Bilancia da laboratorio

 

 

 

 

Consigli per l'acquisto di bilancia da laboratorio

È difficile immaginare un laboratorio senza una bilancia da laboratorio. Una bilancia da laboratorio è uno strumento molto importante per riprodurre, controllare e migliorare gli esperimenti. In un laboratorio possono essere eseguiti test e serie di esperimenti molto diversi tra loro. L'obiettivo varia a seconda che sia assegnato allo sviluppo del prodotto o al controllo qualità nell'industria farmaceutica o alla costruzione di macchine speciali. Per questo motivo, come bilance da laboratorio vengono utilizzate bilance per carichi pesanti, bilance di precisione e bilance fini.

Il termine "bilancia da laboratorio" non è quindi limitato a un tipo specifico di bilancia, ma descrive piuttosto l'ambiente in cui la bilancia opera. Per trovare la bilancia da laboratorio giusta, occorre innanzitutto chiarire per quali applicazioni la bilancia deve essere utilizzata. Già in questa fase si capisce se una sola bilancia da laboratorio è sufficiente per tutte le misure in laboratorio o se ha senso acquistare più bilance con funzionalità o design diversi. Una volta determinati i requisiti della bilancia da laboratorio per tutte le attività di misurazione, nella maggior parte dei casi l'utente può già decidere il design della o delle bilance da laboratorio. Dalle bilance da banco come bilance compatte o a piattaforma, bilance da pavimento e bilance sospese fino alle celle di pesata individuali con un'unità di visualizzazione separata, esistono molte varianti in diverse dimensioni e con diverse capacità di carico. La capacità di carico, cioè il carico massimo, la risoluzione e l'accuratezza richiesta sono direttamente correlate per le bilance di una stessa serie. Poiché i segnali delle celle di carico per il carico applicato possono differenziarsi solo entro un intervallo limitato in ogni caso, il numero di opzioni di visualizzazione è limitato. Una bilancia da laboratorio con 3.000 divisioni ha una risoluzione di 1 g a un carico massimo di 3 kg e una risoluzione di 20 g a un carico massimo di 60 kg.

 

Requisiti speciali per la bilancia da laboratorio

In molti laboratori è necessario tenere conto di normative speciali. Queste possono essere, ad esempio, norme igieniche, specifiche per l'uso di apparecchiature in atmosfere potenzialmente esplosive, ma anche specifiche per la taratura. Le norme servono a proteggere la vita e la salute da un lato e a garantire l'accuratezza dei valori misurati dall'altro.

A seconda dei requisiti specifici della bilancia da laboratorio, si possono utilizzare diversi principi di misurazione, ognuno dei quali ha diversi punti di forza e di debolezza. La maggior parte delle bilance funziona con estensimetri, ma anche altri metodi di misurazione, come le celle di compensazione della forza elettromagnetica, i trasduttori di forza piezoelettrici, i sensori a vibrazione laterale e i principi di misurazione meccanici, ad esempio le bilance a molla, possono essere adatti ai requisiti specifici. Se le condizioni operative della bilancia da laboratorio si discostano notevolmente dai valori abituali, ad esempio quando si misura a temperature molto alte o molto basse, la scelta è limitata. In questo caso, potrebbe essere necessario sviluppare soluzioni speciali. L'esborso finanziario dipende principalmente dalle possibilità metrologiche e dalla possibilità di utilizzare componenti standard o speciali. Se non è possibile implementare alcuna soluzione con il principio di misura previsto, è necessario riconsiderare l'impostazione della prova e la tecnologia di misura utilizzata.

Nella preselezione di una bilancia da laboratorio occorre prestare particolare attenzione ai seguenti criteri:

Accuratezza: spesso per alcuni esperimenti è necessario pesare quantità molto piccole sulla bilancia da laboratorio o quantificare in modo affidabile differenze molto piccole con la bilancia da laboratorio. A seconda degli effetti di valori di misura errati, per molti campi di applicazione vengono definiti dei fattori di sicurezza per ridurre al minimo gli errori di misura e garantire che i valori siano sufficientemente corretti.

