METROLOGIA - CONSTRUTORA DA
CONFIANÇA NA SOCIEDADE
Eduarda Filipe
Dia da Metrologia
Em 20 de maio de 1875, faz agora 138 anos, foi assinada a Convenção do Metro, tratado diplomático celebrado em Paris por dezassete países, entre os quais Portugal Esta Convenção consagrou o Sistema Métrico decimal, designado em 1960 o Sistema Internacional de unidades de medida, SI de utilização universal e adoptado
O tema das Comemorações para 2013 “Medições na vida quotidiana”
foi estabelecido pelo BIPM, organismo internacional responsável pela Convenção do Metro
Sumário
1. Introdução
2. Enquadramento internacional 3. Padrões nacionais
4. SI - Sistema Internacional de Unidades 5. Projetos europeus
A METROLOGIA é a ciência da medição e suas aplicações
Inclui as unidades de medida, os seus padrões e os instrumentos de medição, bem como todas as questões teóricas e práticas
relacionadas com as medições
3 vertentes principais na metrologia
científica legal aplicada
• A científica ocupa-se das unidades de medida e da realização dos
padrões de mais elevado nível metrológico
• A legal abrange as aplicações comerciais, fiscais, de proteção do
ambiente, da conservação da energia, da saúde, da segurança, etc., que cada Estado entende regulamentar no seu território
• A aplicada respeita às aplicações na produção e no seu controlo, bem
Atribuições principais do IPQ - METROLOGIA
c Realizar os padrões nacionais das unidades de medida c Participar em comparações internacionais
c Participar em projectos de desenvolvimento metrológico
l Elaborar legislação metrológica e promover a sua aplicação l Aprovar modelos de instrumentos de medição
l Qualificar e acompanhar entidades para a realização de operações de controlo metrológico
l Realizar ações de formação na área de controlo metrológico
a Dar rastreabilidade aos padrões de referência de outros laboratórios
nacionais e outra instrumentação (calibrações e verificações metrológicas)
Nota Histórica
Pesos da Reforma de D. Manuel I (1499)
Padrão Nacional 1 marco = 229 g
valor próximo do marco de Colónia
Missão do Laboratório Nacional de Metrologia
Assegurar o rigor e a rastreabilidade das medições no território nacional, concretizando o objetivo
Constitucional de soberania no domínio dos padrões de medida e do controlo dos instrumentos de medição
necessários à indústria e à sociedade portuguesa em geral
Visão do Laboratório Nacional de Metrologia
Ser um suporte da competitividade nacional e do bem estar dos cidadãos, por via de uma infraestrutura
metrológica tecnologicamente evoluída
Ser a Entidade Nacional de Referência na rede
metrológica europeia em construção, contribuindo, assim, para a liderança da Europa no quadro da
A METROLOGIA é a ciência da medição
Ciência base para praticamente todas as áreas da atividade humana
• Indústria, energia, meio ambiente, saúde, segurança, comunicações, transportes….
