Balanzas-analitia
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
Ing. Agroindustrial –UNS
INTRODUCCION
La balanza analítica es uno de los instrumentos de medida más usados en laboratorio y de la
cual dependen básicamente todos los resultados analíticos. Para garantizar las medidas de la
balanza es necesario tener en cuenta las características locativas y los cuidados básicos
operacionales. Funciona mediante la comparación de masas de peso conocido con la masa
de una sustancia de peso desconocido. Está construida con base en una barra o palanca
simétrica que se apoya mediante un soporte tipo cuchilla en un punto central denominado
fulcro. En sus extremos existen unos estribos o casquillos que también están soportados
mediante unas cuchillas que les permiten oscilar suavemente. De allí se encuentran
suspendidos dos platillos. En uno se colocan las masas o pesas certificadas y en el otro
aquellas que es necesario analizar. Todo el conjunto dispone de un sistema de aseguramiento
o bloqueo que permite a la palanca principal reposar de forma estable cuando no es utilizada
o cuando se requieren modificar los contrapesos. Dispone de una caja externa que protege la
balanza de las interferencias, como corrientes de aire, que pudieran presentarse en el lugar
donde se encuentra instalada. En la actualidad, se considera que una balanza analítica es
aquella que puede pesar diez milésimas de gramo (0,0001 g) o cien milésimas de gramo
(0,00001 g); tienen una capacidad que alcanza generalmente hasta los 200 gramos.
LOCALIZACIÓN DE LA BALANZA
La precisión y la confianza de las medidas del peso están directamente relacionadas a la
localización de la balanza analítica. Los principales puntos que deben de ser considerados
para su correcta posición son:
Características de la sala de medida.
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Tener apenas una entrada.
Tener el mínimo número de ventanas posible, para evitar la luz directa del sol y corrientes
de aire.
Ser poco susceptible a choques y vibraciones
CUIDADOS OPERATIVOS BÁSICOS
Antes, durante y después del procedimiento de pesada debe tener en cuenta:
Verificar siempre la nivelación de la balanza.
Limpie la balanza de derrames y salpicaduras, estando apagada.
Al encender la balanza déjela estabilizar por 10 minutos como mínimo.
Utilice siempre un recipiente para pesar, no ubique las sustancias o especímenes
directamente en el platillo.
Al pesar mantener las puertas cerradas para mejorar la estabilidad.
No pese sustancias corrosivas, calientes o que puedan degradar el interior de la balanza.
No mover bajo ninguna circunstancia las balanzas de su posición.
Revise la capacidad máxima del equipo.
Dar aviso de cualquier anomalía en el funcionamiento de las balanzas. Repórtelo en el
formato de novedades del laboratorio F-06-MP-12-01-04 para laboratorios de docencia y el
formato de dificultades F-07-MP-12-01-04.
Registrarse en el formato de manejo de equipos, instrumentos, insumos o documentos F-
04- MP-12-01-04.
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DEFINICIONES BÁSICAS
o ASTM. Sociedad Americana de Ensayo de Materiales (American Society for Testing
and Materials).
o Calibración. Determinación del valor correcto de la lectura de un instrumento, por
medición o comparación de la misma contra un estándar o patrón. Una balanza se
calibra mediante la utilización de pesas patrón.
o Error de carga lateral. Desviación que se presenta en los resultados cuando se pesa un
objeto, colocándolo en diferentes posiciones del platillo de pesaje. Por ejemplo: entre
el centro del platillo y luego en uno de sus bordes.
o Error de sensibilidad. Desviación constante a través del rango de pesaje o capacidad
de una balanza.
o Sensibilidad. Masa más pequeña que puede ser detectada por la balanza. También se
entiende como la masa más pequeña que la balanza medirá correctamente.
BALANZAS DE PRESICION
BALANZA HIDROSTÁTICA.
