Publicação Trimestral – Ano IV - Nº 14 - Novembro de 2016
REMESP Informa
CURIOSIDADES DA
METROLOGIA
Nesta Edição:
• Na natureza, tudo pode ser medido, controlado ou verificado, desde a uti-lização de uma simples régua escolar até um sofisticado projetor de perfis, existem instrumentos desenvolvidos para todo tipo de controle e sempre haverá um equipamento ou instru-mento capaz de medir.
• Em 1305, na Inglaterra, o rei Edu-ardo I decretou que fosse considerada como uma polegada a medida de três grãos secos de cevada, colocados lado a lado para uniformizar as medidas em certos negócios.
Os sapateiros ingleses gostaram tanto da ideia que passaram a fabricar, pela primeira vez na Europa, sapatos com tamanho padrão baseados nessa uni-dade. Desse modo, um calçado me-dindo quarenta grãos de cevada pas-sou a ser conhecido como tamanho 40, e assim por diante.
• No dia 14 de julho é comemorado o Dia da Liberdade de Pensamento e nesta data em 1789 teve início a Re-volução Francesa. A primeira vez em que foram definidos a liberdade e os direitos fundamentais do Homem foi por meio da Declaração dos Direitos do Homem e do Cidadão, aprovada pela Assembleia Nacional Constituin-te da França em 26 de agosto de 1789.
Também em 1789 o Governo Repu-blicano Francês encomendou à Aca-demia de Ciência da França um siste-ma de medidas baseado nusiste-ma “constante natural”, em substituição às unidades arbitrárias como a
pole-gada ou o pé, por exemplo. A liberda-de liberda-de pensamento, entendida aqui como a luta contra toda arbitrarieda-de, estendeu-se até às ciências. Assim foi criado o Sistema Métrico Decimal, constituído inicialmente de três unida-des básicas: o metro, que deu nome ao sistema, o litro e o quilograma. • O dia tem vinte e quatro horas, e cada hora tem 60 minutos. Não é difí-cil perceber que a base de contagem é o doze e não o dez. Mas porque será que é assim?
Tudo indica que o sistema
duodeci-mal começou lá na antiguidade, com os sumérios. Se os sumérios tinham dez dedos como todo mundo, porque não contavam as coisas com base no número dez, como fazemos hoje? É que eles tinham um jeito peculiar de contar.
Quando contavam, eles moviam o polegar da mão direita sobre as falan-ges dos outros quatro dedos. Cada dedo tem três falanges, então era pos-sível contar até doze em uma mão. Já a mão esquerda era usada para contar quantas mãos direitas tinham sido completadas na contagem. Cinco de-dos da mão esquerda vezes doze fa-langes da mão direita, e temos o nú-mero sessenta, até hoje usado como base de contagem para medidas de arcos e ângulos, além de tempo. • No dia 20 de julho de 1969 pela primeira vez o homem deixou a mar-ca da sua bota no solo lunar. É algo
tão incrível e espantoso como ir à Lua é imaginar quanta metrologia de pon-ta foi necessária para chegar lá. A corrida espacial acabou sendo respon-sável por uma série de avanços cientí-ficos importantes, inclusive no campo metrológico.
Naquela época, os cientistas america-nos ainda estavam muito presos ao
sistema de medição inglês (aquele que usa polegada, galão e libra). Esse sistema é arcaico e complicado quan-do comparaquan-do ao Sistema Internacio-nal de Unidades (SI). As pesquisas e o desenvolvimento tecnológico neces-sários para mandar um homem à lua acabaram exigindo dos americanos (pelo menos dos engenheiros e cien-tistas) que estes passassem a adotar o SI. Fonte: https://ipemsp.wordpress.com/ category/historias-de-metrologia/ episodios-da-historia-da-metrologia/ http://aferramentacerta.blogspot.com.br/p/ metologia.html Palavra do Presidente Pág. 2 Um up-grade nas definições das uni-dades de base – uma revolução no SI
Pág. 3 Momentos REMESP
Pág. 6 Serviços
REMESP Informa
Associados e amigos da REMESP, Meus amigos, o ano 2016 foi um desa-fio para as entidades de classe. A busca pela sustentabilidade financeira, trouxe um esforço adicional para a Remesp, uma entidade que sempre aprimorou os seus processos com foco no conheci-mento da gestão da metrologia, neste ano foi obrigada a buscar alternativas para se manter viva neste cenário eco-nômico tão conturbado.
