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Medidas Elétricas Madeleine Medrano Castillo Albertini Faculdade de Engenharia Elétrica Universidade Federal do Triângulo Mineiro Ementa 1 – Introdução – Conceitos básicos Algarismos Significativos: algarismo mais significativo, menos significativo e duvidoso Quantidade de AS Operações matemáticas com AS Notação científica Ordem de grandeza Arredondamento Prefixos métricos: múltiplos e submúltiplos A grafia correta: nomes de unidades, símbolos de unidades, plural Grafia dos números Grafia dos prefixos métricos 2 - Sistema de Unidades de Medidas Unidades Fundamentais e Unidades Derivadas Sistemas de Unidades Sistema Internacional de Unidades Outros Sistemas de Unidades Unidades Elétricas e Magnéticas Conversões de Unidades Ementa 3 – Medição e Teoria Básica dos Erros Definições de termos utilizados em metrologia Exatidão e Precisão Tipos de Erros, Erro sistemático, Erro aleatório, Erro de Leitura, Erro grosseiro Métodos de Medição, Erro absoluto e relativo de medição indireta Análise Estatística: Média aritmética, Desvio da média, Desvio padrão, Desvio quadrático médio Erro presumível, Probabilidade de Erros, Erros-Limite Análise Estatística: População, Amostra, Distribuição de frequência Propagação de erros Incerteza de medição 4 - Instrumentos Indicadores Eletromecânicos Amperímetro Voltímetro Ohmímetro Ementa 5 – Instrumentos e Medição de Resistencia e de Isolamento Medição de resistência Medição de resistência de isolamento Ohmímetro (serie, paralelo ou shunt) Megôhmetro a magneto 6 – Instrumentos Analógicos e Digitais Osciloscópio Multímetro analógico e digital Fasímetro etc Medir Medições no dia-a-dia Potência da lâmpada Tempo de cozimento Volume de leite Velocidade do automóvel Dimensões das peças Horário do despertador Volume de combustível Pressão dos pneus Rotação do motor Comprimento da calça Temperatura da geladeira Consumo de energia Tamanho do peixe Quantidade de arroz Importância de medir "O conhecimento amplo e satisfatório sobre um processo ou fenômeno somente existirá quando for possível medi-lo e expressá-lo através de números". Lord Kelvin, 1883 Exemplo de medição 1 mensurando indicação 2,4 unidades unidade 0 1 2 instrumento de medição 3 4 Exemplo de medição 2 tensão do gerador: 5,305 V constante do sistema de medição: 15,080 (km/h)/V Velocidade 5,305 V * 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/h O que é medir? O que é medir? Medir é o procedimento experimental através do qual o valor momentâneo de uma grandeza física (mensurando) é determinado como um múltiplo e/ou uma fração de uma unidade, estabelecida por um padrão, e reconhecida internacionalmente. Algumas definições Mensurando é o objeto da medição. É a grandeza específica submetida a medição. Indicação é o valor de uma grandeza fornecido por um sistema de medição. Indicação direta é o número mostrado pelo sistema de medição. A indicação direta pode ou não ser apresentada na unidade do mensurando. Intrumento de medição Mensurando tensão do gerador: 5,305 V Indicação Direta constante do sistema de medição: 15,080 (km/h)/V Velocidade 5,305 V * 15,080 (km/h)/V = 80,0 km/h Medir para que? Medir para que? Monitorar Observar passivamente grandezas; Controlar Observar, comparar e agir para manter dentro das especificações; Investigar Descobrir o novo, explicar, formular. Medir para monitorar... Compra e venda de produtos e serviços: consumo de água, energia elétrica, taxímetro, combustíveis, etc. Sinais vitais: pressão arterial, temperatura, nível de colesterol; Atividades desportivas: desempenho, recordes; Medir para monitorar... Medir para controlar... Especificações xxxx ± xx yyyy ± yy zzz ± z Medir Comparar Agir Controle e Operação em tempo real Sistemas Elétricos de Potencia (SEP) SCADA 19 Medir para controlar... Medir para controlar... rota pressão altitude temperatura velocidade Medir para investigar... Medir para investigar... Pequenas diferenças nas medidas podem levar a conclusões completamente diferentes. Medir para investigar... Compreender Descobertas