Existem vários modelos de balanças de peso morto, o que torna a escolha do modelo correto para uma aplicação específica uma tarefa bastante complexa.
As balanças de peso morto operam gerando pressão pela compressão do meio utilizado dentro da base. O objetivo é estabelecer o equilíbrio entre a pressão de referência conhecida e o dispositivo em teste. Neste caso, a pressão de referência conhecida é um sistema pistão-cilindro empilhado com pesos físicos calibrados. Uma vez que o meio é comprimido até o equilíbrio, o pistão “flutua” e, então, o dispositivo em teste pode ser calibrado.
A pressão é igual à força criada pelos pesos, dividida pela área da seção transversal do pistão. Ao registrar as leituras do dispositivo em teste em vários pontos de sua faixa de medição, é possível verificar se a exatidão está dentro da especificação desejada. Como o princípio é baseado na física de balanceamento de pressão nos dois lados, as balanças de peso morto também são chamadas de balanças de pressão.
O maior benefício das balanças de peso morto está em sua natureza totalmente mecânica, que preserva os princípios das medições derivadas diretamente das unidades SI. Isso, por sua vez, significa maior exatidão e rastreabilidade das medições, tornando-os os padrões de referência de pressão primária mais conhecidos.
O objetivo deste artigo é descrever algumas considerações que facilitam o processo de escolha da balança de peso morto. Abaixo estão cinco fatores a serem considerados ao escolher o modelo certo para sua aplicação:
1. Área de Uso
Uso no Local / Em Campo
Ao selecionar uma balança de peso morto para uso em campo ou no local, como em usinas de energia, instalações de manutenção ou outros processos de garantia de qualidade, é importante escolher balanças que tenham um design robusto e portátil e trabalhem com meios de pressão compatíveis com os dispositivos testados em campo. Como as balanças não requerem energia, elas são uma boa escolha para aplicações de campo remoto.
Uso em Laboratório
Ao usar uma balança de peso morto em um laboratório de calibração ou ambiente controlado, a especificação de exatidão do instrumento é um dos requisitos mais importantes. Esta classe de balanças (normalmente exatidões variando de 0,008% a 0,002% da leitura) exigirá o monitoramento de parâmetros adicionais, como temperatura do pistão, correção da coluna líquida, correção da gravidade local, posição do pistão e outros parâmetros que afetam diretamente a exatidão da leitura. Isso pode exigir a necessidade de sensores adicionais para monitorar esses parâmetros, juntamente com cálculos relacionados para calcular a incerteza geral da calibração.
2. Escolha do Meio
O tipo de dispositivo em teste, faixa de pressão e conexão de processo determinam a escolha entre meio de gás (pneumático) ou óleo / água (hidráulico).
As balanças de peso morto operadas pneumaticamente são capazes de gerar pressão de três maneiras:
1. Bidirecional (medidor de vácuo) que pode bombear o sistema a -14,5 psi (-0,95 bar).
2. Medir a pressão usando pistões operados e lubrificados a gás que são normalmente usados para pressões positivas baixas a médias de até 1500 psi (100 bar) no máximo.
3. Medir a pressão com pistões pneumáticos lubrificados a óleo. Eles são normalmente encontrados em pistões de alta pressão com um diâmetro muito pequeno e requerem óleos especiais para fornecer a lubrificação necessária para uma passagem sem atrito através de um cilindro. Isso permite a calibração de dispositivos em teste pneumáticos para pressões mais altas de até 7.250 psi (500 bar).
Além disso, algumas balanças de peso morto são configuradas em pares ou acopladas em uma única base para permitir calibração de pressão diferencial pneumática ou hidráulica.
3. Faixa
A faixa operacional (normalmente 10-100% da escala total) deve coincidir com a faixa operacional do dispositivo em teste. A faixa de uma balança de peso morto depende da combinação do sistema pistão-cilindro (medido em psi/kg ou fator kN) e os pesos mínimo e máximo correspondentes que podem ser aplicados no pistão. A escolha da faixa operacional adequada da balança permitirá ao usuário calibrar o número ideal de dispositivos em teste com a maior exatidão possível. Outra coisa que pode simplificar o processo de seleção é escolher um mecanismo de pistão duplo que permite duas faixas dentro da mesma combinação de pistão e conjunto de massa.
4. Exatidão
A razão de incerteza de teste (do inglês, Test Uncertainty Ratio – TUR) orienta na escolha da balança de peso morto a ser utilizada em determinada aplicação. Em um cenário típico, a referência é pelo menos quatro vezes mais precisa do que o dispositivo em teste (4:1 TUR). Para muitas aplicações, esta é a especificação mais crítica para a balança de peso morto. Uma vez que esses dispositivos são usados principalmente como padrões de referência de calibração, a especificação de exatidão ditará os tipos de dispositivos de teste que podem ser calibrados. Para obter a melhor exatidão em uma balança de peso morto, é necessário calcular a exatidão como uma combinação do sistema pistão-cilindro e os conjuntos de massa utilizados com o pistão.
5. Pressão Inicial
A pressão inicial é definida como a pressão mínima que pode ser observada quando o sistema pistão-cilindro flutua sem adição de peso. Durante uma calibração, haverá um ponto de pressão mínimo e máximo necessário. Conforme observado anteriormente na seção “Faixa”, é necessário ter uma faixa operacional que alcance o valor de escala total do dispositivo em teste, mas o requisito de pressão mínima é frequentemente ignorado. É importante garantir que a balança possa atingir o ponto mais baixo necessário para as faixas do dispositivo em teste pretendidas. Normalmente, a faixa mínima de uma balança de peso morto é determinada pela força aplicada através do peso do sistema pistão-cilindro sem conjuntos de massa adicionais. Esse peso determina a pressão inicial mais baixa que a balança pode medir.
Baixe o fluxograma para ajudá-lo a escolher uma balança de peso morto
Conclusão
A escolha ideal da balança de peso morto deve se basear na área de uso, faixa e classe de exatidão dos dispositivos sendo calibrados, o meio de pressão operacional necessário e a pressão inicial mínima aceitável.
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