Felizmente estamos finalizando este exercício e as perspectivas são otimis-tas. Para o ano de 2017 já estamos pre-vendo o acesso de novos associados e a expectativa de acreditação do nosso Organismo de Ensaios Proficiência está próxima de se tornar realidade. Esta conquista é fruto do trabalho em Rede, requer a participação de vários atores. Portanto meus amigos, precisamos ser juntos, não basta estarmos juntos, a nossa Remesp será mais forte com o apoio das lideranças dos laboratórios que a compõem.
O apoio poderá vir de várias formas: com a participação nos programas de treinamentos, ensaios de proficiência para os processos de acreditação, audi-torias internas e nos ajudando a encami-nhar soluções de qualidade para o mun-do da metrologia.
O nome da Remesp precisa estar pre-sente nos eventos de metrologia, como o que estará acontecendo no próximo dia 30 de novembro. Neste dia a Re-mesp estará participando, por meio de palestra no Simpósio de Metrologia SAE, em Rezende no Rio de Janeiro, na oportunidade, estaremos apresentando os programas de qualificação metroló-gica existente em apoio ao setor de au-topeças. Neste evento apresentaremos como está o relacionamento com o In-metro e com as demais organizações que operam no sistema metrológico brasileiro. Outro exemplo de participa-ção, foi a presença expressiva de repre-sentantes de laboratórios de ensaio e calibração no dia 19 de outubro passa-do. Na oportunidade realizamos, o Workshop “Requisitos e Questões Im-portantes para Planejar Atividades em Programas de Ensaios de Proficiência ” com a participação do Sr. Paulo Ro-berto da Fonseca Santos, MSc , do Instituto Nacional de Metrologia, Quali-dade e Tecnologia (Inmetro), Diretoria de Metrologia Científica e Tecnologia (Dimci). Em breve estaremos anuncian-do novas programações com a partici-pação dos colegas da Coordenação Ge-ral de Acreditação-Cgcre.
A Remesp vem fazendo um trabalho de base, incentivando os laboratórios de calibração e ensaios a buscarem a am-pliação do seu escopo acreditado junto a Cgcre, em nossa opinião ampliar o escopo e buscar acreditação em novas áreas traz para a Remesp uma condição de destaque, com serviços cujo selo, oferece aos laboratórios a oportunidade de participarem de um mercado cada vez mais exigente.
Caros empresários do segmento de ser-viços metrológicos, acredito que esta-mos próxiesta-mos da retomada do cresci-mento e a metrologia é muito importan-te para a qualidade dos processos e pro-dutos, é fundamental para as exporta-ções e muito importante para os contro-les metrológicos aplicados ao comércio. Portanto, não se faz uma economia sus-tentável sem serviços metrológicos con-fiáveis, não se faz um serviço de saúde com segurança para o paciente, sem equipamentos eletro médicos calibra-dos, e finalmente não podemos ir aos estabelecimentos comerciais, seja um supermercado, restaurante, posto de gasolina etc, sem um bom controle me-trológico.
A Rede Metrológica do Estado de São Paulo convida a todos para essa retoma-da, juntos, construiremos um sistema metrológico cada vez mais confiável. Encerro esta minha participação no Remesp Informa, desejando a todos um Natal de muita paz e harmonia e um Ano de 2017 de muitas realizações.
Celso Scaranello Presidente.
Expediente
O REMESP informa é uma publicação trimestral editada pela REMESP, dirigida aos associados, e de distribuição gratuita.
Colaboradores: Ana Carolina Calderoni, Celso Scaranello, Jean Albert Bodinaud, Newton Ferrerez Bastos, Oswaldo Rossi Junior e
Renata Cardoso de Sá.
Sugestões ou críticas: remesp@remesp.org.br Impressão: Gráfica Success Ltda—ME.
Patrocinadores desta edição
PALAVRA DO PRESIDENTE
Palavra do Presidente
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Um up-grade nas definições das unidades de base – uma revolução no SI
ARTIGO TÉCNICO
Se os cientistas que trabalham com medições tivessem objetos sagrados, este seria um deles: um muito bem guardado cilin-dro de metal, de 137 anos de idade, cuidadosamente alojado em um cofre perto de Paris. É um protótipo que define precisa-mente um kilograma de massa em todo o universo.