onde são necessárias medições exatas e geradoras de confiança para o utilizador
A METROLOGIA é a ciência da medição
• Essencial à investigação fundamental na procura de medições de elevada exatidão e pequena incerteza
• Enquanto ciência, cria novas e melhores capacidades
de medição
• O desenvolvimento das capacidades de medição
A METROLOGIA é a ciência da medição
• É na inovação que a metrologia e a rede de Laboratórios
Nacionais de Metrologia (LNM) se destacam
• Os LNM cooperam com as Universidades, os Centros de Saber e
a Indústria
• A função principal dos LNM é fornecer rastreabilidade aos
padrões de medição e, por isso, são "construtores de confiança"
para todas as áreas na sociedade e na indústria, onde a medição é a base para a tomada de decisões
• Os LNM divulgam os resultados da sua investigação que é
INSTITUT0 PORTUGUÊS DA QUALIDADE INSTITUT0 PORTUGUÊS DA QUALIDADE METROLOGIA Científica Aplicada Legal METROLOGIA Científica Aplicada Legal NORMALIZAÇÃO • Organismo Nacional de Normalização • Organismos Sectoriais (ONS) NORMALIZAÇÃO • Organismo Nacional de Normalização • Organismos Sectoriais (ONS) QUALIFICAÇÃO Acreditação (IPAC) Laboratórios Organismos de inspeção Organismos de Certificação Certificação Organizações Produtos Pessoas QUALIFICAÇÃO Acreditação (IPAC) Laboratórios Organismos de inspeção Organismos de Certificação Certificação Organizações Produtos Pessoas
Sistema Nacional de Metrologia IPQ
Instituição Nacional de Metrologia
Metrologia Científica Metrologia Aplicada Metrologia Legal
LNM IPQ - LCM LD IST/ITN – LMRI Laboratórios Nacionais 54 Laboratórios de Calibração Acreditados (em 19 domínios) IPAC - ISO/IEC 17025:2005 IPQ
5 Direções Regionais do MEE 2 Regiões Autónomas 118 SMM & SCM 54 OVM 579 R&I de IM 9 Organismos Notificados Total 768
SI Padrões das Unidades BIPM Padrões Nacionais LNM Padrões de referência Laboratórios Acreditados
Padrões industriais –Empresas
Medições correntes –Utilizadores finais
SPQ Metrologia Normalização Qualificação Científica Aplicada Legal Cadeia de Rastreabilidade
Enquadramento Internacional Metrologia
Científica
Convenção do metro (1875)
Assegurar a uniformidade das
medições e a sua rastreabilidade ao SI
Metrologia Legal
Organização Internacional de Metrologia Legal (1955)
Harmonização dos procedimentos da metrologia legal
BIPM, Pavillon de Breteuil, Sèvres, França www.bipm.org
BIML, Paris, França
A Convenção do Metro
Assinada em 20 de maio de 1875 por 17 países, entre os quais Portugal
Tratado Diplomático
Ratificado pela Lei de 19 de abril de 1876 de D. Luís I
Esta Convenção consagrou o Sistema Métrico decimal, designado em 1960 o Sistema Internacional (SI) de
unidades de medida, de utilização universal e adoptado formalmente em Portugal em 1983
A Convenção do Metro
Cria o BIPM – Bureau Internacional de Pesos e Medidas
Organização intergovernamental que funciona sob a autoridade da CGPM – Conferência Geral de Pesos e Medidas
e a supervisão do CIPM – Comité Internacional de Pesos e Medidas
BIPM – Missão e funções
Assegurar a uniformidade das medições e a sua rastreabilidade ao SI
Autoridade para atuar no domínio da metrologia mundial,
nomeadamente nos padrões de medição e na equivalência dos padrões nacionais
Laboratório Internacional de Metrologia Secretariado
BIPM, Pavillon de Breteuil, sediado em Sèvres, França
CGPM
Reúne periodicamente | normalmente todos os quatro anos 2ª CGPM 1895
Chappuis
Chappuis – Termometria de gas e resistência de platina com Callendar
H. de Macedo
H. de Macedo - Representante Português
A Convenção do Metro
14 de outubro de 1999 21ª CGPM
Acordo de Reconhecimento Mútuo (MRA)
Reconhecimento e equivalência dos padrões e dos
certificados de calibração dos países-membros desde que
• ….. participem em comparações interlaboratoriais regulares • ... e tenham Sistemas da Qualidade segundo as normas
