La siguiente discusión proporciona definiciones, explicaciones, limitaciones y ejemplos prácticos de la terminología metrológica en relación con los medidores de espesor de revestimiento de DeFelsko. Los recursos utilizados para desarrollar este documento incluyen principalmente artículos técnicos y normas publicadas por organizaciones internacionales como SSPC, ISO, ANSI y ASTM. La intención es desarrollar una plataforma común de referencia para la documentación de DeFelsko, incluyendo la literatura, los manuales, los artículos técnicos, la correspondencia y los materiales de la web.
En los medidores de tipo 1 (PosiTest o PosiPen), un imán permanente se pone en contacto directo con la superficie recubierta. La fuerza necesaria para separar el imán de la superficie se mide y se interpreta como el valor del espesor del revestimiento en una escala o pantalla del medidor. La fuerza magnética que sujeta el imán a la superficie varía de forma inversa como una función no lineal de la distancia entre el imán y el acero, es decir, el grosor del revestimiento seco. Se necesita menos fuerza para retirar el imán de un revestimiento grueso.
Un medidor electrónico de tipo 2 (PosiTector) utiliza un circuito electrónico para convertir una señal de referencia en espesor de revestimiento. Los medidores electrónicos de metales ferrosos funcionan con dos principios magnéticos diferentes. Algunos utilizan un imán permanente que, al acercarse al acero, aumenta la densidad del flujo magnético en la cara del polo del imán. El grosor del revestimiento se determina midiendo este cambio en la densidad de flujo, que varía de forma inversa a la distancia entre el imán y el sustrato de acero. Los elementos Hall y los elementos de resistencia del imán colocados en la cara del polo son las formas más comunes de medir este cambio en la densidad del flujo magnético. Sin embargo, la respuesta de estos elementos depende de la temperatura, por lo que es necesario compensarla.
Otros medidores electrónicos de hierro funcionan según el principio de la inducción electromagnética. Una bobina que contiene una varilla de hierro blando se energiza con una corriente alterna, produciendo así un campo magnético cambiante en la sonda. Al igual que con un imán permanente, la densidad del flujo magnético dentro de la varilla aumenta cuando la sonda se acerca al sustrato de acero. Este cambio es detectado por una segunda bobina. La salida de la segunda bobina está relacionada con el espesor del revestimiento. Estos medidores también necesitan una compensación de temperatura debido a la dependencia de la temperatura de los parámetros de la bobina.
La caracterización es el proceso mediante el cual se enseña a un instrumento a relacionar las señales recibidas de su punta de prueba con las mediciones reales del espesor del revestimiento. El resultado del proceso de caracterización es una curva de calibración que se incorpora al instrumento. En función de la complejidad de la curva, también puede incluir ajustes para otros impactos, como la temperatura ambiente.
Cada instrumento de DeFelsko se caracteriza individualmente mediante mediciones realizadas en estándares de calibración trazables que cubren todo el rango del instrumento. Esta característica es la que permite a los instrumentos de DeFelsko realizar mediciones significativas directamente al sacarlos de la caja para la mayoría de las aplicaciones.
Una referencia standard es una muestra de espesor conocido con la que el usuario puede verificar la precisión de su medidor. Los estándares de referencia suelen ser estándares de espesor de revestimiento o calzos. Si las partes contratantes lo acuerdan, puede utilizarse una pieza de muestra de espesor conocido (o aceptable) como espesor standard para un trabajo concreto.
Para la mayoría de los instrumentos, un espesor de revestimiento standard es típicamente un sustrato metálico liso con un revestimiento no magnético (epoxi) de espesor conocido que es trazable a las normas nacionales (NIST). El sustrato es ferroso (acero) para los medidores magnéticos o no ferroso (aluminio) para los medidores de corrientes de Foucault. Los estándares de espesor de revestimiento de alta tolerancia se utilizan para caracterizar y calibrar los medidores como parte del proceso de fabricación. Los mismos estándares están disponibles para su compra por parte de los clientes para ser utilizados como estándares de calibración en un laboratorio de calibración o como estándares de comprobación en el campo o en la planta de la fábrica.
Los patrones de espesor de revestimiento que se utilizan con los medidores de ultrasonidos son bloques de plástico sólido (poliestireno) que se han mecanizado para obtener una superficie plana y lisa. Además de un espesor conocido trazable a las normas nacionales, estos estándares también tienen una velocidad de sonido conocida.
Los estándares de calibración se adquieren como accesorios para ayudar a satisfacer la creciente necesidad de los clientes de cumplir con la norma ISO/QS-9000 y los requisitos de control de calidad internos. A muchos clientes les resulta más práctico calibrar sus propios calibradores en casa, en lugar de utilizar los servicios de calibración de DeFelsko. Para facilitar a estos clientes, se dispone de conjuntos de estándares de calibración con valores nominales seleccionados para cubrir todo el rango de cada calibrador DeFelsko. Todos los estándares vienen con un Certificado de Calibración que muestra la trazabilidad con el NIST.
