Instrumentos de Medição Pirômetro de Contato

 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Instrumentos de Medição
Neste texto você conhecerá os principais instrumentos de medição
utilizados
em
operações
de
soldagem,
os
princípios
de
seu
funcionamento, precauções de uso, vantagens e limitações, aplicações e
características
técnicas:
Pirômetro
de
Contato;
Lápis
de
Fusão;
Termopares; Registradores e medidores de temperatura; Instrumentos
especiais
para
chanfros
e
soldas;
Régua;
Trena;
Paquímetro;
Goniômetro; Amperímetros e Voltímetros para Correntes Alternada e
Contínua; Manômetros e Reguladores de Pressão
Pirômetro de Contato
Pirômetros de contato são constituídos de um indicador de temperatura
e um sensor. Em soldagem são utilizados para verificar temperaturas de
pré–aquecimento, interpasse e de pós–aquecimento.
O sensor, que pode ser um termístor sensitivo ou um termopar, tem os
seus terminais ligados ao indicador de temperatura digital ou de
ponteiro.
A
energia
necessária
ao
funcionamento
do
pirômetro
normalmente é oriunda de pilhas comuns ou de baterias recarregáveis.
Como as temperaturas de trabalho situam-se numa faixa bastante
ampla e, cada sensor atua em determinado intervalo de temperatura, os
mesmos, a depender da necessidade, podem ser conectados ou
desconectados
individual
e
sucessivamente
ao
indicador
de
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 1 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ temperatura. Assim, com um único indicador de temperatura e,
sensores de várias faixas de temperaturas, conseguem-se medir
temperaturas desde -50ºC até 1.400ºC.
Princípio de Funcionamento
Para verificação da temperatura de um material, promove-se o contato
físico do sensor com a superfície do mesmo e, aguarda-se a
estabilização da leitura no indicador de temperatura. Obtém-se assim,
através de uma indicação direta, a temperatura do material.
Precauções de Uso
Apesar de simples, a operação de um pirômetro de contato demanda as
seguintes precauções:
Verificar se o tipo de sensor que vai ser utilizado é aquele para o qual o
aparelho foi calibrado. Os indicadores de temperatura são previamente
calibrados para um único tipo de sensor, fato este registrado no próprio
indicador de temperatura. Assim, um indicador calibrado para um
termopar cromel–alumel só pode ser utilizado com termopar e cabos em
cromel – alumel.
Observar que alguns pirômetros de contato possuem um mecanismo de
compensação para a temperatura ambiente. Estes têm, no interior do
indicador de temperatura, um termômetro adicional que indica a
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 2 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ temperatura ambiente. Neste caso, o aparelho deve ser calibrado antes
de ser usado. Durante a calibração, o sensor não deve estar em contato
com nenhum material. Os pirômetros de contato com indicadores
digitais não necessitam de correção para a temperatura ambiente.
Cuidar para que a faixa de temperatura do sensor não seja ultrapassada,
o que poderá danificá–lo. Observar atentamente qual a unidade de
medida do indicador de temperatura: OC ou OF.
Principais Vantagens
Precisão muito boa ao fim a que se destina: 2% ou menos do total da
escala de leitura.
Ausência do risco de contaminação da peça a ser soldada. Nenhum
material é depositado sobre o metal de base.
Desvantagens e Limitações
Os pirômetros de contato com indicadores de ponteiros devem ser
ajustados para cada posição de trabalho. Apresentam variações para as
posições horizontal e vertical.
Por
serem
eletrônicos,
são
instrumentos
bastante
delicados,
principalmente aqueles com indicação por ponteiro.
Seu custo é elevado, restringindo a sua utilização a situações onde
métodos mais baratos são desaconselháveis. São também utilizados
para verificações desses métodos.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 3 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Aplicações
O pirômetro de contato portátil (ver um exemplo na figura 1) é indicado
para medição de temperatura em superfícies em geral de chapas,
barras, perfis e também de massas plásticas, borrachas e outros. Em
soldagem, conforme mencionado anteriormente, pode ser utilizado para
determinação da temperatura do metal de base e, de outras regiões da
junta de solda em etapas como: pré-aquecimento, pós-aquecimento e
etc.
Figura 1: Pirômetro de contato portátil (analógico) com elemento
intercambiável do tipo “agulha”.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 4 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Características Técnicas
Galvanômetro de classe de precisão 1,5% da escala total.
Escala dupla padrão: 20–300 OC e 20–600 OC
Calibração para termo elemento de Ferro Constantan.
Comprimento da escala: 80 mm.
Comprimento do cabo flexível: 750 mm
Peso: 1,0 kg.
Termo elementos intercambiáveis de diferentes modelos que
variam de acordo com a aplicação (ver Figura 12.2).
Modelo A
Elemento de medição em forma
de
fita,
para
medição
de
temperaturas em rolos, eixos,
tubulações, calandras, cilindros
e outras superfícies curvas.
Modelo B
Elemento de dois pinos para
medição de temperaturas em
superfícies metálicas de metais
não ferrosos, tais como barras
Modelo C
e lingotes de alumínio e latão.
Elemento
de
encosto
para
medição de temperatura em
superfícies planas, tais como,
Modelo D
prensas, moldes e ferramenta.
Elementos
“agulha”
em
para
temperatura
forma
medição
em
de
de
massas
plásticas, borrachas e materiais
pastosos.
Figura 2: Modelos de termo elementos intercambiáveis.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 5 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Lápis de Fusão
São instrumentos destinados a verificar a temperatura de materiais
utilizando, a propriedade de que cada substância apresenta um ponto
de fusão único e característico. Além dos lápis de fusão, existem ainda
tintas, pastilhas e papeletas indicadoras de temperatura. Os lápis são
fabricados para as mais variadas temperaturas. Em soldagem são
utilizados para o controle de temperaturas de pré–aquecimento,
interpasse e pós–aquecimento (Figura 3).
Figura 3: Exemplos de medição de temperatura com lápis térmico.
Princípio de Funcionamento
Os lápis de fusão, comumente conhecidos como “lápis térmico”, são
feitos de um material fusível, de modo que, durante a sua utilização, ao
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 6 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ ser atingida a temperatura correspondente a do lápis em uso (por
exemplo: 1000C), um traço que tenha sido feito previamente com esse
lápis, na superfície da região cuja temperatura deseja-se medir, irá se
fundir (volatilizar), indicando que foi atingida a temperatura esperada,
qual seja, 1000C.
Basicamente existem duas formas de utilização do lápis térmico:
Opção 1:
Muito comum em soldagem já que sabemos previamente a temperatura
que se pretende atingir (por ex: temperatura de pré-aquecimento ou
temperatura de pós-aquecimento e etc.).