Mas não há nada de especial sobre aquele pedaço de metal, e sua massa não é ainda perfeitamente constante - arranhões ou pequenas contaminações em sua superfície poderiam mudar suas propriedades sutilmente. E então um kilograma de carne bovina seria um pouco mais ou menos carne do que era antes. Essa diferença seria pequena demais para ser considerada na compra de um kilograma de carne , mas para medições científicas precisas, uma pequena mudança na definição do kilograma pode causar grandes problemas.
Para definir as coisas perfeitamente, metrologistas - uma classe rara de cientistas obcecados com medições extremamente precisas - estão reformulando o sistema internacional de unidades de medida – o SI. Em breve, eles vão usar constantes fun-damentais da natureza - números imutáveis, como a velocidade da luz, a carga de um elétron e o quantum - constante de Planck da mecânica quântica - para calibrar os seus equipamentos, balanças e termómetros. Eles já haviam se livrado de um padrão artificial que era utilizado para definir o metro - uma barra de platina-irídio. Em 2018, eles também pretendem aban-donar o cilindro kilograma de Paris como padrão fundamental da unidade de massa.
A atualização do SI
Em 2018, as sete unidades do Sistema Internacional de Unidades serão definidas por sete constantes (círculo exterior na figu-ra 1 e detalhadas na tabela 1). O valor da constante de Planck irá definir o tamanho do kilogfigu-rama, em combinação com as definições do metro e do segundo. Essas próprias unidades dependem de outras constantes. O segundo é definido pela fre-quência de uma transição atômica do isótopo 133 do césio. O metro é definido a partir do segundo e da velocidade da luz. Novas definições de unidades básicas dependerão de constantes medidas com precisão. Fixar o valor das constantes que con-têm unidades define essas unidades. A constante da estrutura fina está em outra categoria: Não tem unidade (adimensional) e é uma combinação de outras constantes, incluindo carga elementar, constante de Planck e velocidade da luz.
Figura 1 - Novas definições propostas para as unidades de base do SI
Constante de Planck Constante de Boltzmann
Símbolo: h Símbolo: k
Papel: Denota escala da mecânica quântica Papel: Converte de energia para temperatura Valor: 6,626070040 × 10-34 kg m2 / s Valor: 1,38064852 × 10-23 kg m2 / (s2 kelvin)
Define: kilograma Define: kelvin
Velocidade da luz no vácuo Número (ou constante) de Avogadro
Símbolo: c Símbolo: NA
Função: Velocidade máxima de objetos no univer- Papel: Indica o número de partículas em um mol de uma substância Valor: 299.792.458 m / s Valor: 6,022140857 × 1023 / mol
Define: metro Define: mol; usado com R∞ para medir h, então defina kg
Carga elementar Constante de Rydberg
Símbolo: e Símbolo: R∞
Papel: Carga elétrica do elétron e do próton Função: Determina os comprimentos de onda da luz emitida por um átomo de hidrogê-Valor: 1,6021766208 × 10-19 ampere segundos Valor: 10.973.731,568508 / m
Define: ampere Define: usado com NA para medir h, então definir kg Tabela 1 – Principais constantes da física e seu papel no novo SI
Constantes fundamentais estão entre as grandezas medidas mais precisamente conhecidas e, por isso, parecem ser ideais para a definição das unidades de medida. Mas as constantes permanecem enigmáticas. A constante da estrutura fina, em particular, tem intrigado os físicos desde que surgiu pela primeira vez como uma quantidade importante nas equações dos cientistas há 100 anos. Toda vez que partícula eletricamente carregada atrair ou repelir - em qualquer lugar do universo - a constante de estrutura fina entra em jogo. Seu valor define a força de empurrar ou puxar das partículas carregadas.
Esta incerteza em torno do valor das constantes pode causar dores de cabeça para metrologistas. Nenhuma lei da física proíbe as constantes de se alterarem muito ligeiramente no tempo ou no espaço - embora os cientistas não tenham encontrado provas conclusivas de que isto ocorra. Algumas medidas controversas sugerem, no entanto, que a constante da estrutura fina pode ser diferente em diferentes partes do universo. Isso poderia significar que as constantes usadas para definir as unidades variam tam-bém, o que poderia estragar o sistema ordenado que metrologistas estão se preparando para adotar.
