Medición de la densidad

Medición de la densidad

Use su balanza y un kit para la determinación de la densidad con el fin de establecer la densidad de las sustancias sólidas, líquidas y viscosas.

¿Cuál es el mejor método para determinar la densidad de sólidos?

Los mejores procedimientos para la determinación de la densidad de sólidos son los métodos de empuje y de desplazamiento, los cuales se basan en el principio de Arquímedes. Un requisito previo de estos métodos es el uso de un líquido con una densidad conocida que no reaccione con el material de la muestra, pero que la humedezca bien. Puede añadirse al líquido un agente humectante.

El procedimiento de medición de la densidad consta de muchos pasos. ¿Cómo puede simplificarse?

La aplicación integrada de la balanza ofrece instrucciones paso a paso. Las balanzas de nivel Excellence disponen de flujos de trabajo para cinco métodos de determinación de la densidad diferentes. Las balanzas de nivel Advanced y Standard tienen flujos de trabajo para dos.

¿Qué necesito para determinar la densidad de líquidos?

Con la ayuda del kit para la determinación de la densidad, el cuerpo de desplazamiento de vidrio de 10 ml opcional le permite determinar la densidad de líquidos. La diferencia de peso del cuerpo de desplazamiento en aire y en el líquido sirve para calcular la densidad. Como alternativa, pueden usarse un picnómetro o un densímetro digital.

La densidad de mi muestra es menor que la del agua; ¡flota!

Se puede dar la vuelta a la cesta de pesaje del kit para la determinación de la densidad de modo que las muestras más ligeras se mantengan bajo el líquido y no puedan flotar hacia la superficie. Si observa que la fuerza de empuje es mayor que la del aparato de cesta, coloque una pesa adicional en la parte superior del receptor de carga del kit para la determinación de la densidad y reinicie el procedimiento de determinación de la densidad. De lo contrario, use un líquido de referencia distinto con una densidad menor.

Tengo problemas con la gran cantidad de burbujas que se forman en mi muestra.

Añada unas pocas gotas de agente humectante en el líquido de referencia. Déjelo reposar durante la noche para liberar cualquier gas disuelto. Use un cepillo suave para eliminar las burbujas de la muestra y del kit para la determinación de la densidad.

¿Qué balanza necesito usar para obtener unos resultados de densidad exactos?

La exactitud de la medición de densidad se ve afectada por la tolerancia del método (burbujas de aire, etc.) y la medición de la temperatura, así como por la exactitud de las mediciones de peso. Cada medición en CUALQUIER balanza está sujeta a la incertidumbre. Comprender esta incertidumbre es la clave para garantizar unos resultados exactos. La legibilidad no es lo que determina la precisión de un instrumento de pesaje, sino su repetibilidad y el peso neto mínimo de la muestra.

Para encontrar la balanza apropiada para sus necesidades, debe definir la cantidad más pequeña que desea pesar y con qué exactitud necesita pesarla (es decir, con qué tolerancia).

El estándar de pesaje global de METTLER TOLEDO, GWP® le ayuda a escoger la balanza adecuada para que pueda cumplir sus requisitos de aplicación. Pregunte a su representante local para que le recomiende gratuitamente sobre una balanza. Determine si su balanza existente cumple sus requisitos de calidad.

GWP Recommendation

Tengo que determinar la densidad de muestras de plástico sólido y debo mantener la conformidad con el estándar ISO 1183-1. ¿Qué balanza o báscula puedo usar?

La conformidad con la ISO 1183-1 requiere de una balanza con una legibilidad de 0,1 mg o menos, y especifica que la muestra debería, preferiblemente, tener una masa de 1 g como mínimo. Generalmente, las muestras de pesaje de, al menos, 1 g en una balanza con una legibilidad de 0,1 mg no infringen el requisito de peso neto mínimo de la muestra de la balanza. Sin embargo, la exactitud requerida de la balanza debe tenerse en cuenta junto con la tolerancia requerida por usted del proceso. Nuestro servicio gratuito GWP® Recommendation puede ayudarle a elegir la balanza adecuada para sus necesidades específicas.