Marca–se a peça com o lápis de fusão apropriado, antes do início do
aquecimento. Em seguida, promove–se o aquecimento da mesma pela
superfície oposta àquela marcada. Quando a temperatura indicada é
atingida, a marca se liquefaz.
ou
Durante o aquecimento, decorridos determinados espaços de tempo,
risca–se a superfície com o lápis de fusão, o que deixará uma marca
seca (como de giz). Ao ser atingida a temperatura especificada para o
lápis utilizado, o traço se liquefaz, aparecendo uma marca característica
no lugar do risco.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 7 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Opção 2:
Neste caso, pretende-se determinar a temperatura de uma superfície
que se apresenta aquecida.
Para se determinar a temperatura de uma superfície, sobre a mesma
traçamos linhas com diversos lápis de fusão. Cada lápis, irá se fundir a
uma temperatura diferente e conhecida. Num determinado instante, a
temperatura da superfície será:
•
Maior que a temperatura de fusão do lápis de maior ponto de fusão
que se funde;
•
Menor que a temperatura de fusão do lápis de ponto de fusão logo
acima do anterior, o qual não se funde.
Notas:
1) Se a superfície é muito lisa para ser riscada, existem produtos que
devem ser passados sobre a mesma, enquanto fria, para facilitar a
elaboração do risco.
2) Existem tipos de lápis de medição de temperatura que, ao invés de
fundirem-se mudam de cor quando a temperatura é atingida.
3) Deve-se verificar sempre a unidade a que se refere o lápis de fusão
OC
ou OF.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 8 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ A figura 4 apresenta um exemplo prático relativo à soldagem, opção 1,
onde se pretende controlar a temperatura de pré-aquecimento de uma
junta soldada. Suponhamos que no procedimento de soldagem
qualificado
está
especificada
uma
temperatura
mínima
de
pré–
aquecimento de 150OC numa faixa de 50 mm para cada lado do eixo da
solda e uma temperatura máxima interpasse de 250OC.
Para esse controle serão utilizados dois lápis de fusão: um com a
temperatura mínima especificada (150OC) ou (imediatamente acima
desta)
e
o
outro,
com
a
temperatura
máxima
permitida
ou
imediatamente abaixo desta (250OC).
Perpendicularmente à solda, devem-se traçar dois riscos abrangendo
uma região até aproximadamente 70 mm para cada lado da solda.
Durante o pré–aquecimento haverá um momento em que o lápis de
menor temperatura se liquefaz, pelo menos numa extensão de 50 mm.
Pode-se aí garantir que a região do metal de base, cuja temperatura
deseja-se controlar, encontra–se, no mínimo, a 150OC. Como o lápis de
maior temperatura (250OC) não fundiu, deduz-se também que a
temperatura de metal de base é inferior a 250OC.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 9 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 4: Exemplo de medição de temperatura com lápis térmico (opção 1).
Para determinação da temperatura de uma superfície seguindo a opção
2, utilizam–se vários lápis de fusão (ver exemplo na figura 5).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 10 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 5: Exemplo de medição de temperatura com lápis térmico (opção
2).
Principais Vantagens
•
Boa precisão: ± 1%, segundo os fabricantes.
•
Custo relativamente baixo.
•
Não requerem maiores cuidados como manuseio; mesmo quebrado
pode ser usado.
Desvantagens e Limitações
•
Como o material do lápis de fusão é depositado sobre o metal a ser
soldado, existe risco de contaminação do metal de base. Esse
aspecto contra indica o uso do lápis de fusão para soldagem de
determinados materiais.
•
Não se pode usar lápis se a superfície estiver coberta por uma
camada isolante.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 11 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Termopares
Termopares são dispositivos elétricos com larga aplicação, utilizados
para medição de temperatura.
Junto à escala do medidor ou registrador geralmente está indicado o
tipo de termopar para o qual a escala está calibrada.
Tipos de Termopares
As duas combinações de fios mais usadas são Ferro–Constantan e
Cromel–Alumel.
Os termopares de Ferro–Constantan são empregados até a temperatura
de 760OC (1400OF), enquanto que o de Cromel–Alumel pode ser usado
até 1260OC (2301OF).
O termopar de cromel–alumel é usado na maioria das aplicações que
envolvem aquecimento por resistência elétrica.
Os termopares estão normalmente disponíveis em duas formas:
fabricada e pronta para uso e a outra, em peças que serão montadas.
A forma fabricada, que geralmente tem cerca de 60 cm de comprimento,
tem os fios do termopar separados e eletricamente isolados um do
outro, sendo estes cobertos com um revestimento de aço inoxidável ou
de liga de níquel–cromo–ferro. As extremidades dos dois fios são
equipadas com obturadores de segurança que tornam impossível
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 12 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ conectá–los de modo incorreto, aos fios conjugados do par de
extensões, desde que estes últimos, também tenham tais obturadores.
Os
termopares
podem
também
ser
prolongados
a
qualquer
comprimento desejado, passando–se os dois fios através de dois
isoladores de cerâmica que os separam conservando ainda uma ótima
flexibilidade.
O fio de cromel (não–magnético) é positivo e deve ser conectado ao
condutor positivo do registrador. O fio de alumel (magnético) é negativo
e deve ser conectado ao condutor negativo do registrador. No Ferro–
Constantan o fio positivo é o ferro (magnético) e o negativo
(revestimento vermelho) é o constantan.
Como se vê, em cada caso, apenas um dos fios é magnético o que faz
com que eles sejam facilmente distinguíveis com o auxílio de um imã.
Se eles forem invertidos, o ponteiro do registrador indicará na escala
uma leitura incorreta.
Junto à escala de temperatura, geralmente está indicado o tipo de
termopar para o qual a escala está calibrada. Se for indicado tipo J ou
Ferro–Constantan,
devem
ser
utilizados
um
termopar
e
fio
de
compensação até a caixa de controle deste material; o mesmo vale se a
indicação for tipo K ou Cromel–Alumel.
Os fios dos termopares são disponíveis em diversas bitolas. Quanto
mais fino o fio, mais rápida será a resposta às variações de temperatura,
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 13 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ porém mais curta será a vida útil. A bitola de fio comumente usada no
tratamento térmico localizado é a No 20 AWG (“American Wire Gage”).
São necessários fios mais grossos para uso em fornos, onde se requer
uma vida útil mais longa. Para o aquecimento local, contudo, onde um
termopar é geralmente usado uma só vez, os fios mais grossos não
oferecem vantagem e custam mais.
Conexão dos Termopares e Cuidados a Observar
A extremidade quente do termopar deve estar em contato direto com a
superfície da peça ou deve ser mantida à mesma temperatura, pela
inserção dentro de um cabeçote ou terminal de conexão, soldado à
peça. Estes terminais são comumente pedaços curtos de tubo de
pequeno diâmetro, tal como 6,3 mm (¼”). Se for usado um terminal
deste tipo, o termopar é torcido e introduzido no mesmo. A seguir, a
parte externa do terminal é martelada, para assegurar um perfeito
contato do fio ao terminal, conforme apresentado na figura 6.
