equivalente a 1 quilograma
(Figura 72).
Desta forma a pressão será de
1 Kgf/cm2. Em altitudes maiores,
onde a altura da coluna de ar é
proporcionalmente menor, a
pressão tende a diminuir.
Abaixo do nível do mar a pressão será maior que 1 Kgf/cm2. Em
qualquer lugar onde a pressão é menor que a atmosférica, diz-se
que há vácuo parcial.
Figura 72 – A altura de uma coluna de ar = pressão atmosférica.
Uma coluna de ar tãoalta como a atmosfera,medindo na base 1cm2, pesa 1 Kg/cm2 aonível do mar.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
113
Se quisermos medir a pressão atmosférica precisaremos, não de um
manômetro, como se pensaria a princípio, mas de um aparelho
denominado barômetro.
Como se vê na figura 73, um barômetro é um dispositivo no qual
uma determinada coluna de fluido é mantida dentro do tubo por
ação da pressão atmosférica atuante sobre a superfície livre do
recipiente de um lado, e vácuo do outro (na parte superior do tubo).
O fluido mais comum para preencher um barômetro é o mercúrio,
em função de seu elevado peso específico, o que diminui as
dimensões do aparelho.
Isto pode ser melhor entendido se considerarmos a água como
fluido.
Por ter um peso específico menor, será necessária uma coluna maior
de água para sustentar a mesma pressão atmosférica. A pressão de
1 atmosfera, ou 1 atm, é equivalente, portanto, a 76 cmHg ou 10 m
de coluna d'água.
Para melhor compararmos tais valores, podemos fazer as devidas
conversões:
Dez metros de coluna d'água ou 0,76 metros de
mercúrio exercem, em sua base, uma pressão de 1
Figura 73 – Altura de uma coluna de mercúrio – pressão atmosférica.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
114
8.3.2 PRESSÃO MANOMÉTRICA
Toda pressão acima da atmosférica, como abaixo do nível do mar
ou em sistemas hidráulicos, é medida por aparelhos chamados
manômetros (Figura 74), e é denominada pressão manométrica.
Quando temos um manômetro nas mãos, ele não apresenta
nenhuma leitura porque é construído para medir qualquer
diferença maior que a pressão ambiental ou atmosférica.
8.3.3 PRESSÃO ABSOLUTA
Quando as pressões atmosférica e a manométrica são somadas,
obtemos a pressão total ou absoluta.
Figura 74 – O dispositivo para leitura da pressão manométrica (manômetro).
PRESSÃO ABSOLUTA = PRESSÃO ATMOSFÉRICA + PRESSÃO MANOMÉTRICA
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
115
Para pensar!
Quando consideramos um sistema hidráulico, com uma bomba fornecendo
fluido a altas pressões, não nos damos conta de que primeiro a bomba deve
gerar condições de vácuo, em sua sucção, para depois, então, elevar a
pressão do fluido aos níveis requeridos para atender ao sistema.
Mas o que leva o fluido à bomba é a pressão atmosférica sobre a
superfície do reservatório, o qual, inclusive, deve ser aberto ao
ambiente. Como há vácuo na entrada da bomba, o fluido se desloca
por ação da diferença de pressões.
Este efeito só ocorre em sistemas onde a bomba está montada acima
do nível do reservatório.
8.4 MANÔMETROS
Para controlar a pressão em um sistema hidráulico, é necessário um
dispositivo que possa medí-la.
Este dispositivo é o manômetro. Assim como para a temperatura,
temos os termômetros e, para o tempo, os cronômetros, agora
estudaremos a metrologia não dimensional.
Os manômetros são instrumentos construídos para receber em seu
interior, uma determinada pressão e indicá-la, através de um
ponteiro e de uma escala, em unidades de pressão. Podem ser de
vários tipos, mas os mais utilizados em sistemas hidráulicos são
aqueles de mostrador circular e ponteiro. Na maioria das vezes, o
mostrador abrange um arco de 270°, contendo as unidades de
pressão expressas em Kg/cm2 e em psi (pounds por square inch = libras
por polegada quadrada) ou ainda em bar (1 bar = 1,013 Kgf/cm2).