Rachadura na base
O kg não é a única unidade que dá indigestão aos cientistas. Um segundo culpado dos dissabores é o kelvin, a unidade de tem-peratura.
"É maluco", diz o físico Michael de Podesta, do Laboratório Nacional de Física, em Teddington, na Inglaterra. "O Padrão da Hu-manidade para a temperatura é o nível de movimentação molecular em um ponto místico". Esse ponto - o que é muito parecido
com o protótipo sacrossanto kg, é uma quantidade arbitrária escolhida por seres humanos - é o ponto triplo da água, uma deter-minada temperatura e pressão à qual as fases líquida, gasosa e sólida da água coexistem. Esta temperatura está definida para 273,16 kelvins (0,01° Celsius).
Depois, há o ampere, simbolizado por A, que quantifica o fluxo de corrente elétrica. "Nós agonizamos ao longo dos anos sobre a
definição de um ampere", diz Barry Inglis, presidente do Comité Internacional de Pesos e Medidas. A presente definição é
ins-tável: é a corrente que, quando flui através de dois fios, infinitamente longos e finos, colocados a um metro de distância, produ-ziria uma certa quantidade de força entre eles. Tais fios são impossíveis de produzir, é claro, de modo que não é prático criar uma corrente que é precisamente um ampere. Este problema torna o equipamento de medição de corrente difícil de ser calibra-do em estrita correspondência com a definição. Não é um problema para os trabalhos de dimensionamento da fiação da casa, mas não é bom quando é necessário o mais alto nível de precisão.
Estes exemplos explicam o desconforto que envolvem as unidades que são tão fundamentais para a ciência. "Há uma rachadura
na fundação, e você não pode construir o seu edifício da física sobre essa base", diz Schlamminger, do Instituto Nacional de
Padrões e Tecnologia em Gaithersburg, Maryland.
Para selar a rachadura, os cientistas estão se preparando para atualizar o Sistema Internacional de Unidades, ou SI, em 2018. O kilograma, o kelvin, o ampere e o mol (a unidade que quantifica a quantidade de matéria) serão todas redefinidas usando cons-tantes relacionadas. Estas incluem a constante de Planck, que descreve a escala quântica; a constante de Boltzmann, que relaci-ona a temperatura e energia; a constante de Avogadro, que define o número de átomos ou moléculas que compõem um mol e a magnitude da carga de um elétron ou próton, também conhecida como a carga elementar. As novas unidades serão baseadas na compreensão moderna da física, incluindo as leis da mecânica quântica e da teoria da relatividade especial de Einstein.
Os cientistas passaram por acrobacias semelhantes quando o metro foi redefinido em termos de uma constante fundamental - a velocidade da luz.
REMESP Informa ARTIGO TÉCNICO
Divisão hiperfina de césio
Símbolo: ΔνCs
Papel: Frequência de um relógio atômico de césio Valor: 9.192.631.770 / s
Define: segundo
Eficácia luminosa
Símbolo: Kcd
Papel: Converte a intensidade luminosa (brilho) em potência (energia na unidade de tempo) Valor: 683 candela esferorradiano s3 / (kg m2)
Define: candela
Constante da estrutura hiperfina
Símbolo: α
Papel: Indica a força das interações eletromagnéticas entre partículas carregadas Valor: 1 / 137.035999139
Define: nada em particular, mas seu valor está relacionado às outras constantes
Fontes: P. J. Mohr, D.B. Newell e B.N. Taylor / Rev. Mod. Phys. 2016; J. Fisher e J. Ullrich / Nat. Física 2016
Em 1983, o metro se tornou a distância que a luz viaja no vácuo em 1/299792458 de segundo. Esta longa sequência de dígitos veio das medições cada vez mais precisas da velocidade da luz feitas ao longo dos séculos. Os cientistas estabeleceram o valor de exatamente 299.792.458 metros por segundo, que, em seguida, foi empregada na definição do metro. As outras unidades serão agora submetidas a redefinições semelhantes.
