• Set para determinación de
densidad para las balanzas de
precisión de la serie KERN
PBJ/PBS con platillo grande
(180 x 170 mm).
• Al usar el set para determinación
de densidad, la capacidad de la
balanza baja de aproximadamente
100 g.
• Para garantizar el funcionamiento correcto y exacto del aparato,
lea detenidamente el man ual de ins t ruc ci on es .
• Estas instrucciones describen únicamente las tareas a realizar con
el set para determinación de densidad. Para más información
sobre el manejo de la balanza consulte el manual de instrucciones
adjunto a cada balanza.
• Set para determinación de
densidad para las balanzas de
precisión de la serie KERN
PBJ/PBS con platillo pequeño
(105 x 105 mm).
• Al usar el set para determinación
de densidad, la capacidad de la
balanza baja de aproximadamente
290 g.
1.1 Elementos entregados
Dibujo 1: Set para determinación de densidad KERN PBS-A04
3 PBS-A03/A04-BA-s-1213
1. Soporte de sujeción de l
platillo
2. Platillo universal
3. Soporte de recipiente
4. Recipiente
5. 4 piezas para la fijación
del platillo de la balanza,
6. Cuerpo sumergible
PBS-A03/A04-BA-s-1213 4
1.2 Dimensiones
5 PBS-A03/A04-BA-s-1213
2 Instalación del set para determinación de
manera.
densidad
• Si es necesario, proceder a los ajustes antes de instalar el set para
1. Apagar la balanza y desconectarla de la fuente de alimentación eléctrica.
2. Quitar el platillo estándar.
determinación de densidad.
• Los ajustes correctos no pueden ser realizados con el set para determinación
de densidad instalado.
• Para proceder a los ajustes es indispensable quitar el set para determinación
de densidad y colocar el platillo estándar de la balanza.
• Los dibujos presentados a continuación muestran el set para determinación
de densidad KERN PBS-A03 acoplado a la balanza con platillo grande. El set
para determinación de densidad KERN PBS-A04 ha de ser instalado de igual
3. Quitar las piezas de fijación del
platillo estándar y sustituirlas por las
piezas de fijación del set para
determinación de densidad.
4. Colocar el soporte de sujeción del
platillo de la balanza en las cuatro
fijaciones, como se indica en la
imagen. Asegurarse que la posición
sea correcta. Las aperturas de la
parte superior han de estar dirigidas
hacia el frente.
PBS-A03/A04-BA-s-1213 6
B
Colgar el platillo, como se indica en la
5. Colocar el soporte del recipiente de
modo a que no entre en contacto con
el soporte de sujeción del platillo.
6. Colocar el recipiente centrado sobre
su soporte.
7.
imagen. Evitar que entre en contacto
con el recipiente.
7 PBS-A03/A04-BA-s-1213
ρ =
A
A-B
o
ρ
ρ =
m
V
3 Principios de determinación de la densidad
1
g
cm
3
1
kg
m
3
1
g
l
Los tres valores físicos básicos son: el volumen y la masa de los cuerpos sólidos, así como la densidad de los líquidos. La masa y el volumen son relacionadas por
la densidad:
La densidad [ ρ ] es la relación entre la masa [ m ] y el volumen [ V ].
En el sistema SI la unidad de densidad corresponde a 1 kilogramo por metro cúbico
(kg/m3). 1 kg/m3 corresponde a la densidad de un cuerpo homogéneo que con su
masa de 1 kg presenta el volumen de 1 m3.
Otras unidades comúnmente utilizadas son:
,
,
Gracias a nuestro set de definición de la densidad, acoplado a las balanzas KERN
PBS/PBJ, es posible definir rápidamente la densidad de los cuerpos sólidos y
líquidos. El modo de trabajo de nuestro set de definición de densidad se basa en el
Principio de Arquímedes:
EL EMPUJE ES UNA FUERZA QUE SE EJERCE SOBRE EL CUERPO SUMERGIBLE EN EL
FLUIDO.
