Comparatori di massa

La massa è una grandezza fisica che misura la quantità di materia di cui è costituito un oggetto. La massa di un oggetto è la stessa, indipendentemente dal punto dell'universo in cui viene misurata. Il peso descrive la "pesantezza" di un oggetto e dipende dalla forza gravitazionale esercitata su di esso. Dato che la forza gravitazionale varia a seconda del luogo del mondo in cui ci si trova e anche dell'altitudine, bilance e sistemi di pesatura devono essere regolati presso il punto di utilizzo. Peso = massa x gravità. Ad esempio, un oggetto pesato sulla luna registrerà solo un sesto del suo peso sulla terra. La massa di un oggetto è invece costante.

Un comparatore di massa è uno strumento per misure gravimetriche con un'alta risoluzione e una ripetibilità eccezionale, che consente di determinare accuratamente anche la minima differenza nella massa. I comparatori di massa a finestra offrono una risoluzione elevata all'interno di una "finestra" attorno a un valore di peso definito e vengono utilizzati per la taratura e la determinazione delle masse in questo intervallo. I comparatori di massa a range completo, invece, sono molto versatili e possono essere utilizzati sia per la determinazione del peso che per applicazioni di pesatura generali, in particolare quelle che prevedono campioni piccoli e contenitori di tara grandi, oppure quando è necessario combinare quantità grandi e piccole di campioni in un unico processo di pesatura. L'esperto METTLER TOLEDO locale può offrirvi il servizio GWP^® Recommendation gratuito per identificare il comparatore di massa più adatto alle vostre esigenze individuali.

In un regolare processo di pesatura, la bilancia viene tarata e il risultato del peso di qualsiasi oggetto posto su di essa viene misurato a partire da zero grammi. Questo processo viene chiamato "pesatura assoluta". Il confronto di peso, che viene impiegato per la taratura dei pesi, è una specifica tipologia di pesatura differenziale in cui il punto di riferimento non è la bilancia tarata, ma il peso di riferimento con cui il peso di prova viene confrontato. Ecco perché questo tipo di bilancia viene chiamato comparatore di massa. Nel caso della taratura di un peso di prova, il peso di riferimento impiegato per il confronto deve appartenere almeno a una classe di accuratezza superiore. Tuttavia, anche il peso di riferimento deve essere tarato con un altro peso appartenente a una classe di accuratezza ancora superiore. Questa catena di confronti fornisce la tracciabilità metrologica per la definizione del chilogrammo secondo la costante di Planck.

L'applicazione principale in cui vengono utilizzati i comparatori di massa è la taratura delle masse. Per i pesi di classe inferiore (in particolare quelli delle classi da M1 a M3, F1 e F2), i comparatori di massa manuali forniscono risultati sufficientemente accurati. Per i pesi di classe E1 o E2, si consigliano i comparatori di massa robotici o automatici, dato che l'incertezza di misura è notevolmente inferiore. Ciò è dovuto principalmente all'assenza di influenza dell'operatore. Gli istituti di metrologia nazionali (NMI), che puntano a ottenere misure con il minor livello di incertezza possibile, utilizzano comparatori di massa con camera del vuoto o a pressione costante, che consentono di effettuare misure a condizioni stabili. È così possibile eliminare influenze come l'altitudine, la spinta statica dell'aria e le condizioni atmosferiche. Gli istituti di metrologia nazionali e i centri di ricerca metrologica utilizzano i comparatori di massa per studi scientifici che richiedono la misura di variazioni minime nella massa o nella forza.

Oltre all'ambito della metrologia, i comparatori di massa possono essere utilizzati in qualsiasi settore in cui le prestazioni di una normale bilancia non soddisfano i requisiti di accuratezza del cliente o dell'applicazione. Nell'ambito di queste applicazioni, i comparatori di massa vengono considerati come bilance con prestazioni superiori. Alcune applicazioni industriali tipiche sono:

• Formulazione: quando i livelli di tolleranza sono bassi e la pesatura non rientrerebbe nell'intervallo di sicurezza di una bilancia standard.
• Pesatura differenziale: quando la differenza di massa è molto piccola e una regolare bilancia non è in grado di fornire risultati affidabili (il livello di incertezza è troppo elevato rispetto alla differenza di massa da misurare).
• Riempimento con gas: pesanti bombole vengono riempite con una massa relativamente piccola di gas.
• Abrasione: per testare i lubrificanti, gli ingranaggi vengono esaminati allo scopo di rilevare eventuali tracce di abrasione dopo aver lasciato il motore in funzione per un determinato periodo di tempo.
• Misure della forza: quando una forza applicata viene compensata dalla cella di pesatura.

Un comparatore di massa e una bilancia hanno lo stesso design e funzionano secondo gli stessi principi. La differenza tra un comparatore di massa e una bilancia risiede nelle prestazioni, in particolare in termini di risoluzione e ripetibilità.

Per una portata di 1 kg, la seguente tabella illustra le differenze di risoluzione e ripetibilità:

Le regolari bilance da laboratorio vengono specificate in base alle loro proprietà principali: ripetibilità (RP), eccentricità (EC), non linearità (NL) e sensibilità (SE). Tuttavia, dato che la taratura dei pesi viene eseguita tramite pesatura differenziale, i comparatori di massa dispongono dell'ulteriore specifica relativa alla ripetibilità della pesatura differenziale ABA (RP ABA).

Secondo le normative, un comparatore di massa esclusivamente impiegato per la taratura dei pesi non ha bisogno di essere tarato. Questo perché il peso di prova viene confrontato con un peso di riferimento, che viene tarato e garantisce la tracciabilità rispetto al BIPM e alla definizione del chilogrammo. Tuttavia, per proteggere il vostro investimento e assicurare prestazioni di misura sempre elevate, METTLER TOLEDO consiglia di effettuare regolarmente la manutenzione preventiva.

Quando i comparatori di massa vengono utilizzati in altre applicazioni, è fondamentale applicare al comparatore di massa XPR-C gli stessi standard di qualità associati a qualsiasi altra bilancia analitica o di precisione.