Breve introdução à metrologia - 1.ª parte

Breve introdução à metrologia

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Manuel dos Santos Pais

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1.ÂŞ Parte

NOTAS SOBRE ESTE TEXTO 1. NĂŁo ĂŠ intenção do autor apresentar nesta Introdução um trabalho sistematizado, ou organizado de modo estritamente didĂĄctico. Todavia, o autor deseja ajudar o leitor a interrogar-se e a buscar um aprofundamento dos seus conhecimentos e competĂŞncia na compreensĂŁo da Metrologia; 2. Esta Introdução nĂŁo estĂĄ centrada, nem dĂĄ relevo Ă Tecnologia MetrolĂłgica, ou vertente instrumental e metodolĂłgica da Metrologia, apesar da importância desta vertente; 3. Por motivo da formação do autor, mas sem perda de generalidade, os exemplos e as referĂŞncias apresentados nesta Introdução sĂŁo frequentemente do âmbito da Metrologia GeomĂŠtrica, ou Metrologia Dimensional; 4. Os termos ou expressĂľes assinalados com asterisco ( medição*, por exemplo) estĂŁo deďŹ nidos no VIM (VocabulĂĄrio Internacional de Metrologia)[1]; contudo, sĂł alguns termos (do VIM), e sĂł nas primeiras citaçþes, serĂŁo assinalados com asterisco. Quando ĂŠ uma expressĂŁo que o autor quer assinalar com asterisco, a mesma expressĂŁo ĂŠ sublinhada (unidade de medida*, por exemplo); 5. Os termos (metrolĂłgicos) rasurados (precisĂŁo, por exemplo) nĂŁo devem ser usados por serem desaconselhados, ou nĂŁo constarem no VIM [1], ainda que alguns sejam tradicionais, expressivos e correntes; 6. Alguns termos, por serem expressivos, comuns e correntes, mas ambĂ­guos, serĂŁo apresentados a itĂĄlico (qualidade, por exemplo); algumas expressĂľes e termos, para destaque, serĂŁo tambĂŠm apresentados a itĂĄlico (Com que cuidados?, por exemplo); 7. O sĂ­mbolo “/â€? tanto poderĂĄ representar o sinal de divisĂŁo aritmĂŠtica, como signiďŹ car alternativa (distância/deslocamento, por exemplo) 8. As propostas de pesquisa, reexĂŁo, ou leitura, no ďŹ m de cada secção, destinam-se a proporcionar ao leitor a oportunidade de aprofundar e tornar mais rigorosos os seus pensamento e informação metrolĂłgicos: ter dĂşvidas ĂŠ saber; 9. Apesar do cuidado do autor, poderĂĄ ocorrer, nesta Introdução, um ou outro erro, gralha, ou incoerĂŞncia; 10. O autor (ainda) nĂŁo escreve segundo o Novo Acordo OrtogrĂĄďŹ co.

1. PREÂMBULO Medir Ê um processo com propósito, não Ê desinteressado – a pesagem, no mercado, entre outros objectivos, destina-se a determinar a quantia que o cliente deverå desembolsar. Medir tem custos, não Ê gratuito – um funcionårio medidor (em muitos casos, metrologista Ê termo exagerado) consome parte do seu tempo a medir e usa um instrumento adquirido para fazer mediçþes. Medir tem consequências, não Ê irrelevante – a medição da alcoolemia de um condutor poderå levar à sua detenção.

Medir då um resultado inambíguo, igual em toda a parte, não Ê equívoco – mediçþes bem feitas conduzem a resultados dentro

de um intervalo incontroverso. Medir Ê um processo frequentemente banalizado, mas não Ê banal – a leitura, ou indicação* dada por um instrumento poderå não ser correcta, ou ter de ser analisada/criticada, processada e composta, ou integrada com outras leituras, ou indicaçþes.

Nas mediçþes, sĂŁo pertinentes e frequentemente necessĂĄrias as respostas Ă s seguintes perguntas, entre outras: medir: O quĂŞ? Num objecto hĂĄ geralmente um nĂşmero indeďŹ nido de grandezas mensurĂĄveis; Por quĂŞ? Pode evitar-se a medição e os respectivos custos?

Para quê? Qual Ê o objectivo, ou propósito de cada uma das mediçþes?

