Escamas

Balanza  - un dispositivo o dispositivo para determinar la masa de los cuerpos ( pesar ) por el peso que actúa sobre ellos , considerándolo aproximadamente igual a la gravedad [1] . El peso corporal se puede determinar tanto mediante la comparación con el peso de la masa de referencia (como en una balanza) como mediante la medición de esta fuerza a través de otras cantidades físicas.

Además del uso independiente, las básculas pueden ser el elemento principal de un sistema automatizado para contabilizar y controlar los flujos de materiales. Esto proporciona una gestión operativa de la producción y le permite aumentar los volúmenes de producción, mejorar la calidad y la rentabilidad de los productos, al tiempo que reduce los costos y gastos.

Historia

Las primeras escamas encontradas por los arqueólogos datan del quinto milenio antes de Cristo. es decir, se usaron en Mesopotamia [2] [3] .

Las escamas son claramente visibles en el papiro de la dinastía XIX (alrededor de 1250 a. C.). Según el antiguo "Libro de los Muertos" egipcio, Anubis , a la entrada del inframundo, pesa el corazón de cada persona muerta en balanzas especiales, donde la pluma de la justicia de la diosa Maat actúa como peso .

Estela de piedra del I milenio antes de Cristo. mi. (Turquía) representa al hitita usando su propio dedo en lugar del travesaño de las pesas de equilibrio [3] .

Los historiadores atribuyen a los romanos la invención de un sistema fundamentalmente nuevo para medir el peso, en el que el peso se mueve y el fulcro y la posición de la ganancia permanecen sin cambios [3] . Una de las primeras acerías se encontró en Pompeya [2] [3] . El dispositivo romano, a diferencia del moderno, tenía dos escalas y dos asas en forma de gancho.

En la antigua Rus, las mercancías se pesaban en balanzas de brazos iguales: skalva. Desde el siglo XIV aparece en Rusia la palabra “ bezmen ” (medida de peso igual a 1,022) [4] .

Cómo funciona

Balanzas

Las básculas de palanca son básculas en las que el dispositivo de transmisión es una palanca o un sistema de palancas.

Escalas iguales

Las básculas de brazos iguales fueron probablemente el primer dispositivo de medición de masa inventado [5] . Las básculas tradicionales de brazos iguales consisten en un brazo horizontal giratorio con brazos de la misma longitud (una viga) y una plataforma de pesaje [6] suspendida en cada brazo. La masa desconocida se coloca en un tazón y las masas estándar se agregan al otro tazón hasta que la viga esté lo más cerca posible del equilibrio (tanto como sea posible).

Libra

En una balanza de brazos iguales, los puntos de suspensión de las pesas (m1 y m2) y el punto de apoyo forman un triángulo isósceles ( yugo ) de altura h y vértice en el punto de apoyo. Cuando el triángulo isósceles (balancín) gira en el ángulo α, un brazo aumenta y el otro disminuye. La rotación del balancín se detiene cuando los pares son iguales: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, donde l 1 y l 2  son los brazos de par. El ángulo de rotación del balancín se puede calibrar en unidades de masa ( cantidad ). Cuanto menor sea la altura del triángulo - h, menor será el cambio en los brazos durante la rotación y mayor será la sensibilidad de las escalas. Tal dispositivo corresponde a un estado de equilibrio estable .

Equilibrio

A la altura cero del triángulo h=0 (como a veces se dibuja en algunos artículos), el yugo del triángulo se convierte en una línea recta. Cuando se gira el balancín recto, la longitud de los brazos cambia de la misma manera, la relación l1/l2 no cambia y no se establece el equilibrio. Tal dispositivo corresponde a un estado de equilibrio indiferente . Al pesar en un equilibrio, no hay una posición de equilibrio estable y el equilibrio está determinado por la posición indiferente del balancín con desviación manual hacia la izquierda y hacia la derecha.

Comparador

Si el punto de apoyo está debajo de los puntos de suspensión, entonces dicho dispositivo funciona como un comparador o disparador , es decir, determina solo cuál de las dos masas es mayor y cuál es menor ( calidad ). Tal dispositivo corresponde a un estado de equilibrio inestable .

Balanzas multibrazo

Las condiciones de equilibrio son bastante diferentes de las de las balanzas de brazos iguales.
Las básculas de múltiples brazos de un solo peso, que se muestran en la figura de la derecha, reducen la cantidad de pesos (pesos) y la probabilidad de su pérdida, es decir, tienen una mayor confiabilidad, pero tienen un rango muy reducido de cargas pesadas. La escala de peso no es lineal, está comprimida en los extremos del rango de peso y se estira en el medio del rango de peso.

