Balanza Analítica

Balanza Analítica

La balanza es un instrumento que sirve para medir la masa. La balanza analítica es una clase de balanza utilizada principalmente para medir pequeñas masas. Este tipo de balanza es uno de los instrumentos de medida más usados en laboratorio y de la cual dependen básicamente todos los resultados analíticos.

Las balanzas analíticas modernas, que pueden ofrecer valores de precisión de lectura de 0,1 µg a 0,1 mg, están bastante desarrolladas de manera que no es necesaria la utilización de cuartos especiales para la medida del peso. Aun así, el simple empleo de circuitos electrónicos no elimina las interacciones del sistema con el ambiente. De estos, los efectos físicos son los más importantes porque no pueden ser suprimidos.

Localización de la balanza

La precisión y la confianza de las medidas del peso están directamente relacionadas a la localización de la balanza analítica. Los principales puntos que deben de ser considerados para su correcta posición son:

Características de la sala de medida :

• Tener apenas una entrada.
• Tener el mínimo número de ventanas posible, para evitar la luz directa del sol y corrientes de aire.
• Ser poco susceptible a choques y vibraciones

Las condiciones de la mesa para la balanza :

• Quedar firmemente apoyada en el suelo o fija en la pared, de manera a transmitir un mínimo de vibraciones posible.
• Ser rígida, no pudiendo ceder o inclinarse durante las operaciones de medida. Se puede utilizar una de laboratorio bien estable o una de piedra.
• Localizarse en los sitios más rígidos de la construcción, generalmente en los rincones de la sala.
• Ser anti magnética (no contener metales o acero) y protegida de cargas electrostáticas (no contener plásticos o vidrios).

Las condiciones ambientales :

• Mantener la temperatura de la sala constante.
• Mantener la humedad entre 45% y 60% (debe de ser monitoreada siempre que sea posible).
• No permitir la incidencia de luz solar directa.
• No hacer las medidas cerca de irradiadores de calor.
• Instalar las luminarias lejos de la bancada, para evitar disturbios por radiación térmica. El uso de lámparas fluorescentes es menos problemático.
• Evitar la medida cerca de aparatos que utilicen ventiladores (ej: aire acondicionado, ordenadores, etc.) o cerca de la puerta.

Cuidados Operacionales

Cuidados básicos

• Verificar siempre la nivelación de la balanza.
• Dejar siempre la balanza conectada a la toma y prendida para mantener el equilibrio térmico de los circuitos electrónicos.
• Dejar siempre la balanza en el modo “standby”, evitando la necesidad de nuevo tiempo de calentamiento (“warm up”).

El frasco de medida

• Usar siempre el menor frasco de medida posible.
• No usar frascos plásticos cuando la humedad esté abajo del 30-40%.
• La temperatura del frasco de medida y su contenido deben de estar a la misma temperatura del ambiente de la cámara de medida.
• Nunca tocar los frascos directamente con los dedos al ponerlos o sacarlos de la cámara de medida.

El plato de medida

• Poner el frasco siempre en el centro del plato de medida.
• Remover el frasco del plato de medida luego que termine la operación de medida del peso.

La lectura

• Verificar si el mostrador indica exactamente cero al empezar la operación. Tare la balanza, si es necesario.
• Leer el resultado de la operación luego que el detector automático de estabilidad desaparezca del mostrador.

Calibración

• Calibrar la balanza regularmente, más todavía cuando está siendo operada por vez primera, si fue cambiada de sitio, después de cualquier nivelación y después de grandes variaciones de temperatura o de presión atmosférica.

Mantenimiento

• Mantener siempre la cámara de medida y el plato limpios.
• Usar apenas frascos de medida limpios y secos.

Influencias físicas sobre las masadas

Cuando el mostrador de la balanza quede inestable, sea por variación continua de la lectura para más o menos o simplemente si la lectura está errada. SIEMPRE se debe estar observando influencias físicas indeseables sobre la operación. Las más comunes son:

Temperatura

Efecto observado: el mostrador varía constantemente en una dirección.

Motivo: La existencia de una diferencia de temperatura entre la muestra y el ambiente de la cámara de medida causa corrientes de aire. Esas corrientes de aire generan fuerzas sobre el plato de medida haciendo con que la muestra parezca más leve (conocida por fluctuación dinámica). Este efecto solo desaparece cuando el equilibrio térmico es establecido. Además, el filme de humedad que cubre cualquier muestra, que varía con la temperatura, es encubierto por la fluctuación dinámica. Esto hace con que un objeto más frío parezca más pesado, o un objeto más caliente parezca más leve.