EL EMPUJE DEL CUERPO ES IGUAL AL PESO DEL VOLUMEN DEL
FLUIDO DESPLAZADO. DICHA FUERZA ES VERTICAL CON SENTIDO ASCENDENTE.
Así, el cálculo de la densidad se realiza mediante la siguiente formula:
Para la determinación de la densidad de los cuerpos sólidos
Nuestras balanzas permiten pesar los cuerpos sólidos tanto en el aire [ A ], como en
el agua [ B ]. Si la densidad de la muestra empujada [ ρo ] es conocida, la densidad
del cuerpo sólido [ ρ ] se calcula de la siguiente manera:
ρ = Densidad de la muestra
= Masa de la muestra en el aire
= Masa de la muestra en el líquido de medida
= Densidad del líquido de medi da
PBS-A03/A04-BA-s-1213 8
ρ =
V
A-B
L
ρ
+
Para la determinación de la densidad de los líquidos
La densidad de un líquido se define mediante el uso del cuerpo sumergible, cuyo
volumen [ V ] es conocido. El cuerpo sumergible puede ser pesado tanto en el aire [
A ], como en el líquido analizado [ B ].
Según el Principio de Arquímedes, el fluido empuja [ G ] al cuerpo sumergido. El
empuje del cuerpo es igual al peso del volumen de fluido desplazado.
El volumen [ V ] del cuerpo sumergible es igual al volumen del líquido empujado.
G = Empuje del cuerpo sumergible.
Empuje del cuerpo sumergible =
Masa del cuerpo sumergible en el aire [ A ] - Masa del cuerpo sumergible en el
líquido analizado [ B ].
Así:
ρ = Densidad del líquido anali z ado
= Masa del cuerpo sumergible en el aire
= Masa del cuerpo sumergible en el líquido de muestra
V = Volumen del cuerpo sumergi ble*
= Densidad del aire (0,0012 g/cm3)
* Si el volumen del cuerpo sumergible no es conocido, se puede determinar por la
medición de la densidad del cuerpo sólido, p. ej. en el agua y calcular del
siguiente modo, ver el capítulo 5.1.
V = Volumen del cuerpo sumergi ble
A = Masa del cuerpo sumergible en el aire
= Masa del cuerpo sumergible en el agua
= Densidad del agua
3.1 Valores que influyen en los resultados y orígenes de errores
Pr esi ón atm osférica
Temperatura
Desviación del volumen del cuerpo sumergible (± 0,005 cm3)
Tens i ón sup er fici al del lí q ui do
Bur bujas de aire
Profundidad de inmersión del platillo o del cuerpo sumergible
Porosidad del cuerpo sólido
9 PBS-A03/A04-BA-s-1213
4 Definir la densidad de cuerpos sólidos
MENU
CAL
TARE /
MENU
CAL
Para definir la densidad de un cuerpo sólido es necesario primero pesar el cuerpo en
el aire y, a continuación, en el líquido de medición. La diferencia de las masas indica
el valor de empuje que el programa transforma en densidad.
Preparar la balanza según el modo descrito en el capítulo 2 “Instalación del Set
para determinación de densidad”.
Verter el líquido de medida en el recipiente. El recipiente ha de ser llenado hasta
aproximadamente las ¾ partes de su capacidad. Regular la temperatura del
líquido de medida hasta que sea estable.
4.1 Puesta en marcha de la función
Encender la balanza. En el modo de pesaje
presionar repetidamente la tecla
que empiece a parpadear la letra „U”.
Presionar la tecla
.
Presionar varias veces la tecla
aparezca el símbolo „U-d”.
A partir de este momento la balanza trabaja en el
modo de determinación de la densidad de
cuerpos sólidos.
, hasta
hasta que
PBS-A03/A04-BA-s-1213 10
4.2 I ntroducción de la “densidad del líquido de medida”
TARE /
UNIT
PRINT
PRINT
PRINT
UNIT
TARE /
ESC
ON/OFF
Presionar la tecla
hasta que aparezca el
último valor de densidad del líquido de medida
introducido. En el caso de introducir cambios
mediante uso de flechas, primero introducir el
valor de densidad, teniendo en cuenta la
temperatura actual (ver el capítulo 7) y, a
continuación, definir el punto decimal.
