Balanças, nossas velhas conhecidas

Confira a matéria capa da edição n. 4 da revista Metrologia em Revista, do IPEM/SP.






Balanças do acervo de instrumentos e objetos metrológicos antigos do IPEM-SP.
1– Balança “Romão” de grande porte, para pesagem de sacas de café. Século XIX.
2– Balança romana, anos 1950.
3– Balança “Filizola”, de inclinação, anos 1970
4– Balança “Sartorius” eletromecânica de precisão, anos 1970.
5– Balança “Crown” semi-roberval, anos 1970
6– Balança “Lucas”, de plataforma, com cursor e contrapesos, anos 1980.

Medição de massa

A medição de massa, mais conhecida como pesagem, remonta às origens da civilização.
É claro que naqueles tempos ancestrais ninguém se referia ao ato de pesar como “medir massa”, pois os conceitos da física moderna ainda não haviam sido descobertos.
De todo modo, o dispositivo de pesar tido como o instrumento de medição por excelência, existe há mais de 5000 anos! É a balança!

Mas não vamos contar aqui a história da balança desde a origem. A ilustração abaixo é apenas para comprovar a sua antiguidade e importância na história humana.



Foto: WIKIMEDIA COMMONS— domínio público

Na ilustração (cerca de 1500 a.C.) Anúbis, deus da arte da mumificação, opera a balança de Maat, deusa da justiça. No antigo Egito, ninguém ia ao paraíso (Aaru) sem ter o peso do seu coração comparado com o peso de uma pena de avestruz.

Princípio de funcionamento

A balança, como já vimos, é muito antiga. O mais curioso, entretanto, é que o seu princípio básico de funcionamento continua a ser usa-do até hoje, e consiste em comparar o objeto cuja massa se quer medir com uma massa conhecida tida como padrão, num instrumento que opera por gravidade e equilíbrio de forças, como o da foto.
É fácil notar a semelhança entre a balança da foto, que tem apenas 60 anos, com a balança de Maat representada no “livro dos mor-tos”, que tem mais de 2500 anos.
Outra coisa curiosa é que, embora saibamos que essas balanças medem massa, nos referimos a elas como instrumentos de pesagem.

Balança mecânica de braços iguais marca Otto Bender (1960), de aço, com carga máxima de 50 kg. Exemplar do acervo de instrumentos antigos do Ipem-SP

Balanças mecânicas

A confusão entre os conceitos de peso e massa é bastante conheci-da, mas não custa nada retomá-la aqui. Como sabemos, o peso de um corpo é a resultante da interação entre a sua massa e a gravida-de. Massa, entretanto, é um conceito um pouco complicado.
É comum dizer que massa é a quantidade de matéria de um corpo. Essa definição, contudo, não é satisfatória, uma vez que quantidade de matéria é uma das sete grandezas de base do Sistema Internacional de Unidades-SI, cuja unidade é o mol. De fato, o concei-to de massa está associado à resistência que um corpo oferece à mu-dança no seu estado de movimento. Massa está associada à inércia.
Seja como for, o peso de um corpo é obtido multiplicando-se a sua massa, dada em quilogramas, pelo valor da aceleração da gravidade local, dado em metros por segundo ao quadrado. Não por acaso, essa é a definição de newton (símbolo N), unidade SI para a grandeza força (N = kg x m/s²). Aqui na Terra, como todos sabem, a aceleração da gravidade é 9,8 m/s² (em média).
O peso, portanto, é uma força.
Assim, com exceção das balanças de pressão (também conhecidas como balanças de peso morto ), as demais balanças medem massa.
Durante milênios as balanças foram constituídas por uma ou mais alavancas. Muitos tipos de balanças mecânicas foram produzidos com essa tecnologia, desde a balança de braços iguais e a balança romana, até a balança de Roberval, passando por uma grande variedade de modelos, formatos, aplicações e capacidade de carga.




Acima: Balança Béranger (tipo Roberval) marca Santo Antônio, anos 1940.
Abaixo: Conjunto de Pesos padrão.
Exemplares do acervo de instrumentos antigos do Ipem-SP

Balanças eletromecânicas e eletrônicas

É claro que quando a eletricidade foi finalmente dominada, foi rapidamente incorporada a dispositivos de medição como as balanças.