Una cuña es una pieza plana no magnética (de plástico) de espesor conocido. Aunque una cuña suele poder adoptar la forma del sustrato que se va a medir, la precisión de la cuña es más limitada que la de un espesor de revestimiento standard. Por lo tanto, cuando se utiliza una cuña para realizar ajustes de calibración con calibradores de tipo 2 (electrónicos), es importante combinar la tolerancia de la cuña con la tolerancia del calibrador antes de determinar la precisión de las mediciones.
No se recomienda el uso de calzas con los calibradores de tipo 1 (de extracción mecánica). Estas calas suelen ser bastante rígidas y curvadas y no quedan perfectamente planas, ni siquiera sobre una superficie de prueba de acero lisa. Cerca del punto de extracción de la medición con un calibrador mecánico, la cuña suele saltar de la superficie de acero, levantando el imán demasiado pronto y provocando una lectura errónea.
La calibración es el proceso controlado y documentado de medición de estándares de calibración trazables y la verificación de que los resultados están dentro de la precisión declarada del medidor. Las calibraciones suelen ser realizadas por el fabricante del medidor o por un laboratorio cualificado en un entorno controlado mediante un proceso documentado. Los estándares de espesor de revestimiento utilizados en la calibración deben ser tales que las incertidumbres combinadas de la medición resultante sean inferiores a la precisión declarada del medidor.
Un intervalo de calibración es el período establecido entre las recalibraciones de un instrumento. Según los requisitos de la norma ISO 17025, DeFelsko no incluye los intervalos de calibración como parte de los certificados de calibración emitidos con nuestros medidores de espesor de revestimiento PosiPen, PosiTest, PosiTector 6000 y 100.
Para los clientes que buscan ayuda para desarrollar sus propios intervalos de calibración, compartimos la siguiente experiencia. Los factores no relacionados con la vida útil han demostrado ser más críticos a la hora de determinar los intervalos de calibración. Estos factores son principalmente la frecuencia de uso, la aplicación en cuestión, así como el nivel de cuidado durante el uso, la manipulación y el almacenamiento. Por ejemplo, un cliente que utilice el medidor con frecuencia, que mida en superficies abrasivas o que utilice el medidor de forma brusca (es decir, que se le caiga el medidor, que no sustituya la tapa de la punta de la sonda para guardarlo o que tire habitualmente el medidor en una caja de herramientas para guardarlo) puede requerir un intervalo de calibración relativamente más corto. Tanto por el análisis teórico como por la experiencia práctica, el impacto de la temperatura y la humedad en el calibrador es mínimo. Además, los procesos de fabricación están diseñados para minimizar los cambios posteriores a la calibración en el rendimiento del medidor. Incluso en caso de desviación, la medición del calibrador suele ser lineal y, por tanto, se compensa antes de su uso mediante la función "cero" del calibrador.
Aunque DeFelsko recomienda que los clientes establezcan los intervalos de calibración de los medidores en función de su propia experiencia y entorno de trabajo, los comentarios de los clientes sugieren que un año es el punto de partida típico. Además, nuestra experiencia sugiere que los clientes que compran un instrumento nuevo pueden utilizar con seguridad la fecha de compra del instrumento como el comienzo de su primer intervalo de calibración. El efecto mínimo de la vida útil minimiza la importancia de la fecha real del certificado de calibración.
Un Certificado de Calibración es un documento que registra los resultados reales de las mediciones y toda la información relevante para una calibración exitosa del instrumento. DeFelsko incluye certificados de calibración que muestran claramente la trazabilidad a un standard nacional con cada instrumento nuevo, recalibrado o reparado.
La trazabilidad es la capacidad de seguir el resultado de una medición a través de una cadena ininterrumpida de comparaciones, hasta llegar a un standard fijo, internacional o nacional, comúnmente aceptado como correcto. La cadena suele consistir en varios estándares de medición apropiados, cuyo valor tiene mayor precisión y menor incertidumbre que los estándares subsiguientes.
La recalibración, también denominada recertificación, es el proceso de realizar una calibración en un instrumento usado. Las recalibraciones son necesarias periódicamente a lo largo del ciclo de vida de un instrumento, ya que las superficies de las sondas están sujetas a un desgaste que puede afectar a la linealidad de las mediciones.
En teoría, los clientes que dispongan de patrones de referencia de espesor trazables y copias de los procedimientos de calibración disponibles en el sitio web de DeFelsko pueden recalibrar sus propios medidores. Los clientes también están limitados por los requisitos de sus propios sistemas de calidad, así como por su capacidad para controlar las condiciones de la recalibración.
La verificación de la calibración es una comprobación de la exactitud realizada por el usuario del instrumento en estándares de referencia conocidos que cubren el rango esperado de espesor de revestimiento. El proceso tiene por objeto verificar que el medidor sigue funcionando como se espera.
