Balanzas de pesos muertos

Balanzas de pesos muertos
La idea de este artículo es la de mostrar las consideraciones que se deben tomar en cuenta al utilizar una
balanza de pesos muertos, ya que este equipo es una buena opción en calibraciones de exactitudes mejores
al ± 0,01%, pero si dichas consideraciones no se toman en cuenta o si la exactitud es peor al ±0,01% , valdría la
pena considerar un calibrador digital depresión.
El siguiente diagrama nos muestra como funciona una balanza de pesos muertos.
AREA
FORCE
PRESSURE
PRESSURE = FORCE
AREA
La bomba aplica presión al manómetro bajo prueba y al pistón, cuando la presión de la bomba sea igual a la
presión que aplican las masas, éstas flotarán sobre el pistón y en ese momento tendremos una presión
conocida, dada por la ecuación:
F
P =
A
Donde: P =Presión
F = Fuerza
A = Área
La fuerza se ve afectada por los siguientes factores:
• Las masas
• Tensión superficial
• Gravedad local
• Boyancia del aire
• Nivel
Recordaremos que:
Fuerza = Masa * Aceleración
Por esta razón, la aceleración de atracción de la tierra (g) juega un papel muy importante y vamos a
ejemplificarlo.
Tomemos en cuenta los siguientes datos:
Gravedad estándar = 980665 m/ S2
Gravedad en Cd. De México = 9,77914 m/ S2
Salvatierra 32-1 bis, Col. San Bartolo Atepehuacan, 07730 México, D.F.
Tel: 5754-3087. Fax: 5586-8393. e-mail: ventas@inymet.com.mx
www.inymet.com.mx
Esto muestra que si calibramos con una balanza basada en la gravedad estándar en la ciudad de México,
debemos corregir por la gravedad local, de lo contrario estaríamos cometiendo un errordel 2.8%.
Si recordamos el principio de Arquímedes que dice: “El peso de un objeto sumergido en un fluído se ve
disminuido por el peso del fluído desplazado” , nos damos cuenta que al colocar las masas sobre el pistón
estamos desplazando aire por lo que se presenta el efecto de boyancia o flotabilidad , para corregir este
efecto utilizamos la siguiente fórmula:
1 - p a /p s
donde: p a=densidad del aire (nominalmente 0,0012 g/cm3 )
p s = densidad de las masas (8 g/cm3 en acero inoxidable)
La densidad del aire se calcula como:
p a =(0.0004646*(P- 4990221.6*U*e(-5315.56/(273.15+T))))
(273.15 +T)
Donde : T = Temperatura del aire en °C
U = Humedad relativa en % RH
P = Presión barométrica en mmHg
Si ignoráramos este efecto en un laboratorio cuyas condiciones ambientales sean:
RH=50%
T= 23°C
P= 760 mmHg
Y las masas de las balanzas tuvieron una densidad de 8.4 g/cm3 (latón) tendríamos un factor de corrección
como sigue:
p a = 0,001186 g/cm3
(1- p a / p s ) = (1 – 0,001186/ 8.4 ) = 0,99986
Es decir, cometeríamos un error de 140 ppm (0,014%), bastante grande para una balanza de pesos muertos.
Es importante nivelar la balanza de pesos muertos para asegurar que la fuerzaque aplique el pistón sea
perpendicular a la tangente de la tierra en ese punto, de lo contrario pasaría el siguiente efecto:
Salvatierra 32-1 bis, Col. San Bartolo Atepehuacan, 07730 México, D.F.
Tel: 5754-3087. Fax: 5586-8393. e-mail: ventas@inymet.com.mx
www.inymet.com.mx
A continuación mostramos algunos ejemplos del error que se cometería al tener desnivelada la balanza.
( minutos dearco) Error (%)
5 0,00011
15 0,00095
60 (1°) 0,015
120 (2°) 0,061
Podemos concluir que es muy importante nivelar la balanza muy bien, ya que desviaciones muy pequeñas
e imperceptibles al ojo humano provocarían grandes errores.
Ya conocemos los factores que afectan la fuerza, el Área por otro lado se ve afectada por la:
• Presión (distorsión, fluido, geometría)
• Temperatura
En las balanzasde pesos muertos del tipo simple, las cuales son la mayoría que encontramos en el
mercado, el área efectiva aumenta al aumentar la presión como lo muestra la siguiente gráfica:
Algunos fabricantes dan la fórmula para corregir por este efecto el cual podría provocar errores de hasta
0,03%.
A= Ao(1 + b1 P + b 2 P2 )
La temperatura a su vez provoca que el ensamble pistón / cilindro se expanda...