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Esta balanza analítica digital de Mettler proporciona la masa de un objeto con una precisión de 0.1 miligramos.

UNA balanza ("escala" en uso común) es un dispositivo para medir el peso, a menudo de una persona. Saldos Miden la masa de un objeto y se utilizan en la ciencia para obtener la masa de un objeto. En muchas aplicaciones industriales y comerciales, balanzas y balanzas para determinar el peso y / o la masa de cosas que van desde plumas hasta tractocamiones cargados.

Ocasionalmente, se puede usar una balanza adecuada para medir la fuerza en lugar de la masa.

Saldos

Esta balanza electrónica se usa para medir la masa en un laboratorio escolar.

UNA equilibrar (además balanza, viga de equilibrio, o balanza de laboratorio) se usa para medir la masa de un objeto. En su forma convencional, esta clase de instrumento de medición compara la muestra, colocada en un plato de pesaje (pesaje cuenca) y suspendido de un extremo de una viga con una masa estándar (masa conocida) o una combinación de masas estándar en una bandeja de escala (cuenca de escala) suspendida del otro extremo. Para pesar un objeto en la bandeja de medición, se agregan pesas estándar a la bandeja de la balanza hasta que la viga esté en equilibrio. Luego, un peso deslizante, generalmente presente, se mueve a lo largo de una escala en o paralela a la viga (y se adjunta a ella) hasta lograr un equilibrio fino. La posición del control deslizante proporciona una corrección fina al valor de masa.

Cuando los pesos en las placas de esta balanza son iguales, la varilla central de la aguja apunta hacia arriba.

Se logran mediciones muy precisas asegurando que el fulcro de la viga esté libre de fricción (un filo de cuchilla es la solución tradicional), al colocar un puntero en la viga que amplifica cualquier desviación de una posición de equilibrio; y, finalmente, utilizando el principio de palanca, que permite aplicar pesos fraccionados mediante el movimiento de un peso pequeño a lo largo del brazo de medición de la viga, como se describió anteriormente. Para una mayor precisión, debe existir un margen para la flotabilidad en el aire, cuyo efecto depende de las densidades de los pesos y la muestra.

Si bien la palabra "pesar" o "peso" se usa a menudo, cualquier balanza mide masa, que es independiente de la fuerza de la gravedad. Los momentos de fuerza en ambos lados se equilibran, y la aceleración de la gravedad en cada lado se cancela, por lo que un cambio en la fuerza del campo gravitacional local no cambiará el peso medido. La masa se mide adecuadamente en gramos, kilogramos, libras, onzas o babosas.

La forma original de un balanza consistía en una viga con un punto de apoyo en su centro. Para mayor precisión, el punto de apoyo consistiría en un pivote afilado en forma de V asentado en un rodamiento en forma de V más superficial. Para determinar la masa del objeto, se colgó una combinación de pesos de referencia en un extremo de la viga, mientras que el objeto de masa desconocida se colgó en el otro extremo. Para trabajos de alta precisión, el equilibrio del haz central sigue siendo una de las tecnologías más precisas disponibles, y se usa comúnmente para calibrar pesas de prueba.

Para reducir la necesidad de grandes pesos de referencia, se puede utilizar una viga descentrada. Una báscula con una viga descentrada puede ser casi tan precisa como una báscula con una viga central, pero la viga descentrada requiere pesos de referencia especiales y no se puede verificar intrínsecamente su precisión simplemente intercambiando el contenido de las bandejas como centro. haz de equilibrio puede. Para reducir la necesidad de pequeños pesos de referencia graduados, se puede instalar un peso deslizante, llamado equilibrio, de modo que se pueda colocar a lo largo de una balanza calibrada. Un equilibrio agrega más complejidades al procedimiento de calibración, ya que la masa exacta del equilibrio debe ajustarse a la relación de palanca exacta de la viga.

Para una mayor conveniencia al colocar cargas grandes e incómodas, una plataforma se puede "flotar" en un sistema de viga en voladizo que trae la fuerza proporcional a un rodamiento "noseiron"; esto tira de una "varilla stilyard" para transmitir la fuerza reducida a una viga de tamaño conveniente. Este diseño todavía se puede ver en "básculas de haz portátiles" de 1000 lb o 500 kg de capacidad, que se utilizan comúnmente en entornos hostiles donde no hay electricidad disponible, así como en la báscula de baño mecánica más liviana. Los pivotes y cojinetes adicionales reducen la precisión y complican la calibración; el sistema de flotación debe corregirse para detectar errores en las esquinas antes de corregir el tramo ajustando la barra de equilibrio y el equilibrio. Tales sistemas son típicamente precisos a lo mejor 1 / 10,000 de su capacidad, a menos que sean de ingeniería costosa.