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La balanza hidrostática es un modelo
de báscula sirve para múltiples
funciones. Por un lado, contribuye a la
comprobación experimental del
Principio de Arquímedes (sobre el
cual ampliaremos más adelante)
respecto a los cuerpos sumergidos en
líquido y, por el otro, ayuda a
determinar, también de una
forma experimental, la densidad de
los cuerpos sólidos. El principio en el
que basa asegura que “todo cuerpo
parcial o totalmente sumergido en un
fluido experimenta un empuje
ascensional igual al peso del fluido
desplazado”. Si tenemos que colocarla
en un determinado grupo, esta medidora puede ser fácilmente catalogada como “de
precisión”, justamente por la exactitud en los resultados finales del pesaje. En cuanto al
sistema de operación de la balanza hidrostática, cuenta con una cruz que puede ser
elevada a partir del uso de una horquilla y de una cremallera que va a estar mandada por
un tornillo. Sus platillos, por otra parte, terminan de manera inferior en un gancho. De
uno de ellos puede suspenderse un cilindro hueco elaborado en metal y, seguido a este,
otro de igual volumen que la capacidad del anterior, aunque de estructura maciza.
Este tipo de artefacto fue empleado por
civilizaciones tan antiguas como los egipcios,
existen evidencias de que la balanza era utilizada
unos 2500 años antes de Cristo.
Esta báscula o balanza está formada por una barra en
perfecto contrabalancee, de la cual cuelgan dos
platos, uno de cada extremo, y es sostenida por el
centro de esta barra en un punto de apoyo de la
menor dimensión posible. La forma de utilización de
esta balanza es la siguiente:
Se coloca un objeto (cuyo peso se desconoce) uno de
los platillos llamado platillo A.
Se van depositando otros objetos de peso fijo y conocido (comúnmente llamadas pesas) en
el otro platillo, llamado platillo B, hasta que la báscula esté equilibrada, o sea, la barra
horizontal adquiere una posición horizontal perfecta.
Cuando se logra el equilibrio se calcula el peso control (sumatoria de todas las pesas
conocidas y colocadas en el platillo B) y este peso es el correspondiente al peso del producto
a determinar. Entonces, la masa y el peso del objeto colocado en el platillo A es el mismo
que el de las pesas del otro platillo.
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En la época del apogeo del imperio romano apareció otro tipo
de balanza que difiere en el diseño con la clásica balanza de
brazos iguales. Está formada también por un brazo o barra
sostenida por el punto de apoyo; el mecanismo de pesaje era a
través de un plato o platillo en el cual se colocaba un peso
desconocido o a determinar. Hasta este momento no existen
diferencias con la balanza común pero en el caso de la balanza
romana los dos brazos no son iguales, o sea, es lo mismo decir
que el punto de apoyo no está en el centro del dispositivo. El
brazo corto era el utilizado para colocar el peso incógnita y el
brazo largo no tenía un platillo, sino más bien un peso deslizable
conocido como pilón sobre una regla numerada. El pilón se
movía alejándolo o acercándolo al punto de apoyo hasta que
se alcanzaba el equilibrio. Una vez logrado esto se podía leer
en la regla del brazo horizontal el peso del objeto. Si bien en la
actualidad se utilizan métodos de pesaje digital, algunas balanzas que utilizan los principios
de las balanzas de brazos iguales o la balanza estilo romana son capaces de realizar
mediciones muy precisas.
La precisión de una balanza es una de las
características fundamentales que caracterizan a
este elemento de medición. En algunas balanzas
de laboratorio (generalmente son las que
requieren mediciones más precisas) logran medir
pesos de sustancias equivalentes a una
millonésima de gramo que es lo mismo que decir
una milésima de miligramo, o sea, 0.000001
gramo. Estos mecanismos requieren ciertas
características particulares como por ejemplo,
estar cerrados en una especie de caja de plástico
o vidrio porque el aire ambiental y su
movimiento pueden alterar la lectura deseada.
Lo mismo ocurre con la temperatura ambiental, la presión atmosférica, la cantidad de
partículas en el aire y otras variables a tener en cuenta a la hora de ajustar y calibrar las
balanzas de precisión. En la evolución de la tecnología de la balanza, las básculas de péndulo
y las balanzas de resorte rompieron la hegemonía impuesta durante varios siglos por las
balanzas de brazos iguales y la romana.