Carico minimo: per le bilance verificate, il carico minimo è il peso più basso la cui correttezza viene controllata durante il monitoraggio ufficiale. Questo carico minimo è indicato anche sulla targhetta di una bilancia da laboratorio verificata. Anche se la bilancia è in grado di visualizzare un valore sul display a partire dalla prima fase di risoluzione, è possibile utilizzare solo i valori di pesata superiori al carico minimo. Questo è l'unico modo per garantire il raggiungimento della precisione di misurazione dichiarata.

Peso minimo del campione o peso minimo del campione: il peso minimo del campione può essere superiore al carico minimo di una bilancia da laboratorio calibrata. Per alcuni scopi, ad esempio per la pesatura di ingredienti per prodotti medicinali, sono richieste precisioni molto elevate. Per gli ingredienti farmaceutici attivi, ad esempio, la deviazione non deve essere superiore all'1%. Ciò significa che per pesare 1 g di principio attivo, la bilancia da laboratorio utilizzata deve indicare una precisione di 0,01 g. Se le masse desiderate non possono più essere pesate direttamente - secondo le raccomandazioni del DAC/NRF, ciò significa masse inferiori a 0,020 g - è possibile utilizzare dei concentrati o selezionare una quantità maggiore della formulazione totale.

Grazie alle specifiche tecniche, ogni bilancia da laboratorio può essere testata per verificarne l'idoneità al rispettivo set-up di prova. Se le vostre esigenze sono così particolari che le informazioni contenute nelle specifiche non sono sufficienti o se avete bisogno di adattamenti speciali, contattateci. I nostri tecnici saranno lieti di fornirvi una consulenza esperta.

 

Dotazione e funzioni di una bilancia da laboratorio

Per alcune applicazioni, l'indicazione del peso puro sul display della bilancia da laboratorio è del tutto sufficiente. Per molte applicazioni, tuttavia, è necessaria la memorizzazione e la valutazione dei dati di misura. Oltre alle opzioni di memorizzazione e trasmissione, molte bilance da laboratorio dispongono di funzioni aggiuntive che facilitano il lavoro dell'utente. A questo scopo, nella bilancia da laboratorio sono memorizzate speciali funzioni di calcolo che possono essere richiamate tramite il pannello di controllo.

Memorizzazione e trasmissione dei dati: La maggior parte delle bilance da laboratorio è già dotata di un'interfaccia che consente la trasmissione dei dati al PC. Questa interfaccia può essere, ad esempio, RS-232, USB, LAN o W-LAN. Se l'interfaccia della bilancia non è compatibile con il sistema di trasmissione dati già disponibile in laboratorio, in alcuni modelli è possibile installare un'interfaccia aggiuntiva. L'interfaccia RS-232 può anche essere collegata alla porta USB del PC con un adattatore aggiuntivo. In alcuni casi, la trasmissione diretta dei dati a un PC nel luogo in cui si trova la bilancia da laboratorio non è possibile o non è desiderata. In questo caso, i dati possono essere memorizzati su un supporto dati collegato e successivamente letti sul PC in un'altra postazione di lavoro. Tali supporti dati sono disponibili, ad esempio, per le interfacce RS-232 e USB spesso installate.

Per esperimenti speciali in cui i dati di misura devono essere ulteriormente elaborati come segnale analogico, la bilancia da laboratorio può essere dotata di un'interfaccia analogica con segnali di uscita da 4 a 20 mA o da 0 a 10 V.

Unità di misura diverse: Nel commercio internazionale e in applicazioni speciali, vengono utilizzate unità di misura diverse dall'unità SI grammo. In questi casi, è possibile convertire i valori o utilizzare una bilancia da laboratorio che abbia già integrata tale funzione di conversione. A tal fine, è sufficiente selezionare l'unità desiderata tra le diverse unità, come g / lb / mg / grain / ct / ...., nel menu delle funzioni della bilancia. Alcune bilance da laboratorio offrono anche la possibilità di inserire un fattore di conversione liberamente regolabile. La conversione interna dei valori nell'unità desiderata facilita il lavoro ed evita errori di conversione e trasmissione.
Per le unità di misura è possibile selezionare anche l'unità grammi per metro quadrato per il peso per unità di superficie. Il peso base è spesso richiesto nei laboratori dell'industria tessile. Il materiale da pesare deve essere tagliato nella misura corretta con un taglia campioni.

