La balanza es el equipo que se utiliza cuando se necesita conocer la masa de un cuerpo. Los dispositivos más tradicionales de este tipo tienen un alto grado de exactitud cuyo rango de medida puede darse tanto en kilogramos como en gramos; claro que cuando se trata de balanzas más especializadas, usadas especialmente en laboratorios, puedes obtener una medida incluso de miligramos.
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¿Qué es una balanza?
La balanza como instrumento de medición, es un aparato para medir la masa de un cuerpo o de una sustancia; a ella se le relaciona con objetos de medición similares como la báscula, el dinamómetro, entre otras similares.
El medio que utiliza la balanza como función es la comparación de la fuerza de gravedad que se aplica sobre la masa.
Su uso en el campo científico es esencial para poder lograr un alto control de calidad, realizar mezclas proporcionales, determinar densidades y pesos, y demás.
Claro que, este instrumento de medición se utiliza en otras áreas, como en los hogares por ejemplo, y su presencia es más común en la cotidianidad de lo que se considera.
¿Quién inventó la balanza?
Personajes históricos reconocidos contribuyeron en el proceso de perfección de la balanza como instrumento de medición la cual sigue en constante modificación en la actualidad.
Aunque no se sabe con certeza quién fue la primera persona en construir el instrumento, ya que su origen data de la antigüedad en sociedades tanto egipcias como romanas, bien es conocido, por ejemplo, que Leonardo Da Vinci colaboró en mejorar la apariencia de la balanza.
Gilles de Roberval fue otro de los colaboradores en perfeccionar el instrumento, al desafiar el sistema de palanca cuando logró adaptar un sistema de astiles que se ajustaban perfectamente de forma paralela.
¿Cuándo se inventó la balanza?
Ahora bien, si es cierto que la fecha exacta del invento no se puede constatar y que se desconoce quién fue la primera persona en proponer este instrumento de medición, no es menos cierto que ha sufrido numerosas transformaciones para perfeccionarla como dispositivo.
En el caso de la balanza analítica, se conoce que fué desarrollada por Joseph Black a mitad del siglo XII (1750).
La balanza de muelle, conocida más cotidianamente como balanza de resorte, la cual fue patentada por Richard Saller en 1838 en Gran Bretaña. Él, junto a sus ingeniosos sobrinos, crearon George Saller & Co., cuya firma se mantiene activa hoy en día como fabricantes de balanzas y otros instrumentos de medición.
Está claro que la invención de este instrumento data del 3500 a.C. Conoce un poco más leyendo la historia de la balanza a continuación.
Historia de la balanza
Desde la antigüedad quedan registros de la presencia de este instrumento en papiros, bajorrelieves y otras manifestaciones culturales. Su composición era la de dos platillos que colgaban paralelamente en un brazo que servía de soporte.
En aquel entonces se le daba una connotación de justicia y en la actualidad sigue representando en su simbolismo al derecho legal; para la antigüedad tal significado se origina ya que la balanza era la representación de dar a cada sujeto lo que es justo y necesario de manera equitativa a los demás.
Por otra parte, el uso de este dispositivo siempre ha sido esencial. Ya en el año 3500 a.C., el comercio era inherente a la sociedad y la balanza representaba gran utilidad para los intercambios de la mayoría de los productos.
La evolución siempre ha sido progresiva, por lo que para 1.500 a.C. ya se habían realizado las primeras modificaciones para mejorar el instrumento de medición, y se agregó entonces una plomada para constatar si la balanza estaba o no nivelada.
Más adelante, le agregaron una aguja a la que se le dio el nombre de “fiel” cuya utilidad era indicar que ambos platillos estaban en equilibrio y que por ende estaba en la condición ideal para proseguir a realizar la medición.
Partes de la Balanza
En la actualidad existen numerosos tipos de balanzas, las cuales abordaremos más adelante con detenimiento; sin embargo, las partes de la balanza tradicional son:
- Una base
- Una palanca de liberación
- La escala de lectura
- Dos platillos
- Una caja protectora
- Un soporte central
- El casquillo
- El fulcro y,
- El brazo o palanca.
