PosiTector DPM, PosiTector DPM L
David Beamish, DeFelsko Corporation
Publicado originalmente en: Materials Performance (febrero de 2004); Sección de Recubrimientos y Revestimientos
Actualizado: Octubre, 2021
Las condiciones ambientales óptimas son esenciales para la preparación de la superficie, la aplicación y el curado de los revestimientos y recubrimientos para maximizar su rendimiento. Este artículo presenta las cinco condiciones ambientales que deben observarse y medirse y el efecto que tiene cada una de ellas en el éxito de un trabajo. También cubre varios dispositivos de medición mecánicos y electrónicos y discute el uso apropiado de cada instrumento.
La preparación de la superficie y la aplicación de revestimientos y recubrimientos deben realizarse en condiciones ambientales óptimas para ayudar a prevenir fallos. Existe una variedad de instrumentos para medir las cinco condiciones que deben observarse y seguirse:
Es de sobra conocido que la mayoría de los revestimientos no se secan correctamente a bajas temperaturas y con una elevada humedad relativa (HR). Menos conocido es el impacto que tiene la humedad superficial en la vida y el rendimiento de los materiales.
La humedad se forma en una superficie cuando el aire caliente y húmedo entra en contacto con ella, un proceso llamado condensación. La humedad hará que el acero sin protección se oxide. Atrapada entre un revestimiento y un sustrato, la humedad probablemente hará que el sistema aplicado falle prematuramente.
La ligera condensación en las superficies chorreadas puede ser difícil de observar. En lugar de detectar esta humedad, se utilizan instrumentos para ayudar a evaluar el riesgo de que se forme humedad en primer lugar. Deben realizarse pruebas para calcular la temperatura del punto de rocío antes, durante y después del proceso de revestimiento. La temperatura del punto de rocío debe compararse con la temperatura de la superficie para asegurarse de que ambas están lo suficientemente alejadas como para que la formación de humedad sea improbable.
La observación cuidadosa de las condiciones atmosféricas y una buena comprensión de su impacto en la calidad y la salud a largo plazo de las aplicaciones de revestimiento y recubrimiento son importantes para todos los contratistas e inspectores.
Los primeros parámetros necesarios para evaluar el riesgo de formación de humedad en un sustrato son la temperatura de la superficie que se va a preparar o revestir y la temperatura del aire cerca de esa superficie. Por la noche, la obra de acero suele irradiar calor y se enfría por debajo de la temperatura del aire. Durante el día, absorbe calor y suele estar más caliente que la temperatura del aire.
Dado que la temperatura de la superficie es a menudo diferente de la temperatura del aire, especialmente cuando se trabaja en el exterior, deben medirse ambas temperaturas para evitar problemas de aplicación en caso de que la temperatura del aire o del acero sea demasiado caliente o demasiado fría para una formación satisfactoria de la película. La aplicación a temperaturas incorrectas puede causar defectos tales como: ampollas, agujeros, cráteres, pulverización seca y agrietamiento del barro. El fabricante del revestimiento debe especificar las temperaturas máximas y mínimas de la superficie para aplicar un revestimiento.
Lanorma ASTM D3276, "Standard Guide for Painting Inspectors (Metal Substrates), "1 establece que la temperatura mínima de la superficie para la aplicación del revestimiento suele ser de 40ºF (5ºC). Puede ser tan baja como 0ºF (-18ºC) para sistemas de uno o dos componentes de curado en frío o 50ºF (10ºC) para sistemas convencionales de dos componentes. Las especificaciones de la pintura pueden indicar además que no se debe pintar cuando la temperatura esté bajando y se encuentre a menos de 5ºF (3ºC) del límite inferior.
La temperatura máxima de la superficie para la aplicación del revestimiento suele ser de 50ºC (125ºF), a menos que se especifique claramente lo contrario. Una superficie demasiado caliente puede hacer que los disolventes del revestimiento se evaporen tan rápidamente que la aplicación sea difícil, se produzcan ampollas o resulte una película porosa.
Los índices de curado se ven directamente afectados por la HR, es decir, la cantidad de humedad en el aire expresada como porcentaje de la cantidad total (saturación) posible a una temperatura determinada. El aire cargado de humedad no puede retener tanto disolvente como el aire seco. Por lo tanto, una HR elevada puede retrasar la velocidad de evaporación del disolvente. Por esta razón, la HR máxima a la que se pueden aplicar y curar los revestimientos o recubrimientos se establece generalmente en el 85%. Sin embargo, algunos revestimientos necesitan humedad para curarse. Por lo tanto, es importante comprobar las especificaciones del revestimiento.
La temperatura del punto de rocío es la temperatura a la que empieza a formarse humedad en una superficie de acero. Es la temperatura a la que debe enfriarse un volumen de aire para alcanzar la saturación. Es una función de la temperatura del aire y de la HR.
