Balanza analítica - Definición, principio, partes, tipos, ejemplos

Una balanza analítica es una balanza de laboratorio de gran precisión diseñada para determinar con exactitud la masa de un objeto. Los objetos pueden ser sólidos, líquidos, sustancias granulares o polvos. También se conoce como balanza de laboratorio, que es de clase II.

La balanza es extremadamente sensible, ya que proporciona una medición precisa con una legibilidad de hasta 0,00001 gramos (0,01 mg), y se utiliza a menudo en los laboratorios. Detecta el peso de un objeto de 100 g con una precisión de ± 0,01 mg.

Principio de la balanza analítica

Las balanzas analíticas calculan los pesos basándose en la fuerza necesaria para equilibrar la masa de una muestra, en lugar de utilizar las masas reales. Producen una fuerza para equilibrar la muestra mediante un electroimán, y luego obtienen el resultado midiendo la fuerza necesaria. Un recinto transparente con puertas rodea el platillo de medición de una balanza analítica (de 0,1 mg o más), bloqueando las influencias externas. Como resultado, no se acumula el polvo, y las corrientes de aire de la sala no afectan al rendimiento del pesaje.

Partes de la balanza analítica con funciones

• Plato de la balanza (Pan)- Un recipiente para doblar el material de la muestra para la medición de la masa.
• Pesas- Permite calibrar las balanzas analíticas.
• Botón de encendido (botón de encendido/apagado) Se utiliza para activar o desactivar la balanza.
• Botón de "Puesta a cero" o "Tara Se utiliza para reequilibrar el sistema y devolverlo a su estado neutro (cero)
• Botón "Modo Sirve para configurar el sistema de conversión de las medidas de forma que se pueda cambiar el sistema de conversión según sea necesario.
• Protectores contra corrientes de aire- Se incorporan al diseño de las balanzas analíticas para protegerlas de factores externos, como las corrientes de aire y el polvo, que podrían comprometer la precisión.
• Pies de ajuste de nivel- Permiten llevar la balanza a la posición de referencia. Son patas móviles. La burbuja de nivelación, el nivel de burbuja o la plomada determinan la posición de referencia.
• Indicador de nivel- Comprueba el equilibrio en el nivel.
• Panel de visualización- Muestra información variada, como resultados, errores, información de los ajustes de la función y función en curso.

Tipos de balanzas analíticas de laboratorio

1. Balanza analítica de dos platillos o de brazos iguales

Joseph Black, químico escocés, introdujo la balanza de dos platillos. Funciona según el principio de una palanca de primera clase. El fulcro sirve de viga sobre una articulación pivotante centrada a la que se sujetan dos platillos. Los dos platillos y la viga central se colocan en tres bordes de cuchilla en forma de prisma. Los dos platillos están equilibrados entre sí, en los que el objeto a pesar se coloca en un platillo mientras que el peso conocido se coloca en el otro.

Las dos fuentes de error en la balanza de dos platillos son:

1. Los dos brazos deben ser equidistantes del centro, lo que resulta tedioso, largo y difícil en la práctica. Cuando un brazo está a sólo 10^-5 más largo que el otro brazo, da lugar a un error de 10^-5 del peso.
2. A medida que el peso aumenta, la viga puede flexionarse suavemente sobre los bordes de la cuchilla, provocando minúsculas inexactitudes en la medición.

2. Balanza mecánica de plato único o de brazo desigual

Esta balanza supera las limitaciones de las balanzas de dos platillos. Dispone de dos cuchillas con brazos de equilibrio desiguales. El brazo más corto soporta el platillo de la balanza y un complemento completo de pesas, y el brazo más largo contiene un contrapeso constante integrado en la viga de la balanza.

En este caso, el platillo vacío se carga con el objeto, y las pesas se retiran del brazo más corto para compensar el peso del objeto cargado. Este tipo de pesaje se conoce como pesaje por sustitución.

3. Balanza electrónica de plato único

También se conoce como balanza de fuerza electromagnética y ha sustituido ampliamente a la balanza mecánica o de plato único. La corriente que pasa genera una fuerza magnética que equilibra la carga colocada en el platillo de la balanza. Así, la corriente necesaria es directamente proporcional a la masa del objeto sobre el platillo.

4. Microbalanza

Puede medir muestras con una resolución de al menos 1 millón de partes por gramo. Para cuantificar con precisión cantidades minúsculas de una muestra, se emplean las microbalanzas.