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BASCULAS DE PÉNDULO / BALANZAS PENDULARES
Se llama balanza o báscula de péndulo a una plataforma unida a un peso pendular de gran
peso. Al colocar el objeto a determinar en esta plataforma el péndulo se desplaza en sentido
contrario para equilibrar los pesos. Conseguido el equilibrio, se procede a la lectura del peso
según lo indica una aguja colocada en el extremo del péndulo sobre un fondo reglado. Un
sistema similar es el utilizado por la balanza de resorte el cual se estira para compensar el
peso soportado y el resultado es leído a través de una aguja que indica la masa de la
carga. Este método es ampliamente utilizado en la actualidad por el escaso tamaño que
requiere la balanza y podemos citar las básculas de baño como grandes representantes de
este instrumento. En cuanto a las balanzas electrónicas se denominan así por definición a
todas aquellas que utilizan la electricidad para determinar el peso de un objeto. Por lo
general se caracterizan por ser más rápidas y más precisas que las balanzas
mecánicas (al referirnos a básculas mecánicas estamos citando las balanzas de resorte).
En los últimos años se han ampliamente
popularizado la incorporación de la
electrónica a través de circuitos
computarizados en el mecanismo estructural
y de medición de las balanzas haciendo
muchísimo más eficientes y precisas a las
balanzas modernas. Este adelanto
tecnológico se logró a través de la
incorporación de un elemento eléctrico
sensible a la deformación.
Está formado por un alambre muy delgado que cambia la resistencia eléctrica cuando es
comprimido o alargado. Este mecanismo está integrado a la columna de la balanza y al
colocar la carga sobre estos se produce la denominada variación de resistencia eléctrica la
cual puede ser medida por un sensor y calcular la masa del objeto con una precisión 100%
perfecta.
BALANZA DE PRECISIÓN PCE-LSZ 200C
Balanza de precisión de la clase de laboratorio con una alta resolución (0,1 g/m² o 0,001 g),
calibración externa, protección contra el viento, interfaz RS-232 y software opcional
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La balanza de precisión determina de forma directa el peso
en relación con la superficie en g/m². La balanza de
precisión tiene una precisión de lectura de 0,1 g/m².
Normalmente se suele utilizar un cortador de muestras
para obtener muestras redondas de 100 cm². Al final de
esta página podrá encontrar el cortador de muestras dentro
de los componentes opcionales.
Además de usarla como balanza de precisión, puede
utilizar esta balanza para tareas de laboratorio.
Simplemente accionando una tecla podrá cambiar la
unidad de g/m² a g. En este modo de medición tiene un rango de pesado de 0 ... 200 g con una
resolución de 0,001 g. Con la ayuda del software y del cable de la interfaz opcional podrá
transmitir los datos de pesado directamente desde la balanza de precisión a un ordenador o a
un portátil. Si su equipo sólo dispone de una interfaz USB, puede solicitar el adaptador de RS-
232 a USB que ofrecemos de forma opcional. Podemos facilitarle la calibración ISO de la
balanza. Si tiene alguna alguna pregunta sobre la balanza de precisión, consulte la ficha
técnica o póngase en contacto con nosotros en el número de teléfono 902 044 604para España,
para Latinoamérica e internacional +34 967 543 695 o en el número +56 2 24053238para
Chile. Nuestros técnicos le asesorarán con mucho gusto sobre esta balanza de precisión, y
sobre cualquier equipo de instrumentos de medición, regulación y control o balanzas PCE
Ibérica S.L.
- Balanza de precisión con protección contra el viento.
- Interfaz RS-232para conectar la balanza de precisión a un PC y para realizar valoraciones.
- Indicador de capacidad (una banda luminosa creciente indica el rango de pesado
disponible en el
margen derecho de la pantalla).
- Intercambio de unidades: de g a g/m².
- Rango de tara en el 100 % del rango de pesado.