Algunas balanzas mecánicas costosas también usan diales con contrapesos en lugar de resortes, un diseño híbrido con algunas de las ventajas de precisión del equilibrio y la viga, pero la conveniencia de una lectura de diales. Estos diseños son caros de producir y son en gran parte obsoletos gracias a la electrónica.

Escamas de primavera

Una balanza de resorte puede medir las fuerzas transmitidas a través de la balanza en cualquier dirección.

Algunas balanzas, como un Saldo alegre (llamado así por Phillipp Gustav von Jolly (1809-1884), un profesor de la Universidad de Munich que inventó el equilibrio alrededor de 1874), use un resorte con una constante de resorte conocida y mida el desplazamiento del resorte por cualquier variedad de mecanismos para producir una estimación de la fuerza gravitacional aplicada por el objeto, que simplemente puede colgarse del resorte o colocarse en un pivote y plataforma de apoyo. Los mecanismos de cremallera y piñón se utilizan a menudo para convertir el movimiento lineal del resorte en una lectura de cuadrante.

Las escalas de resorte generalmente miden la fuerza, que se puede medir en unidades de fuerza como newtons o libras de fuerza. Por lo general, tampoco pueden usarse para aplicaciones comerciales a menos que sus resortes tengan compensación de temperatura o se usen a una temperatura bastante constante. Las balanzas de resorte que son legales para el comercio pueden calibrarse para la medición precisa de la masa (la cantidad medida para el peso en el comercio) en la ubicación en la que se utilizan. Pueden dar una medida precisa en kilogramos o libras para este propósito.

Escalas de galgas extensométricas

La desviación de una viga de soporte de carga se puede medir utilizando un medidor de tensión, que es una resistencia eléctrica sensible a la longitud. La capacidad de dichos dispositivos está determinada por la resistencia de la viga a la deflexión y los resultados de varias ubicaciones de soporte pueden agregarse electrónicamente, por lo que este tipo de medición es especialmente adecuado para determinar el peso de objetos muy pesados, como camiones y vagones de ferrocarril. , como se hace en un moderno puente de pesaje.

Básculas hidráulicas o neumáticas.

También es común en aplicaciones de alta capacidad, como las básculas de grúa, utilizar la fuerza hidráulica para detectar el peso. La fuerza de prueba se aplica a un pistón o diafragma y se transmite a través de líneas hidráulicas a un indicador de cuadrante basado en un tubo Bourdon o sensor electrónico.

Pruebas y certificaciones

La mayoría de los países regulan el diseño y el servicio de escalas utilizadas para el comercio. Esto ha tendido a causar que la tecnología de escala vaya a la zaga de otras tecnologías porque los costosos obstáculos regulatorios están involucrados en la introducción de nuevos diseños. Sin embargo, ha habido una tendencia reciente a las "células de carga digital", que en realidad son células de galgas extensométricas con convertidores analógicos dedicados y redes integradas en la propia célula. Tales diseños han reducido los problemas de servicio inherentes a la combinación y transmisión de varias señales de 20 milivoltios en entornos hostiles.

Las regulaciones gubernamentales generalmente requieren inspecciones periódicas por parte de técnicos con licencia que utilicen pesas que tengan una calibración que pueda rastrearse hasta un laboratorio aprobado. Se pueden producir escalas destinadas a uso casual, como las escalas de baño o dieta, pero por ley deben estar etiquetadas como "No es legal para el comercio" para garantizar que no se reutilicen de una manera que ponga en peligro el interés comercial. En los Estados Unidos, el documento que describe cómo deben diseñarse, instalarse y utilizarse las escalas con fines comerciales es el Manual NIST 44.

Debido a que la gravedad varía en más de .5 por ciento sobre la superficie de la tierra, la cuestión del "peso" frente a la "masa" se vuelve relevante para la calibración precisa de las escalas con fines comerciales. El objetivo es medir el peso (en realidad, la masa) en relación con los estándares legales de referencia (no el verdadero peso científico local en esa ubicación en particular).

