Cargas eletrostáticas e seus efeitos na pesagem

Entender as cargas eletrostáticas e os efeitos que elas exercem em suas amostras e recipientes de pesagem é fundamental para obter resultados de pesagem de boa qualidade. Onde for possível, devem ser tomadas ações preventivas para reduzir ou eliminar o acúmulo de cargas estáticas em amostras ou recipientes de pesagem, a fim de evitar quaisquer erros, instabilidade ou resultados de pesagem frustrantemente lentos.

O que é estática?

Estática é o acúmulo de cargas elétricas na superfície de um material não condutor.

Gerenciando amostras estáticas

Novos avanços interessantes na tecnologia de pesagem permitem que a mais recente geração de balanças analíticas detectem automaticamente a presença de cargas eletrostáticas durante uma operação de pesagem. A magnitude desta força pode ser medida e registrada. Usando um módulo ionizador integrado, estas cargas eletrostáticas podem ser eliminadas para evitar qualquer influência no resultado da pesagem. Como o ciclo de detecção de estática é realizado enquanto a balança se estabiliza, o que leva apenas alguns segundos, ele não causa atrasos na obtenção do resultado da pesagem.

Benefícios para o usuário da balança

A StaticDetect™ simplifica o manuseio de amostras ou recipientes carregados de estática, tornando o processo mais eficiente para o usuário da balança, para garantir a maior precisão e os resultados de pesagem mais confiáveis.

Informativo Técnico: Eletrostática e Pesagem

Amostras ou recipientes eletrostaticamente carregados podem ser difíceis de pesar, com frequência causando problemas de estabilidade da balança ou oscilações da medição. Este informativo técnico explica como:

Prevenir o acúmulo de cargas estáticas

Dissipar cargas estáticas assim que geradas

Reconhecer o efeito prejudicial que as cargas estáticas têm na pesagem

A XPR simplifica o manuseio de amostras estáticas, usando a detecção e eliminação automática de influências eletrostáticas, para garantir a maior precisão e resultados de pesagem mais confiáveis.

Faça o download do informativo técnico "Eletrostática e Pesagem"

Entendendo as Cargas Eletrostáticas

O atrito é o modo mais comum de geração das cargas eletrostáticas, como:

Secar um béquer de vidro com um pano
Manipular um frasco volumétrico com luvas descartáveis
Retirar um recipiente de laboratório de um saco plástico
Encher um recipiente com materiais soltos (em massa)

A presença de estática é normalmente reconhecida por:

Dificuldade na estabilização da balança
Variação nas leituras de medição
Falta repetibilidade dos resultados de medição
Contudo, há casos em que a leitura estável pode ser obtida mesmo com a presença de uma força eletrostática, o que dificulta ou impossibilita a identificação da presença de efeitos eletrostáticos.

► Faça o download do guia "Teste Eletrostático" para determinar a presença de estática

O valor registrado pode ser maior ou menor que o peso real (pois as cargas geradas podem ser negativas ou positivas, e se atraírem ou se repelirem)
Erros de 1 - 100 mg foram observados (o que é muito significativo ao pesar amostras pequenas)
Os pós secos são muito suscetíveis à estática e, portanto, difíceis de pesar

As cargas eletrostáticas se dissipam com o tempo. A taxa de dissipação é afetada pela condutividade da superfície do corpo carregado, que é influenciada pela umidade do ar e contaminação da superfície.
A dissipação da carga pode ocorrer em segundos ou minutos, ou até várias horas em uma atmosfera seca (UR < 40%).
Bons isolantes, como vidro borossilicato ou plásticos para laboratório, podem reduzir a dissipação da carga.
Um frasco de vidro não consegue ficar carregado a uma umidade relativa do ar de 80%.
No entanto, para recipientes de PTFE, mesmo quando a umidade do ar é alta, erros de pesagem significativos são observados ao longo de vários minutos.

Aqui temos algumas recomendações de soluções práticas que podem ser adotadas:

1. Para evitar o acúmulo de cargas estáticas

Use materiais eletricamente condutivos ou com tratamento antiestático - recipientes de plástico e vidro carregam rapidamente, portanto são materiais não ideais
Evite contato entre materiais distintos ao manipular
Evite o manuseio desnecessário do recipiente – especialmente quando estiver usando luvas de proteção
Aumente a umidade do ar (o ideal é de 45 a 60%)
Garanta que a balança e o prato de pesagem estejam eletricamente aterrados
Evite usar calçados isolados eletricamente

2. Para reduzir as forças produzidas pelas cargas estáticas

Use um "ErgoClip" para segurar recipientes de tara, o que age como uma gaiola de Faraday para filtrar eletricamente a amostra durante a pesagem
Use um recipiente de tara menor
Certifique-se de que a amostra está posicionada no centro do prato de pesagem
Use um suporte condutor

3. Para dissipar cargas estáticas

Use um ionizador de alta voltagem (interno ou externo) para descarregar as amostras
Use uma fonte radioativa para ionizar o ar

Mas o melhor modo de controlar as cargas eletrostáticas é evitar gerá-las!

► Faça o download do informativo técnico "Eletrostática e Pesagem" para saber mais

StaticDetect™ é uma inovação patenteada que ajuda os usuários de balanças que têm problemas com cargas eletrostáticas, e está disponível nas balanças XPR da Mettler Toledo. Ela envolve a detecção automática da presença de uma carga eletrostática no recipiente de tara e/ou amostra, usando um sensor. Se uma carga estática for detectada, a magnitude do efeito desta carga no resultado da pesagem é medida. Um aviso é dado se o limite de aceitabilidade definido pelo usuário for excedido. Um ícone na tela do terminal da balança indica a presença de cargas estáticas.

Esta técnica é imune à interferência eletromagnética e funciona em uma ampla faixa.
Ela opera com sucesso em qualquer ambiente de laboratório, mesmo em condições desafiadoras como capelas de fluxo laminar ou sistemas de contenção.
Há métodos alternativos para detecção se um corpo estiver carregado eletrostaticamente, mas nenhum deles consegue estimar a EXTENSÃO da influência da carga no peso reportado.

O ciclo de detecção eletrostática inicia automaticamente assim que a amostra é colocada na balança e a porta é fechada. Como o ciclo de detecção é realizado simultaneamente com a etapa de pesagem e leva apenas alguns segundos, normalmente durante o tempo de estabilização da balança, não causa atrasos na obtenção do resultado da pesagem.

Um eletrodo concêntrico é integrado abaixo do prato de pesagem, e um sinal de tensão CA é aplicado. A meia-onda positiva do sinal de onda quadrada gera cargas positivas no eletrodo (a). O meio-ciclo negativo da onda quadrada gera transportadores de cargas negativas no eletrodo negativo (b). A diferença no resultado de medição entre as duas situações (a e b) pode ser atribuída à força eletrostática (F_E). Esta será zero se a amostra ou recipiente não estiver eletrostaticamente carregado. Usando esse método, o sensor pode determinar o peso real da amostra.

Força de atração - cargas eletrostáticas

(a): uma força de atração está agindo entre o objeto medido e o eletrodo. O componente vertical desta força é adicionado ao peso e influencia o resultado medido fazendo com que o resultado relatado seja mais pesado que o resultado verdadeiro.

Força de repulsão - cargas eletrostáticas

(b): uma força de repulsão está agindo entre o objeto medido e o eletrodo. O componente vertical desta força é subtraído do peso e influencia o resultado medido fazendo com que o resultado relatado seja mais leve que o resultado verdadeiro.

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