Quanto a sua construção interna, há dois principais tipos: o
Bourdon e o Bourdon com glicerina. O funcionamento do
manômetro de Bourdon, ilustrado na figura 75, consiste na
deformação sofrida por um elemento metálico, denominado
elemento sensor. Esta deformação ocorre quando ele se submete `a
ação do fluido da linha em que deseja medir a pressão.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
116
Este elemento, geralmente, é um tubo fechado e curvado em forma
de 'C' ou em espiral. A pressão é introduzida pela extremidade
aberta do elemento, através de um orifício. A deformação causada
por esta pressão, atuando ao longo de seu comprimento, causa um
pequeno deslocamento que aciona um sistema de alavancas e
engrenagens, semelhante aos de um relógio comparador. O
resultado final é a rotação do ponteiro sobre a escala.
Este manômetro não é, entretanto, recomendado para a leitura em
sistemas onde ocorrem pulsações ou variações freqüentes de
pressão. Isto causaria um desgaste prematuro do mecanismo interno
e a possibilidades de leituras incorretas.
Para resolver esta questão, desenvolveram-se vários tipos de
manômetros, entre os quais o manômetro de glicerina. Todo o
mecanismo é idêntico, a menos do mostrador, que fica mergulhado
em um banho de glicerina (líquido altamente viscoso). O efeito é o
de amortecimento, pois a glicerina torna a movimentação do
ponteiro mais lenta.
Figura 75 – Funcionamento de um manômetro de Bourdon.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
117
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Definir pressão.É a razão entre uma força e a área sobre a qual atua.
2) Qual a unidade de pressão mais conhecida?É o Kgf/cm2.
3) Em que situações do dia-a-dia, se ouve falar de pressão?Na medicina, a pressão sanguínea; na meteorologia, regiões de
baixas e altas pressões; em instalações prediais, a pressão da
bomba que enche a caixa d'água, etc.
4) O que é pressão atmosférica?É a pressão exercida pela coluna de ar atmosférico sobre qualquer
ponto.
5) O que é pressão manométrica?É qualquer pressão acima da atmosférica. É medida por manômetros.
6) O que é pressão absoluta?É a pressão total num ponto, dada pela soma de atmosférica +
manométrica.
7) Quais são as unidades de pressão mais comuns nos manômetros?Kgf/cm2, bar ou psi (libras por polegada quadrada).
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
118
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Considerando o amplificador hidráulico abaixo, calcular:
a) Qual a pressão que seria indicada por um
manômetro, no duto central do aparelho?
b) Qual seria a área necessária, do lado
direito do amplificador hidráulico, para
elevar uma massa de 500 Kg?
2) A figura mostra um intensificador de pressão. Dadas apressão e a área do lado esquerdo (entrada) e a área dolado direito, calcule:
a) A pressão que o pistão exerce do lado
direito (saída).
b) Determine também a taxa de
amplificação do dispositivo (relação entre as
pressões de saída e de entrada).
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES E PRÁTICAS DE LABORATÓRIO
1) Apresentar um barômetro de coluna de mercúrio e, sepossível, um meteorológico. Discutir a relação entrepressão e tendências do tempo.
2) Pesquisar na fábrica o uso de manômetros, registrando:• tipo do manômetro; equipamento e setor de uso
• pressão mínima e máxima
• unidade de medida
3) Apresentar manômetros numa bancada pneumática e variara pressão, alterando a carga sobre um cilindro pneumático.
4) Montar um dispositivo simples para demonstrar oprincípio da amplificação hidráulica (Lei de Pascal): 1 umspequena carga sobre um pistão de pequena área sustentauma carga maior sobre um pistão de área maior.
