Capacidad
Cuando nos referimos a capacidad, estamos hablando sobre la capacidad de carga, la cual se considera el peso máximo que puede admitir una balanza sin que sufra su sensibilidad o se altere su sistema de funcionamiento.
Diferencia de las mediciones de los objetos pesados en la balanza
Sensibilidad
La sensibilidad es el peso máximo que puede admitir una balanza sin que se altere su sistema de funcionamiento.
Esta cualidad está determinada por la aptitud de determinar con exactitud resultados de valores muy reducidos, y puede expresarse como la diferencia entre valores extremos de varias medidas de la misma magnitud. La sensibilidad de una balanza depende de su capacidad: una balanza diseñada para pesar kilogramos difícilmente tendrá la sensibilidad necesaria para tener reproducibilidad en pesadas de miligramos.
En una manera más resumida podemos decir que sensibilidad de una balanza a la menor cantidad que es capaz de apreciar y medir.
Por ejemplo, decimos que una balanza tiene una resolución de 1 mg cuando permite pesar 1 mg de cualquier sustancia o permite apreciar diferencias de 1 mg.
Se fabrican balanzas con resoluciones comprendidas entre márgenes bastante amplios, así en el laboratorio podemos encontrar balanzas con resoluciones que oscilan entre el cg (0,01 g) y una milésima de mg (0,001 mg). Para la mayoría de las necesidades del análisis cuantitativo basta una balanza cuya carga máxima sea de 100 – 200 g y de 0,1 mg de sensibilidad.
Legibilidad
Un factor a tener en cuenta a la hora de elegir una báscula de laboratorio es la legibilidad, ésta se entiende como el grado que la balanza puede incrementar; el menor incremento de peso que en la pantalla indique es la resolución.
La legibilidad es el grado hasta el cual los resultados serán equilibrados y precisos.
Con respecto a las unidades de medida, la mayoría de las balanzas de precisión poseen una unidad muy popular que es el gramo, muchas de ellas cuentan a la vez con unidades de medida denominadas kilates que se utilizan para el pesaje de piedras preciosas o gemas. También podemos encontrar balanzas de precisión que posean unidades de medida como el grano (usada para medir jabón en polvo), o también incluyen el miligramo que se expresará en la pantalla de dicha balanza como 0.001 g = 1mg o 0.01 g = 10 mg.
Al intentar pesar nos podemos encontrar que la lectura del peso sea inestable.
Las causas más frecuentes de este hecho y sus posibles soluciones son:
| Lectura de peso inestable | Soluciones |
| Manipulación incorrecta de la carga | Colocar la carga en el centro del plato |
| Diferencia de temperatura entre la carga y el entorno | Aclimatar la muestra |
| Absorción de humedad | Poner un agente desecante en la cámara de pesada |
| Evaporación | Utilizar un recipiente con tapa |
| Oscilación del valor | Evitar las corrientes de aire |
Para realizar la lectura correctamente en las balanzas mecánicas debe evitarse el error de paralaje (es la desviación angular de la posición aparente de un objeto, dependiendo del punto de vista elegido), alineando la visualización correctamente. Debe ponerse en cero y colocar el peso en el platón e ir moviendo su sistema hasta lograr su peso.
Cuanto mayor es la legibilidad de una escala, más sensible será. No hay que confundir los términos legibilidad y rango de capacidad, si se dice que la legibilidad es de 0.001 gramos, eso no quiere decir que va a medir un objeto de 0.001 gramos. El rango de capacidad determina los límites inferior y superior a pesar.
Calibrar
Es importante llevar a cabo una calibración de la báscula para conseguir esa precisión en las medidas que se realicen.
La calibración es un proceso que debe realizarse de forma periódica según las instrucciones que marque el fabricante del dispositivo.
La calibración se utiliza para determinar cualquier diferencia entre el valor medido visualizado y el verdadero peso (masa) de una muestra. El ajuste es la corrección de esta diferencia, o su reducción a un nivel permitido dentro de los límites máximos permisibles de error.
Por lo general las balanzas de precisión vienen con ajustes especiales para dar los mejores resultados en todas las épocas. Los cuatro tipos de ajustes son:
- ProFACT: Es el ajuste automático del tiempo programado y la temperatura.
- FACT: También es automático y está controlado por la temperatura.
- Manual Interno: Como su nombre indica, es el ajuste realizado manualmente de acuerdo con el peso interno de la máquina.
- Manual externo: Es el ajuste manual realizado de acuerdo con los pesos externos.
