Balanzas en el laboratorio

Balanzas en el laboratorio

Al igual que ocurre con el microscopio, es muy difícil no encontrar balanzas en el laboratorio. Una balanza es un instrumento que mide la masa de un cuerpo o sustancia que pongamos a medir en ella.

Es importante discernir la diferencia entre masa (lo que mide una balanza) y peso. La masa es la cantidad de materia de un objeto, y es invariable. El peso de un objeto es el valor de la fuerza con que es atraído hacia el centro de la tierra. El peso varía con la altitud y la latitud geográfica, por tanto, es una magnitud variable.

Para entender el funcionamiento de una balanza, es preciso que comprendamos cómo está construída una balanza convencional.

Balanza convencional

Una balanza convencional está formada por un pie o astil. Éste posee en su parte superior una plataforma sobre la cual se apoya la cruz. Ésta puede oscilar sobre el punto de contacto con el astil.

De los extremos de la cruz penden los platillos mediante una pieza llamada estribo. Las porciones de la cruz comprendidas entre el punto de apoyo y los extremos se conoce con el nombre de brazos de la balanza. Solidario a la cruz va el fiel, una aguja que se mueve sobre una escala graduada. Su función es indicar el valor de la oscilación producida al cargar la balanza.

Las balanzas convencionales también pueden tener otros dispositivos:

  • Vitrina: Su función es la de proteger la balanza. La humedad, el polvo o las corrientes de aire pueden falsear las pesadas.
  • Amortiguadores: Reducen el tiempo de oscilación de la cruz. De este modo se reduce el tiempo de pesada y simplifica el trabajo. Los amortiguadores pueden ser eléctricos, magnéticos, de aire, hidráulicos…
  • Horquilla: También llamado soporte de cruz. Su función es la de evitar daños en las partes más delicadas de la balanza, y lo hace separando las cuchillas de sus apoyos mediante la elevación de la cruz.
  • Dispositivo de nivelación: Este dispositivo permite colocar la balanza en una posición horizontalmente perfecta. De este modo se evitan cargas indebidas en los platillos.
  • Dispositivo óptico: Este dispositivo evita errores de paralaje en las lecturas de la escala.

Balanzas en el laboratorio: Tipos

Las balanzas pueden clasificarse de dos maneras:

  • Según su sensibilidad
    • Balanzas de precisión
    • Balanzas analíticas

  • Según su construcción
    • Balanzas mecánicas
      • Balanza granataria
      • Balanzas de tres vigas
      • Balanza mecánica analítica
      • Balanza de Mohr-Westphal

    • Balanzas electrónicas

Balanza de precisión

Son aquellas balanzas cuya sensibilidad está comprendida entre 0.1 y 0.001 gramos.

Balanza analítica

Son aquellas balanzas cuya sensibilidad es igual o inferior a 0.0001 gramos.

Balanza granataria

Una balanza granataria es un tipo de balanza de precisión que suele alcanzar una sensibilidad de 0,01 gramos. Existen diversos tipos de balanza dentro de esta categoría, ya que las hay más o menos sensibles y con mayor o menor capacidad de pesada. Una balanza de este tipo suele tener capacidades de 2 Kg o 2,5 Kg con la sensibilidad anteriormente mencionada, pero existen balanzas granatarias capaces de pesar hasta 25 kilogramos con una sensibilidad de 0,05 gramos.

Balanzas en el laboratorio

En el otro extremo contamos con la existencia de balanzas granatias cuya sensibilidad se va hasta los 0.001 gramos, pero con el inconveniente de que su capacidad se ve mermada, siendo ésta de algún centenar de gramos como máximo. De todos modos, no se debería calificar como inconveniente, ya que quien busca tales precisiones es porque no va a necesitar realizar pesadas muy grandes.

Debido a que una balanza granataria es capaz de alcanzar una sensibilidad de 0.001 gramos, se suele utilizar como balanza auxiliar en muchos laboratorios de diversa índole.

Hay que destacar la existencia de una balanza granataria muy famosa. Se trata de la balanza de Roberval.

Balanza de tres vigas

También llamada balanza de tres brazos y con una versión de cuatro vigas o brazos. Se trata de una balanza de un solo plato con pesas correderas y frenado magnético.