Para aumentar el valor del número parpadeando
presionar la tecla
.
La selección del número de la derecha mediante
la tecla
(el dígito activo estará
parpadeando).
Definir el punto decimal.
Pasar al último dígito mediante la tecla
en cuanto parpadee, volver a presionar la tecla
. El punto decimal tiene forma de „”.
Definir la posición del decimal mediante la tecla
y
.
Confirmar mediant e la tec la
.
Asegurarse de la aparición del símbolo de
estabilización, si no, el ajuste no se tendrá en
cuenta.
Presionar repetidamente la tecla
presionarla durante 3 segundos. Aparecerá la
indicación en gramos.
o
11 PBS-A03/A04-BA-s-1213
4.3 Medición de la “densidad del cuerpo sólido”
UNIT
TARE /
MENU
CAL
MENU
CAL
UNIT
1. Presionar la tecla
varias veces para
que la balanza entre en el modo de
definición de densidad de cuerpos sólidos.
Puede aparecer el mensaje „dSP pL” que
no es un mensaje de error y se puede
ignorar.
2. Presionar la tecla
(la indicación no
cambia).
3. Colocar la muestra en el platillo superior
para muestras.
4. Esperar la aparición del índice de
estabilización y presionar la tecla
Puede aparecer el mensaje „dSP pL” que
no es un mensaje de error y se puede
ignorar.
.
5. Colocar la muestra en el platillo inferior
para muestras.
6. Aparecerá la masa de la muestra.
Para proceder a una nueva medición antes de quitar la muestra actual del platillo
inferior, presionar la tecla
. La nueva medición comienza a partir del paso 2.
En el caso de uso de otro líquido de medida, mientras se introducen los datos, poner
en marcha la opción "Densidad del líquido de medida”, ver el capítulo 4.2.
Después de presionar la tecl a
la balanza vuelve al modo de pesaje.
PBS-A03/A04-BA-s-1213 12
5 Determinación de la densidad de los líquidos
UNIT
5.1 De fi ni ción del volumen del cuerpo sumergible
Preparar la balanza según el modo descrito en el capítulo 2 “Instalación del Set
para determinación de densidad”.
Verter el agua en el recipiente. El recipiente ha de ser llenado hasta
aproximadamente las ¾ partes de su capacidad. Regular la temperatura hasta
que sea estable.
Preparar el cuerpo sumergible.
Encender la balanza y si necesario presionar
repetidamente la tecla
balanza entre en el modo de pesaje.
Colocar el cuerpo sumergible en el plato superior
para muestras. Esperar la aparición del índice de
estabilización, anotar el valor de la masa.
Colocar el cuerpo sumergible en el platillo inferior
para muestras. Esperar la aparición del índice de
estabilización, anotar el valor de la masa.
hasta que la
13 PBS-A03/A04-BA-s-1213
El volumen del el cuerpo sumergible se calcula de siguiente manera:
= Volumen del cuerpo sumerg ibl e
= Masa del cuerpo sumergible en el aire = 99,998 g
= Masa del cuerpo sumergible en el agua = 87,6 07 g
ρ
= Densidad del agua (ver el capítulo 7) en la temperatura de 20°C =
W
0,9982 g/cm3
5.2 De terminar la densidad conociendo el volumen del cuerpo sumergible
Preparar la balanza según el modo descrito en el capítulo 2 “Instalación del Set
para determinación de densidad”.
Verter el líquido analizado en el recipiente. El recipiente ha de ser llenado hasta
aproximadamente las ¾ partes de su capacidad. Regular la temperatura hasta
que sea estable.
Preparar el cuerpo sumergible.
PBS-A03/A04-BA-s-1213 14
ρ =
V
A-B
UNIT
Encender la balanza, si necesario presionar
repetidamente la tecla
balanza entre en el modo de pesaje.
Colocar el cuerpo sumergible en el plato superior
para muestras. Esperar la aparición del índice de
estabilización, anotar el valor de la masa.