MRA – Acordo de Reconhecimento Mútuo do CIPM
As CMC - Capacidades de Medição e de Calibração dos LNM
reconhecidas constam de uma base de dados, mantida pelo BIPM http://www.bipm.fr
Padrões nacionais Resultado das comparações-chave e suplementares Sistema da qualidade implementado e avaliado Demonstração da competência técnica às regiões metrológicas mundiais Registo das CMC na base de dados JCRB-BIPM
Organização da metrologia científica
• O IPQ é signatário do Acordo de Reconhecimento Mútuo
do CIPM (MRA)
• O IPQ é membro da EURAMET – Organização Regional de
metrologia (RMO)
• O SNM é distribuído pelo IPQ-LNM e pelo IST/ITN-LMRI
• O LNM e o LMRI têm um Sistema da Qualidade
reconhecido internacionalmente segundo a NP EN ISO/IEC 17025:2005 e o Guia ISO 34
Enquadramento Regional
EURAMET - Associação Europeia dos Laboratórios Nacionais de Metrologia
38 estados -membros
WELMEC – Metrologia Legal Europeia
Rastreabilidade Metrológica Convenção do Metro (1875) Comité Internacional de Pesos e Medidas Acordo de Reconhecimento Mútuo (CIPM MRA) (1999) Instituto Português da Qualidade (Decreto-Lei nº 71/2012 de 21 de março) Departamento de Metrologia LNM – Laboratório Nacional de Metrologia
IST - Instituto Tecnológico e Nuclear
Laboratório de Metrologia de Radiações Ionizantes - LMRI Padrões Internacionais
IPAC IPQ-LNM, IST/ITN-LMRI e LNM internacionais Laboratórios de calibração 54 acreditados Laboratórios de ensaios 333 acreditados
A METROLOGIA DO IPQ EM NÚMEROS - 2012
39 regulamentos de controlo metrológico atualizados para diferentes tipos de instrumentos de medição, segundo a legislação europeia e internacional
Um laboratório moderno com 56 domínios metrológicos diferentes
768 entidades públicas e privadas qualificadas para
exercerem o controlo metrológico Um sistema autossustentável
30 técnicos - 25 com grau
universitário dos quais 8 são mestres e doutorados 2 200 m2 laboratoriais; 10 000 m2 área coberta 3,3 M€ de receitas correntes 1 444 calibrações 222 preparações e certificações de materiais de referência 958 verificações de controlo metrológico 148 comparações interlaboratoriais internacionais 149 CMC reconhecidas 28 aprovações de modelo
Museu - espólio de 3 000 peças e documentos
5 Direções Regionais + 2 Regiões Autónomas
54 Organismos de Verificação Metrológica 105 Serviços Municipais de Metrologia (que cobrem 185 concelhos)
13 Serviços Concelhios de Metrologia (que cobrem 108 concelhos)
579 Reparadores e Instaladores de Instrumentos de Medição
9 Organismos Notificados
Total entidades 768 A METROLOGIA DO IPQ EM NÚMEROS - 2012
PONTOS FORTES
Competência elevada Instalação única
Excelente reconhecimento internacional
Integração da metrologia científica, aplicada e legal
Autofinanciamento
PONTOS FRACOS
Formação longa e in-job
Custos de manutenção elevados Dificuldade de contratação
Ausência de carreira de investigação
OPORTUNIDADES
Equipa jovem EMPIR
Capacidade de I&D
Boa relação com os clientes
Cooperação com as Universidades
AMEAÇAS Falta de reconhecimento/conhecimento das entidades públicas Dificuldades no investimento Fuga de quadros
• A criação do Sistema Métrico Decimal no tempo da Revolução
Francesa é o primeiro passo no desenvolvimento do actual
Sistema Internacional de Unidades.
• Em 1832, Gauss promoveu fortemente a aplicação do Sistema
Métrico em conjunto com o segundo definido na astronomia como um sistema coerente de unidades para as ciências
físicas.
• Mais tarde, Gauss e Weber estenderam estas medições para
incluir os fenómenos eléctricos.
• Com a Convenção do Metro assinada em 20 de Maio de 1875,
o CIPM concentrou-se na construção de novos protótipos
considerando o metro e o quilograma como as unidades de base do comprimento e da massa.
• Em 1889, a 1ª CGPM sancionou os protótipos internacionais
para o metro e o quilograma.