Observações:
1) Não é de boa prática soldar fios de termopares à superfície de uma
peça, usando–se metal de adição, visto que a composição da junção será
alterada.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 14 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ 2) Se a junção do lado quente for feita torcendo–se junto os dois fios, a
temperatura que é lida é a da última torcedura. Se esta última torcedura
estiver fora do terminal, sua temperatura pode muito bem ser mais
baixa que a verdadeira. De modo semelhante, se os fios tocarem a peça
após saírem da junção, a temperatura lida pelo registrador, pode não
ser aquela da peça na região à qual está ligado o terminal. Portanto, os
fios do termopar devem estar separados um do outro e da superfície da
peça, pelo uso de materiais isolantes.
Quando forem usadas bobinas de resistência ou outras fontes de calor
radiante, elas estarão a uma temperatura consideravelmente acima
daquela da peça, a qual elas estão aquecendo. Se a junção quente dos
fios do termopar não estiver devidamente isolada do calor irradiado em
direção a elas, pelas bobinas da resistência (ver detalhe na figura 6), ela
dará uma leitura mais alta que a verdadeira.
Por outro lado, em qualquer método de aquecimento, os fios do
termopar podem fornecer uma leitura mais baixa que a verdadeira, se
saírem diretamente a partir da peça, devido à rápida dissipação do calor.
Esta condição pode ser evitada, fazendo–se com que os fios do
termopar corram ao longo da superfície da peça por pelo menos alguns
centímetros, antes de saírem do isolamento na superfície da peça.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 15 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 6: Instalação de Termopar.
Observação:
Poderão ocorrer erros se não for usado um fio da mesma composição,
em toda a extensão desde a junção quente até a junção fria. Assim, os
fios de extensão que ligam o termopar ao registrador devem ser do
mesmo material que os fios do termopar aos quais estão ligados. Deve–
se tomar cuidado para não invertê–los em um ponto de conexão.
Embora os termopares sejam normalmente bastante duráveis para uso
em campo, eles devem ser manuseados com muito cuidado. Respingos
de solda ou escória retida entre os dois fios, conduzirão a falsas
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 16 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ indicações de temperatura. Termopares fortemente empenados ou
parcialmente quebrados também resultarão em erros de medição.
Métodos de Controle para o Tratamento Térmico
Há dois métodos de controle disponíveis para a operação de tratamento
térmico: automático e manual.
Os controladores automáticos são conectados tanto aos termopares
como à fonte de alimentação (externa, tal como uma máquina de
soldagem ou interna). Um controlador automático contém contadores de
tempo e relés, que podem ligar e desligar a energia.
No controlador automático, antes de dar início à operação de
tratamento térmico, poderão ser previamente ajustados: o tempo de
retenção da temperatura de tratamento térmico (tempo de patamar); a
velocidade ou taxa de aquecimento; e, a velocidade ou taxa de
resfriamento.
A seguir, na medida em que a operação do tratamento térmico
prossegue, o controlador reage à tensão proveniente dos termopares e
ativa ou desativa a energia, para manter o ciclo pré–programado de
tratamento térmico. O custo de um controlador automático varia,
dependendo do tipo e da capacidade.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 17 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ A figura 7 mostra um exemplo de tratamento térmico de alívio de
tensões por meio de resistência elétrica, num rotor exaustor de
despoeiramento da Usiminas.
Figura 7: Exemplo de Tratamento Térmico de Alívio de Tensões
Localizado por meio de resistência elétrica. Peça: Rotor Exaustor de
Despoeiramento (Usiminas).
Registradores e Medidores de Temperatura
Registradores
Registradores são instrumentos eletrônicos que indicam, a um tempo
programado, a temperatura de um termopar, a qual é impressa em uma
fita de papel (carta) que, tracionada por um motor, avança a uma
velocidade estabelecida. Um único registrador pode registrar o resultado
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 18 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ de vários termopares, sendo os pontos referentes a cada termopar
impressos em cores diferentes.
Os registradores são normalmente utilizados em soldagem para o
registro de tratamentos térmicos.
O registrador de temperatura apresenta um registro de curva - tempo x
temperatura, através de pontos próximos, que praticamente formam
uma linha contínua.
Cuidados de Operação
Devem ser tomadas as seguintes precauções no uso dos registradores:
•
O registrador deve ser periodicamente aferido; de seis em seis
meses, por exemplo.
•
Verificar em que unidade o registrador opera: OF ou OC.
•
Para uma interpretação correta dos resultados (registros), verificar
qual a velocidade de avanço de fita de registro. Esta velocidade
indicará
os
tempos
de
aquecimento,
patamar
e
tempo
de
resfriamento.
Alguns aparelhos, ao invés de avançar o papel, deslocam as penas,
montadas sobre uma régua móvel.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 19 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Principais Vantagens
•
Fica um registro das condições térmicas a que foi submetida a peça,
permitindo detectar falhas no tratamento térmico.
•
Permite o controle e registro de mais de um termopar ao mesmo
tempo.
Desvantagens e Limitações
•
Instrumento muito caro.
•
Bastante frágil.
Na figura 8, é apresentado um exemplo típico de registro de um
tratamento térmico. Considerando-se que o avanço da fita do
registrador tenha sido, no presente caso, de 2 cm/h, é possível obter:
taxa
de
aquecimento,
temperatura
do
tratamento,
tempo
na
temperatura e taxa de resfriamento.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 20 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Dados do tratamento térmico
obtido
com
a
análise
do
gráfico:
•
Taxa
de
1000C / h
aquecimento:
•
Temperatura: 200
•
Tempo
na
1,5h
•
Taxa
de
0
C
temperatura:
resfriamento:
750C/h
Figura 8: Registro de tratamento térmico (fita de dados).
Medidores
Os medidores de temperatura são instrumentos semelhantes aos
registradores. Podem também indicar a temperatura em mais de um
termopar. São digitais ou analógicos (com ponteiro), sendo que estes
últimos apresentam como desvantagem uma maior fragilidade.
Os cuidados para a instalação dos termopares são os mesmos dos
registradores.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 21 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Principais Vantagens
•
São aparelhos mais baratos que os registradores.
Desvantagens e Limitações
•
Não registra o ciclo térmico (taxa de aquecimento, tempo na
temperatura e taxa de resfriamento) correspondente ao tratamento
realizado.
Gabaritos
Gabaritos são dispositivos fabricados pelo usuário para verificar a
conformidade do serviço com as normas de projeto, quando os
instrumentos convencionais não atendem às necessidades. São muitas
vezes fabricados em eucatex, compensado ou similar para serem leves e
fáceis de manusear. São frequentemente utilizados para verificações de
embicamentos em chapas de vasos e tanques, alinhamentos de
tubulação, etc.