Colocar el cuerpo sumergible en el platillo inferior
para muestras. Esperar la aparición del índice de
estabilización , anotar el valor de la masa.
La densidad del líquido examinado se calcula de siguiente manera:
G = Empuje del cuerpo sumergible.
Empuje del cuerpo sumergible =
Masa del cuerpo sumergible en el aire [ A ] - Masa del cuerpo sumergible en el
líquido analizado [ B ].
Así:
ρ = Densidad del líquido de muest r a
= Masa del cuerpo sumergible en el aire
= Masa del cuerpo sumergible en el líquido analizado
V = Volumen del cuerpo sumergi ble*
hasta que la
15 PBS-A03/A04-BA-s-1213
ρ =
A
A-B
o
ρ
6 Condiciones para medir con precisión
En la determinación de la densidad existen varias posibilidades de error.
Para llegar a unos resultados de precisión, en el uso de nuestro set para
determinación de la densidad acoplado a la balanza, es indispensable tener los
conocimientos apropiados y proceder con atención.
6.1 O bte nción de los resultados
Los resultados de cálculo de la densidad realizados por la balanza aparecen siempr e
con cuatro decimales. No obstante eso no significa que los resultados son precisos
hasta el último dígito, como en el caso del cálculo del valor. Así, es necesario
mantener una aptitud crítica con referencia a los resultados obtenidos en los
pesajes.
Ejemplo de definición de densidad de un cuerpo sólido:
Para garantizar un alto nivel de fiabilidad de los resultados, tanto el numerador como
el denominador de la siguiente fórmula han de ser respectivamente precisos. Si uno
de los valores es inestable o erróneo, el resultado será también inestable y erróneo.
ρ = Densidad de la muestra
= Masa de la muestra en el aire
= Masa de la muestra en el líquido de medida
= Densidad del líquido de medi da
Si la muestra tiene un alto peso, el resultado se ve afectado por ello. El numerador
es más alto. Si la muestra es más ligera, el resultado se ve afectado igualmente,
porque el empuje (A-B) es superior. El resultado del denominador es mayor. Se ha
de tener en cuenta el hecho que la exactitud de la densidad del líquido de medida ρo
puede modificar el numerador e influye en la exactitud del resultado.
El resultado de la densidad de la muestra no puede ser más exacto que el más
inexacto de los valores que componen la fórmula.
PBS-A03/A04-BA-s-1213 16
6.2 Factores que influyen en una medición errónea
6.2.1 Burbujas de aire
Una pequeña burbuja, de p. ej. de 1 mm3 inte r fier e de ma ner a not ab l e en la
medición si la muestra es pequeña. Su presencia aumenta el empuje en casi 1 mg, y
conlleva un error de 2 dígi tos . Así es necesario asegurarse que no se adhiera
ninguna burbuja de aire al cuerpo sumergible en el líquido, La misma regla se refiere
al cuerpo sumergible sumergido en el líquido examinado.
Si las burbujas del aire se pueden quitar con el movimiento del cuerpo, agitarlo con
cuidado, sin derramar el líquido, sin mojar la suspensión del platillo con el tamiz por
salpicaduras de agua. La suspensión del platillo con tamiz humedecido provoca el
aumento de masa.
No tocar las muestras de cuerpo sólido ni del cuerpo sumergible directamente con
los dedos. Las superficies con grasa provocan burbujas de air e en cuanto el objeto
analizado sea sumergible en el líquido.
Las muestras de los cuerpos sólidos (en particular objetos planos) no se han de
colocar sobre el platillo con tamiz fuera del líquido dado que la inmersión de ambos
elementos provoca la apar ic i ón de bur b uj as. Además, recomendamos el control del
fondo del platillo con tamiz después de su inmersión para verificar la posible
aparición de burbujas de aire.
6.2.2 Muestra del cuerpo sólido
Si la muestra es demasiado voluminosa y ha sido sumergida en el líquido, subirá el
nivel del líquido en la probeta. En consecuencia, una parte de la suspensión del
platillo con tamiz se sumergirá y el empuje aumentará. As í , la masa de la mu est ra en
el líquido bajará.
