Regional Distrito Capital Centro de Gestión Industrial Realizar operaciones de alistamiento en el laboratorio químico
Grupo 6- Fredy Leyton, Jesús Felipe Bolaños, Wálter Castellanos, Franki Moreno y Édisson Rodríguez
CALIBRACIÓN DE UNA BALANZA ANALÍTICA
1. RESUMEN. Esta práctica comprende un conjunto de operaciones en el laboratorio químico que permiten realizar la calibración de una balanza analítica. Para este caso se calibró una balanza analítica modelo DA3102. Las especificaciones de la balanza y la calibración llevada a cabo también permitieron establecer el error asociado a las medidas que se realizan con este instrumento. ABSTRACT
This practice includes a set of operations in the chemical laboratory that allow the calibration of an analytical balance. For this case a type calibrated analytical balance model DA3102. Balance specifications and calibration performed also allowed to establish the error associated with the measurements made with this instrument.
2. OBJETIVOS. Objetivo General. Realizar la calibración de una balanza analítica así como el error asociado a las mediciones que se realizan con este equipo instrumental.
Objetivos específicos.
Calibrar una balanza analítica utilizando diferentes patrones de masa. Determinar el error asociado asociado a las mediciones mediciones realizadas realizadas con con la balanza analítica a calibrar. Comprender y asociar asociar los parámetros estadísticos estadísticos involucrados en el procedimiento de de calibración de un instrumento instrumento utilizado utilizado para medir la masa de diferentes sustancias químicas.
3. INTRODUCCIÓN. Los factores que pueden influir en el resultado de una determinada medida hacen que se presenten diferencias entre el valor experimental y el real de la propiedad que se encuentra bajo observación; de este modo se establece lo que se denomina como error de la medida, y que puede en principio, ser estimado por la precisión y la exactitud. Esta práctica de laboratorio ha sido diseñada con el propósito de familiarizar al aprendiz con el manejo y calibración de una balanza analítica común, muy empleada tanto a nivel de laboratorio como en análisis de muestras tomadas de procedimientos industriales, brindando pautas generales que permitan realizar un tratamiento adecuado de los datos experimentales obtenidos, con base en cálculos estadísticos sencillos. []
4. MARCO TEÓRICO. En los análisis y procedimientos llevados a cabo en un laboratorio químico, o en donde se requiera una confiable precisión y exactitud asociada a los equipos utilizados, se realiza la calibración los mismos con el fin de realizar medidas reproducibles y comparables. Uno de los equipos más utilizados es la balanza analítica, la cual se utiliza generalmente para determinar la masa de una determinada sustancia o material a utilizar. Además de ello, una de las primeras operaciones que se realiza en el análisis de una muestra es la determinación de la masa de la misma. Es por ello que es de vital importancia que estos instrumentos de medida cuenten con una debida calibración, con el fin de lograr medidas y obtener datos estadísticamente confiables, así como facilitar el reporte del error asociado al dato medido. Para realizar la debida calibración en primer lugar se debe verificar que la balanza a calibrar se encuentre en buen estado, es decir, debe estar limpia y ubicada en un sitio libre de vibraciones y fuentes de calor. En el proceso de calibración se utilizarán generalmente pesas patrón las cuales constan de una estandarización previa, y se reporta para cada una de ellas un valor de masa nominal. Previamente al proceso de calibración, las pesas patrón se deben limpiar con una mezcla de éter y alcohol, y se han de dejar estabilizar en las condiciones del recinto de calibración durante las 12 horas previas a la calibración. Además de ello, también se tiene que asegurar la estabilidad de la temperatura durante la calibración; en condiciones estándar dicha calibración deberá realizarse en una sala con temperatura controlada a 20 ± 1° C, así como realizar el control de la presión atmosférica y de la humedad. [1]
Precisión Es la capacidad que puede tener un equipo para determinar la masa de material obteniendo siempre medidas reproducibles o muy similares entre sí, es decir que no varíen de manera significativa.
Exactitud Es la capacidad que puede tener un equipo para determinar la masa de una determinada sustancia arrojando valores muy cercanos a los reales, o bien a los patrones de calibración.
5. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS Especificaciones del equipo utilizado: Balanza analítica modelo DA3102. Marca 04.14US. Capacidad máxima 3100 g. Capacidad mínima 0,01 g. Solución para limpiar (Alcohol etílico, éter etílico)
Procedimiento. En ésta práctica se buscó utilizar patrones de masa estándar para comparar el dato nominal de la masa utilizada con el dato determinado con la balanza analítica a calibrar. Para dicha calibración se tomaron patrones estándar de masa y se pesaron repetitivamente para obtener datos con un valor estadístico significativo. Posteriormente se compararon el valor promedio de la masa determinada con la balanza y el valor de masa reportado para el patrón de calibración utilizado. Cabe resaltar también que, como se mencionó en el apartado anterior, se tuvo la precaución de utilizar masas patrón debidamente limpias y adecuadas al procedimiento, además durante el procedimiento llevado a cabo se evitó poner en contacto dichas masas con algún tipo de contaminación o suciedad.
