La balanzaes uninstrumento de laboratorioque mide la masa de un cuerpo o sustancia qumica, utilizando como medio de comparacin la fuerza de la gravedad que acta sobre el cuerpo. La palabra proviene de los trminos latinos: bis que significa dos linx que significa plato.Se debe tener en cuenta que el peso es la fuerza que el campo gravitacional ejerce sobre la masa de un cuerpo, siendo tal fuerza el producto de la masa por la aceleracin local de la gravedad.[F = m x g]. El trmino local se incluye para destacar que la aceleracin depende de factores como la latitud geogrfica, la altura sobre el nivel del mar y la densidad de la tierra, en el lugar donde se efecta la medicin. Dicha fuerza se mide en Newton.La balanza tiene otros nombres, entre los que destacan bscula y pesa.Para que se usa la balanza?La balanza se utiliza para medir la masa de un cuerpo o sustanciao tambin el peso de los mismos, dado que entre masa y peso existe una relacin bien definida.En el laboratorio se utiliza la balanza para efectuar actividades de control de calidadcon dispositivos como las pipetas, para preparar mezclas de componentes en proporciones predefinidas y paradeterminar densidades o pesos especficos.Tipos de BalanzaLas balanzas se diferencian entre s por el diseo, los principios utilizados y los criterios de metrologa que utilizan. En la actualidad podra considerarse que existen dos grandes grupos:las balanzas mecnicas y las balanzas electrnicas.I. Balanzas Mecnicas:Algunas de las mas comunes son las siguientes:1. Balanza de resorte.Su funcionamiento est basado en una propiedad mecnica de los resortes, que consiste en que la fuerza que ejerce un resorte es proporcional a la constante de elasticidad del resorte [k] multiplicada por la elongacin del mismo [x] [F = -kx]. Lo anterior implica que mientras ms grande sea la masa [m] que se coloca en el platillo de la balanza, mayor ser la elongacin, siendo la misma proporcional a la masa y a la constante del resorte. La calibracin de una balanza de resorte depende de la fuerza de gravedad que acta sobre el objeto, por lo que deben calibrarse en el lugar de empleo. Se utilizan si no se requiere gran precisin.

2. Balanza de pesa deslizante.Dispone de dos masas conocidas que se pueden desplazar sobre escalas una con una graduacin macro y la otra con una graduacin micro; al colocar una sustancia de masa desconocida sobre la bandeja, se determina su peso deslizando las masas sobre las escalas mencionadas hasta que se obtenga la posicin de equilibrio. En dicho momento se toma la lectura sumando las cantidades indicadas por la posicin de las masas sobre las escalas mencionadas.

3. Balanza analtica.Funciona mediante la comparacin de masas de peso conocido con la masa de una sustancia de peso desconocido.Est construida con base en una barra o palanca simtrica que se apoya mediante un soporte tipo cuchilla en un punto central denominado fulcro. En sus extremos existen unos estribos o casquillos que tambin estn soportados mediante unas cuchillas que les permiten oscilar suavemente. De all 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 analtica es aquella que puede pesar diez milsimas de gramo (0,0001 g) o cien milsimas de gramo (0,00001 g); tienen una capacidad que alcanza generalmente hasta los 200 gramos.

4. Balanza de plato superior.Este tipo de balanza dispone de un platillo de carga colocado en la parte superior, el cual es soportado por una columna que se mantiene en posicin vertical por dos pares de guas que tienen acoples flexibles. El efecto de la fuerza, producido por la masa, es transmitido desde algn punto de la columna vertical o bien directamente o mediante algn mecanismo a la celda de carga. La exigencia de este tipo de mecanismo consiste en mantener el paralelismo de las guas con una exactitud de hasta 1 m.Las desviaciones de paralelismo causan un error conocido como de carga lateral que se presenta cuando la masa que est 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 continuacin explica el principio de operacin, el cual algunos fabricantes han introducido a las balanzas electrnicas.