Com quĂŞ? HĂĄ, frequentemente, vĂĄrios instrumentos, ou sistemas de medição, disponĂ­veis para uma medição. Que instrumento usar? Medir o comprimento de ďŹ bras que integram um material compĂłsito ĂŠ diferente de medir tecidos para a confecção de vestuĂĄrio. Num grande nĂşmero de casos, em que nĂŁo hĂĄ critĂŠrios, ou imposiçþes explĂ­citos e especĂ­ďŹ cos para a medição, mede-se com os intrumentos de medição que estiverem disponĂ­veis e com os quais o medidor estĂĄ mais familiarizado; Como? De que modo se deve apresentar o objecto ao instrumento? Com que procedimentos?

Por quem? Um especialista em pesagem de batatas estarĂĄ habilitado para a pesagem de ouro?

Quando? Uma peça metĂĄlica acabada de sair da moldação onde solidiďŹ cou – acima da temperatura ambiente – poderia ser medida para efeito de controlo?

Quantas vezes? O diâmetro de um cilindro deve ser medido em cima, em baixo, ou a meio? Ou nas três secçþes do cilindro?!

A que intervalos (de tempo)? A que intervalo se deve medir a glicemia de um paciente?

Em que condiçþes? Num laboratório de Metrologia Dimensional, as mediçþes deverão ser feitas a 20 ºC. Com que custo? No custeio de um produto, qual Ê o valor imputåvel às mediçþes?

Com que exactidĂŁo, ou rigor? Exige-se mais rigor no LaboratĂłrio de FĂ­sica do que no mercado dos gĂŠneros alimentĂ­cios.

Com que cuidados? É necessårio, por exemplo, nivelar uma måquina-ferramenta antes de iniciarmos o seu controlo geomÊtrico/metrológico.

Com que formação (do medidor, ou do metrologista)? Um agrimensor estarå habilitado para medir a rugosidade de uma superfície metålica?

PoderĂ­amos fazer ainda mais perguntas pertinentes e relevantes sobre cada processo de medição, contudo, as perguntas acima terĂŁo mostrado ao leitor a especiďŹ cidade e complexidade do processo de medição. Todavia, sĂł para algumas pessoas com necessidades especĂ­ďŹ cas de medir ĂŠ que algumas destas perguntas fazem sentido, ou tĂŞm signiďŹ cado e relevância.

[Proposta de reexão: Quantas, quais e com que propósito fez mediçþes, hoje?]

Medir bem Se, em voo assistido, algum dos instrumentos de uma aeronave não mede bem – a altitude, ou a velocidade, por exemplo –, a mesma aeronave poderá ficar descontrolada, podendo advir acidentes e mortes, como já aconteceu, várias vezes.

Não é impossível que uma má medição possa conduzir alguém a situações sérias: a medição errada da alcoolemia de um condutor pode fazer com que o mesmo possa ser detido injustamente. Há profissões em que se exige altura mínima (aos candidatos): a medição mal feita da altura pode impedir (injustamente) alguém de aceder a tais profissões (manequim de moda, entre outros). Medimos para fazermos trocas justas.

Como se garante que 30 litros indicados no visor da bomba da gasolina correspondem a 30 litros verdadeiros, exactos, de combustível?

Se, no mercado, os peixes de determinado tipo com menos de 2 kg são pagos, por exemplo, a 10 €/kg, e com 2 kg, ou mais, são pagos a 12 €/kg, estaremos interessados em que a pesagem/ medição, por este motivo adicional, não tenha erros, ainda que a incerteza seja incontornável, mas controlável. Um pequeno erro poderá traduzir-se em diferenças de quantias apreciáveis!

Por isso, do rigor, justeza* e exactidão* das medições poderão depender a nossa liberdade (temporária), as multas, o valor e proveito das trocas comerciais, ou as conclusões de um trabalho científico.

[Proposta de pesquisa: Que garantia(s) podemos ter de que a medição, por exemplo, da alcoolemia, pelas autoridades rodoviárias, é bem feita?, e que não há risco de detenção indevida do condutor, ou perigo de circulação de condutores alcoolizados, mas legalmente autorizados?!]

Qualidade e confiabilidade É da sabedoria popular que não há duas coisas iguais. Não há, por exemplo, dois instrumentos metrológicos iguais. Se não há duas réguas iguais, que confiança podemos ter nas medições feitas com as mesmas? Se não há duas balanças realmente iguais, que confiança podemos ter nas pesagens feitas com as mesmas?, ou com quaisquer outros instrumentos nominalmente iguais?