Os gabaritos devem ser utilizados antes da soldagem para verificação
do ajuste das peças, e após a soldagem, para constatação que as
contrações
da
solda
e
as
tensões
térmicas
não
introduziram
deformações além das permitidas pelas normas e códigos.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 22 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Princípio de Funcionamento e Cuidados de Utilização
Na verificação de embicamentos de tanques utiliza-se um gabarito que
consiste de um trecho com a mesma curvatura de projeto do casco ou
costado.
Encosta-se
o
gabarito
nas
chapas
para
constatar
as
deformações e seus valores. Deve–se tomar todo cuidado para que este
gabarito fique perpendicular à chapa e sobre a mesma circunferência,
conforme apresentado na figura 9.
Para verificação do alinhamento vertical de chapas do costado de
tanques ou o alinhamento de tubulações, utiliza-se uma régua de
grandes dimensões. Apoia-se a régua de ambos os lados da solda, de
tal modo que esta última fique próxima ao meio da régua.
Deve-se cuidar para que as informações não sejam incorretas devido ao
reforço da solda. Para tanto, se colocam calços de espessura igual à do
reforço da solda ou faz-se um dente na régua como indicado na figura
10.
No caso de tubulações não se deve esquecer de fazer a verificação ao
longo de todo perímetro, pois a tubulação pode estar alinhada em um
plano e desalinhada no outro.
Além dos citados, podem ser criados gabaritos para muitos outros
casos, como, por exemplo, para a verificação da ovalização de tubos
soldados (com costura).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 23 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 9: Gabarito para verificação de embicamentos.
Figura 10: Gabarito para verificação de alinhamentos.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 24 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Principais Vantagens
•
Dão bons resultados, desde que fabricados corretamente.
•
É um processo bastante rápido de verificação.
Desvantagens e Limitações
•
Só devem ser utilizados em verificações repetitivas.
•
Devem ser fabricados com grande precisão.
Instrumentos Especiais para Chanfros e Soldas
São instrumentos semelhantes a calibres “passa – não passa”, os quais
podem ser fabricados diretamente pelo usuário e destinam–se a
verificações de dimensões de chanfros e de soldas.
Princípio de funcionamento e cuidados de utilização
Um exemplo deste instrumento é o “verificador” de reforço de solda.
Como a verificação com os instrumentos convencionais é difícil, tornase útil empregar algum tipo de “verificador”. Se, por exemplo, for
conhecida a dimensão máxima admissível do reforço de uma solda, o
instrumento poderá ser conforme o apresentado na figura 11, o qual é
fabricado em aço, latão, alumínio ou outro metal. Pode-se fabricar esses
“verificadores” para diferentes alturas de reforços, sendo recomendável
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 25 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ a marcação nos mesmos da respectiva altura a que se refere, a fim de
evitar
trocas.
Para
preferencialmente,
verificação
utilizar
peças
da
abertura
cilíndricas
da
com
raiz
deve-se,
o
diâmetro
correspondente ao da abertura, conforme mostrado na figura 12.
Para os chanfros pode-se utilizar uma espécie de “gabarito do chanfro”
com o qual se verifica o seu ângulo, a abertura da raiz e, a dimensão da
face da raiz (“nariz”) simultaneamente. Como este instrumento é plano,
deve–se cuidar para que seja posicionado perpendicularmente ao
chanfro e às peças a serem soldadas, conforme modelo apresentado na
figura 13.
Além dos instrumentos fabricados pelo usuário, existem ainda os
instrumentos especiais disponíveis no mercado. São instrumentos
simples e bastante práticos, sendo que alguns permitem a verificação de
mais de uma dimensão em apenas uma operação. Já possuem gravados
no seu corpo as dimensões a que se aplicam e/ou escalas graduadas
para a leitura.
Nas figuras 14, 15 e 16 são apresentados instrumentos de finalidades
múltiplas e algumas de suas funções. As figuras 17 e 17(a) mostram,
algumas fotos correspondentes ao emprego do calibre que foi
apresentado na figura 16 e, desenhos esquemáticos referentes a
exemplos de utilização desse mesmo calibre.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 26 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 11: “Verificador” de reforço de solda.
Figura 12: “Verificador” de abertura da raiz.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 27 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 13: Gabarito para verificação de chanfro.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 28 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura14: Medidor com finalidades múltiplas.
Figura 15: Medidor com finalidades múltiplas.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 29 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 16: Calibre com finalidades múltiplas para medições em soldagem.
Figura 17: Exemplos de utilização de calibre com finalidades múltiplas para medições em
soldagem (o mesmo apresentado na figura 16). No sentido horário: medição de abertura da
raiz; dimensão da perna de uma solda em ângulo; altura do reforço da solda; e dimensão da
garganta de uma solda em ângulo.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 30 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 17(a): Desenhos esquemáticos correspondentes à utilização do calibre com
finalidades múltiplas para medições em soldagem que foi apresentado na figura 16.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 31 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Principais Vantagens
•
É um método bastante rápido para verificação.
•
Apresentam bons resultados.
•
Quando fabricados pelo usuário em dimensões específicas para o
serviço, eliminam erros de leitura.
Desvantagens e Limitações
•
Quando fabricados pelo usuário demandam tempo para fabricação e
muitas vezes possuem somente uma aplicação.
•
Custo elevado (instrumentos de finalidades múltiplas).
Régua
A régua ou escala graduada é construída em aço, tendo sua graduação
inicial situada na extremidade esquerda. É fabricada em diversos
comprimentos: 5” (127,0 mm), 12” (304,8 mm). A régua deverá ter a
graduação do sistema métrico e do sistema inglês figuras 18, 18(a) e
18(b).
Figura 18: Régua.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 32 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 18(a): Régua - detalhe correspondente ao início da escala - mm e
polegadas (“inch”).
Figura 18(b): Régua - detalhe correspondente ao fim da escala - mm e
polegadas (“inch”).
A régua pode ser encontrada nos seguintes tipos:
•
Régua de encosto interno.
•
Régua de profundidade.
•
Régua de encosto externo.
Sistemas de Medidas Lineares (Métrico e Inglês)
Sistema Métrico (figuras 19 e 19(a))
Graduação em milímetro (mm):
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 33 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Graduação da escala:
Figura 19: Intervalo de “1 cm” ampliado.
Figura 19(a): Um centímetro dividido em dez partes iguais.
Sistema Inglês (Figuras 20, 20(a), (b), (c), (d), e (e)).
•
Graduação em polegadas ( ’’ ):
Representações da polegada (Sistema Inglês Comum):
(”)
: 1” = uma polegada
(in)
: 1in = uma polegada
(“inch”) : palavra inglesa que significa polegada
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 34 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ •
Graduações da Escala
Figura 20: Uma polegada (ampliada).