Entrada de baixa pressão
10cm2 70 bar Tanque oupreenchimento
Sída de altapressão e
preenchimento
9TTeemmppeerraattuurraa9.1 Termômetros
9.2 Termopares
9.3 Unidades
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos e Prática de Laboratório
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
120
9 TEMPERATURA
Uma plataforma de beneficiamento de petróleo é capaz
de monitorar até 120.000 pontos ao longo de todos os
equipamentos utilizados. Mas que tipo de informação se é
necessário conhecer destes pontos para sabermos se a planta esta
funcionando satisfatoriamente?
Pressão, vazão e temperatura do fluido são os principais.
Mas por quê?
A temperatura de um sólido influencia sua densidade,
condutividade térmica e elétrica, grau de transparência, além de
alterar suas dimensões.
Em um fluido, líquido ou gasoso,a temperatura altera a viscosidade,
densidade, oxidação, transparência e estrutura molecular.
O nível de agitação molecular é medido por uma
grandeza: quanto maior a temperatura de um corpo, mais as
suas moléculas vibram, mais se distanciam umas das outras, e
menor a força de atração entre elas.
Daí se entende que, com o aumento da temperatura:a) A viscosidade nos fluidos cai;b) A taxa de reação com o oxigênio aumenta, daí a oxidação acelera;c) A capacidade de se combinar com outros compostos aumenta;d) Nos sólidos aumenta a maleabilidade;e) Diminui a resistência mecânica;f) Diminui a dureza.
Percebe-se a importância de medí-la ao longo da maioria dos processos
de transformação, sejam de natureza mecânica, química ou física.
9TTeemmppeerraattuurraa
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
121
9.1 TERMÔMETROS
São instrumentos que se baseiam na variação do volume de um
fluido, geralmente o mercúrio, dentro de um tubo capilar (tubo de
diâmetro reduzido).
Se a temperatura aumenta ou diminui, o fluido naturalmente se
expande ou se contrai, conforme a variação de agitação molecular.
Disto resultará que a coluna de fluido no termômetro apresentará
variações visíveis em função do reduzido diâmetro do tubo e do
razoável volume contido no bulbo, conforme mostra a figura 76.
Ao lado do tubo há uma escala graduada, onde estão indicados os
valores de temperatura correspondentes a cada altura da coluna.
Esta correspondência é obtida por calibração, ou seja, submetendo
o termômetro a temperaturas conhecidas, e relacionado cada valor
a altura alcançada pela coluna.
Tipos de Termômetros
Entre os mais conhecidos, temos:a) Termômetro de coluna simples de Hgb) Termômetro de coluna dupla de Hg, também conhecido por termômetro de máximas e mínimas. O tubo capilar tem o formato de U e, em um lado, são indicadas as temperaturas máximas, do outro as mínimas.c) Termômetro industrial: sua apresentação é semelhante ao manômetro, com um mostrador circular onde gira um ponteiro indicador sobre uma escala graduada. A sua construção internapode ser de vários tipos, entretanto o mais comum possui um bulbo com mercúrio metálico. Com a variação da temperatura, o Hg se expande ou contrai, acionando um mecanismo que faz girar um indicador (Figura 77).d) Termômetro a gás e líquido: variação do anterior, com o mercúrio substituído por gás e líquido. É afetado, entretanto, por variações de pressão (Figura 78).
Figura 76 – Termômetro de tubo capilar.
Figura 77 – Termômetro industrial.
Figura 78 – Termômetro a gás.
Vapor
Líquido volátil
Líquido não-volátil
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
122
9.2 TERMOPARES
Um termopar é um outro tipo de termômetro. Consiste em duas
junções de dois fios metálicos diferentes. Se uma junção é mantida
a uma temperatura de referência (tal como um banho líquido
de água e gelo) e a outra junção é mantida sob outra temperatura,
então será gerada uma diferença de potencial elétrico, ou
voltagem entre ambas. Esta diferença de potencial é usada para
medir temperaturas, da mesma forma como a expansão da coluna
de mercúrio no termômetro de tubo capilar, por equivalência.
Note-se que, todos os termômetros baseiam-se na variação visível
de uma propriedade de determinada substância. Estas substâncias
são chamadas de termométricas. No caso do termopar, a
propriedade não é visível, como uma expansão volumétrica, mas
pode ser medida (voltagem).