Dominar Validar, científicas, estudar fenômenos; know-how; Evoluir Melhorar continuamente, expandir limites Elementos da inovação tecnológica Idéia invento oportunidade pesquisa aplicada ensaios CQ patenteamento desenvolvimento prototipagem design processos fabricação certificação marketing produção plano produção Onde tem metrologia? Produto Serviço Inovador Instrumentos de Medição Dispositivo usado para fazer a comparação entre a quantidade medida de uma uma grandeza física e a quantidade padrão internacional Instrumento de Medição Em qualquer modo de uso ele não pode, de forma alguma, alterar o perturbar o corpo ou o sistema sob medida. Por isso, cada instrumento de medida deve ser projetado e utilizado para sua aplicação especifica, uma vez que, quase sempre, o seu uso para outros fins costuma gerar erro na medida e perturbações no sistema. Podem ser divididos em dois tipos: Instrumentos padrão: são projetados para simular ou reproduzir uma grandeza ou uma unidade de medida e seu uso é restrito a laboratórios ou à avaliações de instrumentos de medida. Pelo fato de serem usados como referencia, são mais bem construídos, mais complexos e requerem condições especiais de uso, manutenção, posicionamento, transporte, montagem etc. Podem ser divididos em dois tipos: Instrumentos de medida: são projetados e usados para se obter a medida de uma grandeza. Não tem o grau de sofisticação de um instrumento padrão e, por isso, o seu erro é considerável, normalmente entre +\- 0,5% e +\- 5% Voltímetros, barômetros etc. amperímetros, termômetros, Errar é inerente Medições geram erros mensurando má definição do mensurando condições ambientais imperfeições do sistema de medição Sistema de medição procedimento de medição indicação ± ERROS influência do operador O processo de medição Processo de medição definição do mensurando procedimento de medição resultado da medição condições ambientais operador sistema de medição O resultado da medição Definição Conjunto de valores atribuídos a um mensurando, completado por todas as outras informações pertinentes disponíveis. mensurando Resultado da medição Sistema de medição -IM indicação RB +IM VV Resultado da medição É a faixa de valores dentro da qual deve se situar o valor verdadeiro do mensurando. RM = (RB ± IM) unidade Resultado base é a estimativa do valor do mensurando que, acredita-se, mais se aproxime do seu valor verdadeiro. Incerteza da medição é o tamanho da faixa simétrica, e centrada em torno do resultado base, que delimita a faixa onde se situam as dúvidas associadas à medição. Bom-senso Conhecimento Honestidade Pilares da Metrologia Distribuição de Pontos 1 prova correspondendo a 70% da nota final; Listas de Exercícios e atividade em sala de aula correspondendo a 30% de nota. Presença obrigatória em sala de aula. Bibliografia Referências Básicas 1. SENRA, RENATO. Instrumentos e Medidas Eletricas, Editora Barauna – São- Paulo 2011. 2. ALBERTAZZI G. JUNIOR, A.; SOUSA, A. R., Fundamentos de Metrologia Científica e Industrial. Barueri: Manole, 2012. 3. BALBINOT, A.; BRUSAMARELLO, V. J., Instrumentação e Fundamentos de Medidas, Volume 1. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 4. SOISSON, H. E., Instrumentação Industrial. Revisão Técnica: Luis Roberto de Godói Vidal. Curitiba: Hemus, 2002. Referências Complementares 1. CIPELLI, A. M. V.; MARKUS, O.; SANDRINI, W. J., Teoria e Desenvolvimento de Projetos de Circuitos Eletrônicos. 23 ed. São Paulo: Érica, 2011. 2. FIALHO, A. B., Instrumentação Industrial: Conceitos, Aplicações e Análises. 7. ed. rev. São Paulo: Érica, 2011. 3. IRWIN, J. D.; NELMS, R. M., Análise Básica de Circuitos para Engenharia. Tradução e Revisão Técnica: Fernando Ribeiro da Silva. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, c2010. 4. JOHNSON, D. E.; HILBURN, J. L.; JOHNSON, J. R., Fundamentos de Análise de Circuitos Elétricos. Tradução: Onofre de Andrade Martins e Marco Antonio Moreira de Santis. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. 5. LIRA, F. A., Metrologia na Indústria. 7. ed. São Paulo: Érica, 2010.