5.Balanza de sustitucin.Es una balanza de platillo nico. 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 mecnico de levas hasta que se alcance una posicin de equilibrio. El fulcro generalmente est descentrado con relacin 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 ptico a una pantalla localizada en la parte frontal del instrumento.

II. Balanzas Electrnicas:Las balanzas electrnicas involucran tres elementos bsicos:1. El objeto a ser pesado que se coloca sobre el platillo de pesaje ejerce una presin que est distribuida de forma aleatoria sobre la superficie del platillo. De all, mediante un mecanismo de transferencia palancas, apoyos, guas , se concentra la carga del peso en una fuerza simple [F] que puede ser medida. [F = Pa] La integral de la presin sobre el rea permite calcular la fuerza.2. Un transductor de medida, conocido con el nombre de celda de carga, produce una seal de salida proporcional a la fuerza de carga, en forma de cambios en el voltaje o de frecuencia.3. Un circuito electrnico anlogo digital que finalmente presenta el resultado del pesaje en forma digital.

Sistema de procesamiento de la sealEl sistema de procesamiento de la seal est compuesto por el circuito que transforma la seal elctrica, emitida por el transductor de medida en datos numricos que pueden ser ledos en una pantalla. El proceso de la seal comprende las siguientes funciones:1. Tara.Se utiliza para colocar en cero el valor de la lectura, con cualquier carga dentro del rango de capacidad de la balanza. Se controla con un botn ubicado generalmente en el frente de la balanza.2. Control para ajuste del tiempo de integracin.Los valores de peso son promediados durante un perodo predefinido de tiempo. Dicha funcin es muy til cuando se requiere efectuar operaciones de pesaje en condiciones inestables. Por ejemplo: presencia de corrientes de aire o vibraciones.3. Redondeo del resultado.En general las balanzas electrnicas procesan datos internamente de mayor resolucin que aquellos que se presentan en la pantalla. De esta forma se logra centrar exactamente la balanza en el punto cero, cuando la balanza es tarada. El valor interno neto se redondea en la pantalla.4. Detector de estabilidad.Se utiliza en operaciones de pesaje secuencial y permite comparar los resultados entre s. Cuando el resultado se mantiene, es liberado y puesto en pantalla, aspecto que se detecta al encenderse el smbolo de la unidad de peso seleccionada.5. El procesamiento electrnico de las sealespermite disponer de otras funciones tales como conteo de partes, valor porcentual, valor objetivo, entre otras. Dichos clculos son realizados por el microprocesador, de acuerdo con las instrucciones que el operador ingresa a travs del teclado de la balanza.Clasificacin de BalanzasLa Organizacin Internacional de Metrologa Legal (OIML) ha clasificado las balanzas en cuatro grupos: Grupo I: Balanzas de exactitud especial Grupo II: Balanzas de exactitud alta Grupo III: Balanzas de exactitud media Grupo I: Balanzas de exactitud ordinariaCalibracin de las Balanzas:Elproceso de calibracin de balanzasdebe ser realizado por personal capacitado especficamente en esta actividad. Como aspecto fundamental se destaca que la calibracin se debe realizar con base en los lineamientos de la OIML o de otra entidad equivalente como puede ser la Sociedad Americana para Ensayo de Materiales (ASTM), instituciones que han desarrollado metodologas para clasificar las pesas o masas patrn, utilizadas en los procesos mencionados. A continuacin, se incluye la tabla de clasificacin de pesas de referencia que utiliza la OIML.