• Em conjunto com o segundo astronómico - Sistema de três
unidades mecânicas dimensionais
Padrões internacionais do metro e do kilograma de 1892
Portugal recebeu as cópias nº 10
1921 – 6ª CGPM
• aumentado o âmbito do BIPM para outros domínios
da física
1954 – 10ª CGPM
• introdução do ampere, do kelvin e da candela
como unidades de base para as grandezas corrente eléctrica, temperatura termodinâmica e
intensidade luminosa
1960 - 11ª CGPM
• Sistema Internacional de Unidades (SI)
1971 - 14ª CGPM
• adição da mole como unidade de base para a
quantidade de matéria ficando o sistema com sete unidades de base
Adotado em Portugal pelo DL nº427/83,
revisto posteriormente pelos DL n.º 238/94, n.º 254/2002 e DL n.º 128/2010
como o Sistema Legal de unidades de medida
24ª CGPM (2011) - SI
Comité Consultivo das Unidades (CCU)
“Sobre a possível futura revisão do SI”
novas definições para as sete unidades de base do SI, redigidas usando uma formulação designada
“de constante explícita”
a unidade é definida indirectamente dando explicitamente um valor exacto a uma constante fundamental reconhecida
24ª CGPM - SI
Para as sete unidades de base do SI | constantes fundamentais
segundo | frequência da transição hiperfina no estado fundamental do átomo de césio 133 ∆ν(133Cs)hfs é exatamente 9 192 631 770 hertz, Hz
metro | velocidade da luz no vazio é exatamente 299 792 458 metros por segundo, m·s-1
kilograma | constante de Planck h é exatamente 6,626 06X×10-34 joule segundo,
J·s
ampere | carga eléctrica elementar e é exatamente 1,602 17X × 10-19 coulomb, C
kelvin | constante de Boltzmann k é exatamente 1,380 65X × 10-23 joule por
kelvin, J·K-1
mole | constante de Avogadro NA é exatamente 6,022 14X ×1023 por mole, mol-1
candela | eficácia luminosa de uma radiação monocromática de frequência 540 × 1012 Hz é exatamente 683 lumen por watt, lm·W-1
O SI depois de outubro de 2011 Exemplo - definição do kilograma
O kilograma, kg, é a unidade da massa; a sua magnitude é obtida fixando o valor numérico da constante de Planck para ser
exatamente igual a 6,626 06X × 10-34 s−1·m2·kg o que é igual a J·s
>> abrir o caminho para a definição da unidade da massa através de duas equações fundamentais da física
E = m · c2 e E = h ·ν
que relaciona a energia à massa e à frequência e o que leva a
Balança de watt do BIPM Esfera de silício
Projeto Avogadro - NPL
Projetos internacionais para a revisão do SI Constantes de Planck e nº de Avogadro
SI – Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais 1,00E-10 1,00E-09 1,00E-08 1,00E-07 1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02 1,00E-01 1,00E+00 1929 1969 1973 1986 1998 2002 2006 2010 velocidade da luz no vazio carga elementar Plank nº de Avogadro Boltzmann G Josephson von Klitzing Dados CODATA
SI – Evolução da incerteza relativa em constantes fundamentais
incerteza relativa 1929 1969 1973 1986 1998 2002 2006 2010
velocidade da luz
no vazio 1,33E-05 4,00E-09 ---- ---- ---- ---- ----carga elementar 3,30E-07 4,40E-06 2,90E-06 3,00E-07 3,90E-08 8,50E-08 2,50E-08 2,18E-08
Plank 1,22E-03 7,60E-06 5,40E-06 6,00E-07 7,80E-08 1,70E-07 5,00E-08 4,38E-08
nº de Avogadro 1,00E-03 6,60E-06 5,10E-06 5,90E-07 7,90E-08 1,70E-07 5,00E-08 4,48E-08
Boltzmann 1,02E-03 4,30E-05 3,20E-05 8,50E-06 1,70E-06 1,80E-06 1,70E-06 9,42E-07
G 3,00E-04 4,60E-04 6,15E-04 1,28E-04 1,50E-03 1,50E-04 1,00E-04 1,20E-04
