Peso mínimo de pesagem: por que a especificação da balança não garante uma medição confiável

Tempo de Leitura: 10 Minutos.

 

 

Sua balança realmente consegue pesar pequenas quantidades?

Imagine que você precisa pesar 5 mg de uma substância em uma balança analítica com resolução de 0,0001 g.

Aparentemente não existe problema algum. Afinal, a balança possui quatro casas decimais e consegue exibir exatamente a massa que você deseja medir.

Mas será que essa pesagem é realmente confiável?

Essa é uma dúvida muito comum entre profissionais que trabalham em laboratórios, indústrias farmacêuticas e empresas de controle da qualidade. E a resposta costuma surpreender.

A resolução da balança indica apenas a menor variação que o equipamento consegue mostrar no visor. Ela não garante que aquela massa possa ser pesada com a exatidão exigida pelo processo.

Em outras palavras, enxergar um valor no display não significa que esse valor seja confiável.

É justamente por esse motivo que existe o conceito de Peso Mínimo de Pesagem.

Embora muitas pessoas confundam esse termo com o peso mínimo informado pelo fabricante da balança, os dois conceitos possuem objetivos completamente diferentes.

Neste artigo vamos entender essa diferença e mostrar por que a Farmacopeia Americana (USP) criou um método para evitar erros e aumentar a segurança dos medicamentos comercializados no mundo.

 

O que é o peso mínimo da balança?

Toda balança possui algumas informações básicas fornecidas pelo fabricante, como capacidade máxima, resolução e peso mínimo.

Esses dados normalmente estão disponíveis em uma etiqueta fixada na lateral ou na parte traseira ou lateral do equipamento. Veja o exemplo abaixo

Entre essas informações existe um campo chamado Min, que representa a menor carga para a qual a balança atende aos requisitos estabelecidos pela regulamentação metrológica.

Na prática, isso significa que o fabricante garante o desempenho do instrumento apenas para pesagens iguais ou superiores a esse valor.

Um erro bastante comum é interpretar esse número como a menor massa que pode ser pesada com segurança em qualquer aplicação.

Mas não é assim que funciona.

Esse valor é definido para fins de aprovação metrológica do instrumento e não leva em consideração a criticidade do processo onde a balança será utilizada.

É justamente aí que começa a diferença entre a metrologia legal e a metrologia aplicada aos laboratórios.

 

Por que esse valor nem sempre é suficiente?

Vamos imaginar duas situações.

Na primeira, uma balança é utilizada para pesar aproximadamente 150 g de uma matéria-prima.

Na segunda, essa mesma balança será utilizada para pesar apenas 8 mg de um princípio ativo farmacêutico.

Fisicamente estamos falando do mesmo equipamento.

A resolução é a mesma.

A calibração é a mesma.

O certificado de calibração também é o mesmo.

Mas o risco envolvido em cada pesagem é completamente diferente.

Se a leitura variar 0,0002 g, essa diferença praticamente não terá impacto em uma massa de 150 g.

Agora imagine essa mesma variação durante uma pesagem de apenas 8 mg.

Nesse caso, o erro passa a representar uma parcela significativa da massa pesada, podendo comprometer completamente o resultado da análise.

Perceba que o problema não está na balança.

O problema é a relação entre a massa pesada e a variabilidade natural do instrumento.

Foi justamente para avaliar esse comportamento que a USP desenvolveu o conceito de Peso Mínimo de Pesagem.

 

O que é o Peso Mínimo de Pesagem?

Diferentemente do peso mínimo informado pelo fabricante, o Peso Mínimo de Pesagem não é uma característica fixa da balança.

Ele é determinado a partir do desempenho real do equipamento.

Para isso, a USP nos cápitulos 41 e 1251 considera principalmente um parâmetro chamado repetibilidade. 

A repetibilidade representa a capacidade da balança fornecer resultados semelhantes quando a mesma massa é pesada várias vezes nas mesmas condições.

Quanto menor for a variação entre essas medições, melhor será o desempenho do instrumento.

É justamente essa pequena variação que determina qual é a menor massa que pode ser pesada mantendo o erro relativo abaixo de 0,10%, conforme estabelecido pela USP.

 

Como a USP determina esse valor?

O procedimento proposto pela USP é relativamente simples.

Primeiramente, deve-se selecionar uma massa padrão correspondente a, no máximo, 5% da capacidade máxima da balança. Essa recomendação tem como objetivo avaliar o desempenho do instrumento em uma faixa de medição mais próxima daquela normalmente utilizada em pesagens analíticas.

Por exemplo, em uma balança com capacidade máxima de 210 g, a massa utilizada para o ensaio de repetibilidade não deve exceder 10,5 g.

