Dia Mundial da Ciência: a metrologia por trás de toda medição industrial

Toda decisão tomada em uma fábrica a partir de um número depende de uma pergunta raramente feita em voz alta: esse número está certo? A ciência que responde a essa pergunta é a metrologia. Na semana de 10 de novembro, data em que a UNESCO celebra o Dia Mundial da Ciência pela Paz e o Desenvolvimento, vale olhar para a metrologia industrial, a parte da ciência que está em cada manômetro, termopar e balança da planta.

O que é metrologia industrial

Metrologia é a ciência da medição e de suas aplicações. Ela costuma ser dividida em três áreas: a científica, que desenvolve e mantém os padrões de maior exatidão; a legal, que regula instrumentos usados em relações de consumo e em fiscalização, como balanças de comércio e bombas de combustível; e a industrial, que cuida das medições feitas na produção e no controle de qualidade.

Na fábrica, a metrologia industrial responde por atividades como a definição de quais instrumentos precisam ser calibrados, a frequência de calibração, a análise dos certificados e a decisão de aprovar ou não um instrumento para uso. Ela também orienta a escolha do instrumento certo para cada medição, considerando faixa, resolução e exatidão.

Rastreabilidade: a corrente que liga a fábrica ao padrão

Uma medição só é confiável se puder ser comparada a uma referência reconhecida. Rastreabilidade metrológica é justamente essa propriedade: a possibilidade de relacionar o resultado de uma medição a um padrão de referência, por meio de uma cadeia contínua e documentada de calibrações, cada uma com sua incerteza.

Na prática, a corrente funciona assim. O transmissor de pressão da linha é calibrado com um padrão de trabalho da própria empresa. Esse padrão é calibrado por um laboratório acreditado. O laboratório, por sua vez, tem seus padrões calibrados por institutos nacionais de metrologia, que no Brasil é o papel do Inmetro. E os institutos nacionais comparam seus padrões internacionalmente.

Por isso, o certificado de calibração não é um papel burocrático: ele é o elo que liga o instrumento do chão de fábrica ao sistema internacional de medidas.

Incerteza de medição

Nenhuma medição é perfeita. Toda medição tem uma incerteza, que expressa a dúvida sobre o resultado, considerando fatores como a resolução do instrumento, a estabilidade do padrão, as condições ambientais e a repetibilidade das leituras.

Para a indústria, a incerteza tem consequências concretas:

• aceitação de produtos: se a incerteza for grande em relação à tolerância, peças boas podem ser rejeitadas e peças ruins aprovadas;
• escolha de instrumentos: um instrumento com incerteza muito próxima da tolerância do processo não serve para controlar esse processo;
• análise de certificados: o erro encontrado na calibração precisa ser avaliado junto com a incerteza informada pelo laboratório;
• definição de critérios: a empresa precisa estabelecer o erro máximo admissível para cada instrumento, de acordo com o uso.

Um erro comum é confundir calibração com ajuste. Calibrar é comparar o instrumento com um padrão e registrar os desvios. Ajustar é intervir no instrumento para reduzir esses desvios. Nem toda calibração exige ajuste.

A redefinição do SI em 2019

A base de todo esse sistema é o Sistema Internacional de Unidades, o SI. Em 20 de maio de 2019, Dia Mundial da Metrologia, entrou em vigor uma revisão histórica do SI, aprovada no ano anterior pela Conferência Geral de Pesos e Medidas.

Com ela, todas as unidades de base passaram a ser definidas a partir de valores fixos de constantes da natureza. O quilograma deixou de depender de um cilindro de metal guardado na França e passou a ser definido pela constante de Planck. O ampere passou a ser definido pela carga elementar, o kelvin pela constante de Boltzmann e o mol pela constante de Avogadro.

Para o dia a dia da fábrica, nada mudou de imediato: um quilograma continua pesando o mesmo. A mudança garante, porém, que as unidades sejam estáveis a longo prazo e possam ser realizadas em qualquer laboratório com a tecnologia adequada, sem depender de um objeto físico único.

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