Si nos fijamos en la Balanza de sustitución, notaremos que la componen otras estructuras, pero que tiene de base las partes de la balanza tradicional, como el fulcro, la escala de lectura, y el brazo que la sostiene. No obstante, se le agrega la masa conocida, la masa desconocida, el control de sensibilidad y el mecanismo ajuste cero.
Una balanza que es más sencilla en su composición es la Balanza de pesa deslizante, que es aquella común en consultorios para pesar a los pacientes, la cual posee dos masas conocidas que se desplazan sobre escalas. Una de ellas es la graduación macro y la otra la graduación micro. A diferencia de estar compuesta por platillos, contiene es una bandeja.
El tipo de Balanza de plato superior en su forma es bastante diferente, y contiene un platillo, acoples flexibles, columna de soporte y la masa.
La Balanza electrónica, por su parte, aunque modernizada en toda su construcción requiere de muchas partes de la balanza tradicional para su correcto funcionamiento. Ésta a diferencia de la primera, consta de un solo platillo de pesaje. Además, posee palancas, apoyos, guías, pantalla táctil, mecanismos que producen voltajes, entre otros componentes.
¿Cómo funciona una balanza?
El funcionamiento de las diversas balanzas si bien en composición del procedimiento se da muy diferente un tipo de otra, no es menos cierto que todas responden a los principios de funcionamiento.
Para fines prácticos, distingamos dos tipos de balanzas en este apartado, a saber: balanzas mecánicas y balanzas electrónicas.
Las balanzas mecánicas las componen:
- Balanza de pesa deslizante.
- Balanza analítica.
- Balanza de resorte.
- Balanza de sustitución.
El funcionamiento de la balanza de pesa deslizante se da a parir de dos masas conocidas que se desplazan sobre las escalas. Es decir, se coloca una masa desconocida sobre la bandeja, y se deslizan la macro graduación y la micro graduación hasta que se logre obtener una posición de equilibrio la cual es la que indicará el resultado de lo que buscamos.
Por su parte, las balanzas electrónicas, aunque difieren bastante en los modelos involucran 3 elementos esenciales:
- La masa que se quiere pesar se ha de colocar en el platillo de pesaje, el cual ejercerá una presión. Por medio de palancas, guías y apoyos, se concentra el peso en una fuerza simple (F).
- La celda de carga que genera una señal de salida equivalente a la fuerza de carga que se da por voltaje.
- El circuito electrónico finalmente arroja el resultado del peso en formato digital.
¿Cómo se utiliza una balanza?
Ante de proceder a explicar el uso de la balanza en detalle, es menester señalar que la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML por sus siglas) clasificó este instrumento de medición en 4 grupos, a saber:
- Balanzas de exactitud especial.
- Balanzas de exactitud alta.
- Balanzas de exactitud media.
- Balanzas de exactitud ordinaria.
Cuando se desea medir la masa de un objeto con precisión, el instrumento de medición más apropiado es una balanza; no obstante, esta exactitud dependerá en gran medida del lugar geográfico en el que se haga la medición.
Sin embargo, este problema por la latitud no sucede con las balanzas de platos ya que se encuentran balanceados.
Antes de realizar la medición es indispensable que consideres algunos tips a fin de obtener una medición más apropiada; entre ellos:
- Procura usar siempre el mismo instrumento.
- Realiza la medición en el mismo lugar.
- Asegúrate de que la balanza esté perfectamente calibrada.
- El mínimo detalle puede influir en el cambio de resultado de un mismo cuerpo.
Una de las balanzas más usadas tanto en laboratorios, como en consultorios médicos y en otras áreas de la vida cotidiana es la balanza de pesa deslizante, la cual está constituida por dos masas conocidas que se desplazan en escalas.