Após selecionar a massa padrão, realiza-se uma sequência de dez pesagens consecutivas, utilizando sempre o mesmo peso e nas mesmas condições de medição.

Em seguida, calcula-se o desvio padrão dessas medições, que representa a dispersão dos resultados e, consequentemente, a repetibilidade da balança.

A partir desse valor, aplica-se a seguinte expressão:

Peso Mínimo = 2000 × desvio padrão

Essa fórmula garante que a contribuição da repetibilidade permaneça dentro do limite de erro relativo de 0,10% definido pela USP.

Embora o cálculo seja simples, sua interpretação é extremamente importante.

O Peso Mínimo obtido não depende da resolução da balança, mas sim do comportamento observado durante o ensaio de repetibilidade. Isso explica por que duas balanças idênticas, do mesmo fabricante e modelo, podem apresentar Pesos Mínimos de Pesagem diferentes.

É importante salientar que o dever ser realizado esta análise é obrigação da pessoa que utiliza a balança, e não de um fornecedor ou laboratório que realize a calibração de suas balanças.

 

Um exemplo prático

Imagine que, após realizar o ensaio de repetibilidade, foi obtido um desvio padrão de 0,00008 g.

Aplicando a fórmula:

Peso Mínimo = 2000 × 0,00008 = 0,16 g

Isso significa que essa balança deverá ser utilizada para pesagens iguais ou superiores a 160 mg quando o objetivo for atender ao critério da USP.

Agora imagine que o fabricante informa na etiqueta um peso mínimo de apenas 10 mg.

Os dois valores estão corretos.

A diferença é que eles representam conceitos distintos.

Enquanto o valor informado pelo fabricante atende à regulamentação metrológica do instrumento, o Peso Mínimo calculado pela USP considera o desempenho real da balança para aplicações analíticas.

E se a repetibilidade for igual a zero?

Embora seja pouco comum, algumas balanças podem apresentar exatamente o mesmo resultado nas dez pesagens utilizadas para determinar a repetibilidade. Nessa situação, o desvio padrão calculado será igual a zero.

Se aplicássemos diretamente a fórmula da USP, teríamos:

Peso Mínimo = 2000 × 0 = 0 g

Naturalmente, esse resultado não possui significado prático.

Para evitar essa situação, a USP estabelece um critério alternativo: quando a repetibilidade calculada é igual a zero, deve-se considerar uma repetibilidade equivalente a 0,41 × d, onde d é a divisão de indicação (resolução) da balança.

Por exemplo, para uma balança com resolução de 0,0001 g:

s = 0,41 × 0,0001 = 0,000041 g

Aplicando a fórmula:

Peso Mínimo = 2000 × 0,000041 = 0,082 g

Assim, mesmo quando a repetibilidade observada é igual a zero, o Peso Mínimo continua sendo calculado de forma conservadora, evitando resultados irreais.

Há ainda um fator de segurança a ser considerado!

O valor obtido pela fórmula 2000 × s representa o Peso Mínimo calculado conforme os critérios da USP <41>.

Entretanto, na rotina dos laboratórios, é comum adotar uma margem adicional de segurança para compensar pequenas variações causadas por fatores como temperatura, vibrações, correntes de ar e diferenças entre operadores.

Por esse motivo, a USP <1251> recomenda a utilização de um fator de segurança igual a 2 para aplicações laboratoriais de rotina.

Na prática, isso significa que o Peso Mínimo utilizado operacionalmente é obtido multiplicando o valor calculado por dois.

Voltando ao exemplo anterior:

Peso Mínimo calculado: 160 mg
Fator de segurança: 2
Peso Mínimo recomendado para uso: 320 mg

Essa margem adicional reduz o risco de realizar pesagens muito próximas do limite de desempenho da balança, aumentando a confiabilidade dos resultados.

Vale destacar que o fator de segurança não altera o desempenho da balança. Ele apenas estabelece uma margem operacional para que pequenas variações do ambiente e do processo não levem a pesagens realizadas no limite da capacidade metrológica do instrumento.

Conclusão

Quando falamos em pesagem, é comum associar a qualidade da medição apenas à resolução da balança ou ao seu certificado de calibração. Entretanto, esses fatores, por si só, não garantem que pequenas massas possam ser medidas com a confiabilidade exigida em aplicações analíticas.

O conceito de Peso Mínimo de Pesagem, introduzido pela USP, complementa essa avaliação ao considerar o desempenho real da balança, especialmente sua repetibilidade. Assim, em vez de responder apenas se a balança está calibrada, ele responde uma pergunta muito mais importante: essa balança é adequada para pesar a quantidade de massa que meu processo exige?

Se você necessita de uma calibração, treinamento ou mesmo comprar algum instrumento, entre em contato conosco clicando aqui