La balanza es un instrumento diseñado para medir la masa de los objetos a través de su peso. Masa y peso no son la misma cosa, la primera se relaciona con la cantidad de materia presente en el objeto y el segundo, es la fuerza con que la Tierra lo atrae a su centro. Pero el peso P es proporcional a la masa m del objeto: P = mg, con g representando la gravedad, así que, considerando g constante, conociendo el peso se tiene la masa.
La masa y el peso tienen igual valor numérico en el sistema técnico de unidades, ya que el kilogramo-fuerza se define como la fuerza con la cual la Tierra atrae a un objeto de 1 kg de masa, a nivel del mar y 45º de latitud norte. De manera que, al usar este sistema, o el sistema técnico inglés que emplea la libra-fuerza, el tener el peso, se conoce automáticamente la masa.
El objeto, o bien una porción de la sustancia cuya masa se desea conocer, se coloca sobre el platillo de la balanza, y mediante algún principio físico, se obtiene su medida. Hay muchos tipos de balanza, con un platillo y con dos, pero según el principio físico de operación, se pueden agrupar en mecánicas, electromecánicas, como punto tecnológico intermedio, y electrónicas.
Ejemplos del uso de la balanza
El uso de una balanza es especialmente necesario para la comercialización de productos como frutas, verduras, carnes, etc. Esto se da, fundamentalmente, porque el precio de los mismos se asigna por peso. En el caso del uso doméstico, se usa para realizar comidas que requieren distintos productos en distinta proporción; es el caso típico de una receta que va indicando los ingredientes con sus correspondientes medidas. También, puede utilizarse en laboratorios para medir reactivos que se utilizan para análisis químicos; en estos casos no es suficiente una balanza hogareña, sino que se necesitan variantes con enorme precisión en donde el error sea tan pequeño que se considere despreciable: son las denominadas balanzas analíticas o digitales.
Estos son apenas algunos de sus múltiples usos:
• En numerosas industrias: química, farmacéutica, médica, alimentaria y más, donde ocurren multitud de procesos químicos estrictamente controlados.
• En la minería, según el volumen de extracción se utilizan diferentes tipos de balanza.
• Para la pesca y la agricultura.
• Imprescindibles para la venta a granel de alimentos diversos: granos, cereales, carnes y más.
• En la cocina se utilizan ampliamente para medir la cantidad de ingredientes necesarios para elaborar recetas.
• Necesarias en la actividad portuaria, para llevar el control de la mercancía y en los aeropuertos para el control del equipaje.
• Las compañías de carga y envíos de toda clase de objetos hacen uso constante de balanzas y básculas para calcular sus costos.
Clasificación de balanzas mecánicas
Las balanzas que hacen uso de principios mecánicos fueron las primeras en ser diseñadas, hacen uso de resortes y pesas para obtener la medida deseada:
Balanza de resorte: Hace uso de un muelle que se comprime cuando se le coloca un peso encima, la compresión es proporcional al peso que sostiene. Asimismo, se puede suspender el peso del resorte, el cual se estira proporcionalmente al peso.
El peso del objeto se indica a través de una aguja sobre una escala graduada en newton o en kilogramo-fuerza.
Balanza granataria de un solo platillo: Consiste en un solo platillo donde se coloca la masa incógnita, y esta se equilibra mediante vigas provistas de pesas cuya magnitud es conocida. El equilibrio se indica a través del llamado fiel de la balanza, un puntero que se alinea con una marca visible en el dispositivo. Se suman entonces los valores de las pesas requeridas para que el fiel retorne al equilibrio, y el resultado iguala a a la masa desconocida.
Hay muchos diseños de balanzas granatarias: de platillo superior, con platillo suspendido y con doble o triple brazo. Tienen muchas ventajas: son robustas, económicas, de fácil uso y muy resistentes, más precisas que las balanzas de resorte. Su rango de operación suele ser bastante amplio: desde 100 g hasta algunos kilogramos, según el diseño, por eso son de uso muy extendido.
Clasificación de balanzas electromecánicas
Son balanzas de un solo platillo que se usan para medir grandes pesos, incluso por encima de 600 kg. Funcionan mediante una combinación de principios mecánicos y eléctricos, por ejemplo, hay modelos que determinan el peso mecánicamente, pero el sistema de lectura sustituye al fiel y la escala con una pantalla digital, para mostrar la lectura directamente, con el añadido de una memoria para almacenar datos.
Otros modelos prescinden de las pesas y usan un solenoide para restaurar el equilibrio. Al circular la corriente por el solenoide, se produce un torque que regresa la palanca a la posición original, siendo dicha corriente proporcional al peso del objeto. Son dispositivos muy resistentes y duraderos, de bajo mantenimiento y poco consumo de corriente.
Clasificación de balanzas electrónicas
Se sirven únicamente de la fuerza electromagnética para restaurar el equilibrio. Para ello se requiere de un sensor de peso, que consiste en una celda o célula de carga, en cuyo interior hay un circuito minúsculo de resistencias eléctricas que se deforman al colocar un objeto arriba del platillo.
La deformación produce una pequeña corriente proporcional al peso depositado en el platillo, que se amplifica y después se digitaliza, para mostrarla convertida en una lectura de peso en una pantalla digital o en dos, una a cada lado de la balanza, si se trata de una balanza para uso comercial. De esta manera, tanto el cliente como el que despacha aprecian la medida al mismo tiempo.
Las balanzas electrónicas son muy apropiadas para medir los pesos de los alimentos. También disponen de memoria de almacenamiento y una impresora que imprime la etiqueta con el precio por kilogramo, el peso neto y el monto a pagar. Los comercios de alimentos las utilizan extensamente, pero requieren de un mantenimiento más cuidadoso que los modelos mecánicos o electromecánicos.
La invención de la balanza fue de enorme importancia en la antigüedad y da cuenta de la relevancia que el comercio iba tomando en la sociedad, en la medida en que el artefacto sirve para el establecimiento de unidades que faciliten las transacciones; en las sociedades primitivas fue una figura representativa del comercio. Con el paso del tiempo fue mejorando su precisión para dar cuenta de nuevas necesidades y puede esperarse que en el futuro siga esta tendencia.