Funzione di pesatura degli animali: nei laboratori di ricerca con campioni mobili, la funzione di pesatura degli animali è spesso utilizzata. I valori misurati di animali vivi e di altri campioni instabili, che fluttuano a causa del movimento, vengono valutati utilizzando un algoritmo specifico. Dopo un breve tempo di valutazione, viene visualizzato un valore misurato stabile.

Funzione di pesatura percentuale: per questa funzione, è possibile memorizzare nella bilancia da laboratorio un peso di riferimento come valore del 100%. Tutte le pesate successive vengono quindi confrontate con il peso di riferimento. Ciò consente di miscelare in modo rapido e affidabile ricette per una quantità finale specifica a partire da molti componenti individuali.

Funzione PEAK Hold: con le bilance sospese che possono essere caricate in tensione, è possibile effettuare misure di forza anche in laboratorio. Utilizzando la funzione PEAK Hold, la bilancia da laboratorio registra sul display il valore più alto misurato. Durante le prove di trazione e di frattura, viene accumulata una forza che aumenta continuamente, diminuisce a partire da un certo intervallo a seconda del materiale, per poi diminuire bruscamente quando il campione viene distrutto. La forza più elevata, tuttavia, rimane sul display come valore indicatore aggiuntivo. Per tali esperimenti, è necessario tenere in considerazione la frequenza di campionamento. Una bilancia da laboratorio è solitamente progettata per ottenere risultati di misura accurati e non per raggiungere elevate frequenze di campionamento, cioè misure che si susseguono a distanza di tempo. Per tali prove sui materiali, si dovrebbe preferire l'uso di un misuratore di forza per una migliore valutazione della curva di forza. Una bilancia da laboratorio ha una frequenza di campionamento di circa 10 Hz, mentre un misuratore di forza può raggiungere frequenze di campionamento fino a 10.000 Hz.

Funzione statistica: una bilancia da laboratorio con funzione statistica è in grado di raccogliere i valori misurati delle singole pesate e di valutarli per l'utente. Informazioni come il peso più basso o più alto determinato, il peso medio e la deviazione standard possono essere visualizzate immediatamente dall'utente sulla bilancia da laboratorio e i dati possono essere registrati come stampa o trasferiti a un PC.

Funzione data/ora: per collegare i dati di misura con la data e l'ora già presenti nella bilancia da laboratorio, in molte bilance è integrato un modulo di data e ora. Ciò significa che la data e l'ora della misurazione vengono assegnate a ciascun valore, anche se la trasmissione dei dati di misurazione è ritardata.

Tracciamento automatico dello zero: un problema frequente è rappresentato dalle bilance che non visualizzano la differenza di peso sul display in caso di variazioni di peso piccole o lente. Il problema è spesso dovuto al fatto che le bilance registrano i valori, li valutano e solo successivamente li mostrano all'utente sul display. Le variazioni di peso piccole o lente possono essere classificate dalla bilancia da laboratorio durante la valutazione come possibili segnali di interferenza, motivo per cui non vengono visualizzate come peso. In questo modo l'utente non può seguire la variazione di peso. Spesso questo problema può essere risolto utilizzando una bilancia da laboratorio con una risoluzione più elevata. Un'altra possibilità è quella di utilizzare una bilancia da laboratorio con una funzione di inseguimento dello zero che può essere disattivata. Esistono anche bilance con filtri regolabili che possono essere utilizzati per influenzare la valutazione dei risultati di misura.

 

Serie di test automatizzati con la bilancia da laboratorio

Per molti processi produttivi è vantaggioso che i test necessari sulle quantità di materie prime o prodotti possano essere standardizzati e automatizzati. Una bilancia da laboratorio con un'interfaccia per la trasmissione dei dati può essere utilizzata anche per serie automatizzate di misurazioni nella produzione di prodotti. I dati di misurazione vengono trasmessi con data e ora non appena il risultato della pesata è stabile e possono essere memorizzati, valutati e assegnati al rispettivo lotto in qualsiasi momento.