No es posible medir las muestras con volumen inestable o las que absorben el
líquido.
6.2.3 Líquidos
Es necesario tener en consideración la temperatura del agua. La densidad del agua
cambia aproximadamente 0,01% por grado centígrado. Si la toma de temperatura es
errónea en 1 grado centígrado, el cuarto dígito de medición será inexacto.
6.2.4 Superficie
La suspensión del platillo con tamiz atraviesa la superficie del líquido. El estado
cambia permanentemente. Si la muestra o el cuerpo sumergible son relativamente
pequeños, la tensión superficial empeora la repetibilidad de los resultados. Añadir
una pequeña cantidad del detergente lavavajillas permite omitir el factor de tensión
superficial y
aumenta la repetibilidad de los resultados.
17 PBS-A03/A04-BA-s-1213
6.2.5 Cuerpo sumergible de vidrio para mediciones de líquidos
Para ahorrar líquidos de prueba al determinar la densidad del líquido, se debe utilizar
una copa pequeña y un respectivo cuerpo sumergible de vidrio. Sin embargo hay
que considerar que un cuerpo sumergible de vidrio grande tiene más exactitud.
Es de desear que el empuje hidrostático y el volumen del cuerpo sumergible de
vidrio sean determinados lo más exactamente posible. Estos resultados son
implementados al calcular la densidad del líquido en el denominador igual que en el
numerador de lá fórmula.
6.3 Informaciones generales
6.3.1 Densidad / densidad relativa
La densidad relativa es la masa del cuerpo analizado dividida por la masa del agua
(a la temperatura de 4°C) de volumen equivalente. Por esta razón la densidad
relativa no se expresa con ninguna unidad. La densidad es la masa dividida por el
volumen.
Si en lugar de la densidad del líquido en la fórmula se indica la densidad relativa, el
resultado es incorrecto. Únicamente en el caso de un líquido la densidad es un dato
exacto.
6.3.2 La deriva de la indicación de la balanza
La deriva (cambio sistemático de los resultados en un sentido determinado) no
ejerce influencia sobre el resultado final de determinación de densidad, aunque la
masa se refiera al pesaje en el aire. Un valor exacto es necesario únicamente si la
densidad del líquido está definido mediante el uso del cuerpo sumergible.
En el caso de cambio de temperatura ambiental o de la reubicación de los aparatos,
en necesario proceder al reajuste de la balanza. Para proceder a los ajustes es
indispensable quitar el set para determinación de densidad y efectuar el ajuste con el
platillo estándar de la balanza (ver el manual de instrucciones adjunto a la balanza).
PBS-A03/A04-BA-s-1213 18
7 Cuadro de densidad del agua
Temperatur
Densidad ρ [g/cm3]
Agua
Alcohol etílico
Alcohol metílico
10
0,9997
0,7978
0,8009
11
0,9996
0,7969
0,8000
12
0,9995
0,7961
0,7991
13
0,9994
0,7953
0,7982
14
0,9993
0,7944
0,7972
15
0,9991
0,7935
0,7963
16
0,9990
0,7927
0,7954
17
0,9988
0,7918
0,7945
18
0,9986
0,7909
0,7935
19
0,9984
0,7901
0,7926
20
0,9982
0,7893
0,7917
21
0,9980
0,7884
0,7907
22
0,9978
0,7876
0,7898
23
0,9976
0,7867
0,7880
24
0,9973
0,7859
0,7870
25
0,9971
0,7851
0,7870
26
0,9968
0,7842
0,7861
27
0,9965
0,7833
0,7852
28
0,9963
0,7824
0,7842
29
0,9960
0,7816
0,7833
30
0,9957
0,7808
0,7824
31
0,9954
0,7800
0,7814
32
0,9951
0,7791
0,7805
33
0,9947
0,7783
0,7896
34
0,9944
0,7774
0,7886
35
0,9941
0,7766
0,7877
a [°C]
19 PBS-A03/A04-BA-s-1213
8 Carácter aleato r io de los resultados en la
Indicaciones aproximadas de las mediciones de densidad
(con uso de una balanza con rango de lectura de 0,01 g)
Masa de la
muestra (g/cm3)
1
0,1
0,01
0,003
0,002
0,0005
0,0003
0,0003
0,0002
0,0002
3
0,4
0,04
0,01
0,005
0,001
0,001
0,0005
0,0004
0,0004
5
0,7
0,07
0,01
0,008
0,002
0,001
0,001
0,001
0,0006
8
1,2
0,1
0,02
0,01
0,003
0,002
0,001
0,001
0,001
10
1,5
0,1
0,03
0,02
0,004
0,002
0,001
0,001
0,001
12
1,7
0,2
0,04
0,02
0,004
0,002
0,002
0,001
0,001
20
2,9
0,3
0,06
0,03
0,01
0,004
0,003
0,002
0,002
determinación de densidad de los cuerpos
sólidos
El cuadro presenta el valor aproximado de lectura de la balanza acoplada al set de
determinación de densidad. Recordamos que los valores presentados son definidos
matemáticamente y no tienen en cuenta los valores que los afectan, descritos en el
capítulo 6.