Figura 20 (a): Uma polegada dividida em duas partes iguais.
Figura 20 (b): Uma polegada dividida em quatro partes iguais.
Figura 20 (c): Uma polegada dividida em oito partes iguais.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 35 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 20 (d): Uma polegada dividida em dezesseis partes iguais.
Figura 20 (e): Uma polegada dividida em trinta e duas partes iguais.
Características Principais
Uma régua ou escala graduada deve possuir as seguintes características:
Ser preferencialmente de aço inoxidável;
Ter uniformidade na graduação;
Apresentar traços bem finos, profundos e salientes em preto.
Cuidados importantes na conservação
Evitar quedas e contato com ferramentas de trabalho.
Evitar flexionar ou torcer, para que não se empene ou quebre.
Limpar após o uso, para remover o suor e a sujeira.
Aplicar fina camada de vaselina, antes de guardar.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 36 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Trena
As trenas de pequeno comprimento apresentam, em sua extremidade,
um gancho que permite medições com um único operador, Isto é, sem a
necessidade de um elemento auxiliar. As de maior comprimento
possuem um elo em sua extremidade.
Algumas trenas possuem o zero um pouco deslocado da sua
extremidade. Nestes casos, devemos cuidar para que o ponto zero
coincida com a extremidade da peça que se quer medir.
A trena graduada apresenta–se sob vários tipos, como por exemplo:
modelo de trena com fita convexa e, modelo de trena com fita plana. A
convexidade destina–se a dotar a trena de maior rigidez, de modo a
permitir medidas na vertical, de baixo para cima.
Na figura 21 é apresentado um exemplo de trena de pequeno
comprimento e, nas figuras 22 e 22(a), são apresentados exemplos de
medições realizadas com o uso de trena de pequeno comprimento.
Figura 21: Trena de pequeno comprimento (3 m).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 37 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 22: Medição com trena de pequeno comprimento (chapa).
Figura 22 (a): Medição com trena de pequeno comprimento (tubo).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 38 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ As figuras 23 e 23 (a) mostram, respectivamente, um exemplo de trena
graduada para medir grandes comprimentos e, o aspecto da escala
desse tipo de trena com o detalhe do elo na sua extremidade.
Figura 23: Trena longa para medir até 50 metros (observar elo na
extremidade).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 39 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 23 (a): Trena graduada (graduação universal).
Características Principais de uma Trena Graduada
A trena deve ser de aço; trenas de fibra não devem ser utilizadas.
Ter graduação uniforme.
Apresentar traços bem finos e salientes.
Cuidados Importantes na Conservação
Evitar quedas e contato com ferramentas de trabalho.
Evitar dobrar ou torcer, para que não se empene ou quebre.
Limpar após o uso, para remover a sujeira.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 40 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Paquímetro
Figura 24: Paquímetro (exemplo).
A figura 25 mostra um desenho esquemático de um paquímetro, com a
denominação de cada uma das partes que o compõe.
Figura 25: Paquímetro (esquemático) com a denominação de suas
diferentes partes.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 41 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Características Principais
Uma das características importantes de um paquímetro é a sua precisão
ou sensibilidade. Essa sensibilidade é calculada dividindo-se o menor
valor da escala principal (escala fixa), pelo número de divisões da escala
móvel (Nônio). A sensibilidade é obtida através da fórmula apresentada
na figura 26.
Figura 26: Fórmula para o cálculo da sensibilidade de um paquímetro.
Nota:
O cálculo da sensibilidade, obtido pela divisão do menor valor da escala
principal pelo número de divisões do nônio, é aplicado a todo e
qualquer instrumento de medição possuidor de nônio, tais como:
paquímetros, goniômetros de precisão, etc. Normalmente, para maior
facilidade do inspetor, a sensibilidade do paquímetro já vem gravada
neste (ver figura 24).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 42 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Uso do Paquímetro
No Sistema Internacional de Unidades
Cada traço da escala fixa corresponde a um múltiplo do milímetro
(figura 27).
Figura 27: escala do paquímetro.
Na figura 27, o valor de cada traço da escala fixa é igual a 1 mm. Se
deslocarmos o cursor do paquímetro até que o zero do nônio coincida
com o primeiro traço da escala fixa, a leitura da medida será 1 mm
(Figura 28), no segundo traço 2 mm (Figura 29), no terceiro traço 3 mm
(Figura 30), no décimo sétimo traço 17 mm (Figura 31), e assim
sucessivamente.
Figura 28
Figura 29
Figura 30
Figura 31
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 43 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ De acordo com a procedência do paquímetro e o seu tipo, podemos ter
diferentes precisões, isto é, o nônio com número de divisões diferentes.
Tem-se normalmente o nônio com 10, 20 e 50 divisões, o que
corresponde respectivamente a uma precisão de:
Para se efetuar uma leitura, conta–se o número de intervalos da escala
fixa ultrapassados pelo zero do nônio e a seguir, conta–se o número de
intervalos do nônio que transcorreram até o ponto onde um de seus
traços coincidiu com um dos traços da escala fixa.
Exemplo 1:
Figura 32: Exemplo de leitura do paquímetro -1.
Observe que o 10o intervalo da escala fixa foi ultrapassado pelo zero do
nônio, portanto a leitura da escala fixa é 10. No nônio, até o traço que
coincidiu com o traço da escala fixa existem quatro intervalos, cada um
dos quais é igual a 0,02 mm (precisão do nônio); portanto a leitura do
nônio é 0,08.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 44 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ A leitura da medida é, portanto 10,08 mm.
Exemplo 2:
Figura 33: Exemplo de leitura do paquímetro: leitura da medida = 6,04
mm.
No Sistema Inglês Decimal
O uso do paquímetro no sistema decimal é idêntico ao uso para o
Sistema Internacional de Unidades. Tem–se apenas que determinar os
valores correspondentes a cada intervalo da escala fixa e a cada
intervalo do nônio.
Por exemplo, na figura 34 o valor de cada intervalo é 0,025”, pois no
intervalo de 1” temos 40 intervalos (1” ÷ 40 = 0,025”).
Figura 34: Leitura do paquímetro no sistema Inglês.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 45 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Se deslocarmos o cursor do paquímetro até que o zero do nônio
coincida com o primeiro traço da escala, a leitura será 0,025” (Figura
35), no segundo traço, 0,050” (Figura 12.36), no terceiro traço, 0,075”,
no décimo traço, 0,250”, e assim sucessivamente.
Figura 35.
Figura 36.
Podemos também neste sistema ter nônios de diferentes precisões. Por
exemplo, se a menor divisão da escala fixa é 0,025” e o nônio possui 25
0,025"
= 0,001"
divisões, a precisão será de 25
.