Além do termopar, outro tipo de termômetro elétrico é o
termômetro de resistência. A resistência elétrica do material
do termômetro varia com a temperatura, e é usada para indicá-la.
Observação: Deve-se salientar que, embora haja vários tipos
de termômetros, apenas alguns modelos são adequados para
uso industrial.
Figura 79 – De cima para baixo: termômetros de tubo capilar(coluna de mercúrio), o termopar e o de resistência.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
123
9.3 UNIDADES
No sistema métrico internacional, utiliza-se a escala Celsius, cuja
abreviação é dada por C°. No sistema inglês, tem-se as escalas
Fahrenheit, com abreviação F°, e a Rankine, ou R°.
Historicamente, a escala Celsius de temperaturas se baseou em
pontos bem conhecidos:
1) Congelamento da água: 0° C
2) Ebulição da água: 100° C
A escala Kelvin baseia-se no termômetro a gás de volume constante. A
relação entre ambas é dada por Tc = T – 273,15 K, onde a temperatura
Celsius é dada por Tc. Note-se que as escalas Celsius e Kelvin diferem
apenas no seu ponto zero. O zero absoluto está em 0 K ou -273,15° C.
O ponto de fusão da água corresponde a 273,15 K.
Para montar as escalas destas temperaturas foi necessário definir
valores arbitrários para alguns pontos de referência, da mesma
forma que para o caso das dimensões lineares.
Estes pontos de referência deveriam ser padrões naturais, portanto
com repetitividade em qualquer lugar do mundo em que se
queira reproduzir o padrão.
Mas como converter estas escalas?
Utilizando as seguintes equações:
TF = 9/5 TC + 32° F TC = 5/9 (TF – 32° F)
Figura 80 – Comparação entre alguns valores de temperatura em quatro escalas.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
124
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) O que é uma substância termométrica?É toda substância que apresenta uma variação visível de suas
propriedades com a variação de temperatura.
2) Que tipos de variações estão associadas à temperatura?Variações de – volume, cor, resistência elétrica, diferença de
potencial elétrico, etc.
3) Que tipos de termômetros existem?Termômetro de bulbo, de relógio, a gás, de resistência elétrica e
termopares.
4) Quais as unidades mais usuais para a temperatura?Graus Celsius e Fahrenheit.
5) Como funciona um termopar?Dois fios de materiais metálicos diferentes, quando submetidos a mesma
temperatura, geram potenciais elétricos (voltagens) diferentes. À
medida desta voltagem se associa a uma temperatura.
EXERCÍCIOS PROPOSTOS E PRÁTICA DE LABORATÓRIO
1) Medir, em graus Celsius, a temperatura de;a) Um banho de água com gelo
b) Água em ebulição
2) Utilizando um termopar, aquecer uma barra de aço, datemperatura ambiente até 100º C, e medir a sua variaçãodimensional. Associar este efeito ao conceito detemperatura e agitação molecular.
3) Pesquisar na fábrica se em alguma máquina, aparelhoou equipamento é controlada a temperatura, e com queacessório isto é feito.
4) Medir a temperatura do corpo de três colegas, antes e depoisdo almoço, e registrar os resultados em uma tabela.
5) Como e por que se controla a temperatura defuncionamento de um motor de carro?
EExxeerrccíícciiooss
TToorrqquuíímmeettrroo10.1 Introdução
10.2 Definições
10.3 Objetivos da Força de Fixação
10.4 Torque
10.5 Torquímetros
Exercícios Resolvidos
Exercícios Propostos e Prática de Laboratório
10
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
126
10.1 INTRODUÇÃO
O aumento dos requisitos de segurança e confiabilidade nas
indústrias automobilística, aeroespacial e de equipamentos, tem
levado, nos últimos anos, ao estudo das juntas aparafusadas a
um grau de interesse surpreendente.
A confiabilidade numa fixação aparafusada depende do parafuso
e das partes unidas (denominadas juntas), além da precisão do
cálculo da força tensora necessária e do processo de montagem.