 

Bilancia da laboratorio con interfaccia con un sistema ERP (ad es. SAP)

Il trasferimento diretto dei dati di pesata da una bilancia elettronica da laboratorio al sistema ERP aziendale offre molti vantaggi. È molto più veloce dell'inserimento dei dati tramite tastiera e meno soggetto a errori. Il computer su cui gira il sistema ERP non deve trovarsi nelle immediate vicinanze della bilancia. Uno dei requisiti fondamentali per la trasmissione diretta è che la bilancia da laboratorio deve inviare i risultati di pesatura in forma elettronica e il software ERP deve essere in grado di ricevere e comprendere correttamente questi dati. La bilancia da laboratorio deve quindi disporre di un'interfaccia per l'invio dei dati di pesatura. Le interfacce RS232 e USB sono ampiamente utilizzate per le bilance. Le interfacce per Ethernet, Wi-Fi o Bluetooth sono raramente integrate nelle bilance come standard. Tuttavia, alcuni tipi di bilance da laboratorio possono essere dotate di una di queste interfacce in aggiunta o al posto dell'interfaccia RS232, su richiesta del cliente. Una bilancia esistente o nuova con interfaccia RS232 può anche essere integrata in una rete tramite un convertitore di interfaccia RS232/Ethernet o inviare dati in modalità wireless a terminali mobili o PC con Bluetooth utilizzando un adattatore RS232/Bluetooth.

Tuttavia, per trasmettere il peso dalla bilancia da laboratorio a una posizione specifica nell'applicazione ERP, non è sufficiente collegare la bilancia e il computer tramite le interfacce. Per inserire i dati inviati nella posizione attiva, invece di digitarli da tastiera, è solitamente necessario un software aggiuntivo. Questo può essere integrato in un modulo aggiuntivo del programma ERP o essere un software separato per l'integrazione delle bilance che funziona in background. Queste soluzioni software vengono utilizzate, ad esempio, per regolare i parametri dell'interfaccia, come la velocità di trasmissione e la parità, per le bilance da laboratorio collegate. Nonostante lo stesso tipo di interfaccia e gli stessi parametri, i dati possono essere inviati in formati diversi, poiché non esiste uno standard di comunicazione generalmente vincolante. Pertanto, alcune soluzioni funzionano solo per bilance che inviano i dati nello stesso formato, mentre altre possono funzionare con formati di dati diversi. Alcune soluzioni software per il collegamento delle bilance consentono a un computer di ricevere dati da più bilance in parallelo e di elaborarli.

 

Bilance da laboratorio verificabili/calibrate

Per alcune applicazioni, è specificato che per la pesatura deve essere utilizzata una bilancia da laboratorio legale per il commercio. In linea di principio, la verifica degli strumenti di misura serve sempre a proteggere il consumatore. Nel commercio, si tratta soprattutto di garantire che i prezzi possano essere determinati correttamente quando si acquistano o vendono prodotti o materiali. Che si tratti di alimenti, spezie, metalli preziosi o altro, se il prezzo dipende direttamente dal peso, deve essere pesato con una bilancia tarata. Ma la taratura è obbligatoria anche per altri usi. Per esempio, la metrologia legale si applica a tutte le bilance da laboratorio utilizzate in farmacia o in altri luoghi per pesare gli ingredienti dei farmaci miscelati. Anche se le masse devono essere determinate in laboratori medici e farmaceutici per analisi qualitative, la bilancia da laboratorio utilizzata a questo scopo deve essere calibrata. Indipendentemente da ciò, le bilance calibrate devono essere utilizzate anche per la pesatura quando si determinano i pesi per pareri legali o in relazione all'attuazione di norme giuridiche. La necessità di una bilancia da laboratorio calibrata per un'applicazione specifica è determinata dalle leggi e dai regolamenti dei Länder. In caso di dubbio, è utile consultare l'autorità di verifica competente. Se vi è l'obbligo di utilizzare una bilancia verificata, l'utente deve anche registrare questa bilancia verificabile o già verificata presso l'autorità di verifica locale e richiedere, 10 settimane prima della fine dell'anno solare in cui termina il periodo di verifica, un appuntamento per la prima o la nuova verifica da parte dei funzionari di verifica.

