La Balanza

BALANZAS

La balanza es un instrumento que mide la masa de una sustancia o cuerpo, utilizando como medio de comparación la fuerza de la gravedad que actúa sobre dicha masa. La balanza tiene también otros nombres, entre los que destacan báscula y peso. Se debe tener en cuenta que el peso es la fuerza que el campo gravitacional terrestre ejerce sobre la masa de un cuerpo, siendo tal fuerza el producto de la masa por la aceleración de la gravedad [F = m x g], que depende de factores como la latitud geográfica, la altura sobre el nivel del mar y la densidad de la tierra en el lugar donde se efectúa la medición. Dicha fuerza se mide en Newton.

La balanza se utiliza para medir tanto la masa de una sustancia como el peso de la misma, ya que entre masa y peso existe una relación bien definida. En el laboratorio se utiliza la balanza para varios cometidos como: preparar mezclas de componentes en proporciones definidas; determinar densidades o pesos específicos y efectuar actividades de control de calidad con dispositivos como por ejemplo las pipetas.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

Las balanzas se diferencian entre sí por el diseño, los principios utilizados en su funcionamiento y la sensibilidad que poseen. En la actualidad podríamos considerar que existen dos grandes grupos: las balanzas mecánicas y las balanzas electrónicas.

BALANZAS MECÁNICAS

Algunas de las más comunes son las siguientes:

1. Balanza de resorte. Su funcionamiento está basado en una propiedad mecánica de los muelles, que consiste en que la fuerza que ejerce un muelle es proporcional a la constante de elasticidad del mismo [k] multiplicada por su elongación [x] [F = - k • x]. De lo que se deduce que mientras más grande sea la masa [m] que se coloca, mayor será la elongación del muelle, siendo èsta proporcional a la masa y a la constante del resorte. La calibración de una balanza de resorte depende de la fuerza de gravedad que actúa sobre el objeto, por lo que deben calibrarse en el lugar de empleo. Se utilizan si no se requiere una gran precisión.

2. Balanza de pesa deslizante. Dispone de dos masas conocidas que se pueden desplazar sobre escalas, una con una graduación macro y la otra con una graduación micro. Al colocar una sustancia de masa desconocida sobre el plato, se determina su peso deslizando las masas sobre las escalas mencionadas hasta que se obtiene la posición de equilibrio. En dicho momento se toma la lectura sumando las cantidades indicadas por la posición de las masas sobre las dos escalas mencionadas.

3. Balanza analítica. 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 2 extremos existen unos estribos o casquillos que soportan cada uno un platillo mediante unas cuchillas que les permiten oscilar suavemente. En un platillo se colocan las pesas certificadas (que actúan como contrapesos) y en el otro la sustancia que es necesario analizar, de forma que obtendremos su peso exacto cuando el brazo se quede en perfecta posición horizontal. Todo el conjunto dispone de un sistema de bloqueo que permite a la palanca principal reposar de forma estable cuando no se emplea o cuando se requieren modificar los contrapesos. Dispone de una caja externa que protege la balanza de las 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 diezmilésimas de gramo (0,0001 g) o cienmilésimas de gramo (0,00001 g) pero como contrapartida tienen una capacidad de pesada (tara) que no suele superar los 200 gramos.

Para utilizarlas se requiere disponer de un juego de pesas certificadas, el cual dispone de piezas con masas de diversa magnitud. El juego está por lo general compuesto por las siguientes piezas:

4. Balanza de plato superior. Este tipo de balanza dispone de un único platillo de carga colocado en la parte superior, el cual es soportado por una columna que se mantiene en posición vertical por dos pares de guías que tienen acoples flexibles. El efecto de la fuerza, producido por la masa, es transmitido desde algún punto de la columna vertical bien directamente o mediante algún mecanismo a la celda de carga. La exigencia de este tipo de mecanismo consiste en mantener el paralelismo de las guías con una exactitud de hasta ± 1 μm.Las desviaciones de paralelismo causan un error conocido como de carga lateral que se presenta cuando la masa que está siendo pesada muestra diferencias si la lectura se toma en el centro del platillo o en uno de sus extremos. El esquema que se incluye a continuación explica el principio de operación, el cual algunos fabricantes han introducido a las balanzas electrónicas.

5. Balanza de sustitución. Es también una balanza de platillo único. Se coloca sobre el platillo de pesaje una masa desconocida que se equilibra al retirar, del lado del contrapeso, masas de magnitud conocida, utilizando un sistema mecánico de levas hasta que se alcance una posición de equilibrio. El fulcro generalmente está descentrado con relación a la longitud de la viga de carga y colocado cerca del frente de la balanza. Cuando se coloca una masa sobre el platillo de pesaje y se libera la balanza del mecanismo de bloqueo, el movimiento de la viga de carga se proyecta mediante un sistema óptico a una pantalla localizada en la parte frontal del instrumento.

VERIFICACIÓN DE FUNCIONAMIENTO

A continuación, se describe el procedimiento utilizado para verificar el funcionamiento de una balanza mecánica típica. La descripción del proceso se basa en la balanza de sustitución.

1. Verificar que la balanza esté nivelada.

La nivelación se logra mediante mecanismos de ajuste roscado, ubicados en la base de la balanza. El nivel se logra centrando una burbuja sobre una escala visible en la parte frontal de la base de la balanza.

2. Comprobar el punto cero.

Colocar en cero los controles y liberar la balanza. Si la escala de lectura no se mantiene en cero, es necesario ajustar el mecanismo de ajuste de cero que es un tornillo estriado ubicado en posición horizontal cerca del fulcro. Para esto es necesario bloquear la balanza y ajustar suavemente el citado mecanismo. El proceso continúa hasta que el cero ajuste correctamente en la escala de lectura.

3. Verificar y ajustar la sensibilidad.

Esta se reajusta siempre que se haya efectuado algún ajuste interno. Se efectúa con una pesa patrón conocida y se procede siguiendo estos pasos:

a) Bloquear la balanza.

b) Colocar un peso patrón en el platillo, equivalente al rango de la escala óptica.

c) Colocar la graduación de la década de peso inferior en uno (1).

d) Liberar la balanza.

e) Ajustar el punto cero.

f) Colocar nuevamente la graduación de la década de peso inferior en cero (0). La balanza deberá marcar 100. Si la escala marca menos o más que 100, se debe ajustar el control de sensibilidad. Esto supone bloquear la balanza, levantar la cubierta superior y girar el tornillo de sensibilidad: si la escala marca más de 100, girar el tornillo en el sentido de las agujas del reloj, es decir, hacia abajo. Si la escala marca menos de 100, es necesario desenroscar

el tornillo. Luego se repite el proceso hasta que quede ajustada la balanza (ajustar en cero y la sensibilidad).

4. Confirmar el freno del platillo.

Este se encuentra montado sobre un eje roscado que, cuando está bloqueada la balanza, toca el platillo para evitar que oscile. En caso de desajuste se debe rotar suavemente el eje, hasta que la distancia entre el freno y el platillo sea cero cuando la balanza está bloqueada.

MANTENIMIENTO DE LA BALANZA MECÁNICA

El mantenimiento de las balanzas mecánicas está limitado a las siguientes rutinas:

Frecuencia: Diaria

1. Verificar el nivel.

2. Verificar la graduación de cero.

3. Verificar el ajuste de sensibilidad.

4. Limpiar el platillo de pesaje.

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