Josephson --- 2,20E-06 2,60E-06 3,00E-07 3,90E-08 8,50E-08 2,50E-08 2,27E-08
EURAMET-iMERA 2007-2011 (67 M€) Constantes fundamentais e SI Saúde Comprimento Eletricidade e Magnetismo
2 projetos com participação nacional
• Breath analysis as a diagnostic tool for early disease detection, IPQ • Increasing cancer treatment efficacy using 3D brachyterapy”, ITN
EURAMET – EMRP
2009-2017 (última call em 2013)
EMRP – Programa Europeu de Investigação Metrológica 400 M€
22 estados-membros
No âmbito do 7º Programa-Quadro da CE / Artº 185 do Tratado da UE
Sucede ao Programa iMERA (2007)
Objetivos:
• Acelerar o desenvolvimento de novas capacidades de medição
com impacto estratégico a nível europeu
• Compromisso de disseminação e aplicação do conhecimento
gerado junto dos stakeholders
Projetos conjuntos de investigação metrológica (JRP) com a colaboração
de instituições públicas, laboratórios de investigação, universidades e indústria
EMRP - Os Grandes Desafios
Investigação multidisciplinar nas áreas: • Saúde
• Energia • Ambiente
Projetos JRP em curso com participação nacional
2009
ENG05 Lighting “Metrology for Solid State Lighting
2010
ENV05 OCEAN “Metrology for ocean salinity and acidity”
IND04 MetroMetal “Ionising Radiation Metrology for the Metallurgical Industry”
2011
HLT07 MeDD “Metrology for drug delivery”
SIB10 NOTED “Novel Techniques for Traceable Temperature Dissemination »
2012 (projetos a iniciar em 2013)
SIB58 Angles - Angle metrology
SIB60 Surveying - Metrology for long distance surveying
IND57 MetroNORM - Metrology for processing materials with high natural radioactivity
EMRP / EMPIR
EMRP - Fim do programa 2013
Proposta apresentada à CE para o novo programa sucessor do EMRP
EMPIR
Programa Europeu para a Inovação e a Investigação em Metrologia 2014 – 2020
EMPIR
Vai contribuir para os objetivos do HORIZONTE 2020 Resposta às iniciativas emblemáticas da Europa 2020
• União para a inovação
• Uma agenda digital para a Europa
• Uma Europa eficiente no uso de recursos
• Uma política industrial para a era da globalização“
nas diversas áreas onde essas iniciativas dependem de metrologia
Projetos conjuntos de investigação metrológica (JRP) com a
participação de instituições públicas, laboratórios de investigação, universidades e indústria
EMPIR
Investigação e desenvolvimento
• Metrologia fundamental
• Energia, meio ambiente e saúde
Inovação relacionada com as necessidades industriais
• Atividades de Normalização
• Capacity building - desenvolvimento de recursos
Metrologia Nacional - ESTRATÉGIA E DESAFIOS… Metrologia Científica
• Aumentar a cooperação com centros de investigação
• Maior e mais abrangente participação portuguesa, identificar as áreas
de maior relevância e capacidade nacional e beneficiar de maior envolvência das instituições científicas e tecnológicas
Metrologia Legal
• Novos domínios? Saúde, ambiente, energia, comunicações, forense, … • Regulamentação exigindo medições sem rastreabilidade assegurada • Intensificação da fiscalização e vigilância de mercado
Metrologia Aplicada
• As necessidades da indústria estão satisfeitas?
• Concorrência entre metrologia obrigatória e voluntária
• Novas necessidades? Nanotecnologias, química analítica, biotecnologias, novos materiais…
Grata pela atenção
Excelente Dia da Metrologia!
Eduarda Filipe efilipe@ipq.pt