Exemplo:
Figura 37: A Leitura da medida é 0,259 ’’
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 46 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ No Sistema Inglês Comum
O uso do paquímetro é idêntico ao mostrado em relação aos demais
sistemas anteriormente descritos. A característica deste sistema é que
os valores de medida são expressos na forma de frações de polegadas.
Assim, por exemplo, teremos para a escala fixa e para o nônio as
seguintes graduações (ver figura 38).
Figura 38.
A escala fixa apresenta os valores de:
1" 1" ⎛ = 2" ⎞ 3" 1" ⎛ = 4" ⎞ 5" 3" ⎛ = 6" ⎞
⎜
⎟
⎜
⎟
⎜
⎟
16 , 8 , ⎝ 16 ⎠ , 16 , 4 , ⎝ 16 ⎠ , 16 , 8 , ⎝ 16 ⎠ e assim por diante.
O nônio apresenta os valores de:
1" 1" ⎛ = 2" ⎞ 3" 1" ⎛ = 4" ⎞ 5" 3" ⎛ = 6" ⎞ 7"
1" ⎛ = 8" ⎞
⎜
⎟
⎜
⎟
⎜
⎟
⎜
⎟
128 , 64 , ⎝ 128 ⎠ , 128 , 32 , ⎝ 128 ⎠ , 128 , 64 , ⎝ 128 ⎠ , 128 e 16 ⎝ 128 ⎠
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 47 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Exemplo:
Figura 39: Leitura da medida = 49 ’’/ 128. .
Nas figuras 40, 40 (a) e 40 (b), são mostradas mostradas algumas
medições feitas com uso de paquímetro.
Figura 40: Medição do diâmetro do eletrodo.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 48 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 40 (a): Medição de espessura de chapa.
Figura 40 (b): Medição de largura do passe de solda.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 49 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Erros de Medição
Os erros possíveis são classificados conforme a origem em: erros de
influências objetivas e erros de influências subjetivas.
Erros de influências objetivas: São os erros relacionados diretamente
com o instrumento.
•
Planicidade;
•
Paralelismo;
•
Divisão da régua;
•
Divisão do nônio; e
•
Colocação em zero.
Erros de influências subjetivas: São aqueles causados pelo operador
(erros de leitura)
Os fabricantes de instrumentos de medição fornecem tabelas de erros
admissíveis, obedecendo às normas existentes, de acordo com a
precisão do instrumento.
Precauções no Uso dos Paquímetros
As precauções de uso visam evitar os erros anteriormente mencionados
e delas, em última análise, dependerá o sucesso da medição.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 50 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Precauções contra erros de “influências objetivas
•
Não pressionar demasiadamente os encostos ou garras do
paquímetro contra a superfície da peça medida, (pressão
excessiva leva ao erro de medição).
•
Fazer a leitura da medida com o paquímetro aplicado à
peça.
•
Manter o paquímetro sempre limpo e acondicionado em
estojos próprios.
•
Antes do uso, com o paquímetro totalmente fechado,
verificar se não há folga entre os seus encostos ou garras.
•
Guardar o paquímetro com folga entre os bicos.
Precauções Contra Erros de “Influências Subjetivas”
Os erros de leitura de paquímetro podem ser de paralaxe ou de pressão
de medição. A seguir, são apresentadas algumas considerações relativas
ao assunto.
Paralaxe
O cursor onde é gravado o nônio, por razões técnicas, tem uma
espessura mínima a. Assim, os traços do nônio TN são mais elevados
que os traços da régua TM (Figura 41).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 51 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 41: Erro de paralaxe.
Se colocarmos o paquímetro perpendicularmente à nossa vista teremos
superpostos os traços TN e TM, que correspondem a uma leitura correta
(Figura 12.42). Caso contrário teremos uma leitura incorreta, pois o
traço TN coincidirá não com o traço TM, mas sim com o traço TM´
(Figura 42).
Figura 42: Erro de paralaxe - continuação.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 52 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Pressão de medição
É a pressão necessária para se vencer o atrito do cursor sobre a régua,
mais a pressão de contato com a peça por medir. Em virtude do cursor
se deslocar pressionado sobre a régua, a pressão é compensada pela
mola F (Figura 43). Se a pressão for inadequada, poderá resultar numa
inclinação do cursor em relação à perpendicular à régua (Figura 44). Por
outro
lado,
um
cursor
muito
duro
elimina
completamente
a
sensibilidade do operador, o que pode ocasionar grandes erros. Deve o
operador regular a mola, adaptando o instrumento à sua mão.
Figura 43
Figura 44.
Goniômetro
A técnica da medição não visa somente descobrir o valor de trajetos, de
distâncias ou de diâmetros, mas se ocupa também da medição de
ângulos.
O “sistema sexagesimal” é frequentemente utilizado em mecânica e
caldeiraria. A unidade do ângulo é o grau. O grau divide–se em 60
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 53 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ minutos, e o minuto divide–se em 60 segundos. Os símbolos usados
são: grau (
O
), minuto ( ‘ ) e segundo ( “ ).
Exemplo: 54O 31’ 12” lê–se: 54 graus, 31 minutos e 12 segundos.
Na figura 45, está sendo mostrado o uso do goniômetro para verificação
da planicidade de uma chapa de teste quanto à existência ou não de
pré-deformação.
Figura 45: Goniômetro na verificação da existência de pré-deformação
numa chapa de teste. Nesse caso a indicação foi de 0 0 (zero graus) (sem
pré-deformação).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 54 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Operações de Adição e Subtração no Sistema Sexagesimal
Para somarmos ou subtrairmos graus, devemos colocar as unidades
iguais sob as outras.
Exemplo 1:
90O – 25O 12’ = ?
Convertendo 90O em graus e minutos, teremos: 90O = 89O 60’
Logo, o resultado da operação será:
89O 60’ – 25O 12’ = 64O 48’
Devemos operar da mesma forma, quando temos as unidades graus,
minutos e segundos.
Exemplo 2:
90O – 10O 15’ 20” = ?
Convertendo 90O em graus, minutos e segundos, teremos 90O = 89O 59’ 60”
Logo, o resultado da operação será:
89O 59’ 60” – 10O 15’ 20” = 79O 44’ 40”
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 55 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Exemplo 3:
92O 43’ 10” + 41’ 56” =
Sabendo-se que: 1O = 60’ e 1’ = 60”
Teremos:
66” = 1’ 6” [66” – 60” = 1’ 6”]
84’ = 1O 24’ [84’ – 60’ = 1O 24’]
Finalizando: 92O 84’ 66” = 93O 25’ 6”
Tipos de Goniômetros e Princípio de Funcionamento
Para usos comuns em casos de medidas angulares que não exijam
extremo rigor, o instrumento indicado é o goniômetro simples
(transferidor de graus). A figura 46 mostra dois tipos de goniômetros
simples bem como dá exemplos de diferentes medições de ângulos,
mostrando várias posições da lâmina.