Per poter essere verificata, una bilancia da laboratorio deve soddisfare determinati requisiti. Per le bilance di design che sono state testate e confermate conformi ai requisiti, il produttore può rilasciare una corrispondente dichiarazione di conformità. Inoltre, può apporre sulle bilance il marchio CE e il marchio speciale per gli strumenti di misura legali per il commercio. Sebbene queste bilance legali per il commercio debbano essere registrate presso l'ufficio pesi e misure locale, sono considerate legali per il commercio fino alla fine del periodo di verifica. Per qualsiasi bilancia dipendente dalla gravità, è necessario assicurarsi che la regolazione corrisponda alla gravità del luogo di installazione. Poiché le bilance legali per il commercio e quelle verificate non possono essere regolate in seguito, viene indicata la regione per la quale è valida la verifica. Più alta è la classe di accuratezza della bilancia da laboratorio, minore è l'area di validità della verifica. Nel caso di una bilancia da laboratorio legale per il commercio o verificata di classe di precisione M III, ad esempio, la verifica è valida per qualsiasi luogo di installazione nella Repubblica Federale Tedesca; nel caso di una bilancia di classe di precisione II, ad esempio, è valida solo all'interno di uno Stato federale. Una bilancia da laboratorio di classe di accuratezza II calibrata per la sede di Amburgo non può quindi essere utilizzata a Francoforte o Norimberga senza ulteriori modifiche. Per questo motivo, di solito si chiede al cliente in quale luogo deve essere utilizzata la bilancia verificata. Per le bilance digitali di classe di accuratezza M I con calibrazione automatica interna, questo non è solitamente necessario. Queste bilance sono dotate di un peso di prova interno ed eseguono una regolazione con questo peso ogni volta che vengono avviate e possono quindi adattarsi al valore gravitazionale del luogo di installazione senza alcun intervento da parte dell'utente.

 

Campi di applicazione di una bilancia da laboratorio

I campi di applicazione di una bilancia da laboratorio sono molto diversi. Pertanto, esistono anche diversi tipi di bilance che possono essere utilizzate come bilance da laboratorio. Spesso in un laboratorio vengono utilizzate più bilance in parallelo. A seconda di ciò che deve essere esaminato, testato o prodotto in laboratorio, può essere necessario determinare pesi sia molto alti che molto bassi. Nei laboratori delle grandi aziende manifatturiere, ad esempio, si esaminano materiali e componenti molto diversi tra loro per verificare che soddisfino i requisiti di qualità, oppure si esaminano pezzi campione per lo sviluppo del prodotto o l'ottimizzazione del processo.

Le applicazioni classiche di una bilancia da laboratorio comprendono

- pesare le sostanze per la produzione di farmaci e rimedi
- pesare quantità esatte di campioni per test specifici
- miscelazione di reagenti in base a un rapporto di miscelazione specificato
- determinazione del peso dei campioni dopo l'esecuzione dei test
- pesatura di campioni per determinare il contenuto di umidità
- pesatura di pezzi per determinare la densità del materiale

In molti laboratori vengono spesso eseguite serie di misurazioni o prove simili in cui è necessario determinare i pesi. È vantaggioso che la bilancia da laboratorio possa memorizzare i valori di pesatura o trasmetterli direttamente a un computer. Se i valori possono essere trasferiti direttamente a un computer, possono essere inseriti direttamente in elenchi o programmi con cui possono essere ulteriormente elaborati. Ciò accelera la valutazione dei risultati di pesata e semplifica la documentazione.

 

Controllo di routine di una bilancia da laboratorio

Per garantire che i pesi determinati con la bilancia da laboratorio siano corretti, è necessario controllare regolarmente le condizioni ambientali e la bilancia stessa. Per quanto riguarda le condizioni esterne, verificare che la bilancia da laboratorio nel suo luogo di installazione sia

- sia in piano nel suo luogo di installazione e che non sia
- dalle vibrazioni
- da sbalzi di temperatura (riscaldamento, luce solare, correnti d'aria) o da
- campi elettromagnetici