muestra (g)
Densidad de la
1 10 50 100 500 1000 2000 3000 4000
* El uso de una balanza con rango de lectura de 0,1 g, implica que los resultados de este
cuadro se multipliquen por 10. El uso de una balanza con rango de lectura de 0,0001 g,
implica que los resultados de este cuadro se han de dividir por 10.
Ejemplo de lectura del cuadro:
En el caso de una balanza con rango de lectura de 0,001 g y de una muestra de 10
g de masa, cuya densidad es de 5 g/cm3 los tramos de resultado son de
0,007 g/cm3.
PBS-A03/A04-BA-s-1213 20
9 Consejos prácticos
•Para la creación de un valor de repetición medio, es necesario tomar varias
medidas de densidad.
• La muestra / el cuerpo sumergible / la probeta de vidrio resistentes a los
disolventes han de ser desengrasados.
• Los platillos de las muestras / el cuerpo sumergible / la probeta de vidrio se han
de limpiar de manera regular. No tocar con las manos los elementos a sumergir.
• La muestra / el cuerpo sumergible / la pinza se han de secar después de cada
medición.
• El tamaño de la muestra ha de ser ajustado al tamaño del platillo para muestras
(el tamaño ideal de la muestra > 5 g).
• Usar únicamente agua destilada.
• Tras la primera inmersión agitar levemente el platillo de muestras y el cuerpo
sumergible para quitar las burbujas de aire que puedan estar adheridas a estos.
• Observar atentamente que no aparezcan en el líquido burbujas de aire en la
nueva inmersión. La mejor solución es colocar la muestra mediante una pinza.
• Las burbujas de aire más resistentes pueden ser eliminadas mediante la pinza u
otro accesorio.
• Para evitar la adhesión de las burbujas de aire, la muestra con una superficie
porosa ha de ser alisada.
• Observar si durante el pesaje el agua no gotea de la pinza sobre el platillo
superior con la muestra.
• Para reducir la tensión superficial del agua y la fricción del agua contra el
alambre, añadir al agua de medida tres gotas de un agente de superficie activa
(líquido lavavajillas) (la modificación de la densidad del agua destilada con el
agente de superficie activa se puede omitir).
• Las muestras ovales se pueden fácilmente coger mediante las entalladuras de la
pinza.
• La densidad de las substancias sólidas porosas se pue de determinar únicamente
por aproximación. Durante la inmersión en el líquido de medida, el aire sale de
los poros, provocando errores de empuj e .
• Para evitar sacudidas fuertes de la balanza, la muestra se ha de colocar con
cuidado.
• Evitar las descargas estáticas, p. ej. el cuerpo sumergible se ha de limpiar con un
paño en algodón.
• Si la densidad del cuerpo sólido es ligeramente diferente a la del agua destilada,
aconsejamos que se utilice, como líquido de medida, etanol. Previamente es
preciso verificar si la muestra es resistente a los disolventes. Además, dura nte el
manejo del etanol se han de cumplir las normas vigentes de seguridad.
21 PBS-A03/A04-BA-s-1213
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