Acciones correctivas:

• Nunca pesar muestras retiradas directamente de estufas, muflas o refrigeradores.
• Dejar siempre que la muestra alcance la misma temperatura del laboratorio o de la cámara de medida.
• Tratar siempre de manipular los frascos de medida o las muestras con pinzas. No siendo posible, utilizar una banda de papel.
• No tocar con las manos la cámara de medida.
• Usar frascos de medida con la menor área posible.

Variación de masa

Efecto observado: el mostrador indica lecturas que aumentan o disminuyen, continua y lentamente.

Motivo: aumento de masa debido a una muestra higroscópica (aumento de humedad atmosférica) o pérdida de masa por evaporación de agua o de substancias volátiles.

Acciones correctivas:

• Usar frascos limpios y secos y mantener el plato de medida siempre libre de polvo, contaminantes o gotas de líquidos.
• Usar frascos de medida con cuello estrecho.
• Usar tapas o corchos en los frascos de medida.

Electrostática

Efecto observado: El mostrador de la balanza queda inestable e indica masas distintas a cada medida de la misma muestra. La reproducibilidad de los resultados queda comprometida.

Motivo: El frasco de medida está cargado electrostáticamente. Estas cargas son formadas por fricción o durante el transporte de los materiales, especialmente si son en gránulos o en polvo. Si el aire está seco (humedad relativa menor que 40%) estas cargas electrostáticas quedan retenidas o son dispersas lentamente. Los errores de medida ocurren por fuerzas de atracción electrostática que actúan entre la muestra y el ambiente. Si la muestra y el ambiente están bajo el mismo efecto de cargas eléctricas de misma señal [+ o -] hay repulsión, mientras que bajo el efecto de cargas opuestas [+ y -] se observan atracciones.

Acciones correctivas:

• Aumentar la humedad atmosférica utilizando un humidificador o por ajustes apropiados en el sistema de aire acondicionado (humedad relativa ideal: 45-60%).
• Descargar las fuerzas electrostáticas, poniendo el frasco de medida en un recipiente de metal, antes de la medida del peso.
• Conectar la balanza a un “cable tierra” eficiente.

Magnetismo

Efecto observado: baja reproducibilidad. El resultado de la medida del peso de una muestra metálica depende de su posición sobre el plato de la balanza.

Motivo: Si el material es magnético (ej.: hierro, acero, níquel, etc.) puede estar ocurriendo atracción mutua con el plato de la balanza, y pueden estar siendo creadas fuerzas que originen una medida falsa.

Acciones correctivas:

• Si posible, desmagnetizar las muestras hierro magnéticas.
• Como las fuerzas magnéticas disminuyen con la distancia, separar la muestra del plato usando un soporte no-magnético (ej: un Bécquer bocabajo o un soporte de aluminio).
• Usar el gancho superior del plato de la balanza, cuando lo haya.

Gravitación

Efecto observado: el valor del peso varía de acuerdo con la latitud. Cuanto más cerca del ecuador, mayor la fuerza centrífuga debida a la rotación de la tierra, que se contrapone a la fuerza gravitacional. Así, la fuerza actuando sobre una masa es mayor en los polos que en el ecuador. Las medidas dependen además de la altitud en relación al nivel del mar (más exactamente, en relación al centro de la tierra). Cuanto más alto, menor la atracción gravitacional, que disminuye con el cuadrado de la distancia.

Acciones correctivas:

• Medidas diferenciales o comparativas o de precisión, hechas en distintas latitudes (ej.: en el piso bajo o en otros pisos de un mismo edificio) deben de ser corregidas.

Empuje

Efecto observado: el resultado de una medida del peso hecha a presión atmosférica no es el mismo que al vacío.

Motivo: este fenómeno es explicado por el principio de Arquímedes, según el cual “un cuerpo sufre una pérdida de peso igual al peso de la masa del medio que es deslocado por él”. Cuando se mide el peso de materiales muy densos (ej: Hg) o poco densos (ej: agua), deben de ser hechas correcciones, en favor de la precisión.

Acciones correctivas:

• Medidas diferenciales o comparativas o de mucha precisión, efectuadas en días distintos, deben siempre ser corregidas con relación al empuje, teniéndose en cuenta la temperatura, la presión y la humedad atmosférica. Los trabajos corrientes de laboratorio normalmente dispensan estas acciones.