Principales parámetros de las escalas

El límite de pesaje más grande (LLL)  es el límite superior del límite de pesaje, que determina la masa más grande medida durante un solo pesaje.

El límite de pesaje más pequeño (LmPV)  es el límite inferior del límite de pesaje, determinado por la carga mínima, con un pesaje único cuyo error de pesaje relativo no debe exceder el valor permitido.

El valor de división d  es la diferencia entre los valores de masa correspondientes a dos marcas adyacentes en la escala de la escala con un dispositivo de lectura analógico, o el valor de masa correspondiente a la lectura discreta de la escala digital.

El precio de verificación división e  es un valor condicional, expresado en unidades de masa, utilizado en la clasificación de baremos y la normalización de requisitos para los mismos.

El número de divisiones de verificación n  es el valor de LEL/e.

El error de medición máximo permitido está determinado por el valor del intervalo de calibración e . Normalmente, el fabricante de la balanza garantiza la siguiente relación: d = e . Cuanto menor sea el error, mayor será la precisión de la medición.

El error de las escalas en el rango de medición en términos del valor absoluto no debe exceder los límites del error permisible dado en la tabla de acuerdo con GOST 24104-2001

Intervalos de pesaje para balanzas de clase de precisión Límites de error
especial alto medio durante la verificación inicial en la operación
Hasta 50000 e inclusive Hasta 5000 e inclusive Hasta 500 e inclusive ±0.5e ± 1,0e
St. 50000 e a 200000 e inclusive St. 5000 e a 20000 e inclusive St. 500 e a 2000 e inclusive ± 1,0e ±2.0e
calle 200000 e Calle 20000 e Calle 2000 e ± 1.5e ±3.0e

Protección de ingreso IP (Protección internacional, "Ingreso")  : el grado de protección proporcionado por las carcasas (IEC 60529, DIN 40050, GOST 14254-96). Generalmente indicado como "IP" y dos dígitos, el primero es el grado de protección de las personas contra el acceso a partes peligrosas del equipo eléctrico y el producto mismo contra la entrada de objetos sólidos extraños (de 0 a 6), y el segundo es el grado de su protección contra los efectos nocivos como resultado de la penetración del agua (de 0 a 8). Los productos "a prueba de polvo" son IP5X y superiores. "A prueba de salpicaduras": productos con IPX3 y superior, sellado: IPX7 e IPX8. El grado máximo de protección de los equipos eléctricos según GOST es IP68 (a prueba de polvo y sellado durante mucho tiempo bajo una capa de agua a 15 cm del punto superior). La combinación IP69K (solo disponible en DIN) significa que es hermético al polvo y al agua cuando se limpia con chorro de alta presión o vapor (pero, en general, no garantiza la estanqueidad en agua).

Protección contra explosiones de básculas Ex. Para el uso de básculas en el entorno de mezclas inflamables y explosivas, en empresas de las industrias de refinación de petróleo, química, minería, alimentos, el equipo de pesaje se fabrica en un diseño a prueba de explosiones. La presencia de la marca Ex seguida de números significa que no se puede formar una chispa en la balanza u otro equipo que se encuentre en una atmósfera explosiva que pueda causar una explosión o un incendio en esta mezcla.

El dispositivo de muestreo de peso de tara  es un dispositivo que permite llevar las lecturas de la balanza a cero cuando la tara se coloca en el receptor de carga, con una disminución del LEL por el peso de tara.

Un dispositivo de compensación de tara  es un dispositivo que permite que la balanza regrese a cero cuando la tara se coloca en el receptor de carga, sin reducir el LIE .

Clasificación de pesos

Según el principio de acción

Según las leyes físicas en las que se basa el pesaje, las balanzas se pueden dividir en:

Por finalidad operativa

Por alcance (propósito operativo), de acuerdo con GOST 29329-92 , las escalas se pueden dividir en los siguientes grupos:

  • automóvil : tales básculas permiten proporcionar control de entrada de materias primas entrantes y control de envío de productos, así como controlar la carga axial y por rueda de vehículos de acuerdo con los requisitos legales;
  • equipaje;
  • familiar;
  • vagones ;
  • carretilla;
  • para pesar ganado;
  • para pesar la leche;
  • grua;
  • laboratorio;
  • médico;
  • monocarril;
  • paleta [8] ;
  • plataforma;
  • postal;
  • producto;
  • comercio;
  • ascensor;
  • transportador.