Para su uso, una vez que el instrumento esté en un lugar paralelo, estable, retirado del calor y aparatos electrónicos, se coloca el cuerpo a pesar sobre ella, y se comienza a deslizar las masas sobres las escalas hasta obtener un equilibrio entre amabas. Cuando ambas están estabilizadas se procede a realizar la lectura.
¿Para qué sirve una balanza?
Como instrumento de laboratorio, la balanza sirve para medir la masa de un cuerpo, partiendo de la fuerza de gravedad como medio de comparación.
Considerando que la fuerza remite a la fuerza que el campo de gravedad aplica sobre la masa de un cuerpo, la fórmula para obtener dicho resultado es F= m*g. Cabe destacar que la fuerza se mide en Newton.
Es importante, en este sentido, tener presente que la aceleración depende de ciertos factores, entre ellos: latitud geográfica, altura sobre el nivel del mar, lugar en donde se hace la medición y densidad de la tierra.
Tipos de balanzas
Cuando busca medir la masa de proporciones o densidades de un cuerpo requieres de una balanza; pero, existen diferentes tipos de balanzas y se diferencian entre sí particularmente por el diseño y metodologías de las que hacen uso para realizar la medición. Las balanzas más usadas en la actualidad son:
Balanza de Resorte
Su funcionamiento consta de una propiedad mecánica de resortes. El cuerpo a medir realiza una fuerza sobre esos resortes, que será proporcional a la constante de elasticidad del resorte que se ha de multiplicar por la elongación del mismo. Por supuesto que mientras la masa sea mayor, la elongación ha de ser mayor.
Balanza Analítica
Constituida por dos platillos se ha de colocar en uno de ellos una masa conocida, y en el otro la masa a pesar y el resultado se sabe a partir de la escala de lectura que se da por comparación de las fuerzas ejercidas de ambos cuerpos.
Balanza de Plato Superior
Compuesta por un platillo ubicado en la parte superior de una columna vertical sostenida por dos pares de guías que tienen acoples flexibles. La masa se ha de colocar sobre el platillo, el cual ejercerá una fuerza. El mecanismo de este tipo de balanza fue uno de los considerados como base para fabricar las balanzas electrónicas.
Balanza de Sustitución
Posee un sólo platillo donde se ha de colocar el cuerpo a pesar y del lado del contrapeso se ubica un cuerpo cuya masa sea conocida. Esta balanza posee un control de sensibilidad y una escala de lectura que te posibilita obtener el resultado del pesaje.
Balanzas electrónicas
En su diseño tiene una bandeja en la que ha de colocarse el cuerpo que se desea pesar. Tal objeto ejerce una presión que por medio de guías, palancas y apoyos, envía al traductor de medida una carga de voltaje equivalente a la fuerza. Seguidamente, el resultado de pesaje se obtiene en formato digital por medio de un circuito electrónico análogo.
Importancia de este instrumento de medición
Las balanzas están más presentes en nuestras vidas diarias de lo que muchos creemos. Como ya se ha podido apreciar, existen numerosos tipos de balanzas cuya utilidad dependerá del campo de estudio en la que se requiera.
Aunque se trata de un instrumento de medición exacto por excelencia, existen factores que pueden variar el resultado del pesaje, los cuales han sido mencionados con anterioridad. Por este motivo, la balanza analítica es la más apropiada para obtener un resultado exacto.
Esto se debe a que la balanza analítica posee dos urnas que encierran la masa conocida y la masa desconocida, impidiendo que las corrientes de aires afecten en el resultado de la medición. Asimismo, es esencial constatar que la balanza a usar esté calibrada antes de proceder a realizar el pesaje, ya que de lo contrario, si no está calibrada el resultado sería erróneo.
En áreas como la cocina, y venta de productos la balanza suele estar presente, a fin de lograr la exactitud de una medida; y por supuesto que son indispensables en los laboratorios ya que en estos lugares se requiere de la exactitud para obtener resultados particulares a fin de lograr los objetivos propuestos.
