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Influencias Física em instrumentos de pesagem
não-automáticos
É importante distinguirmos a diferença entre Massa e Peso. A massa é um propriedade invariável de um corpo, é a medida da quantidade de matéria nele contida, sendo esta diretamente proporcional com o número e tipo de átomos que compõem o objeto. A massa não varia com a posição, movimento, aceleração ou forma do corpo, a menos que matéria seja adicionada ou removida do objeto, assim, a massa independe do lugar onde se encontra, apresentado o mesmo valor em qualquer parte da Terra, lua ou no espaço. Os sentidos humanos não podem detectar massa, embora sejamos sensíveis à força resultante da massa de objetos. Esta força pode ser evidenciada de duas maneiras: pela tendência de um objeto resistir a mudanças de movimento (massa inercial) e pela atração exercida entre objetos (massa gravitacional), pois todos os objetos que possuem massa são atraídos por outros. Assim todos os objetos na superfície da Terra são atraídos pelo centro da Terra. Esta força é igual à massa do objeto multiplicada pela aceleração devido à gravidade local. O Peso do objeto varia de local para local na Terra, pois, a aceleração da gravidade (g) aumenta continuamente do equador (latitude 0°) para quaisquer dos pólos (latitude 90°). A atração entre objetos e a Terra é o modo mais comum de medição de massa, por intermédio da pesagem. É freqüentemente considerado que massa e peso são sinônimos, mas, ainda que seus valores sejam, ocasionalmente, dados na mesma unidade, o quilograma, eles não são iguais. No sistema Internacional de Unidades (SI), enquanto a massa é medida em quilogramas (kg), o peso é uma força cuja intensidade é medida em Newtons (N). Fisicamente, é incorreto afirmar que o peso de um corpo é de 10 kg, podemos, referimos à massa de 10 Kg, cujo peso é 10.g Newtons, e o valor exato deste peso depende do valor de g no local, menos os efeitos da densidade do ar (empuxo). Assim um corpo de massa igual a 10 Kg em um local em que g= 9,8 m/s 2 , tem peso
cuja a intensidade é de 98 Newtons. Portanto, a pesagem nos dá a maneira conveniente para medir massa, porém devemos sempre lembrar que na pesagem medimos o Peso (força) e não a sua massa. Assim para evitar confusão é melhor falarmos em medição de massa e de utilizar pesos, balanças ou sistemas de medição para determiná-la.
A importância da calibração de instrumentos de pesagem é indiscutível para a certificarmos se o valor obtido está dentro dos limites de variações permitidos para o mensurando. Porem nem todos avaliam as implicações sobre a utilização diária desses instrumentos. Sabemos que se a calibração for realizada em um lugar diferente de onde o instrumento será utilizado, durante o transporte este poderá se “descalibrado”. Outro fator a ser levantado é que se a distancia entre o local de calibração e de uso for muito distante, com latitude e altitude diferente os resultados da medição serão distintos. As balanças que utilizam o princípio de funcionamento da alavanca para a determinação de massa (balanças de braços iguais, braços desiguais, de dois pratos ou de equilíbrio) e empregam o método de comparação entre a massa de um objeto a ser calibrado e um padrão de massa conhecido, não são afetadas pela aceleração da gravidade ou sua variação. As balanças de molas, células de carga e balanças eletromecânicas e eletrônicas que utilizam o princípio da compensação de forças eletromagnéticas ou mudanças na indutância, capacitância ou freqüência sofre a influencia da gravidade, sendo o resultado da medição diretamente proporcional a aceleração da gravidade local, a qual não pode ser ignorada e, portanto, devem ser ajustadas e calibradas no local de instalação, principalmente para os instrumentos que possuem 10.000 ou mais intervalos de divisão (Classe I). Para as balanças que utilizam células de carga, possuindo 1.000 ou menos intervalos de divisão, geralmente não apresentam grandes variações, sendo desprezados os efeitos da aceleração da gravidade, desde que a diferença em latitude da distância entre o local de ajuste e aquele de uso não exceda a 1.000 km.
