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En un proyecto reciente de recubrimiento, los ensayos de adherencia debían realizarse conforme a ASTM D4541. Se exigía un mínimo de un ensayo por cada 1000 pies cuadrados de recubrimiento y uno por cada 100 pies cuadrados de reparaciones del recubrimiento. La especificación del recubrimiento exigía una adherencia mínima de 1000 psi. Sin embargo, estaba adaptada a un poliuretano concreto de 100 % de sólidos en volumen cuya ficha técnica anunciaba una adherencia de 2000 psi. Antes de comenzar el trabajo se decidió que el recubrimiento debía alcanzar un mínimo de 1900 psi en el ensayo. Parecía razonable que su adherencia fuera al menos el 95 % del valor anunciado (95 % de 2000 psi = 1900 psi). Muchos ensayos llegaron a 2000 psi o más sin fallo de adherencia. Por desgracia para el contratista, muchos otros no cumplieron el mínimo de 1900 psi. Unos pocos ensayos fallidos, que cubrían un área total muy pequeña, obligaron al contratista a volver a limpiar por chorro abrasivo y aplicar recubrimiento en grandes áreas. ¡Vaya problema en el que se encontró!
Es imprescindible que un recubrimiento se adhiera bien al sustrato, y ensayar la adherencia parece una tarea sencilla. Sin embargo, la adherencia de los recubrimientos es extremadamente compleja y poco comprendida. Los ensayos sencillos de adherencia, como examinar e intentar levantar el recubrimiento con una espátula o una navaja, son subjetivos. El ensayo de adherencia por tracción es conceptualmente sencillo y proporciona una única magnitud discreta: la fuerza necesaria para provocar la fractura. Debería registrarse la naturaleza de la fractura del recubrimiento, distinguiendo el fallo adhesivo del cohesivo, así como sus áreas relativas. A veces se hace, pero lo que la gente busca es ese valor cuantitativo discreto.
Aunque el resultado del ensayo es un único valor numérico, cualquier ensayo de este tipo solo indica el desempeño relativo. Ensayar la adherencia de recubrimientos implica más que utilizar una herramienta para obtener un número que sirva como criterio de aceptación o rechazo. Se especificó el método de ensayo ASTM D4541, pero en este proyecto se ignoró por completo la información que proporciona.
El ensayo tiene en cuenta tanto los parámetros del material como los del equipo. Las diferentes herramientas y los distintos adhesivos arrojan valores distintos. Las diferencias de temperatura, humedad y otros factores complican aún más las cosas. Incluso la rigidez del «sustrato» influye en los resultados del ensayo. Por ejemplo, en igualdad de condiciones, los valores obtenidos suelen ser más altos en acero de 1⁄4 de pulgada de espesor que en acero de 1⁄8 de pulgada de espesor.
El principal problema es la falta de reproducibilidad del método de ensayo. La sección 6.1.1 de ASTM D4541 indica que normalmente se requieren al menos tres repeticiones para caracterizar estadísticamente el área de ensayo (frente al requisito del trabajo de un ensayo por cada 1000 pies cuadrados). Como en SSPC-PA 2, el objetivo es caracterizar estadísticamente un área, no buscar y encontrar un valor bajo.
La norma ASTM D4541-02 contiene una sección que aborda la precisión y tiene una tabla que muestra la varianza esperada para los resultados de las pruebas de laboratorio (intra-laboratorio - realizadas en el mismo laboratorio, así como inter-laboratorio - una comparación entre diferentes laboratorios). La variabilidad se presenta en tres formas diferentes. La primera es el coeficiente de variación, que es un decimal o porcentaje que se determina dividiendo la desviación estándar de una muestra por la media (promedio). La segunda es en términos de grados de libertad, que se relaciona con la distribución t de la muestra. (Piense en la conocida curva de campana.) Son términos que sólo un estadístico podría amar. Afortunadamente, la tercera aproximación es más sencilla y fácil para los profesionales de los revestimientos: la diferencia porcentual máxima aceptable.
La tabla muestra que, según el tipo de instrumento, la diferencia porcentual aceptable entre dos valores puede oscilar entre el 25% y el 58% aproximadamente. Esto proporciona una clara indicación de que la prueba es bastante variable, pero un ejemplo ayuda. Para un instrumento de tipo IV utilizado en el mismo laboratorio, la tabla 1 de la norma ASTM D4541-02 indica que el coeficiente de variación es del 8,5%, hay 48 grados de libertad y la diferencia máxima aceptable es del 29%. La diferencia en porcentaje relativa a dos resultados de pruebas se determina mediante la sencilla ecuación que se indica a continuación.
Considere ahora dos valores de ensayo: 2100 psi y 1600 psi. Al introducirlos en la ecuación se obtiene un 27 %, inferior a la diferencia máxima aceptable del 29 % indicada en la tabla de ASTM. La precisión declarada del método de ensayo es tan deficiente que no puede afirmarse que uno de esos dos valores, 2100 psi o 1600 psi, sea el correcto. Con una muestra muy pequeña de solo unas pocas mediciones, ambos valores deberían considerarse prácticamente el mismo resultado. Eso no parece de sentido común, pero así es la precisión, o la falta de ella.
A veces se considera que la exactitud y la precisión son más o menos lo mismo, cuando en realidad son muy distintas. La exactitud consiste en acercarse al objetivo. La precisión consiste en la repetibilidad y la reproducibilidad. Por ejemplo, al lanzar dardos y apuntar al centro de la diana, si se lanzan tres dardos que caen a una pulgada del centro, pero distribuidos en los vértices de un triángulo equilátero, se tiene buena exactitud, pero poca precisión. Todos están cerca del objetivo, pero no unos de otros. De hecho, quedan a distintos lados del objetivo. En cambio, si los tres dardos caen en la casilla del doble 20, la exactitud es deficiente, pero la precisión es excelente. Para tener buena exactitud y buena precisión, los tres dardos deben quedar cerca del centro de la diana y cerca unos de otros.
Los distintos tipos de medidores de adherencia por tracción pueden calibrarse para obtener buena exactitud. Sin embargo, la limitación del método de ensayo es que su precisión no es muy buena. No es muy preciso en el laboratorio. No espere que mejore en condiciones de campo.
Especificar para este proyecto un valor mínimo de adherencia por tracción de 1900 psi, para quedar dentro del 5 % del valor anunciado de 2000 psi del recubrimiento utilizado, parece razonable si no se conoce nada sobre los recubrimientos como materiales, los instrumentos de ensayo y el método de ensayo normalizado ASTM D4541. La adherencia de un recubrimiento es muy distinta de la resistencia a la tracción del acero o de la resistencia a la compresión del concreto. Un recubrimiento con un valor de adherencia de 2000 psi no es el doble de bueno que otro con un valor de 1000 psi. De hecho, un recubrimiento con menor valor de adherencia puede funcionar mejor. PSI es una unidad de medida cómoda y conocida. Los recubrimientos pueden aplicarse por pie cuadrado, pero su desempeño o fallo no se mide por unidades cuadradas. No se obsesione con perseguir números mágicos.