Balanças eletromecânicas associaram a antiga tecnologia das alavancas, grandemente aprimorada, com dispositivos ópticos e iluminação interna, o que proporcionou maior qualidade metrológica aos processos de medição de massa.

A grande mudança na tecnologia das balanças ocorreria, contudo, apenas na segunda metade do século XX, quando foi possível utilizar a célula de carga, um transdutor de força que converte a carga (força) nela aplicada em um sinal elétrico que pode ser medido. Assim surgiram as balanças eletrônicas.


Balança eletromecânica de precisão utilizada em laboratório. Anos 1970. Exemplar do acervo de instrumentos antigos do Ipem-SP

Balança eletrônica, computadora de preços, digital, aprovado pelo Inmetro em meados dos anos 1990, com carga máxima de 15 kg e de uso comercial. Exemplar do acervo de instrumentos antigos do Ipem-SP

Independentemente do princípio de funcionamento, tipo, modelo ou capacidade, desde que a balança seja utilizada para transações comerciais e outros usos previstos na legislação metrológica do INMETRO, será obrigatoriamente submetida ao controle metrológico legal.

O controle metrológico: Aprovação de Modelo

Isso significa que essas balanças não poderão operar sem que tenham passado por verificação metrológica inicial, e que, mesmo após instaladas nos locais de ope-ração (comércio, indústria) deverão passar, periodicamente, por verificação metrológica subsequente.

Aqui no Estado de São Paulo, o Ipem-SP é o órgão metrológico que detém a delegação do INMETRO para realizar esse trabalho. Funciona da seguinte maneira:

Aprovação de Modelo

Todo instrumento de medir utiliza-do em transações comerciais, saúde e segurança passa pelo controle da metrologia legal. Bombas de combustível, metros comerciais, taxímetros, termômetros clínicos, esfigmomanômetros, hidrômetros, cronotacógrafos, entre muitos outros instrumentos (além, é claro, das balanças) precisa ser inspecionado nas dependências do fabricante antes de ser comercializado.

Na verdade, para produzir esses instrumentos e comercializá-los no mercado brasileiro o fabricante precisa obter, do INMETRO, a aprovação do seu modelo.

Um fabricante de balanças, por exemplo, sempre que criar um novo modelo precisa encaminhar o projeto e um protótipo do instrumento ao INMETRO antes de começar a produzi-lo na fábrica.

O INMETRO analisa a documentação (projeto, memorial, especificações) a ver se estão conformes à legislação e às especificações técnicas dos regulamentos metrológicos (Portaria INMETRO 236/1994).

Além disso, submete o protótipo a uma série de ensaios de desempenho metrológico, resistência e segurança. Caso o instrumento seja aprovado, o INMETRO baixa uma portaria de aprovação de modelo onde constam todas as características da balança.

Daí em diante, aquele modelo de balança pode ser fabricado e comercializado, mas precisa manter as características do modelo aprovado e cumprir, obrigatoriamente, as exigências da Portaria 236/1994 do INMETRO.

A Verificação Inicial é maneira de garantir que o fabricante não irá alterar as características da balança cujo modelo foi aprovado.

Verificação inicial

A verificação inicial é realizada, normalmente, nas dependências do fabricante, que deve apresentar a declaração de conformidade ao modelo aprovado ao Especialista em Metrologia do Ipem-SP.

Inspeção visual

Antes dos ensaios, o instrumento deve ser visualmente inspecionado quanto às suas características metrológicas, tais como classe de exatidão, cargas máxima e mínima, inscrições obrigatórias, posições para as marcas de verificação e de controle etc.