Em todo tipo de goniômetro, o ângulo reto (90O) apresenta 90 divisões
de 1O. A precisão de leitura é sempre igual à metade da menor divisão
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 56 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ da escala. Nas figuras 47 e 48, a menor divisão é igual a 1O, portanto
podemos fazer leituras com precisão de 0,5O (ou 30’).
Lê–se o grau inteiro na graduação do disco fixo indicado pelo traço - 0
- de referência e aproxima–se a leitura para a posição mais próxima
dentro da precisão de 0,5O.
Figura 46: Goniômetros simples.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 57 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 47
Figura 48
Observe que não há sentido em fazer leituras com precisão superior a
0,5 O (por exemplo, 25,6O).
Precauções de Uso
As precauções de uso são bastante simples conforme a seguir
apresentado:
•
Manter sempre limpos e acondicionados em estojos próprios.
•
Fazer a leitura do ângulo sempre com o goniômetro aplicado
à peça.
Clinômetro
Nas figuras 49 e 49 (a), constam, respectivamente, a medição do ângulo
de posicionamento de uma chapa de teste em relação ao plano
horizontal com uso de um clinômetro e, a mesma foto no detalhe.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 58 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 49: Clinômetro para verificação do ângulo de posicionamento de
uma chapa de teste em relação ao plano horizontal.
Figura 49 (a): Clinômetro para verificação do ângulo de posicionamento
de uma chapa de teste em relação ao plano horizontal (detalhe da figura
49) - ângulo de 930.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 59 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ A figura 50 mostrada um clinômetro medindo o ângulo de inclinação de
um tubo de teste.
Figura 50: Inclinação de um tubo de teste - ângulo de 330 .
Amperímetros e Voltímetros para Correntes Alternada e
Contínua
Amperímetro
Medidas de correntes maiores que o maior valor da escala poderão
causar sérias avarias ao aparelho.
Embora a escala do amperímetro seja de 0 – 500 A, a sua escala
utilizável será de aproximadamente 20 – 480 A. Isso porque, quando o
amperímetro indicar uma corrente de 500 ampères, a corrente poderá
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 60 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ ser bem maior que 500 A. Consequentemente, a leitura máxima
utilizável deve ser um pouco menor que a graduação máxima da escala.
Por outro lado, uma corrente muito pequena não deslocará o ponteiro
de modo a permitir uma leitura precisa. As melhores leituras são
aquelas feitas no centro da escala.
A figura 51, mostra um exemplo de alicate amperímetro analógico
portátil.
Figura 51: Alicate Amperímetro Analógico (AC 300A). Instrumento analógico
portátil com sistema de suspensão do galvanômetro tipo mancal, que
realiza medidas de tensão DC e AC, corrente AC até 300 A
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 61 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Tem sido cada vez mais frequente o uso de aparelhos digitais ao invés
dos analógicos. O aparelho digital tem a vantagem de permitir a leitura
direta do valor da corrente com bastante precisão, desde que,
evidentemente, o aparelho tenha sido ajustado adequadamente, seja
pela seleção correta da escala, como também pela regulagem do “zero”
da própria.
Nas figuras 52 e 52 (a), são mostrados, respectivamente, um alicate
amperímetro digital portátil indicando um determinado valor de
corrente e, o mesmo aparelho, numa visão mais ampla na qual aparece
também a máquina de solda.
Figura 52: Medição de corrente com alicate amperímetro digital
(detalhe).
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 62 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 52 (a): Medição de corrente com alicate amperímetro digital.
Cuidados de Operação com Amperímetro
A leitura do medidor, no caso de aparelhos analógicos, deve ser feita
sempre de frente para o mostrador. Uma leitura feita de lado pode
ocasionar um erro (erro de paralaxe), muitas vezes maior que uma
divisão inteira da escala. A adição, do erro de paralaxe à imprecisão de
construção do aparelho, pode conduzir a resultados não satisfatórios.
Nos medidores analógicos, quando o ponteiro do medidor se localizar
entre duas divisões da escala, normalmente toma-se a divisão mais
próxima como leitura. Se desejarmos um resultado mais aproximado,
estimamos a posição do ponteiro entre as duas divisões dentro de uma
precisão igual à metade da divisão e somamos a deflexão adicional à
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 63 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ leitura inferior. Esse processo de estimar a posição do ponteiro é
chamado de interpolação.
Um amperímetro portátil analógico, devido a detalhes mecânicos de
construção, poderá fornecer leituras distintas quando se faz variar a
posição do seu emprego. Para evitar esse problema, o qual resultaria em
falsas medições, é recomendável verificar sempre a ajustagem do “zero”
do medidor. Essa ajustagem serve para colocar o ponteiro do medidor
exatamente sobre o “zero”, quando não houver nenhuma corrente. A
ajustagem é feita com uma pequena chave de parafuso e, deve ser
verificada todas as vezes que se pretende utilizar o amperímetro
(principalmente se for mudada sua posição). É recomendável também,
antes do uso e periodicamente, submeter os amperímetros a uma
calibração.
Os amperímetros analógicos fixos, como os que normalmente integram
o de painel de máquinas de solda, são ajustados e calibrados para
serem utilizados na posição vertical.
No caso dos amperímetros digitais, o ajuste do “zero” também é de
suma importância e deverá ser feito antes da sua utilização e também
periodicamente, através da comutação dos comandos do aparelho
conforme descrito no manual do fabricante.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 64 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Voltímetro
Os equipamentos elétricos são projetados para operar com certa
intensidade de corrente, podendo sofrer danos se a corrente exceder
esse limite. Para essa corrente existir e produzir trabalho nos
equipamentos, é necessária a presença de uma força eletro–motriz ou
tensão para provocá-la. A tensão elétrica consiste na diferença de
potencial elétrico entre dois pontos de um circuito.
A unidade de tensão é o “volt ", e o aparelho utilizado para medir a
tensão é o voltímetro. Sobre o voltímetro valem todas as observações
anteriores feitas para o amperímetro.
Em
soldagem,
a
tensão
(voltagem)
e,
intensidade
da
corrente
(amperagem), são parâmetros importantes, e por isso fazem parte do
procedimento de soldagem. Valores incorretos de tensão ou intensidade
de corrente podem resultar em defeitos na solda.
Muitas das máquinas de solda existentes possuem voltímetro e
amperímetro incorporados, principalmente, no caso de processos mais
sofisticados (TIG, MIG, etc...). A leitura, com precisão, requer todos os
cuidados anteriormente mencionados.
Na figura 53, está sendo mostrado um alicate amperímetro/voltímetro
portátil medindo a tensão utilizada durante uma soldagem com o
processo de soldagem com eletrodo revestido.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 65 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 53: Voltímetro indicando o valor da voltagem durante uma solda
realizada com o processo eletrodo revestido.
