Comparadores de Massa

Um comparador de massa, ou uma balança comparadora de massa, é um instrumento de medição gravimétrico com alta resolução e repetibilidade excepcional, permitindo que a menor diferença em massa seja determinada com precisão. Os comparadores de massa de intervalo de janela oferecem pesagem de alta resolução em uma “janela” em torno de um valor de peso definido, e são usados simplesmente para a calibração e a determinação de massas dentro dessa janela. Entretanto, os comparadores de massa de intervalo integral são altamente versáteis e podem ser usados não só para a determinação de peso, como também para aplicações de pesagem gerais, especialmente aquelas nas quais há pequenas amostras e grandes cargas de tara, ou quando qualidades de amostra grandes e pequenas precisam ser combinadas em um processo de pesagem. Seu representante local da METTLER TOLEDO pode oferecer uma Recomendação GWP^® gratuita para identificar qual comparador de massa é ideal para as suas necessidades individuais.

Em um processo de pesagem regular, a balança é calibrada e o resultado do peso de qualquer item colocado na balança é medido a partir de zero g. Esse processo é chamado de “pesagem absoluta”. A comparação de massa, que é usada para a calibração de peso, é um tipo específico de pesagem diferencial no qual o ponto de referência não é a balança calibrada, mas o peso de referência em relação ao qual o peso padrão é comparado. Por isso que esse tipo de balança é conhecido como um comparador de massa. Ao calibrar um peso padrão, o peso de referência ao qual ele é comparado deve ser pelo menos uma classe de precisão superior ao peso padrão. Entretanto, o peso de referência também deve ser calibrado com relação a outro peso em uma classe de precisão ainda maior. Essa cadeia de comparações fornece rastreabilidade metrológica de acordo com a definição de quilograma baseada na constante de Planck.

A principal aplicação dos comparadores de massa é a calibração de massa. Para pesos de classe inferior, em especial as classes M1 a M3, F1 e F2, os comparadores de massa manuais fornecem resultados de precisão suficiente. Para pesos de classe E1 ou E2, os comparadores de massa robóticos ou automatizados são recomendados, pois a incerteza de medição é significativamente inferior. Isso se deve principalmente à falta da influência do operador. Nos Institutos Nacionais de Metrologia (NMIs), que continuamente tentam obter medições com a menor incerteza, são usados os comparadores de massa de pressão ou vácuo constante, pois eles permitem que as medições sejam realizadas sob condições constantes. Influências como altitude geográfica, empuxo de ar e condições de peso podem ser eliminadas. Os Institutos Nacionais de Metrologia e os centros de pesquisa de metrologia usam comparadores de massa na pesquisa científica para medir mudanças muito pequenas em massa ou força.

Além de aplicações metrológicas, os comparadores de massa podem ser usados em qualquer indústria em que o desempenho de uma balança regular não atenda aos requisitos de precisão do cliente ou da aplicação. Para essas aplicações, os comparadores de massa são designados como balanças de desempenho superior. A seguir, veja algumas aplicações industriais típicas:

• Formulação: quando os níveis de tolerância são baixos e a pesagem violaria o intervalo de pesagem seguro de uma balança padrão.
• Pesagem Diferencial: quando a diferença em massa é muito pequena e uma balança regular não pode fornecer resultados confiáveis (o nível de incerteza é muito alto comparado à diferença da massa sendo medida).
• Envase de Gás: cilindros de gás pesado são envasados com uma massa de gás relativamente pequena.
• Raspagem: para testar lubrificantes, as engrenagens são analisadas quanto a abrasão após o uso do motor por um determinado período.
• Medições de Força: quando uma força aplicada é compensada pela célula de pesagem.

Um comparador de massa e uma balança têm o mesmo design e funcionam de acordo com os mesmos princípios. A diferença entre um comparador de massa e uma balança é o desempenho, em especial, a resolução e a repetibilidade.

Para a capacidade de 1 kg, esta tabela ilustra as diferenças de resolução e repetibilidade:

As balanças de laboratório regulares são especificadas pelas propriedades principais de desempenho: repetibilidade (RP), excentricidade (EC), não linearidade (NL) e sensibilidade (SE). Entretanto, como a calibração de peso é realizada por pesagem diferencial, os comparadores de massa são especificados adicionalmente com ABA de repetibilidade de pesagem diferencial (RP ABA).