En el lado izquierdo de la balanza está localizado el plato donde se sitúa el objeto a pesar. A su derecha se colocan los 2/3/4 brazos que soportan las pesas correderas para contrabalancear la balanza. Si el peso del objeto supera el de las pesas correderas, se pueden utilizar pesas flotantes haciendo uso de un soporte.

Este tipo de balanzas cuentan con una sensibilidad de 0.1 gramos. En comparación con la balanza granatoria sale claramente perdiendo en este aspecto. Las balanzas de tres vigas comerciales, que he podido localizar por internet, cuentan con una capacidad que no llega al kilogramo de peso, manteniendo la misma sensibilidad mencionada anteriormente. En cambio, algunos libros aseguran la existencia de balanzas de tres vigas con capacidades que superan los dos kilogramos de peso.

Balanza mecánica analítica

Como su nombre indica es una balanza que, a diferencia de las anteriores, cuenta con mayor precisión. Cuenta con capacidades que no suelen superar los 200 gramos y una precisión de 0.0001 gramos.

Su funcionamiento está basado en el uso de un solo plato. Éste estaría situado en el extremo izquierdo de un brazo. Y habría, además, contrapesos en el extremo del otro brazo. Su composición final no variaría mucho en comparación con una balanza tradicional, a excepción de lo mencionado anteriormente y de su sensibilidad analítica.

Balanza de Mohr-Westphal

La balanza de Mohr-Westphal es una balanza hidrostática cuya finalidad es la medición de la densidad de un líquido. En su artículo de la wikipedia se detalla su construcción:

Consta de un armazón o montura ajustable en altura sobre el que se apoya una varilla segmentada en dos brazos. El brazo más corto termina en una pesa compacta fija, provista de una aguja que debe enfrentarse con otra aguja fijada al armazón para obtener el equilibrio. Del extremo del brazo largo pende, mediante un hilo delgado y ligero, un inmersor de vidrio que suele llevar incorporado un termómetro para medir la temperatura del líquido cuya densidad se desea medir. En el brazo largo hay marcadas diez muescas, numeradas del 1 al 10. La balanza dispone de un juego de cinco jinetillos o reiters (del alemán, jinetes): dos grandes que, aunque diferentes en forma y función, tienen el mismo peso, y otros tres más pequeños, cuyos pesos son la décima, la centésima y la milésima de aquellos, respectivamente.

Si atendemos a la última frase, su sensibilidad sería de 0.001 gr/dL. Por tanto estaríamos ante una balanza de precisión.

Balanza electrónica

Las balanzas electrónicas han ido sustituyendo progresivamente a las balanzas mecánicas. La mayoría de balanzas en el laboratorio son de este tipo desde hace muchos años. Cuentan con una serie de ventajas que favorece su utilización, como la rapidez, la sensibilidad, la precisión y el tamaño de la balanza.

Balanzas en el laboratorioBalanza electrónica de precisión

Además, permite tarar un objeto (colocar un objeto en el plato y poner el valor a 0) con tan solo apretar un botón. Cuenta con un display que sustituye al fiel y al dispositivo óptico, ya que la presentación del resultado no entraña la posible existencia de ningún error de paralaje en la medida. Dependiendo de su construcción pueden contar con más opciones, como el cambio de valores de la masa, cambiar el brillo o el color del display… etc.

Estas balanzas son monoplato y están construídas con sensores de presión y circuitos electrónicos que se encargan de realizar los cálculos para presentar las medidas en el display. Su software puede presentar la posibilidad de conexión a un ordenador. De este modo se pueden monitorizar las pesadas directamente en otro software instalado en el ordenador.

En el mercado, actualmente, existen balanzas electrónicas tanto de precisión como analíticas. También cuentan con diferentes capacidades y funciones añadidas. Normalmente las balanzas analíticas son las más caras, y también las que menos capacidad tienen. También pueden ser caras balanzas electrónicas cuyo uso no sea destinado al de un laboratorio. Una balanza con mucha capacidad y sensibilidades de un centenar de gramos puede ser tan cara como una balanza analítica de laboratorio.

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