GWP Recommendation

Tengo problemas para seguir los procedimientos complejos.

Hay varios pasos en el proceso de medición de la densidad, y a veces, es preciso esperar un rato hasta que la balanza se estabilice, con lo que resulta más fácil perderse, especialmente cuando se está ocupado con varias tareas. La aplicación integrada de la balanza ofrece instrucciones paso a paso. Puede confirmar cada instrucción pulsando el botón OK, de modo que siempre sepa dónde está.

¿Cómo puedo mejorar la trazabilidad de mis mediciones de densidad?

Conecte un lector de código de barras a la balanza para permitir que metadatos como el ID de muestra, el número de lote y la referencia, entre otros, puedan leerse directamente sin ningún error. Con la línea P-50 de impresoras de METTLER TOLEDO, pueden imprimirse junto con los resultados tanto los metadatos, como la fecha y la hora de la medición.

¿Cómo puedo evaluar los resultados de medición de varias muestras?

Cuando tiene una serie de determinaciones de la densidad que establecer, la opción de estadísticas de las balanzas de METTLER TOLEDO le permite identificar rápidamente tendencias en sus datos, ayudándole a tomar decisiones sobre el modo de proceder cuando proceda.

¿Dónde puedo encontrar una tabla de valores de densidad?

Las balanzas XPE, XSE, MS-TS, ML-T y ME-T cuentan con una base de datos de densidades integrada para los líquidos de referencia usados con mayor frecuencia. El valor de densidad se ajusta en función de la temperatura que indique.

¿Cómo puedo evitar errores en los cálculos de densidad?

La aplicación de densidad de las balanzas XPE, XSE y MS-TS realiza todos los cálculos por usted. Solo tiene que indicar la temperatura y seleccionar el líquido de referencia que va a usar. La balanza registra los valores de peso y calcula la densidad automáticamente.

¿Cómo puedo lograr que la documentación de los resultados de densidad sea más sencilla?

La aplicación de densidad de las balanzas MS-TS, ML-T y ME-T le permite crear un informe con su serie de determinaciones de la densidad que, además, puede imprimir o guardar en un lápiz USB. Las balanzas XPE y XSE en combinación con el software LabX ofrecen un mayor grado de personalización de los informes con gráficos y tablas, además de que permiten enviar el informe directamente a los sistemas LIMS o EPR.

Medición de la densidad en el laboratorio

Visite una de las siguientes secciones para obtener más información:

  1. Desafíos y flujo de trabajo de la aplicación
  2. Soluciones de METTLER TOLEDO
  3. Preguntas frecuentes

 

Flujo de trabajo de medición de la densidad

El sólido se pesa en el aire (A) y, después, otra vez en el líquido auxiliar (B) con una densidad conocida. La densidad del sólido ρ puede calcularse de la siguiente manera:

Calculation formula for density in solid sample

ρ        = Densidad de la muestra

A        = Peso de la muestra en el aire

B        = Peso de la muestra dentro del líquido auxiliar

ρ0       = Densidad del líquido auxiliar

ρL       = Densidad del aire

Debe tenerse en cuenta la temperatura del líquido, ya que puede ocasionar cambios de densidad en términos de magnitud de 0,001 a 0,1 por °C, cuyo
efecto puede verse en el tercer decimal del resultado.
 