- Carcasa de metal de aluminio fundido que garantiza una gran solidez y estabilidad.
- Nivel para colocar correctamente la balanza de precisión.
- Función interna anti choques.
- Adaptador de red de serie para 230 V.
- Certificado de calibración opcional (por ejemplo para cumplir con su DIN ISO 9000)
OHAUS VOYAGER PRO BALANZA ANALÍTICA
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La gran pantalla grafica de alta resolución con luz interna
hace a la Voyager más fácil de usar, solo siga los
indicadores del menú para hacer simples los más
complicados procedimientos. Con calibración interna
opcional, el AutoCal tm de la Voyager automáticamente
calibra la balanza cuando siente el cambio de temperatura
suficiente que afecte la exactitud de pesaje. Disponible en
balanzas de precisión, analíticas o modelos de alta
capacidad, las aplicaciones de la Voyager incluyen
protocolo GLP/GMP y de función de unión (SQC) para
correr múltiples aplicaciones simultáneamente. La balanza
diseñada para aplicaciones especiales en su laboratorio.
Características especiales:
Software avanzado incluye estadística, formulación, control estadístico de la calidad,
peso diferencial.
Determinación de densidad, calibración de pipetas, otros.
Calibración interna automática con masas integradas, Autocal.
Modelos con aprobaciones NTEP.
PROPÓSITO DE LA BALANZA
La balanza se utiliza para medir la masa de un cuerpo o sustancia o también el peso de los mismos,
dado que entre masa y peso existe una relación bien definida. En el laboratorio se utiliza la balanza
para efectuar actividades de control de calidad –con dispositivos como las pipetas–, para preparar
mezclas de componentes en proporciones predefinidas y para determinar densidades o pesos
específicos.
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
Las balanzas se diferencian entre sí por el diseño, los principios utilizados y los criterios de metrología
que utilizan. En la actualidad podría considerarse que existen dos grandes grupos: las balanzas
mecánicas y las balanzas electrónicas
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CUESTIONARIO
1. Dibujar o pegar un esquema de una balanza de dos platillos e indicar sus partes.
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2. Dibujar o pegar una balanza analítica e indicar sus partes.
3. Explicar posibles errores de la pesada del objeto que realizo en la balanza analítica.
Si no se estabiliza la indicación del peso, el resultado deriva lentamente en una dirección o
sencillamente se indican valores erróneos, las causas son a menudo ciertas influencias físicas. Las
causas más habituales son:
Influencias del objeto a pesar
Influencias ambientales en el emplazamiento de la balanza
Absorción o expulsión de humedad del objeto a pesar
Objetos a pesar o recipientes electrostáticamente cargados
Objetos a pesar o recipientes magnéticos
TEMPERATURA
Problema: La indicación del peso de un objeto deriva en una dirección.
Posibles causas: La balanza no lleva suficiente tiempo conectada a la alimentación eléctrica.
Una diferencia térmica entre el objeto a pesar y el entorno provoca corrientes de aire a lo largo del
recipiente de pesada. El aire que roza el recipiente genera una fuerza orientada hacia arriba o hacia
abajo.
El resultado de pesada difiere pues del valor correcto. Este efecto se conoce como fuerza
ascensional dinámica. Solo disminuye una vez se ha establecido un equilibrio térmico. Se cumple
que: un objeto frío parece más pesado, y uno caliente parece más ligero. Este efecto puede
PANTALLA (INDICADOR
DE ESTABILIDAD)
MULTIPLES
UNIDADES DE
MEDIDA CONECTIVIDAD
INDICADOR DE
NIVEL
FRONTAL PESAR POR DEBAJO DEL
GANCHO
PLATILLO
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provocar problemas, en especial en pesadas diferenciales con semimicrobalanzas, microbalanzas
y ultramicrobalanzas.
ABSORCIÓN DE HUMEDAD/EVAPORACIÓN
Problema: La indicación del peso de un objeto deriva permanentemente en una dirección.