Usos y Aplicaciones de la balanza analítica

• Análisis y determinación de la densidad
• Preparación de la muestra
• Calibración de la pipeta
• Pesaje diferencial
• Recuento de piezas
• Pesaje por intervalos
• Formulación/Cálculo de recetas
• Pesaje porcentual
• Llenado
• Pesaje de tara bruto-neto
• Pesaje de control
• Pesaje de animales

Procedimiento de pesaje de una balanza analítica

1. Selecciona un lugar adecuado

Varios factores ambientales externos influyen en la medición. Por ello, es necesario llevar a cabo los procedimientos de pesaje en un lugar adecuado.

1. Elige un lugar estable y horizontal, libre de perturbaciones externas.
2. Evita la luz solar directa y asegúrate de que no haya cambios de temperatura extremos.
3. Abstente de tocar objetos o equipos magnéticos o que generen campos magnéticos.
4. El entorno debe estar lo más libre de polvo posible.
5. Evita las corrientes de aire producidas por ventiladores, aparatos de aire acondicionado, puertas y ventanas abiertas.

2. Nivelación de la balanza analítica

1. La repetibilidad de las mediciones y la precisión de los resultados exigen un posicionamiento horizontal preciso.
2. La balanza analítica debe estar nivelada para tener en cuenta cualquier ligera desviación o inclinación en este lugar.
3. Hasta que la burbuja de aire del indicador esté en el centro, deben ajustarse las patas de nivelación de la balanza analítica.

3. Calibrar la balanza analítica

1. La balanza analítica debe calibrarse para que la muestra se pese con precisión. Las siguientes circunstancias exigen la calibración de las operaciones:

• Modificaciones en el lugar de uso (incluido el traslado dentro de la misma sala).
• Alteración del entorno.
• Antes de cada uso.

Se puede realizar una calibración interna o una calibración externa. La calibración interna requiere la intervención manual de los usuarios para poner a cero la balanza analítica, y la calibración externa se realiza mediante un péndulo de calibración.

4. Pesaje

1. Es preferible precalentarla durante una hora antes de utilizarla.
2. Poner a cero la balanza analítica en vacío pulsando el botón de "tara".
3. Coloca el bote de pesaje, el papel de pesaje u otro recipiente o contenedor en el centro del plato de pesaje y cierra la puerta de cristal de la cámara de pesaje.
4. Comprueba el valor que se ha mostrado después de estabilizarse. La aparición de la marca de estabilidad indica un estado estable.
5. Para excluir la masa del recipiente de la medición, se pulsa el botón "TARA" para poner la masa a cero.
6. Añade la sustancia a pesar después de retirar el recipiente de la balanza. Evita poner cosas en el platillo de la balanza porque al hacerlo puedes contaminarla.
7. Vuelve a colocar el recipiente en la balanza y espera de 5 a 10 segundos (hasta un minuto) para que la lectura de la masa se estabilice.

5. Limpieza

La precisión de las mediciones y la vida útil de la balanza analítica mejoran con una limpieza rutinaria.

1. Para limpiar la balanza analítica, utiliza sólo un trozo de tela sin pelusa, humedecido con jabón y recubierto de un detergente suave.
2. Evita utilizar productos químicos de limpieza abrasivos o fuertes, así como disolventes orgánicos.
3. Corta la electricidad y desenchufa el cable de alimentación mientras limpias.
4. Asegúrate de que no entre líquido ni polvo en la carcasa de la balanza analítica.

Factores que afectan al rendimiento de una balanza analítica

1. Temperatura

Un ligero cambio de temperatura provoca una fluctuación notable de la medición. Un aumento de la temperatura ambiente provoca la expansión de la muestra o la pérdida de agua de la misma, es decir, la evaporación. A la inversa, la disminución de la temperatura ambiente provoca la contracción de la muestra o la condensación del vapor de agua.

2. Vibraciones

Las perturbaciones de los frigoríficos, los sistemas de ventilación u otros equipos alteran la precisión de la balanza como consecuencia de la reordenación, el desplazamiento o el derrame de la muestra, lo que influye en la cantidad de material disponible y en su distribución.

3. Reacción química

Las muestras altamente reactivas son muy sensibles a las alteraciones atmosféricas. Por ello, las muestras que se pesen deben permanecer químicamente inertes.

4. Corrientes de aire

La muestra debe pesarse en una sala bien ventilada para garantizar una medición precisa y la seguridad de los trabajadores del laboratorio, ya que las corrientes de aire violentas provocan un cambio en la presión del aire y, por tanto, un desajuste en el soporte sensible.

5. Calibración

Una lectura precisa de una balanza analítica se obtiene cuando el instrumento está calibrado. Algunos de estos instrumentos tienen funciones de calibración interna incorporadas que realizan las pruebas de calibración por sí mismos con una contribución mínima del usuario. Sin embargo, algunos requieren masas de calibración certificadas y un esfuerzo externo del usuario para determinar los ajustes de calibración en función del entorno específico del laboratorio.