 Gravimétrico, empujeGravimétrico, desplazamientoPicnómetroDensímetro digital
MétodosEl vaso de precipitado para líquido auxiliar se coloca de pie en una plataforma o debajo de la balanza.El vaso de precipitado para líquido auxiliar se coloca de pie en la balanza.Material de vidrio con volumen definido.Tecnología de tubo de oscilación
Adecuado para
  • Sólidos
  • Líquidos (con cuerpo de desplazamiento de vidrio)
  • Sustancias pastosas (con esfera de gamma)
  • Líquidos (con cuerpo de desplazamiento de vidrio)
    Sólidos
  • Líquidos, dispersiones
  • Lleno
  • Gránulos
  • Líquidos
  • Gases
Ventajas
  • Proceso rápido
  • Flexible en relación con el tamaño de la muestra
  • Instrumento de pesaje ya disponible
  • Proceso rápido
  • Instrumento de pesaje ya disponible
  • Método exacto
  • Instrumento de pesaje ya disponible
  • Proceso rápido
  • Control exacto de la temperatura por los elementos Peltier
  • Medición automática de la densidad
  • Volúmenes pequeños de muestras
Desventajas
  • Sensible a la temperatura
  • La muestra debe mojarse con mucho cuidado
  • No deben quedar burbujas de aire atrapadas
  • Sensible a la temperatura
  • Se requiere un gran volumen de muestra
  • Sensible a la temperatura
  • Gran intensidad de mano de obra
  • Requerir bastante tiempo
  • No deben quedar burbujas de aire atrapadas
  • Las muestras viscosas requieren una corrección de la viscosidad (disponible en instrumentos modernos).

Haga clic aquí para obtener más información sobre la medición de la densidad

Si conoce la masa y el volumen de una muestra (sólida o líquida), su densidad puede calcularse desde:

Calculation of density by mass and volume


La dificultad con el volumen

Pesar una muestra con exactitud resulta bastante sencillo, aunque determinar del mismo modo el volumen de la muestra es algo más complejo.

Empuje de Arquímedes

El método de empuje evita el problema de determinación del volumen porque implica pesar una muestra dos veces dos medios diferentes (por ejemplo, aire y un líquido). El volumen puede, por tanto, asumirse como constante en ambos casos.

Desplazamiento

En la aplicación más simple del método de desplazamiento, el volumen de la muestra sólida se determina mediante la observación del aumento del nivel del líquido en el que se sumerge la muestra.
En cambio, cuando un objeto de un volumen conocido se sumerge en un líquido con una densidad desconocida, la diferencia en los valores de peso (en aire y en el líquido) puede servir para determinar la densidad del líquido.

Picnómetro

Un picnómetro es un matraz de vidrio especialmente diseñado, normalmente con un volumen definido. Se usa con mayor frecuencia para determinar la densidad de los líquidos. El picnómetro se pesa primero vacío y, después, lleno del líquido que se está investigando. La diferencia (es decir, la masa de la muestra) dividida por el volumen del picnómetro es la densidad de la muestra.
El método picnómetro también puede servir para determinar la densidad de las muestras o granulados en polvo.

Densímetro digital

Un tubo de vidrio hueco vibra a una cierta frecuencia. La frecuencia cambia cuando el tubo se llena con sustancias diferentes: cuanto mayor sea la masa de la muestra, menor será la frecuencia. Los densímetros digitales funcionan midiendo la frecuencia y convirtiéndola en densidad.

Consulte la tabla siguiente para ver una comparación de estos cuatro métodos diferentes.

 Gravimétrico, empujeGravimétrico, desplazamientoPicnómetroDensímetro digital
MétodosEl vaso de precipitado para líquido auxiliar se coloca de pie en una plataforma o debajo de la balanza.El vaso de precipitado para líquido auxiliar se coloca de pie en la balanza.Material de vidrio con volumen definido.Tecnología de tubo de oscilación
Adecuado para
  • Sólidos
  • Líquidos (con cuerpo de desplazamiento de vidrio)
  • Sustancias pastosas (con esfera de gamma)
  • Líquidos (con cuerpo de desplazamiento de vidrio)
    Sólidos
  • Líquidos, dispersiones
  • Lleno
  • Gránulos
  • Líquidos
  • Gases
Principio de medición para
una muestra sólida
La muestra se pesa una vez en aire y una vez sumergida en el líquido auxiliar con una densidad conocida.

La densidad de la muestra sólida puede determinarse a partir de la densidad conocida del líquido y los dos valores de masa.



ρ,= Densidad de la muestra
A,= Peso de la muestra en aire
B,= Peso de la muestra en líquido auxiliar
ρ0,= Densidad del líquido auxiliar
ρL,= Densidad del aire
El líquido auxiliar con una densidad conocida se pesa antes y después de sumergir la muestra (puede usarse la tara para medir la diferencia de masa directamente).