Posibles causas: Esta usted midiendo la pérdida de peso de sustancias volátiles (p. ej. la
evaporación de agua) o el aumento de peso de objetos higroscópicos (absorción de humedad
procedente del aire).
ELECTROSTÁTICA
Problema:La pesada arroja un resultado distinto cada vez. La indicación del peso deriva;
difícilmente puede repetirse.
Posibles causas:Su recipiente de pesada o la muestra se han cargado electrostáticamente. Los
materiales de conductividad eléctrica reducida, como por ejemplo el vidrio, los plásticos, polvos
o granulados, no pueden liberarse de sus cargas electrostáticas, o en todo caso lo hacen muy
lentamente (durante horas).
La carga se desprende en primer lugar por contacto o rozamiento durante la
Manipulación o transporte del recipiente o material. El aire seco con una humedad por debajo del
40% aumenta el riesgo de este efecto. Los errores de pesaje se producen por la fuerza electrostática
entre el objeto a pesar y el entorno. Esto puede provocar, sobre todo con balanzas analíticas,
microbalanzas y semimicrobalanzas, las divergencias de pesada mencionadas.
MAGNETISMO
Problema:Un objeto arroja diferentes resultados de pesada dependiendo de su posición sobre el
platillo. El resultado difícilmente puede repetirse. Sin embargo, la indicación permanece estable.
Posibles causas:Está usted pesando un material magnético. Los objetos magnetizados y
magnéticamente permeables se atraen mutuamente. La fuerza suplementaria que se produce se
interpreta equivocadamente como carga.
Prácticamente todos los objetos de hierro (acero) presentan una fuerte permeabilidad magnética
(ferromagnetismo).
GRAVITACIÓN
Efecto: Si cambia la altura, se obtienen valores de pesada distintos. Así por ejemplo, la indicación
del peso varía si se realiza la pesada a 10 m más de altura (se cambia del 1.º al 4.º piso de un
edificio).
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Motivo: Para determinar la masa de un cuerpo, la balanza mide la fuerza de atracción (fuerza
gravitatoria) entre la Tierra y el objeto a pesar.
Esta fuerza depende fundamentalmente de la latitud del lugar de emplazamiento y de la altura
sobre el nivel del mar (distancia al centro de la Tierra).
4. Diferenciar el punto cero y punto de reposo.
Punto cero: se refiere a la posición de equilibrio que señala el fiel cuando la balanza no contiene
sobrecarga.
Punto de reposo: Es la posición de equilibrio que adopta el fiel cuando la balanza contiene una
sobrecarga.
5. Utilizar internet para obtener información sobre lo último en tecnología de balanzas analíticas
de cuatro decimales hasta seis decimales.
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CONCLUCIONES
Tener un mesón perfectamente nivelado. Es ideal una plataforma de alta inercia, aislada de
las estructuras ubicadas en la vecindad, para reducir el efecto de las vibraciones que emiten
ciertos equipos como centrífugas y refrigeradores. La misma debe tener un área suficiente
para instalar la balanza y aquel equipo auxiliar con el que se interactúa en los procesos de
pesaje. De igual manera se debe prever el espacio requerido por los cables de interconexión,
corriente eléctrica, conexión al sistema de información, a la impresora, etc
Disponer de un ambiente que no presente corrientes de aire, cambios bruscos de temperatura
y que esté libre de polvo.
Evitar que se encuentre bajo la influencia directa de los sistemas de aire acondicionado –
corrientes de aire– y de la luz solar.
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BIBLIOGRAFIA
Explorer Pro. Instruction Manual, Ohaus Corporation, Part Nº 80250955, 2003.
(www.ohaus.com)
Guidelines for calibration in laboratories, Drinking Water Inspectorate By LGC (Teddington)
Ltd., December 2000.
(http://www.dwi.gov.uk/regs/crypto/..%5Ccrypto%5Cpdf%5CCalibration%20guidelines.pd
f
Voyager Pro®, Instruction Manual, Ohaus Corporation, Part Nº 80251000, 2003.
(www.ohaus.com)