6. TABLAS DE DATOS. Tab l a N ° 1.
Masa patrón (g) 10,00
Promedio s
Datos de la masa del patrón determinada con la balanza analítica
Masa determinada(g) 10,00
100,00
Masa determinada(g)
30,00
Masa patrón (g)
30,01
Masa determinada(g)
70,00
70,01
10,01
30,00
70,00
10,01
29,99
70,01
10,02
30,01
70,00
10,01
30,01
70,00
10,02
30,00
70,00
10,01 0,0075
Masa patrón (g)
Masa patrón (g)
Masa determinada(g)
Promedio
30,00
s
0,0082
Masa patrón (g)
100,03
Masa determinada(g)
200,00
Promedio
70,00
s
0,0052
Masa patrón (g)
200,04
Masa determinada(g)
500,00
500,07
100,02
200,04
500,07
100,01
200,03
500,07
100,03
200,03
500,07
100,03
200,03
500,06
100,03
200,04
500,08
Promedio
100,03
Promedio
200,04
Promedio
500,07
s
0,0084
s
0,0055
s
0,0063
Ta b l a N ° 2. Análisis
estadístico y comparación entre datos esperados y datos obtenidos
Xi lectura
Xo masa patrón
Xo-Xi
(Xo-Xi)^2
10,01
10,00
-0,01
0,0001
30,00
30,00
0,00
0,0000
70,00
70,00
0,00
0,0000
100,03
100,00
-0,03
0,0009
200,04
200,00
-0,04
0,0016
500,07
500,00
-0,07
0,0049
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS. De acuerdo con los datos obtenidos de la práctica se tiene que, para la balanza analítica calibrada, no se presentan variaciones significativas entre los datos tomados, lo cual se evidencia no solo en el valor del promedio de los mismos sino también la desviación estándar que presentan. Esto quiere decir que con el instrumento calibrado se pueden realizar mediciones reproducibles que presentan una variación poco significativa. Uno de los factores más importantes a destacar en esta calibración es que los datos obtenidos experimentalmente presentan una diferencia más significativa del valor nominal de la masa patrón conforme se aumenta la masa del mismo utilizado en la calibración, es decir, cuando se utilizaron pesas que tenían una masa mayor (100, 200 y 500 g) se presenta una mayor diferencia entre el valor reportado de la pesa patrón y el valor obtenido en la calibración. Esto se debe a que conforme se utiliza una mayor masa se acumula el error relativo de la medida, lo cual también explica que para las pesas relativamente pequeñas la diferencia entre las mediciones realizadas y los valores esperados son menores. De lo anterior se podría decir que con la balanza analítica utilizada durante la práctica se podrían realizar medidas más confiables y que presentan un error relativo menor, si se determinan mediciones pequeñas (1-70 g aprox.). Por otro lado se tiene que si se desean determinar mediciones asociadas a masas mayores a los 100 g el error del equipo aumenta significativamente. Ahora bien las variaciones que se presentan entre los datos obtenidos y los datos esperados también se podrían explicar por múltiples factores asociados a procedimiento de la calibración o bien al instrumento de medida utilizado. Por un lado se tiene que bajo las condiciones del experimento se pudieron haber presentado factores que afectaran la medida, como por ejemplo la estabilidad del lugar de trabajo o bien partículas o contaminaciones presentes en el equipo o en las masas patrón utilizadas. Por otro lado se encuentra el valor nominal de la masa asociada al patrón utilizado, pues dicho dato se determinó y se reportó posiblemente bajo condiciones más ideales y de mayor exactitud que las trabajadas en el laboratorio; además hay que tener en cuenta que la manipulación y el manejo de este patrón de calibración (asociados a desgaste o contaminación) puede hacer que se presenten variaciones entre la masa que se tiene al momento de utilizarla para la calibración y la masa que se le determinó luego de su elaboración y estandarización. Finalmente cabe resaltar que es de vital importancia para un laboratorio químico el proceso de calibración de un instrumento que generalmente se utiliza para obtener resultados con una alta precisión y exactitud, pues éste podría atribuir un mayor grado de error en un determinado proceso o bien disminuir considerablemente las variaciones entre una medición y otra.
8. CONCLUSIONES.
Se comprendieron los parámetros asociados a precisión y exactitud referentes a las medidas que se realizan en la calibración de una balanza analítica. Se calibró la balanza analítica obteniendo como resultado que ésta presenta un error estadístico de g.
9. BIBLIOGRAFÍA. [1] http://ortegaprecisiones.blogspot.com/2009/09/calibracion-de-unabalanza.html