Gracias al uso de la diferencia de masa y la densidad del líquido, es posible determinar el volumen de la muestra. Este valor se usa entonces junto con la masa de la muestra para calcular su densidad.
El picnómetro se pesa primero vacío y, después, lleno con el líquido de referencia de una densidad conocida. Se añade el polvo al picnómetro limpio y seco. Se pesa para determinar el peso de la muestra en polvo. A continuación, se llena con el mismo líquido en el que el polvo debe ser totalmente insoluble. Vuelve a pesarse el picnómetro. Entonces, puede determinarse el peso del líquido que se desplaza y, en consecuencia, calcularse la densidad del polvo.n/a
Principio de medición para
una muestra líquida
El cuerpo de referencia con un volumen conocido (cuerpo de desplazamiento de vidrio) se pesa una vez en aire y otra en líquido con una densidad desconocida.

La densidad del líquido puede determinarse a partir del volumen conocido del cuerpo de referencia y los dos valores de masa.



ρ,= Densidad de la muestra líquida
α,= Factor de corrección de peso (0,99985), para tener en cuenta el empuje atmosférico del peso
A,= Peso del cuerpo de referencia en aire
B,= Peso del cuerpo de referencia en líquido
V,= Volumen conocido del cuerpo de referencia
ρL,= Densidad del aire
El peso del líquido con una densidad desconocida se mide antes (tara) y después de sumergir el cuerpo de referencia (esfera de gamma o cuerpo de desplazamiento de vidrio).

Gracias al uso de la diferencia de masa y al volumen conocido del cuerpo de referencia, es posible determinar la densidad de la muestra líquida.
El picnómetro se pesa primero vacío y, después, lleno nuevamente con la muestra de líquido. La diferencia de masa dividida por el volumen del picnómetro es la densidad del líquido.La muestra se añade a un tubo de vidrio hueco con forma de U en el dispositivo. La densidad de la muestra se determina mediante la medición de la frecuencia de vibración del tubo. Cuanto menor es la frecuencia de vibración, mayor es la densidad de la muestra.

 

Estándares de densidad

Existen muchos estándares y normas sobre la determinación de la densidad. Algunos de los más usados son:

  • ISO 1183-1: Plásticos. Métodos para determinar la densidad de plásticos no celulares
  • OIML G 14: Medición de la densidad conforme a la OIML
  • ASTM D 792: Métodos de comprobación estándar para determinar la densidad y la gravedad específica

La ISO 1183-1 especifica el uso de una balanza analítica de cuatro cifras decimales.

La confusión con la densidad a granel

La densidad a granel es una medición sobre cuántas partículas, piezas o fragmentos se incluyen en un volumen medido. La densidad a granel no es una propiedad del material en sí mismo. La densidad a granel incluye los espacios entre las partículas o elementos, así como cualquier hueco entre los propios elementos. La densidad a granel puede variar en función de cómo se manipule el material; por ejemplo, al agitar un contenedor, se permitirá que las piezas se estabilicen, aumentando así la densidad a granel general.

Medición de la densidad (experto)

Moisture Content Determination

Determinación de la densidad para obtener calidad en los plásticos


Gestión de datos y seguridad en los procesos ampliadas

La combinación de una balanza de nivel Excellence de METTLER TOLEDO y el software LabX ofrece un mayor nivel de gestión de los datos y de seguridad en los procesos. Las balanzas analíticas y de precisión Excellence pueden configurarse con un kit para la determinación de la densidad. LabX garantiza que su PNT de determinación de la densidad se siga de forma precisa. LabX registra todos los valores de peso, lleva a cabo todos los cálculos y guarda los resultados de forma segura en una base de datos central. Todos los datos relacionados con su aplicación de densidad pueden transferirse directamente al sistema de gestión de datos interno.

 

Densímetros digitales

 

 

Preguntas frecuentes sobre la medición de la densidad

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