Ensaios

• Ensaio de erros de indicação: feito mediante a colocação de pesos padrão sobre o prato de pesagem. O ensaio apura eventual discrepância entre o valor nominal dos pesos e o valor apresentado pelo dispositivo indicador da balança.
• Ensaio de exatidão dos dispositivos de zero e de tara;
• Ensaio de fidelidade: a colocação e retirada do mesmo peso padrão, diversas vezes, não pode acarretar discrepância de resultado acima da tolerância;
• Ensaio de excentricidade de carga: a mudança de posição do padrão sobre o prato de pesagem do instrumento não pode acarretar discrepância de resultado acima da tolerância;
• Ensaio de mobilidade: a retira-da ou colocação, sem choque, do padrão sobre o instrumento deve provocar alteração no dispositivo indicador.
• Para todos os ensaios, as especificações e os limites de erro tolerados são dados pela Por-taria INMETRO 236/1994.

Certificação

Após submeter cada balança pro-duzida à inspeção e aos ensaios previstos na verificação inicial, o Especialista do Ipem-SP atesta sua conformidade mediante a emissão de certificado e a aposição das marcas de verificação e selagem.

As balanças não conformes são rejeitadas e retornam à linha de produção para eventuais ajustes.

Verificação subsequente periódica e eventual

Na verificação periódica o Ipem-SP visita, uma vez ao ano, os estabelecimentos que utilizam balanças comercialmente. São realizados ensaios semelhantes aos da Verificação Inicial. Se os resultados estiverem em conformidade com a Portaria 236/94, o fiscal cola na balança o selo adesivo abaixo.




Caso seja identificada irregularidade, o fiscal reprova a balança e cola a marca “Instrumento incorreto”, que só será substituída após o seu conserto. Dependendo da irregularidade a balança poderá ser interditada ou apreendida, e o responsável, autuado.





A verificação eventual ocorre após o reparo da balança, ou ainda por solicitação do detentor do instrumento ou denúncia do consumidor.

Pirataria Não!

É crescente o número de balanças “piratas” vendidas pela internet (e-commerce). Produzidas em outros países e importadas irregularmente, elas não obedecem à legislação brasileira, são fabricadas com material de baixa qualidade, não têm modelo aprovado e apresentam medições irregulares e duvidosas.

O uso dessas balanças prejudica o consumidor, o comerciante e a indústria nacional. Por isso o Ipem-SP lançou recentemente a campanha #PiratariaNão, que visa conscientizar os comerciantes sobre os riscos de comprar balanças irregulares.

26 ª CGPM aprova as novas definições

Em uma decisão histórica, os representantes de cinquenta e quatro Estados Membros do Bureau Internacional de Pesos e Medi-das (BIPM), o Brasil entre eles, votaram e aprovaram, em 16 de novembro de 2018, uma das mais importantes e abrangentes revisões do Sistema Internacional de Unidades (SI), acarretando a mudança na definição do quilograma, do ampere, do kelvin e do mol.

A decisão ocorreu na 26ª reunião da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) em Versalhes, na França. Pela primeira vez na história, todas as unidades do SI passam a ser definidas em termos de constantes fundamentais da natureza. Isso garante a estabilidade do Sistema Internacional de Unidades para as futuras gerações e possibilita seu uso para o desenvolvimento de novas tecnologias, incluindo tecnologias quânticas.

As novas definições do SI

As mudanças entrarão em vigor em 20 de maio de 2019, e porão fim ao uso de artefatos físicos para definir as unidades de medida do SI.

A consequência mais marcante dessa decisão diz respeito ao Protótipo Internacional do Quilograma (IPK), o famoso cilindro de platina e irídio conservado no BIPM e usado como definição do quilograma por quase 130 anos! Emblematicamente, o bom e velho IPK será finalmente substituído por uma definição baseada na constante de Planck – a constante fundamental da física quântica.

Segundo a decisão da 26ª Conferência Geral de Pesos e Medidas – CGPM, o requisito essencial para um Sistema Internacional de Unidades é que este seja uniforme e acessível em todo o mundo para o comércio internacional, indústria de alta tecnologia, saúde e segurança humanas, proteção do meio ambiente, estudos climáticos globais e a ciência básica subjacente.

Confira a íntegra das Resoluções da 26ª CGPM aqui: https://www.bipm.org/en/CGPM/db/26/

Fonte deste artigo: IPEM/SP (http://www.ipem.sp.gov.br/images/publicacoes/01RevistaII4/#p=1)