Erros em qualquer um destes passos pode levar ao colapso do conjunto.
O conhecimento de uma junta rigidamente fixada por parafusos é
claramente definido através das seguintes perguntas:a) Qual é a força?b) Como obter a força?c) Como manter a força?
O perfeito domínio destas três variáveis tem sido buscado nos
últimos 100 anos, mas somente após a 2ª metade dos anos 60 é que
um grande desenvolvimento ocorreu.
10.2 DEFINIÇÕES
a) Junta: entende-se por junta, em uma montagem, a união desmontável de dois ou mais componentes, por um elemento de fixação.b) Força tensora: é a força calculada sobre um parafuso, e que tem como finalidade manter o conjunto unido apesar das forças atuantes sobre ele.c) Alongamento: é a deformação, permanente sofrida pelo parafuso, quando este sofre uma força tensora maior que o seu limite de elasticidade.d) Escoamento: é uma fase de deformação que se situa no final do regime elástico, e a partir do qual inicia a fase de alongamento.e) Torque: é o produto de uma força aplicada em um ponto pela distância deste ponto a outro de interesse.f) Torquímetro: é o instrumento que mede o torque dinamicamente, ou seja, durante o aperto do parafuso.
10TToorrqquuíímmeettrroo
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
127
10.3 OBJETIVOS DA FORÇA DE FIXAÇÃO
Numa junta rigidamente fixada por parafusos é preciso obter e
manter uma força tensora ou trativa prévia. Ela deve ser suficiente
para manter as partes fixadas no lugar antes, e principalmente,
durante a operação do equipamento. Isto significa que a junta
deverá manter coesa, e resistir a todos os esforços que possam
alterar este estado. Tais esforços podem ser de natureza trativa,
tentando separar as faces internas, cisalhantes, tentando deslizar
uma face contra a outra, ou, combinados. O conhecimento prévio
destes esforços faz parte da fase de projeto da junta.
Deve-se entender que cada parafuso atua como uma pequena
prensa, comprimindo as partes, uma contra a outra (Figura 81). O
atrito proveniente deste contato forçado entre as faces é o elemento
que mantém a junta resistente ao cisalhamento.
Causas de afrouxamento:
a) Perda da rigidez da estrutura do conjunto;b) Relaxamento da junta;c) Torque insuficiente (baixo aperto);d) Dilatação térmica;e) Trepidação.
Figura 81 – Exemplo de esforço cisalhante numa junta aparafusada.
10.4 TORQUE
Torque, ou momento de uma força em relação a um ponto O (Figura
82), tem sua expressão geral dada por:
T = F. r
Onde: T = torque (N.m, Kgf.m, lbf.polegada)
F = força (N, Kgf, lbf)
R = distância da força a um ponto considerado (normalmente um
eixo, em torno do qual é gerado o torque)
Tipos de torque:
Torque dinâmico: controla o aperto desde quando a torção do
parafuso é iniciada.
Torque estático: necessita-se de uma força para vencer o atrito
estático, até começar a fazer a leitura.
A distribuição do torque aplicado, em pontos percentuais sobre a
energia total, é cerca de:
60% – Atrito (porca/chapa, filetes das roscas, cabeça/chapa)
30% – Alongamento do parafuso
10% – Compressão da junta
Fatores para melhorar a eficiência da montagem
a) Bom acabamento da roscab) Escolha do perfil da roscac) Boa lubrificaçãod) Esquadro e planicidade da cabeça/corpo do parafuso
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
128
Figura 82 – Posições relativas póssíveisentre a força e o ponto O.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
129
10.5 TORQUÍMETROS
Estes instrumentos de aperto, desaperto e medição dividem-se em:
a) de relógio (Figura 83) ou digital
b) de estalo
c) tipo 'clicker', com ponteiras intercambiáveis
O transdutor de torque permite medir o torque durante
o aperto. São mais precisos que um torquímetro e permitem
a medição do ângulo de aperto (deslocamento angular
da ferramenta, a qual pode ser associada uma certa tensão
Figura 83 – Transdutor de torque.