Todos estos son ajustes se crean para asegurar niveles de precisión.
Equilibrio
Para su correcto funcionamiento, una balanza debe estar correctamente nivelada sobre una superficie rígida. La balanza debe ser calibrada periódicamente y cada vez que se traslada de lugar. Para ello se utilizan masas patrón que, a su vez, están calibradas con mayor precisión que la precisión de la balanza.
El equilibrio de la balanza se obtiene con la fórmula siguiente:
Mag = Mpg,
Donde:
Mag = peso A (masa 1 x gravedad)
Mpg = peso P (masa 2 x gravedad)
En ella se expresa que en una balanza, el peso de un cuerpo en un brazo de la balanza es igual al peso del otro objeto en el otro brazo de la balanza, siempre que los brazos de la balanza tengan la misma longitud. Por tanto el equilibrio de la balanza siempre se da en proporciones similares de peso de los objetos. Así, si se duplica el peso de una balanza, para equilibrarla se duplica el peso en el otro extremo: 2Mag = 2Mpg.
Cantidad mínima a pesar
La carga mínima a pesar en una balanza se considera como la cantidad mínima de registro de la balanza, la cual es de 0.0001 grs. de un objeto.
Pero a su vez, la balanza posee una cantidad máxima de peso, que se considera como la capacidad de carga de la balanza, la cual es de 200 grs. de un objeto.
La apreciación tiene que ver con la cantidad mínima que puede estimar un instrumento, mientras que la precisión con la reproducibilidad de la misma. En algunos casos la apreciación y la precisión pueden ser iguales, en todo caso la precisión nunca puede ser menor que la apreciación de un instrumento.
La apreciación de la balanza analítica de 0.0001 g posee una precisión ligeramente mayor (mientras mayor es el valor absoluto de la precisión, es mas imprecisa).
Porcentaje de error
El porcentaje de error se utiliza para medir la precisión y exactitud de los valores obtenidos durante un experimento. La primera fórmula se llama también “porcentaje de error”, sobre todo cuando sabemos que uno de los valores es exacto:
|
× 100% |
El valor teórico (aproximado) es el que se encuentra en los libros de textos o tablas de referencia, mientras que el valor experimental se determina por medio de experimentos u observaciones hechas en el laboratorio.
La exactitud y precisión se indican con menor porcentaje de error. Es fundamental disminuir el porcentaje de error para que el estudiante anote más marcas en exactitud durante los experimentos de química.
Pesada por diferencia
En este método, caracterizado por su rapidez, es el que se utiliza, en general, para pequeñas muestras que no necesitan tener un peso predeterminado, pero sí interesa conocer con exactitud la cantidad pesada.
Primeramente se coloca una cantidad suficiente de sustancia (cantidad estimada) en un pesafiltro de vidrio y se lo tapa. A continuación, se pesa el conjunto con la máxima aproximación de la balanza (o sea, con la mínima división). Se retira el pesafiltros de la balanza tomándolo con los dedos secos y limpios (o mejor con guante sintético limpio y seco) y se lo destapa directamente encima del recipiente al cual se va a transferir la muestra.
La tapa se sostiene con la mano izquierda y el frasco con la derecha, se vierte cuidadosamente la cantidad de muestra que se considere conveniente, inclinando levemente el pesafiltro y rotándolo. Se mantiene el pesafiltro sobre el recipiente mientras se vuelve a la posición vertical. Al colocar la tapa se debe cuidar de no perder partículas de polvo. Se vuelve a pesar el pesafiltro y, por diferencia con el peso tomado anteriormente se obtiene el peso de la sustancia tomada.
Este método de pesada no es adecuado para pesar exactamente una cantidad pre-determinada de muestra. Así, por ejemplo, para efectuar una determinada operación necesitaremos alrededor de 2 gramos de cierta sustancia, pero no afectará el resultado del trabajo la presencia de +/- 0,2 g (10%) de dicha sustancia, por lo tanto, será aceptable pesar una cantidad de sustancia que esté entre 1,8000 y 2,2000 g.
Operativamente se procede como sigue: pesamos un pesafiltro en el que hemos colocado una cierta cantidad de la sustancia que se desea pesar, obteniendo un valor de 21,9550 g; sacamos una cierta cantidad (estimando lo que necesitamos usar); pesamos de nuevo, obteniendo un valor de 20,1090 g; la diferencia entre ambos pesos será la masa de sustancia retirada.