Se, garantidamente, não há duas coisas iguais, os instrumentos dos comerciantes, por exemplo, entre outros, serão todos distintos. E se todos os instrumentos são distintos, que confiança podem ter os clientes nas medições feitas com tais instrumentos e nas respectivas medidas? Poderá haver algumas medidas que não são aceitáveis? E qual, ou quais poderão ser os critérios de aceitação das medidas, ou resultados das medições?

[Os instrumentos usados nas medições para venda ao público são verificados (calibrados, ou aferidos, como se ouve frequentemente) regular e obrigatoriamente, por entidades oficiais independentes.]

Que desvios, incertezas, ou erros (estas três palavras correspondem a conceitos metrologicamente diferentes!) de algumas medidas poderão legitimar a impugnação de um contrato, a contestação de uma coima, a infirmação de uma teoria científica, a legitimidade de uma devolução de uma compra, a imputação de uma culpa e consequente indemnização?

É necessário garantir a qualidade das medidas. E em que consiste essa qualidade?

Em muitas transacções, o que preside às trocas é a confiança do cliente no comerciante e, em princípio, as questões anteriores não são questões verdadeiramente importantes (para a transacção). Todavia, o folclore e a sabedoria popular contêm referências às medidas por excesso resultantes dos processos de medição levados a cabo em algumas casas de comércio.

Porém, quando a actividade, entre outras, é a investigação, a fidelidade*, a justeza* e confiabilidade das medições são essenciais.

Necessitamos de analisar o domínio da Metrologia para conhecer os factores e as fontes de erro e de incerteza que estão presentes no processo de medição, para que os resultados de tal processo – as medidas –, sejam confiáveis.

Necessitamos ainda de conhecer documentos e preceitos normativos para garantir a aceitação dos resultados metrológicos.(Por vezes, na indústria, clientes com boas formação e informação metrológicas exploram abusivamente os fornecedores metrologicamente menos capazes, descobrindo, malevolamente, defeitos nas peças recebidas, e negociando/impondo preços mais reduzidos).

[Proposta de pesquisa: A bomba da gasolina, a balança do hipermercacado e os equipamentos metrológicos dos laboratórios de análises clínicas são confiáveis? Que garantias têm os clientes?]

Reprodutibilidade* Medir é avaliar, mas nem toda a avaliação é medição. Em geral, não se mede a felicidade, o talento, ou o medo. Mas, não nos inibimos de avaliar a felicidade, o talento, ou o medo de alguém em particular, adjectivando-os, atribuindo-lhes graus, intensidades, marcas, índices. Mas não há critérios geralmente consensuais para o estabelecimento de um padrão reprodutível do medo, do talento ou da felicidade. Todavia, poder-se-á medir a força exercida por uma pessoa sobre um objecto, bem como o peso e a altura dessa pessoa, por exemplo. Estas grandezas têm reprodutibilidade*. O medo e a felicidade, por exemplo, ainda não são grandezas, no sentido físico, ou químico, por exemplo, ou outra vertente objectiva. O medo e a felicidade não têm reprodutibilidade* (metrológica).

A medição é objectiva: o resultado é essencialmente independente de quem mede, do instrumento de medição e das condições ambientais. Já a avaliação (genérica) é subjectiva – depende do avaliador ou observador, dos seus critérios, temperamento, humor, cultura, entre outros factores. E para um mesmo avaliador, o resultado da avaliação depende das circunstâncias.

[Proposta de pesquisa: Qual é a diferença entre repetibilidade* e reprodutibilidade*? Pesquise também as expressões matemáticas, se as houver, para o cálculo destas propriedades].

FONTES DOCUMENTAIS [1] IPQ, VIM – Vocabulário Internacional de Metrologia, Monte da Caparica; 2008.

[2] Somolinos, S.E., La medición en el taller mecánico (tomo I), Ediciones CEAC, S.A. 1962.

[3] Arias, H.; Esteban, J.M.L., Tecnologia Mecanica y metrotecnia (volumen II), Editorial Donostiarra, 1976.

[4] Gorodetsky, Y. G., Measuring instruments – Design and use, Mir publishers, 1976.

Texto escrito de acordo com a antiga ortografia.

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a instalações fabris de manufactura mecânica, procure ilustrar esta diferença com casos concretos de artefactos industriais.]