Aceleração da gravidade
Todos os corpos (objetos) que se encontram na superfície da Terra são atraídos para o seu centro, esta força é inversamente proporcional ao quadrado da distância, deste modo, a aceleração da gravidade será menor quanto mais distante do centro da Terra se encontre. Pela forma geométrica da Terra à distância do centro aos pólos é menor que na linha do equador. Assim, a aceleração da gravidade (g) é maior nos pólos que na linha do equador, portanto, um corpo de massa M pesará mais nos Pólos que no Equador.
Cálculo do valor da aceleração da gravidade considerando a latitude (gF 0 4 6)
F 0 4 4m = m. (gF 0 4 6 2 - gF 0 4 6 1 ) / gF 0 4 6 2 (4) Portanto o erro na indicação F 0 4 4( m) devido à mudança no valor de gF 0 4 6 pode ser positivo ou negativo dependendo do sinal de (gF 0 4 6 2 - gF 0 4 6 1 ).
Então quando uma balança, é ajustada e calibrada em um local diferente do que é utilizada, apresentará um erro na determinação da massa, Erro relativo ( Eg ), que se obtém dividindo o erro pela massa, ou seja:
E (^) g =F 0 4 4m / m = (gF 0 4 6 2 - gF 0 4 6 1 ) / gF 0 4 6 2 (5) Observando a expressão 4, observamos que quando maior a massa ( m ), maior será o erro ( F 0 4 4m ), sendo assim bastará analisar este erro comparando com o erro máximo permitido ( emp ) para a carga máxima como uma condição crítica, assim se este erro resultar dentro dos limites para a carga máxima, também será para as cargas menores.
Erro Máximo De acordo com a Resolução OIML R 76 e a Portaria 236/94, todos os instrumentos de pesagem, não- automáticos, utilizados em atividades econômicas, são classificados em quatro classes de exatidão, baseados no valor de divisão de verificação ( e ) e no número de valores de divisão de verificação ( n ) (ni = Carga Máxima/ ei). O erro máximo permitido (emp) em verificação inicial depende da carga máxima aplicada, segundo a Tabela 3.
O erro máximo permitido percentual, isto é, o emp dividido pela carga máxima em cada valor de mudança de faixa, é dado a seguir na Tabela 4.
O emp percentual na carga máxima é calculado supondo que cada balança tem um valor máximo de intervalo de verificação permitido de acordo com a classe do instrumento de pesagem. A OIML (R 76, 1993) recomenda que o erro tolerável em pesos-padrão para verificação metrológica não deve ser maior que 1/3 do emp para a balança. Baseado neste principio, o erro devido à mudança no valor da aceleração, E (^) g , para ser considerado como significativo deverá ser 1/3 do emp para a balança em questão. Assim, se o erro relativo E (^) g por causa da mudança no valor da aceleração da gravidade é aceitável na
carga máxima, então E (^) g será aceitável e para todas as outras cargas.
Na tabela 5 estão listados os incrementos no valor de g que pode causar erro significativo em balanças de diferentes classes, sendo estes erros igual á metade do valor de divisão de verificação na carga máxima.
Assim podemos concluir que quando uma balança Classe I ou II transportada de um local para outro diferindo de 1° na latitude, o que corresponde a, aproximadamente, uma distancia de 111 Km na direção norte-sul, o erro na carga máxima varia de 24 a 85 vezes o valor de divisão de verificação para instrumentos da classe I e 2 a 8 vezes para instrumentos da classe II. Portanto, isto evidencia que a calibração ou a verificação de instrumentos de classe I e II deve ser realizada no local de uso da Balança.
Erro devido a altitude Se a balança for ajustada e calibrada em uma determinada altitude, a mudança na altitude h , e metros, poderá causar erros significativos dependendo da classe do instrumento de pesagem, conforme a tabela 6.
Analisando os valores acima, podemos concluir que um instrumento classe IIII não é afetado pela altitude, porém uma balança classe II, considerada correta em Cuiabá, quando transportada para Chapadas dos Guimarães (altitude 800 m), na carga máxima, indicará um erro igual ao valor de duas divisões de verificação, maior que o emp permitido. Uma balança classe II não pode ser transportada do térreo para o topo de um edifício de oito andares sem causar um erro extra de meio valor de divisão de verificação na carga máxima. Analogamente, um erro significativo ocorrerá em uma balança classe I se a mesma for removida de um andar para outro do mesmo prédio.