Masa total (recipiente más sustancia) . . . . . . . . . . 21,9550 g
Masa después de retirar la sustancia . . . . . . . . . . . 20,1090 g
Masa de la sustancia retirada . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8460 g
Por lo tanto, hemos pesado 1,8460 g valor que está dentro de los límites de nuestras necesidades. Para ello hemos tenido que disparar sólo dos veces la balanza.
Si la sustancia es higroscópica, eflorescente o volátil no es conveniente pesar varias porciones provenientes del mismo pesafiltro.
Tipos de balanza
Los tipos de balanzas y sus principales características son:
Los tipos de balanzas su capacidad máxima de pesada y sensibilidad
- Balanza de 2 platillos: Esquemáticamente, consiste en una palanca de primer género, de brazos iguales (cruz), que descansa sobre una placa horizontal mediante un soporte. De los extremos de la cruz penden sendos platillos en los que se colocan las muestras y las correspondientes pesas con las que se comparará el peso de las muestras sobre los uno de los platillos. En el centro de la cruz se halla una guja de gran longitud, el fiel, cuyo extremo se halla sobre un arco graduado que marca que el brazo este centrado. Las dos condiciones indispensables de una balanza son: exactitud y sensibilidad. Algunas de las precauciones que se debe tener para el buen manejo de la balanza son que debe colocarse sobre un soporte bien fijo, protegido de vibraciones mecánicas. Se debe evitar la luz directa del Sol sobre la balanza, porque produce irregularidades y errores en las pesas, la cruz debe estar sujeta durante las operaciones de poner o quitar pesas o sustancias, etc.
- Balanza granataria o de monoplato: Las balanzas granatarias tienen un único platillo en el que se coloca el cuerpo a pesar y las pesas pueden desplazarse a lo largo de varias varillas unidas al platillo. Dependiendo de la posición de las pesas, así es la masa del cuerpo que se desea conocer. Derivan de la balanza romana y son mucho más fáciles de usar que las balanzas de dos platillos. Posee una capacidad de 2600 gramos, una sensibilidad de hasta 0,01 gramo, aunque su velocidad de pesado es un tanto lenta.
- Balanza analítica: Esta sirve con corriente alterna (AC) y marca las masas de las muestras que son ubicadas sobre ella de manera digital y tienen una apreciación de hasta 0.1 mg, Por su extremada precisión son muy usadas en la medición de masas exactas en el laboratorio pero aún asá no pueden eliminar el efecto que tiene las irregularidades del ambiente sobre las mediciones de masas. Posee una capacidad de 200 gramos, una sensibilidad de hasta 0,1 miligramo, es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta.
- Balanza semimicro: posee una capacidad de 100 gramos, una sensibilidad de hasta 0,01 miligramo, es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta.
- Balanza micro: posee una capacidad de 30 gramos, una sensibilidad de hasta 0,001 gramo, es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta.
Efecto de temperatura en el peso
Las balanzas de precisión son muy sensibles y delicadas y pueden ser afectados por el cambio en cantidades físicas tales como el tiempo y la temperatura.
Los objetos a pesar deben estar en equilibrio térmico con la balanza. Los que hayan sido previamente calentados o enfriados, deben quedar cierto tiempo expuestos al ambiente donde está la balanza hasta que alcancen su misma temperatura antes de efectuar la pesada. Las corrientes de aire producidas por convección originadas por diferencias en las temperaturas pueden provocar errores en la pesada. El tiempo requerido varía con el tamaño, material, etc. del objeto, pero como regla general, son suficientes 30-40 min de espera.
Utensilios a pesar
Una sustancia a pesar no debe colocarse directamente sobre el platillo, debe colocarse un recipiente sobre el platillo limpio y en él colocar la sustancia a pesar. Lo mejor, siempre que sea posible, es pesar en el recipiente en el que luego se va a trabajar.
Los recipientes más utilizados son:
- Vidrio reloj: es útil para pesar pequeñas cantidades de sustancia que no absorban humedad, es decir, que no sean higroscópicas.
- Pesafiltros: al disponer de una tapa permite pesar sustancias higroscópicas, es útil sobre todo cuando se trabaja con una balanza capaz de apreciar cantidades muy pequeñas.
También se utilizan vasos de precipitados, erlenmeyers, placas de Petri, cápsulas de porcelana, etc.
Citar este texto en formato APA: _______. (2017). WEBSCOLAR. Términos referentes a la balanza. https://www.webscolar.com/terminos-referentes-a-la-balanza. Fecha de consulta: 21 de noviembre de 2024.