Por precisión de pesaje

  • una clase especial de precisión (analítica - en química analítica );
  • alta clase de precisión (laboratorio);
  • clase media de precisión.

Según el método de instalación en el lugar de operación

  • mortaja;
  • incorporado;
  • piso;
  • escritorio;
  • móvil;
  • suspendido;

Por el tipo de dispositivo de equilibrio

  • mecánico;
  • electromecánico (electrónico) [9] .

Por tipo de receptor de carga

  • búnker;
  • balde;
  • transportador;
  • gancho;
  • monocarril;
  • plataforma.

Según el método para alcanzar la posición de equilibrio

  • con equilibrado automático;
  • con equilibrado semiautomático;
  • con equilibrado automático.

Dependiendo del tipo de dispositivo de lectura

  • con dispositivo de lectura analógico;
  • con un dispositivo de lectura discreto.

Según

GOST R 53228-2008 [10] , que describe los requisitos técnicos generales para las básculas, las clasifica de la siguiente manera:

Por clase de precisión

  • especial;
  • alto;
  • promedio;
  • común.

Posibles fuentes de error en balanzas mecánicas

Cuando se trabaja con balanzas mecánicas analíticas y de laboratorio de alta precisión, también son posibles los siguientes errores:

  • error causado por escalas desiguales (para escalas iguales);
  • error causado por el desgaste de prismas y pads. Durante el ciclo de vida de la balanza, el radio de redondeo de los prismas del yugo aumenta. Cuando se cambia la posición del balancín, los prismas “ruedan” a lo largo de las almohadas y cambia la longitud de los brazos. Como resultado, el valor de la división cambia y aparece la no linealidad al leer a lo largo de la escala óptica. Este error se manifiesta tanto en básculas de brazo igual como de brazo único;
  • el mal funcionamiento del pararrayos, la contaminación y los defectos graves (astillas, desconchones) de los prismas y las almohadillas conducen a una pobre reproducibilidad de la medición.

Estrictamente hablando, es imposible hacer básculas de brazos completamente iguales sin errores de lectura en la báscula óptica, por lo tanto, si es necesario un trabajo particularmente preciso en dichas básculas, se deben usar métodos de pesaje precisos, como:

  • pesando sobre un hombro según Mendeleev (elimina el error de hombros desiguales);
  • pesaje en una posición fija del balancín (al corregir los hombros irregulares, elimina los errores de rodadura);
  • pesando sobre un hombro con una posición fija del balancín.

Para obtener resultados precisos, es necesario realizar una corrección por la fuerza de Arquímedes creada por el aire atmosférico , que actúa hacia arriba y, por lo tanto, conduce a una subestimación de las lecturas de la balanza en comparación con los valores reales [11] .

Peso

Los conjuntos de pesos para ciertos pesos se denominan pesos. Dependiendo de los pesos máximos y mínimos pesados ​​en la báscula, el peso puede estar compuesto por más o menos elementos.

El sistema moderno y más común de series numéricas para pesos fue propuesto por D. I. Mendeleev . Proporciona el número mínimo de operaciones para aplicar/quitar pesos en los platillos de la báscula al seleccionar una muestra. Anteriormente, se usaba una libra de peso. Incluía juego de pesas de 1, 2, 3, 6, 12, 24 y 48 bobinas. En tal balanza no se repetía ni un solo peso, y la suma de todos ellos era exactamente una libra. La libra se subdividía en 96 carretes y el carrete en 96 acciones.

El peso moderno contiene pesos de la serie numérica 1, 2 (2 pesos cada uno), 5.

Los conjuntos de pesas (pesos) producen diferentes clases de precisión. Están sujetos a certificación obligatoria y verificación primaria y periódica por parte de organismos de control metrológico . Para pesas ejemplares y analíticas, el material utilizado para su fabricación es de particular importancia. Para que los pesos no cambien su masa, es necesario que los materiales para ellos sean:

  • antimagnético: para excluir la influencia de los campos magnéticos en el resultado del pesaje;
  • resistente a la acción de los agentes corrosivos del medio ambiente;
  • resistente al desgaste durante el funcionamiento;
  • de estructura densa, para evitar la absorción de vapor, gases y humedad.