Las balanzas son instrumentos destinados a determinar la masa de un cuerpo. Las balanzas se caracterizan por suexactitudpor suprecisiny por susensibilidad. La primera cualidad se refiere a la propiedad que posee cualquier instrumento fsico para suministrar el resultado de una medida con un valor coincidente con el verdadero; ello implica que el error sea lo ms reducido posible. El trminoexactitudse toma con frecuencia como equivalente al deprecisin. La sensibilidad est 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.En general en todos los mtodos de anlisis qumicos es necesario determinar la masa (pesar) exacta en alguna etapa, y para esto se utiliza una balanza analtica de precisin de 0,1 mg.. En otras ocasiones no es necesario conocer la masa de una manera tan precisa, y entonces se utilizan balanzas monoplato que son ms resistentes y de menor precisin.sta es la situacin habitual en un laboratorio de sntesis y podis observar su correcta utilizacin en el vdeo.Cmo utilizar correctamente la balanza:La balanza analticaLa balanza analtica tiene una capacidad mxima comprendida en general entre 120-200 g. La exactitud o la fiabilidad de los resultados de pesada estn muy relacionados con su emplazamiento y por esto se ha de colocar en un lugar:a) con muy pocas vibraciones.b) sin corrientes de aire.c) con una temperatura ambiente y humedad lo ms constantes posible.Normas de utilizacin de una balanza analticaAntes de empezar se ha de asegurar que la balanza est bien nivelada (la mayora de las balanzas tienen una burbuja de aire que permite comprobar su nivel). Es necesario verificar que la balanza seale exactamente el cero; es caso de no ser as, hay que calibrarla nuevamente.Para efectuar la pesada hay que tener en cuenta:- No pesar las sustancias directamente sobre el plato de la balanza.- Utilizar un recipiente limpio y seco: un vidrio de reloj o un recipiente lo ms pequeo posible.- El recipiente y la carga que se han de pesar tienen que estar a la misma temperatura que el entorno.- Colocar el material que se quiere pesar en el centro del plato de la balanza.- Al acabar el proceso de medida, retirar la carga del plato de la balanza.ProcedimientoSe pesa el recipiente idneo que ha de contener a la muestra (esto se llamatarar). Se retira de la balanza yuna vez fuerase aade la sustancia que se quiere pesar con una esptula, si es un slido, o se adiciona con una pipeta, si es un lquido. Siempre se debe retirar el recipiente del plato de la balanza para adicionar el producto, para evitar que se nos caiga un poco sobre el plato y deteriore a la balanza. El recipiente con la muestra se vuelve a colocar en el centro del plato de la balanza y se efecta la lectura de pesada. Hay que anotar el peso exacto, indicando todas las cifras decimales que d la balanza utilizada. La diferencia entre este valor de pesada y la tara nos dar el peso del producto.Despus de pesar se ha de descargar la balanza, es decir ponerla a cero (a menos que las indicaciones del fabricante aconsejen otra cosa).La cmara de pesada y el plato de la balanza se deben dejar perfectamente limpios.Entre dos pesadas independientes hay que lavar la esptula con el disolvente adecuado, en general agua desionizada y secarla.Errores de pesadaAl intentar pesar nos podemos encontrar que la lectura del peso sea inestable. Las causas ms frecuentes de este hecho y sus posibles soluciones son:Lectura de peso inestableSoluciones

Manipulacin incorrecta de la cargaColocar la carga en el centro del plato

Diferencia de temperatura entre la carga y el entornoAclimatar la muestra

Absorcin de humedadPoner un agente desecante en la cmara de pesada

EvaporacinUtilizar un recipiente con tapa

Oscilacin del valorEvitar las corrientes de aire

EXACTITUD Y PRECISINLos trminos exactitud y precisin que en una conversacin ordinaria se utilizan muchas veces como sinnimos, se deben distinguir con cuidado en relacin con los datos cientficos ya que no significan lo mismo. Un resultado exacto es aquel que concuerda de cerca con el valor real de una cantidad medida.El trmino precisin se refiere a la concordancia que tienen entre s un grupo de resultados experimentales; no tiene relacin con el valor real. Los valores precisos pueden ser inexactos, ya que un error que causa desviacin del valor real puede afectar todas las mediciones en igual forma y por consiguiente no perjudicar su precisin. La precisin se expresa por lo general en trminos de la desviacin estndar. Este trmino se definir ms adelante. Como en el caso del error (mencionado anteriormente), precisin puede expresarse en forma absoluta o relativa.