Embora as mudanças sejam principalmente na base científica, as suas vantagens são mais do que filosóficas. No sistema atual, massas muito maiores ou menores do que um kilograma são difíceis de medir com precisão. As empresas farmacêuticas, por exemplo, precisam medir minúsculas frações de gramas para distribuir doses minúsculas de drogas. Essas massas podem ser milionésimos do tamanho do cilindro protótipo kg, aumentando a incerteza na medição dentro desta abordagem por artefato. O novo sistema vai amarrar massas com a constante de Planck, permitindo medições mais precisas de de pequenas e grandes mas-sas.
Em 2018, em uma reunião da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), metrologistas votarão sobre a revisão do SI e provavelmente vão colocá-la em prática. O novo sistema está previsto para ser uma mudança bem vinda para os metrologistas.
Referências:
SI – Sistema Internacional de Unidades -1ª Edição Brasileira da 8ª Edição do BIPM – Inmetroi – 2012;
P.J. Mohr, D.B. Newell, and B.N. Taylor. CODATA recommended values of the fundamental physical constants: 2014. Reviews of Modern Physics. Vol. 88, September 26, 2016, p. 035009. doi: 10.1103/RevModPhys.88.035009.
J. Fischer and J. Ullrich. The new system of units. Nature Physics. Vol. 12, January 7, 2016, p. 4. doi:10.1038/nphys3612.
J. Stenger and J.H. Ullrich. Units Based on Constants: The Redefinition of the International System of Units. Annual Review of Condensed Matter Physics. Vol. 7, March 2016, p. 35-59. doi: 10.1146/annurev-conmatphys-031115-011311.
D.B. Newell. A more fundamental International System of Units. Vol. 67, July 2014, p. 35. doi: 10.1063/PT.3.2448.
D. Haddad et al. A precise instrument to determine the Planck constant, and the future kilogram. Review of Scientific Instruments. Vol. 87, June 21, 2016, p. 061301. doi: 10.1063/1.4953825.
Y Azuma et al. Improved measurement results for the Avogadro constant using a 28Si-enriched crystal. Metrologia. Vol. 52. March 25, 2015, p. 360. doi: 10.1088/0026-1394/52/2/360.
Y. V. Stadnik and V. V. Flambaum. Can Dark Matter Induce Cosmological Evolution of the Fundamental Constants of Nature? Physical Re-view Letters. Vol. 115, November 13, 2015. p. 201301. doi: 10.1103/PhysRevLett.115.201301.
Por: Celso Pinto Saraiva CTC – Unicamp Yneper – Consultoria e Treinamento Ltda
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FIGURA 2 - Novas unidades com base nas propriedades fundamentais do univer-so vão propiciar medições mais precisas. Uma réplica do cilindro kg (esquerda) é salvaguardada sob campânulas. Esferas ultrafinas de silício (à direita) em breve serão empregadas para redefinir o kilograma usando a constante de Planck - tornando o atual protótipo do kg obsoleto.
Este artigo é baseado na publicação de 12 de novembro de 2016, do “Science News” com o título,” Units of measure are getting a fundamental upgrade”
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A REMESP, considera de extrema importância a proximidade com seus associados, parceiros e empresas envolvidas com a metrologia. Pensando nisso, a Remesp realiza encontros frequentes, por meio de workshops, treinamentos, reuniões, visitas e etc., para expor e buscar novas necessidades para o mercado metrológico, além de ficar a disposição para dar suporte em questões envolvendo a metrologia.
Workshop: Requisitos e questões importantes para planejar atividades
em Programas de Ensaios de Proficiência Treinamento de Cálculo de Incerteza de Medições
Treinamento de Cálculo de Incerteza de Medições Treinamento de Interpretação da NORMA ABNT NBR ISO/IEC 17025:2005
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CURSOS
Técnicas para Determinação da Periodicidade e
Interpretação de Certificados e Relatórios de
Calibração
Cálculo de Incerteza de Medições
Auditoria Interna da Qualidade em Laboratórios
segundo Norma ABNT NBR ISO/IEC
17025:2005
Interpretação da NORMA NBR ISO/IEC
17025:2005 - Requisitos Gerais para a
Competên-cia de Laboratórios de Ensaio e Calibração
Segurança em Laboratório Químico
Av. Paulista, 2200, Cj. 91- Bela Vista- 01310-300- São Paulo/SP