Posibles fuentes de error en balanzas electrónicas

Cuando se utilizan balanzas de alta precisión, como balanzas analíticas o de laboratorio, existe la posibilidad de errores de medición. Los siguientes factores pueden ser la fuente de tales errores:

  • flotabilidad estática (disminución del peso medido debido a la presencia de la fuerza de Arquímedes que actúa sobre la muestra desde el lado del aire [11] );
  • uso de una pesa de referencia defectuosa (utilizada para fraude de pesaje);
  • dependencia de las indicaciones sobre la posición de la carga en la copa (desafinación del mecanismo Roberval );
  • las corrientes de aire, incluso las más débiles, pueden afectar los resultados del pesaje;
  • fricción entre las partes móviles de la balanza;
  • el polvo se asentó en el palet;
  • la balanza no puede calibrarse con pesas de calibración;
  • deformación mecánica de piezas debido a cambios de temperatura;
  • calentamiento insuficiente antes de la calibración, desafinación del circuito de compensación térmica;
  • las anomalías en el campo gravitatorio de la Tierra (uso de balanzas en las inmediaciones de las montañas) pueden afectar los detalles del diseño de las balanzas;
  • los campos magnéticos de dispositivos lo suficientemente cerca de la balanza pueden afectar los componentes metálicos de la balanza;
  • perturbaciones magnéticas de los sensores;
  • el campo electrostático puede afectar las partes metálicas de la estructura;
  • reacción química entre la sustancia pesada y el aire (o, en el caso de corrosión, escalas);
  • condensación en objetos fríos;
  • evaporación de agua de objetos calientes;
  • convección de aire ;
  • la fuerza de Coriolis de la rotación de la Tierra ;
  • vibraciones y perturbaciones sísmicas: por ejemplo, vibraciones de vehículos que pasan;
  • básculas no instaladas a nivel horizontal o sobre una superficie blanda (alfombra o suelo de goma);
  • Los dispositivos de radio por paquetes muy próximos entre sí, como los teléfonos inalámbricos, pueden interferir con un instrumento de precisión incluso si no utiliza las frecuencias de radio apropiadas de ninguna manera. Ver interferencia de radio .

En el arte


Véase también

Notas

  1. ↑ En la vida cotidiana, los conceptos de peso , gravedad y masa suelen confundirse.
  2. ↑ 1 2 V. N. Pipunyrov. La historia de las básculas y la industria del peso en cobertura histórica comparativa. m, 1955
  3. ↑ 1 2 3 4 - Historia de las escalas . Consultado el 20 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 23 de agosto de 2011.
  4. ↑ Bezmen // Diccionario explicativo de la lengua rusa  : en 4 volúmenes  / cap. edición B. M. Volin , D. N. Ushakov (vols. 2-4); borrador G. O. Vinokur , B. A. Larin , S. I. Ozhegov , B. V. Tomashevsky y D. N. Ushakov; edición D. N. Ushakova. - M  .: Instituto Estatal "Enciclopedia Soviética" (vol. 1): OGIZ (vol. 1): Editorial Estatal de Diccionarios Nacionales y Extranjeros (vol. 2-4), 1935-1940.
  5. ↑ Descargar - Una breve historia del pesaje: Libro del museo AWTX (enlace no disponible) . Averyweigh-tronix.com. Fecha de acceso: 5 de marzo de 2015. Archivado desde el original el 2 de marzo de 2012. 
  6. ↑ Diccionario práctico de los idiomas inglés y alemán (1869), p. 1069 .
  7. ↑ Balanza (dispositivo) - artículo de la Gran Enciclopedia Soviética . 
  8. ↑ : Zh.r., una letra "l" según el "Diccionario de ortografía rusa" de la Academia Rusa de Ciencias. (enlace no disponible) . Consultado el 4 de julio de 2012. Archivado desde el original el 4 de agosto de 2012. 
  9. ↑ Pávlov, 2006 .
  10. ↑ GOST R 53228-2008: descarga gratuita . www.gosthelp.ru. Consultado el 2 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 14 de mayo de 2013.
  11. ↑ 1 2 Aplicación de correcciones de flotabilidad del aire (enlace descendente) . Andrew.ucsd.edu (29 de septiembre de 1997). Fecha de acceso: 5 de marzo de 2014. Archivado desde el original el 7 de septiembre de 2006. 

Literatura

  • Libra // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  • Zavelsky F.S. Pesaje de los mundos, átomos y partículas elementales. M, atomización, 1970
  • Pipunyrov VN La historia de las balanzas y la industria del peso en la cobertura histórica comparativa. m, 1955
  • Balanzas  / Pavlov S. A. // Gran Duque - Nodo ascendente de la órbita. - M.  : Gran Enciclopedia Rusa, 2006. - S. 218-219. - ( Gran Enciclopedia Rusa  : [en 35 volúmenes]  / editor en jefe Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, vol. 5). — ISBN 5-85270-334-6 .
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