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
130
no parafuso).EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) O que é torque?É o produto de uma força por uma distância, denominada braço de
alavanca.
2) Qual seria um exemplo concreto de torque?Quando se utiliza uma ferramenta com comprimento maior para
facilitar o o aperto ou desaperto de um parafuso, o torque
provocado pela força exercida pela mão em relação ao centro do
parafuso aumenta. Daí o conhecido, mas
não recomendado, uso de um tubo metálico para a
extensão de ferramentas.
3) Defina uma junta.É a união desmontável de uma ou mais partes.
4) Como se distribui a energia do aperto dado num parafusoque une uma junta?Sob as formas de atrito na rosca, entre as superfícies de contato do
parafuso e da porca com a junta, e finalmente, de tração do corpo
do parafuso.
5) Quais as expressões para o torque?T = F . d
EXERCÍCIOS PROPOSTOS E PRÁTICA DE LABORATÓRIO
1) Manusear um torquímetro de 'click' na montagem de umconjunto.
2) Desapertar um parafuso com o uso de ferramentas comtrês comprimentos diferentes e verificar a diminuição daforça necessária.
3) Pesquisar nos setores da montagem da fábrica trêsaplicações de torquímetro, relacionando:
a) tipo de torquímetrob) valor e unidade do torque aplicado
4) Pesquisando em uma tabela apropriada, especificar qualo torque recomendado para o aperto das porcas do eixodianteiro de uma bicicleta aro 21".
EExxeerrccíícciiooss
GGaabbaarriittooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
132
GABARITOS
CAPÍTULO 11.a) 3,969
b) 0,198
c) 41,275
d) 6,548
e) 53,975
2.a) a)1/16"
b) b)3/4"
c) c)63/64"
d) d)5 1/4"
CAPÍTULO 2
1) Estes sistemas foram desenvolvidos para facilitar, ou padronizar
as opções possíveis de fabricação. Isto reduz a variedade de
possibilidades para furos e eixos, e diminuir, igualmente os custos.
2) 40 H7f7 – afastamento superior furo: 25 micra
afastamento inferior furo: 0 micra
afastamento superior eixo: -25 micra
afastamento inferior eixo: -50micra
Ou ainda,
tolerância para o furo: dia. mín.: 40,000 mm / dia máx.: 40,025 mm
tolerância para o eixo: dia. mín.: 39,950 mm / dia. máx.: 39,975 mm
60 H7g6 – afastamento superior furo: 30 micra
afastamento inferior furo : 0micra
afastamento superior eixo: -10 micra
afastamento inferior eixo : -29 micra
Ou ainda,
3.a) 17,462 mm
b) 9,922 mm
c) 31,750 mm
d) 69,453 mm
4.a) 0,500"
b) 0,0625"
c) 0,669"
d) 0,7969"
e) 0,625"
f) 0,5313"
g) 1,125"
h) 2,5625"
GGaabbaarriittooss
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
133
tolerância para o furo: dia. mín.: 60,030 mm / dia. máx.: 60,000 mm
tolerância para o eixo: dia. mín.: 59,990 mm / dia máx.: 59,971 mm
60H7j6 – afastamento superior furo: 30 micra
afastamento inferior furo : 0 micra
afastamento superior eixo: 12 micra
afastamento inferior eixo : -7 micra
Ou ainda,
tolerância para o furo: dia. mín.: 60,030 mm / dia máx.: 60,000 mm
tolerância para o eixo: dia. mín.: 59,993 mm / dia máx.: 60,012 mm
20 H7j6 – afastamento superior furo: 21 micra
afastamento inferior furo : 0 micra
afastamento superior eixo: 9 micra
afastamento inferior eixo : -4 micra
Ou ainda,
tolerância para o furo: dia. mín.: 20,000 mm / dia máx.: 20,021 mm
tolerância para o eixo: dia. mín.: 20,009 mm / dia máx.: 19,996 mm
CAPÍTULO 3
1.