Per verificare il posizionamento orizzontale, molte bilance che devono essere posizionate su una superficie hanno un dispositivo di controllo sull'alloggiamento con un liquido e una bolla d'aria. Se la bolla d'aria della livella si trova al centro del cerchio segnato, l'allineamento della bilancia da laboratorio è corretto. In caso contrario, la posizione può essere solitamente corretta mediante piedini regolabili. L'alternativa sarebbe quella di allineare orizzontalmente la superficie su cui è posizionata la bilancia da laboratorio. Per determinare se le vibrazioni ripetute nel luogo di installazione influenzano il risultato della pesata, è necessario pesare lo stesso peso con e senza vibrazioni per confronto. Se il peso determinato durante le vibrazioni si discosta o le letture fluttuano per un periodo di tempo più lungo, è necessario trovare un'opzione di installazione in cui le vibrazioni non influenzino la bilancia da laboratorio. Per alcune applicazioni, ad esempio, vengono utilizzati speciali tavoli antivibranti, in modo che gli strumenti di misura sensibili non vengano distratti dalle vibrazioni.

Variazioni di temperatura di pochi gradi Celsius possono far sì che una bilancia da laboratorio sensibile visualizzi valori di peso diversi o, nel caso di bilance molto sensibili, far partire la funzione di calibrazione interna automatica. Per evitare che vengano visualizzati valori imprecisi o che non sia possibile pesare in modo continuo perché la bilancia da laboratorio passa continuamente dalla modalità di pesata a quella di regolazione quando la temperatura cambia, la temperatura deve essere mantenuta stabile. La bilancia da laboratorio non deve quindi essere collocata in aree con forti correnti d'aria o forte luce solare o nelle immediate vicinanze di radiatori.

Anche i campi elettromagnetici possono influire sulla precisione di una bilancia da laboratorio. Soprattutto le bilance di precisione in cui sono installate le celle di carico, che funzionano secondo il principio della compensazione della forza elettromagnetica, reagiscono alle variazioni del campo elettromagnetico circostante. È essenziale verificare se l'accensione, lo spegnimento o il funzionamento di altre apparecchiature influiscono sul funzionamento della bilancia da laboratorio.

Oltre a verificare le condizioni esterne, è necessario effettuare controlli regolari per garantire la correttezza dei risultati di pesata. A tal fine, è necessario utilizzare pesi di calibrazione speciali che corrispondano alla rispettiva classe di precisione della bilancia da laboratorio. I controlli sono semplici e possono essere eseguiti senza grande sforzo, per cui possono essere eseguiti all'inizio di ogni giornata lavorativa e rispettivamente quando si verificano fluttuazioni di peso insolite o lunghi tempi di assestamento. In questo modo si garantisce che i pesi visualizzati dalla bilancia da laboratorio corrispondano all'accuratezza desiderata.

 

Che influenza hanno la corrente d'aria e la temperatura su una bilancia da laboratorio?

In generale, più una bilancia da laboratorio misura con precisione, più è sensibile alle condizioni ambientali. Nel caso di una bilancia da laboratorio con risoluzione e accuratezza elevate o molto elevate, le specifiche di accuratezza si applicano solo a un piccolo intervallo di temperatura. Le correnti d'aria spesso provocano variazioni di temperatura e contribuiscono a far convergere più rapidamente il contenuto di umidità dei campioni verso quello dell'ambiente. Per ridurre l'influenza delle correnti d'aria sulla pesata, molte delle bilance da laboratorio altamente sensibili sono dotate di un alloggiamento con paravento.

Inoltre, queste bilance da laboratorio sono spesso alloggiate in stanze separate, in modo che i processi di pesata non siano disturbati da altri processi. Le condizioni ambientali per le quali una bilancia da laboratorio è adatta devono essere indicate nelle specifiche tecniche e nelle istruzioni per l'uso. Nel caso di una bilancia da laboratorio verificata, le informazioni sulle temperature di esercizio devono essere riportate anche sulla targhetta di identificazione applicata alla bilancia.

Se una bilancia da laboratorio è dotata di una funzione di regolazione automatica, la regolazione interna viene avviata automaticamente anche se la temperatura cambia leggermente. Sebbene ciò garantisca che i valori di pesata non vengano falsati dalla variazione di temperatura, la bilancia da laboratorio non è disponibile per la pesata durante la regolazione. Pertanto, è necessario evitare continui sbalzi di temperatura nel luogo di installazione della bilancia.