Precisinse refiere a la dispersin del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersin mayor la precisin. Una medida comn de la variabilidad es ladesviacin estndarde las mediciones y la precisin se puede estimar como una funcin de ella. Es importante resaltar que la automatizacin de diferentes pruebas o tcnicas puede producir un aumento de la precisin. Esto se debe a que con dicha automatizacin, lo que logramos es una disminucin de los errores manuales o su correccin inmediata. No hay que confundirresolucincon precisin.

Exactitudse refiere a cun cerca del valor real se encuentra el valor medido. En trminos estadsticos, la exactitud est relacionada con elsesgode una estimacin. Cuanto menor es el sesgo ms exacta es una estimacin. Cuando se expresa la exactitud de un resultado, se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero.

Exactitud: se define as a la proximidad entre el valor medido y el valor verdadero de una magnitud a medir. La exactitud en la medida no es una magnitud y no se expresa numricamente. Se dice que una medicin es ms exacta cuanto mas pequeo es el error de la medicin.

Precisin: es la proximidad entre las indicaciones o los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto, bajo condiciones especificadas. La precisin se puede expresar numricamente mediante medidas de dispersin tales como desviacin tpica, variancia o el coeficiente de variacin bajo las condiciones especificadas. La precisin, se utiliza para definir a la repetibilidad de medida.

Anexo almanual de uso de Balanzas.- Efectos de influencia sobre los errores de pesada.

Son factores que influyen en los errores en la pesada debido a efectos fsicos, los siguientes: Aceleracin de la gravedadSu valor no es el mismo en todos los puntos de la tierra, por esta razn las balanzas, que trabajan segn determinados principios de pesaje, deben ajustarse en funcin de la aceleracin de la gravedad en el lugar de su utilizacin. O bien, corregir la indicacin de la balanza multiplicando por un factor K, donde K vale:K = gL/gSSiendo:gLel valor de la gravedad local, que es particular de cada lugar y se puede calcular mediante frmulas empricas conociendo la altitud y latitud del lugar, o midindola directamente.

gSel valor de la gravedad standard que, por convenio, vale 9.80665 ms-2 Empuje del aireSe basa en el principio de Arqumedes, en el que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje ascensional equivalente al peso del volumen que desplaza. Segn esto un cuerpo pierde un peso equivalente al del medio que desplaza. As si 1 m de aire pesa 1.2 kg., un objeto de un volumen de 1 m pasar 1.2. kg., de menos.

As, despus de la pesada, el peso del aire desplazado se agrega al resultado. El peso del aire desplazado se calcula en funcin del volumen del objeto, la temperatura u la presin baromtrica (y en cierto grado de la humedad). Efectos electrostticosLos materiales con alto grado de aislamiento elctrico (vidrio, plstico, etc.) se pueden cargar electrostticamente, debido fundamentalmente a fricciones durante la manipulacin o transporte de los materiales. Al realizar la pesada las cargas electrostticas pueden producir graves errores de pesada, ya que, si las cargas electrostticas de los materiales al pesar son las mismas que las del entorno de la balanza (caja de la balanza, cmara de pesada), aparece una fuerza electrosttica entre ellas que har que se repelan; pero si las cargas son diferentes, material y entorno se atraen. Por ello es puro azar el que el peso de un material cargado electrostticamente sea demasiado alto o demasiado bajo.

Estos efectos se pueden reducir tomando precauciones como: disparar sobre el material con pistola antiesttica, poner el platillo a tierra, aumentar la humedad del aire, evitar que el operador lleve ropa de nylon, etc. Efectos magnticos.Las pesadas de piezas magnticas o cargadas magnticamente presentan problemtica, pues debido a las partes ferromagnticas prximas se originan fuerzas magnticas que influyen sobre el resultado de la pesada.

Para evitar este problema se puede desmagnetizar la pieza a pesar o blindar completamente la balanza.