6. Imán

La lectura inexacta durante el pesaje de la muestra podría atribuirse a la naturaleza de las muestras. Si la muestra es magnética o está magnetizada, puede atraer otros elementos o crear un campo magnético que influya en la bobina del sensor de la balanza.

7. Huellas dactilares

Si el tamaño de la muestra es muy pequeño (aproximadamente 0,1 mg), las huellas dactilares pueden alterar los resultados.

Precauciones

• La balanza debe mantenerse calibrada. Las pesas patrón no deben tocarse con las manos.
• El proceso de pesaje debe realizarse en un entorno adecuado, libre de vibraciones y con humedad y temperatura controladas. Evita la exposición directa a la luz solar y coloca la balanza lejos de la zona de corrientes de aire excesivas mientras se pesa.

Balanza analítica Ejemplos y productos

a. Balanza analítica de laboratorio XPR (Fabricante: Mettler Toledo)

Características

• Con la balanza automática XPR, puedes alcanzar un grado de precisión de pesaje inigualable por métodos humanos.
• Con una legibilidad de 2 g, se pueden dispensar cantidades de muestra increíblemente pequeñas, lo que garantiza el uso moderado de materiales caros y poco comunes.
• Dado que las fuentes externas de error tienen un impacto mínimo en el proceso de pesaje, el enfoque automatizado es eficiente en términos de tiempo y produce resultados altamente reproducibles.
• Los sensores incorporados te permiten dispensar en los recipientes de tara más pequeños, eliminando la transferencia de muestras y los errores relacionados.

b. Balanza Analítica Electrónica Serie BA-B (Fabricante: Biobase)

Características

• Diseño innovador, un parabrisas de cinco caras totalmente transparente y un diseño humanizado. Se garantiza una alta precisión mediante un sensor de pesaje de balanza electromagnética de última generación.
• Programas de aplicación como la calibración lineal en cuatro puntos, la detección automática de fallos y la protección contra sobrecargas
• Se proporciona una experiencia visual más nítida y cómoda al utilizar una pantalla LCD ultra grande.

c. Balanza analítica de laboratorio AS 62/220.R2 (Fabricante: Radwag Balances and Sales)

Características

• 60 / 220 g Capacidad máxima
• 0,01 / 0,1mg Legibilidad
• El AS R2 PLUS se distingue por varias soluciones constructivas y de sistema contemporáneas que garantizan la fiabilidad, la precisión y la exactitud de las mediciones y simplifican el uso diario.
• La espaciosa cámara de pesaje de la más reciente balanza analítica AS R2 PLUS y el espacio libre de la puerta abierta permiten un acceso sencillo al plato de pesaje.
• Las técnicas de construcción innovadoras aumentan la fiabilidad y la longevidad de la balanza a largo plazo.
• El control del nivel es más fácil gracias al mecanismo de nivelación instalado delante de la cámara de pesaje en las balanzas estándar AS R2 PLUS.

d. Balanza analítica de laboratorio 390 (Fabricante: Precisa Gravimetric AG)

Características

• Célula de pesaje de alta gama: Control eléctrico optimizado y alta resolución
• Carcasa: Una robusta carcasa de chapa con una base de aluminio fundido a presión.
• Pantalla táctil antirreflectante de alta resolución de 7″. Resistente a los rayos UV, autorizada para su uso con guantes comunes de laboratorio, resistente a los golpes y arañazos, y sin marco para una limpieza ideal y sencilla
• Ayuda contextual: Basta con hacer clic en el icono de Ayuda, y la balanza mostrará cualquier apoyo o asistencia pertinente en el contexto actual
• Protector contra corrientes de aire: Se acciona mecánicamente con cualquiera de las manos, electrónicamente con la yema del dedo, o incluso automáticamente mediante un sensor especial sin contacto de Precisa (TLS)
• Sistema de autolineado y calibrado interno totalmente automático, programable y con control de temperatura (SLS)

Referencias

1. https://www.precisa.com/blog/what-is-an-analytical-balance/
2. https://www.slideshare.net/orpillalester/the-analytical-balance
3. https://ussolid.com/blog/how-to-properly-use-an-analytical-balance/
4. https://hyprowira.com/en/blog/analytical-balance-sections
5. https://www.grainger.com/know-how/equipment-information/kh-laboratory-balance-scale-types-care-terms
6. https://owlcation.com/stem/A-Quick-Look-at-Mass-Volume-and-Density
7. https://www.labmanager.com/laboratory-technology/analytical-balances-and-proper-weighing-practices-1805
8. https://www.medicalexpo.com/prod/mettler-toledo/product-74754-613073.html