a. 4,00 mm
b. 4,50 mm
c. 32,70 mm
d. 78,15 mm
2.
a) 11,00 mm
b) 16,02 mm
c) 15,34 mm
d) 31,94 mm
3.
a) 0,175"
b) 0,405"
c) 3,038"
d) 1,061"
4.
a. 1/32"
b. 1/8"
c. 10 1/16"
d. 1 11/64"
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
134
CAPÍTULO 4
1.
a. 4,00 mm
b. 42,97 mm
c. 18,61 mm
2.
c) 3,930 mm
d) 1,586 mm
f) 2,078 mm
i) 7,324 mm
CAPÍTULO 5
1.
b) 0,46 mm
c) -1,98 mm
d) 2,53 mm
2.
e) 0,167"
f) 0,227"
g) -0,155"
CAPÍTULO 8
1.
a) Pressão = 10 Kgf/cm2
c) Área do lado direito: 50 cm2
2.
a) Pressão do lado direito: 700 bar
b) Taxa de amplificação: 1:10 ou relação de aumento da pressão no
intensificador
3.
a) 0,175"
b) 0,238"
c) 0,3313"
d) 0,1897"
4.
a) 17,660 mm
b) 28,745 mm
c) 30,035 mm
e) 32,785 mm
CAPÍTULO 7
a) 50'
b) 11° 30'
c) 35'
d) 14° 15'
e) 9° 25'
f) 19° 10'
g) 29° 20'
h) 5° 20'
i) 14° 5'
j) 20'
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Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
136
GLOSSÁRIO
Bomba hidráulica – dispositivo que desloca os fluidoshidráulicos, do reservatório ao sistema hidráulico, fornecendo-lheenergia nas formas de pressão e vazão.
Desempeno – mesa de granito ou ferro fundido que, por seuacabamento extremamente bem executado (polimento), possuierros de planicidade baixíssimos. Assim sendo, desempenha opapel de plano de referência para a oficina ou laboratório.
Eqüidistância – a mesma distância entre todos os elementosconsiderados.
Geratriz – figura geométrica que gera uma outra por translação.Exemplo: uma reta girando no espaço em torno de um eixo geraum cilindro.
ISO – International Standards Organization ou, emportuguês: Organização Internacional para a Normatização.
Onda eletromagnética – radiação que se propaga no vácuoe possui características do tipo comprimento, amplitude efreqüência.
Peso específico – peso por unidade de volume: 4 Kgf/ mm3significa que cada milímetro cúbico de determinado materialpossui o peso equivalente a quatro quilogramas força.
Sistema hidráulico – qualquer sistema ou equipamento quefuncione através da ação de um fluido pressurizado (água, óleo).
Tensões internas – forças internas; localizam-se dentro dopróprio material, podem ser de tração ou de compressão.
Traçagem – nome dado ao processo de riscar a peça, indicandoonde ela deve ser furada, fresada, etc.
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BBiibblliiooggrraaffiiaa
Área de Mecânica - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
138
BIBLIOGRAFIA
Morocini, Cleberson. Tecnologia de aperto de juntas:
Apostila da Exettech – Assessoria Técnica Industrial.
Curso de Mecânica, Telecurso 2000 Profissionalizante:
Editora Globo.
Princípios Básicos de Hidráulica – Senai-RS: Serviço
Nacional de Aprendizagem Industrial, Sistema Fiergs.
Catálogo PG-2000: Mitutoyo do Brasil.
Speck, Henderson José; Scheidt, José Arno; Silva, Julio César.
Desenho Mecânico, Florianópolis: Universidade Federal de
Santa Catarina, Centro de Comunicação e Expressão,
Departamento de Artes.
Frederick J., Gettys; W. Edward; Skove, Malcolm J. Física –
volume 1: Keller Makron Books do Brasil Editora Ltda, 1999.
Física – volume 2, Telecurso 2000: Editora Globo, 1995.
BBiibblliiooggrraaffiiaa
Programa FORMARE /Fundação Iochpe: Fone/Fax: (011) 3060.8388 • E-mail: [email protected]
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