Precauções Gerais de Uso para Amperímetros/Voltímetros
As seguintes precauções de caráter geral, algumas das quais já
abordadas anteriormente, devem ser levadas a efeito para assegurar a
precisão de leitura com o uso de amperímetros / voltímetros.
•
Evitar erros de paralaxe; quando a superfície do medidor
apresentar uma faixa espelhada, devemos fazer a leitura
numa posição tal que o ponteiro esteja superposto à sua
imagem.
•
Manter o mostrador limpo para evitar erros de leitura devido
à má visualização.
•
Verificar se a escala do medidor é adequada, usando sempre
sua faixa utilizável.
•
Verificar se o aparelho é adequado para o tipo de corrente
existente: corrente contínua (CC ou DC) ou corrente alternada
(AC ou CA).
•
Verificar se o medidor está com o zero ajustado e calibrado.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 66 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Manômetros e Reguladores de Pressão
Manômetros
Operação
O Bourdon, ou tubo de bourdon, é um tubo de parede delgada, que foi
amoldado em dois lados diametralmente opostos, de modo que, um
corte transversal do mesmo, apresenta uma forma elíptica ou oval.
Uma vez feito isso, o tubo é dobrado de modo que forme um arco com
uma das extremidades fechada.
Quando se aplica uma pressão, ao lado aberto do tubo, este tende a
restabelecer sua forma da seção transversal circular original, fazendo
com que o tubo tenda a endireitar–se, e ao fazê-lo, seu extremo livre se
move o suficiente para atuar um came e um pinhão dentados, o qual
tem como objeto amplificado do tubo, produzir um deslocamento
correspondente ao ponteiro (Figura 54).
Em alguns manômetros, o came e pinhão dentados são substituídos por
um came de extremidade lisa que atua no ponteiro através de um
pinhão de rosca helicoidal.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 67 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Figura 54: Manômetro de “Bourdon” - tubo em “C”.
Os tubos do manômetro de “Bourdon” podem ter outras duas formas.
Tubo em “espiral”, utilizado para baixas pressões e, tubo em “hélice”,
para altas pressões, conforme apresentado na figura 55.
Figura 55: Manômetro de “Bourdon” - (A) tubo em “espiral” e (B) tubo
em “hélice”.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 68 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Aplicação
Os manômetros são normalmente utilizados em coletores (“manifolds”)
ou, conjugados com outros instrumentos, para controle de operações de
oxi–corte e de soldagem.
Precaução no Uso dos Manômetros
Para garantir a durabilidade, não se deve ultrapassar a 2/3 da pressão
total indicada na escala do mesmo. Pressões acima da indicada para o
instrumento causam deflexões do Bourbon, danificando o manômetro.
Precisão: +/- 1% da indicação máxima da escala.
Reguladores de pressão
Regulador de Pressão de um Estágio
É composto basicamente de dois manômetros e um redutor de pressão.
O primeiro manômetro indica a pressão da entrada do regulador e o
segundo a pressão de saída.
Este tipo de regulador é geralmente aplicado no controle de operações
de oxi–corte, as quais não são muito afetadas por flutuações na pressão
de saída.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 69 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Na figura 56, está sendo apresentado um exemplo de regulador de
simples estágio.
Figura 56: Regulador de pressão de um estágio (processo: oxicorte)/gás: oxigênio).
Regulador de Pressão de Dois Estágios
Este tipo de regulador difere do anterior pelo fato de proporcionar uma
dupla redução da pressão. No primeiro estágio à entrada do regulador,
a pressão é reduzida para nível intermediário, e no segundo estágio, a
pressão ou vazão, é regulada manualmente pelo operador ao nível
desejado.
É composto de dois redutores de pressão e dois manômetros, ou um
manômetro e um medidor de vazão.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 70 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ Este tipo de regulador é o mais indicado para operações de soldagem
com os processos que utilizam gás de proteção, pelo fato de permitir
um controle mais preciso da pressão ou vazão de saída do gás (Figura
57).
Figura 57: Regulador de pressão de dois estágios. (Minimiza as
oscilações na pressão de trabalho, mantendo a vazão constante.
Indicado para trabalhos de solda, corte e aquecimento e outras
aplicações de gases industriais onde seja importante um fluxo constante
sem flutuação).
Precauções no Uso de Reguladores
As mesmas recomendadas para os manômetros.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 71 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________
Neste texto, você conheceu os instrumentos usualmente empregados
mas operações de soldagem, seus princípios de funcionamento,
precauções de uso, vantagens, limitações, aplicações e características
técnicas.
Teste agora o seu nível de compreensão do texto respondendo às
questões de revisão. Caso seja necessário releia o texto e/ou recorra
aos tutores para resolver suas dúvidas.
Questões de Revisão
1 – O Pirômetro de Contato e o Lápis de Fusão são utilizados com a
finalidade de verificar a temperatura de um material durante a
soldagem.
Aproveite
para
apresentar
as
características
desses
instrumentos de medição levando em consideração os seguintes itens:
a) Funcionamento; b) Precauções; c) Vantagens e desvantagens
2 – Sabe-se que o Pirômetro de Contato é constituído por um indicador
de temperatura e por um sensor que pode ser um termopar. Em que
consiste o termo Termopar e quais os cuidados devem ser tomados
diante de sua utilização.
3 – O uso de Registradores e Medidores é importante para exercer o
controle do tratamento térmico. Sendo assim, explicite as finalidades, os
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 72 Instrumentos de medição _____________________________________________________________________________________ cuidados de operação e as vantagens/desvantagens de ambos os
instrumentos.
4– É conhecido que no mercado encontram-se disponíveis instrumentos
simples e práticos que também permitem a verificação da operação
como, por exemplo, a régua, trena e o paquímetro. Descreva
separadamente cada um desses instrumentos detalhando:
a) O sistema de medida linear; b) Peculiaridades; c) Precauções na
execução
5- Ao se fabricar instrumentos de mediação os fabricantes fornecem
tabelas de erros admissíveis. Dentre os erros possíveis encontram-se os
de influência objetiva e os de influência subjetiva. Explique o que
representa tais erros e informe as precauções que devem ser tomadas
de modo a evitar tais erros com o uso de paquímetro.
6 – Exponha a importância que o Amperímetro e Voltímetro exercem
nos aparelhos digitais e elétricos, ressaltando os cuidados de operação
exigidos em ambos.
7– Geralmente os instrumentos utilizados para o controle nos processos
de oxi-corte são os Manômetros e Reguladores de Pressão. A respeito
desses instrumentos responda:
a) Como se constitui um Manômetro?
b) Que diferenças existem entre Regulador de Pressão de um Estágio
e Regulador de Pressão de dois Estágios.
Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem | ‐ FBTS Este texto complementar é parte integrante do material on line disponibilizado para o Curso de Inspetor de Soldagem Página | 73