La verificación suele realizarse para evitar que se realicen mediciones con un medidor inexacto al principio o al final de un turno, antes de realizar mediciones críticas, cuando un instrumento se ha caído o dañado, o siempre que se sospeche de lecturas erróneas. Si las partes contratantes lo consideran oportuno, se puede llegar a un acuerdo inicial sobre los detalles y la frecuencia de la verificación de la precisión de los medidores. Si las lecturas no coinciden con la referencia standard, todas las mediciones realizadas desde la última comprobación de precisión son sospechosas. En caso de daño físico, desgaste, alto uso o después de un intervalo de calibración establecido, el medidor debe ser retirado del servicio y devuelto al fabricante para su reparación o calibración. El uso de una medición de comprobación standard no pretende sustituir a la calibración y confirmación periódicas del instrumento, pero su uso puede evitar la utilización de un instrumento que, en el intervalo entre dos confirmaciones formales, deje de ser conforme a las especificaciones.
El ajuste de calibración es la alineación de las lecturas de espesor de un medidor (eliminación del sesgo) para que coincidan con las de una muestra conocida con el fin de mejorar la precisión del medidor en una superficie específica o en una porción específica de su rango de medición.
En la mayoría de los casos, sólo debería ser necesario comprobar el cero en un sustrato sin recubrimiento y empezar a medir. Sin embargo, los efectos de propiedades como el sustrato (composición, propiedades magnéticas, forma, rugosidad, efectos de los bordes) y el revestimiento (composición, rugosidad de la superficie), así como las temperaturas ambiente y de la superficie pueden requerir que se realicen ajustes en el instrumento.
La mayoría de los calibradores de tipo 2 pueden ajustarse sobre patrones de referencia conocidos, como piezas revestidas o cuñas. Sin embargo, los medidores de tipo 1, como PosiPen y PosiTest , tienen escalas no lineales. Dado que sus características de ajuste son lineales, no deben realizarse ajustes. En su lugar, el usuario debe tomar una lectura del metal base (BMR).
Con un medidor de tipo 2 en el que no se ha especificado un método de ajuste de calibración, normalmente se realiza primero un ajuste de calibración de 1 punto. Si se encuentran imprecisiones, se debe realizar un ajuste de calibración de 2 puntos.
Los ajustes de calibración de 1 punto implican la fijación de la curva de calibración del instrumento en un punto después de tomar varias lecturas sobre una muestra conocida o una referencia standard. Si es necesario, se puede colocar un calce sobre el sustrato desnudo para establecer dicho espesor. Este punto de ajuste puede estar en cualquier lugar dentro del rango de medición del instrumento, aunque para obtener los mejores resultados debe seleccionarse cerca del espesor que se espera medir.
La puesta a cero es la forma más sencilla de ajuste de 1 punto. Implica la medición de una muestra o placa sin recubrimiento. En un ajuste de calibración a cero simple, se toma una sola medición y luego se ajusta la lectura para que sea cero. En un ajuste de calibración a cero promedio, se toman múltiples mediciones, luego el calibrador calcula una lectura promedio y ajusta automáticamente ese valor a cero.
Los ajustes de calibración de 2 puntos son similares a los de 1 punto, excepto que la curva de calibración del instrumento se fija en dos puntos conocidos después de tomar varias lecturas en muestras o estándares de referencia conocidos. Los dos espesores deben estar dentro del rango de medición del instrumento. Normalmente, los puntos se seleccionan a ambos lados del grosor de revestimiento previsto. Una ventaja del PosiTector 6000 es la precisión en todo su rango de medición. Esto suele permitir que el cero (sin revestimiento) sea uno de los dos puntos utilizados en una calibración de 2 puntos.
La lectura del metal base (BMR) es una técnica de puesta a cero que se utiliza con los calibradores de tipo 1 (de extracción mecánica) en superficies rugosas. Los ajustes de un calibrador de tipo 1 son lineales por naturaleza, pero la escala del calibrador no es lineal. Por lo tanto, es importante no ajustar el calibrador para que lea cero en el sustrato desnudo. Se recomienda calcular el BMR para una pieza sin recubrimiento y restarlo de las lecturas reales obtenidas de una pieza recubierta. El BMR se calcula como un valor representativo (promedio) de varias mediciones tomadas en varios lugares de un sustrato desnudo.
Si una superficie de acero es lisa y uniforme, su plano superficial es la superficie magnética efectiva. Si el acero está rugoso, como en el caso de la limpieza por chorro, la superficie magnética "aparente" o efectiva que percibe el medidor es un plano imaginario situado entre los picos y los valles del perfil de la superficie. Los medidores leen el espesor por encima del plano magnético imaginario. Si se utiliza un medidor de tipo 1, el espesor del revestimiento por encima de los picos se obtiene restando la lectura del metal base. Con un medidor de tipo 2 correctamente ajustado, la lectura obtenida indica directamente el espesor del revestimiento.