De acordo com os regulamentos, um comparador de massa usado unicamente para calibração de peso não precisa ser calibrado. Isso é porque o peso de teste é comparado a um peso de referência; o peso de referência é calibrado e garante a rastreabilidade de acordo com o BIPM e a definição do quilograma. Entretanto, para proteger seu investimento e garantir um alto desempenho de medição contínuo, a METTLER TOLEDO recomenda a execução de manutenção preventiva rotineiramente.

Quando os comparadores de massa são usados em outras aplicações, é crucial aplicar à sua balança comparadora de massa XPR-C os mesmos padrões de qualidade de qualquer outra balança analítica ou de precisão.

A dedicated mass calibration software helps to reduce errors in the mass lab due to the guided workflow and timing options. All results and measurements are automatically transferred from the mass comparator to the software, ensuring full traceability.  In addition, the customer-, weight- and document management possibilities reduce time spent on data management and increase the throughput of the calibration laboratory. Mettler Toledo offers all the mentioned benefits with its weight calibration software MC Link 2. 

Calibrating weights with a robotic mass comparator offers a range of significant benefits that enhance both efficiency and accuracy in laboratory settings.

Firstly, the system boosts efficiency and productivity by enabling uninterrupted calibration, allowing multiple weight sets to be processed continuously without the need for human interaction. This capability is further enhanced by the option for overnight processing, which maximizes lab productivity by utilizing non-working hours. Additionally, the robotic system ensures error-free measurements, as all weights are verified for their nominal values before any actual measurements take place, creating a streamlined and reliable process. Real-time updates via automated notifications, delivered through email or SMS, keep users informed about the status of calibration tasks.

In terms of accuracy, the integration of high-accuracy mass comparators with exceptional repeatability allows the calibration of the highest accuracy classes. The robotic system minimizes human influence, thereby reducing common errors associated with imprecise weight placement, inconsistent stabilization times, and the impact of body heat. Moreover, it offers the option for acclimatization delays, giving weights time to adjust before measurements are taken. Conducting measurements overnight also helps to mitigate the effects of short-term pressure changes and vibrations, providing a more stable environment for calibration.

The robotic mass comparator significantly reduces errors, as it automatically manages weighing results and environmental data, thus eliminating transcription mistakes. The software support available for importing complete measurement settings further diminishes the likelihood of errors occurring. Additionally, the risk of misplacing or losing weights—particularly smaller ones like wire and sheet weights—is substantially lowered.

When it comes to disseminating weights, the automated system provides seamless and efficient dissemination of weight sets, from 1 kg down to the smallest weights, ensuring complete traceability to the reference standard. In contrast, manual dissemination can be a time-consuming process involving numerous measurement groups, whereas automation streamlines this effort significantly.

Furthermore, the protection of valuable reference weights is enhanced through reduced abrasion during handling by the robotic system. This careful handling helps maintain their tolerance over a longer period, leading to extended calibration intervals and less downtime.

Finally, cost optimization is a key advantage, as the automation of the calibration process minimizes the risks associated with losing or mixing up weights, particularly smaller ones. This efficiency allows employees to concentrate on other valuable tasks while the robotic system manages calibration jobs automatically, resulting in optimized overall labor costs.

In summary, the use of a robotic mass comparator for calibrating weights not only increases efficiency and accuracy but also enhances the overall productivity and safety of laboratory operations.

O monitoramento ambiental é crucial na calibração de massa, pois garante que fatores como temperatura, umidade e pressão atmosférica sejam controlados e documentados. Variações nessas condições podem afetar a precisão e a incerteza dos resultados da calibração. Ao monitorar continuamente esses parâmetros ambientais, as organizações podem melhorar a precisão de suas atividades de calibração.

As tabelas em nossas folhas de dados e folhetos para calibração de peso aplicam-se especificamente quando o laboratório de calibração está localizado abaixo de quatrocentos metros acima do nível do mar. Se o laboratório de calibração estiver localizado acima desse limite, a incerteza da medição pode aumentar devido à maior contribuição da incerteza de flutuabilidade do ar (densidade do peso). Consulte os representantes de vendas da METTLER TOLEDO se precisar de orientação extra.