La balanza de balanza mecánica tradicional mide el peso intrínsecamente en comparación con los estándares. Pero las balanzas electrónicas modernas y ordinarias miden intrínsecamente la fuerza descendente, el "peso local" en esa ubicación. Por lo tanto, dicha báscula debe recalibrarse después de la instalación, para esa ubicación específica, a fin de obtener una medición de peso precisa.

Balanzas de laboratorio

Un balance analítico Es un instrumento utilizado para medir la masa con un alto grado de precisión. Los platos de pesaje de una balanza analítica de alta precisión (0.1 mg o mejor) están dentro de un recinto transparente con puertas para que el polvo no se acumule y las corrientes de aire en la habitación no afecten la delicada balanza. Además, la muestra debe estar a temperatura ambiente para evitar que la convección natural forme corrientes de aire dentro del recinto, afectando el pesaje.

Se logran mediciones muy precisas asegurando que el fulcro de la viga esté libre de fricción (un filo de cuchilla es la solución tradicional), al colocar un puntero en la viga, que amplifica cualquier desviación de una posición de equilibrio; y, finalmente, utilizando el principio de palanca, que permite aplicar pesos fraccionados mediante el movimiento de un pequeño peso a lo largo del brazo de medición de la viga.

Escala de supermercado

Una escala de supermercado se utiliza en panaderías, charcuterías, mariscos, carnes, productos y otros departamentos perecederos. El supermercado escala las etiquetas y los recibos de impresión (especialmente en panadería), marca Peso / Conteo, Precio unitario, Precio total y, en algunos casos, Tara, la etiqueta de un supermercado imprime peso / conteo, precio unitario y precio total, algunos fabricantes son Hobart Corporation, Bizerba, DIGI / Teraoka, Mettler Toledo, Cas, Berkel e Ishida.

Fuentes de error

Algunas de las fuentes de error potencial en una balanza de alta precisión incluyen las siguientes:

  • Flotabilidad, debido al hecho de que el objeto que se pesa desplaza una cierta cantidad de aire, que debe tenerse en cuenta. Las balanzas de alta precisión a menudo se operan al vacío.
  • Las ráfagas de aire, incluso las pequeñas, pueden empujar la escala hacia arriba o hacia abajo.
  • La fricción en los componentes móviles puede evitar que la escala alcance el equilibrio.
  • El asentamiento del polvo en el aire puede contribuir al peso.
  • La báscula puede estar mal calibrada.
  • Los componentes mecánicos pueden estar mal alineados.
  • Desalineación mecánica debido a la expansión / contracción térmica de los componentes de la balanza.
  • El campo magnético de la Tierra puede actuar sobre los componentes de hierro en el equilibrio.
  • Los campos magnéticos del cableado eléctrico cercano pueden actuar sobre los componentes de hierro.
  • Perturbaciones magnéticas en bobinas de captación electrónica u otros sensores.
  • Fuerzas de campos electrostáticos, por ejemplo, de pies arrastrados sobre alfombras en un día seco.
  • Reactividad química entre el aire y la sustancia que se pesa (o el equilibrio en sí mismo, en forma de corrosión).
  • Condensación de agua atmosférica en artículos fríos.
  • Evaporación de agua de artículos húmedos.
  • Convección de aire de elementos calientes o fríos.
  • La fuerza de Coriolis de la rotación de la Tierra.
  • Anomalías gravitacionales (por ejemplo, usar la balanza cerca de una montaña; no nivelar y recalibrar la balanza después de moverla de una ubicación geográfica a otra).
  • Vibraciones y alteraciones sísmicas; por ejemplo, el retumbar de un camión que pasa.

Simbolismo

Las balanzas (específicamente, una balanza de vigas) son uno de los símbolos tradicionales de la justicia, tal como lo manejan las estatuas de Lady Justice. Esto corresponde al uso en metáfora de los asuntos que se "pesan" o "se mantienen en la balanza".

Referencias

  • Carnicero, Tina, et. Alabama. 2007. NIST Handbook 44. Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Consultado el 5 de enero de 2007.
  • Fluke Corp. 2006. Principios de metrología. Revista de pesaje y medición. Consultado el 5 de enero de 2007.
  • Zecchin, P., et. Alabama. 2003. Células de carga digital: una revisión comparativa del rendimiento y la aplicación. Instituto de Medición y Control. Consultado el 5 de enero de 2007.

Enlaces externos

Todos los enlaces recuperados el 9 de agosto de 2013.

  • Digital Scales Magazine (fuente de revisión).
  • Artículo de equilibrio analítico en ChemLab.

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