El último parámetro que hay que tener en cuenta es el grado de separación entre la temperatura de la superficie y la temperatura del punto de rocío. Es probable que se forme humedad si son iguales. Incluso si están cerca, el riesgo de que se forme humedad puede ser inaceptablemente alto. Documentos como la norma ASTM D3276 y la norma internacional standard ISO 8502-42 establecen que la temperatura de la superficie debe estar como mínimo 3ºC (5ºF) por encima de la temperatura del punto de rocío durante las tres fases críticas del revestimiento: preparación, aplicación y curado. Esta separación mínima también ayuda a permitir la reducción de la temperatura de la superficie a medida que se evaporan los disolventes o cuando se aplican materiales de revestimiento fríos.
La temperatura del aire, la temperatura del punto de rocío y la HR pueden determinarse con un psicrómetro de honda o de batería. Estos instrumentos están equipados con dos termómetros. El primer termómetro, llamado "bulbo seco", mide la temperatura del aire ambiente. El segundo termómetro está envuelto en un calcetín o mecha de muselina que se humedece antes de su uso, de ahí el nombre de "bulbo húmedo". Esta "temperatura de bulbo húmedo" representa la pérdida de calor por la evaporación del agua en el calcetín. Una HR baja provocará una tasa de evaporación más rápida y una temperatura de bulbo húmedo más baja que una humedad alta.
El psicrómetro de honda (figura 1) se hace girar a través del aire para obtener los dos valores de temperatura. El psicrómetro eléctrico permanece inmóvil mientras un ventilador accionado por un motor hace pasar el aire por los termómetros.
Lea atentamente las instrucciones. El instrumento debe ser inspeccionado y preparado adecuadamente antes de cada prueba. Inspeccione la cubierta húmeda regularmente y manténgala en buen estado. La evaporación del agua de la muselina siempre deja una pequeña cantidad de material sólido. Por lo tanto, es conveniente utilizar agua lo más pura posible y también renovar la muselina de vez en cuando.
La ubicación física de la prueba y la cantidad de tiempo que se emplea en hacer girar o soplar aire sobre el bulbo húmedo son factores que afectan directamente a la precisión del resultado de la prueba. Los termómetros deben girar rápidamente durante 15 o 20 segundos, detenerse y leer rápidamente el bulbo húmedo primero, ya que comenzará a cambiar cuando el movimiento del aire se detenga. La prueba debe repetirse hasta que dos o más lecturas del bulbo húmedo sean iguales a la lectura más baja obtenida.
Para una mayor precisión, el psicrómetro debe girar a la sombra. El observador debe mirar hacia el viento y dar unos pasos hacia atrás y hacia delante para evitar que su cuerpo afecte negativamente a las observaciones. Tenga en cuenta que cuando la temperatura está cerca o por debajo del punto de congelación, el psicrómetro no es un instrumento muy fiable para medir la humedad3.
Un psicrómetro no mide directamente la HR y la temperatura del punto de rocío. Estos valores se calculan mediante una fórmula en la que se introducen las temperaturas de bulbo seco y de red. Para ello existen gráficos y calculadoras de reglas de cálculo psicrométricas. Los gráficos como las tablas psicrométricas de la Oficina Meteorológica de Estados Unidos(Figura 2) facilitan un poco esta determinación. Seleccione la tabla correspondiente a la presión atmosférica local para ese día: este valor puede obtenerse en la oficina meteorológica del aeropuerto más cercano. Por lo general, se utilizan 30 pulgadas (76 cm) de mercurio y corresponde al nivel del mar. En elevaciones superiores, utilice de 29 a 23 pulgadas (74 a 58 cm).
Lea atentamente los termómetros porque hay muchas posibilidades de errores de interpolación. Pequeñas diferencias en los valores obtenidos de las escalas de temperatura y las tablas de búsqueda de humedad pueden causar resultados considerablemente diferentes.
He aquí un ejemplo: Supongamos que los termómetros de bulbo húmedo y seco leen en incrementos de 1 grado, pero que usted puede interpolar hasta un ½ grado. Dada una precisión típica de +1 grado, si la temperatura de bulbo seco fuera de 75ºF (23,9ºC) y la temperatura de bulbo húmedo fuera de 73ºF (22,8ºC), los posibles valores registrados podrían parecerse a los de la Tabla 1.
Aunque ambos valores del termómetro están dentro de la tolerancia, el cálculo de la fórmula de humedad resultante difiere en 8,8 puntos porcentuales. Si se utiliza una tabla de consulta en lugar de un cálculo por fórmula, la diferencia podría ser incluso mayor. Este presupuesto de error es mayor en los cálculos de bulbo húmedo/seco en RH muy bajas y muy altas.
La HR también puede leerse directamente en un higrómetro o registrarse continuamente con un hidrograma.
Un termómetro de temperatura de superficie como el que se muestra en la figura 3 utiliza un elemento sensor bimetálico. Puede fijarse magnéticamente a una superficie de acero, y la cinta adhesiva lo sujetará a otras superficies.
Los termómetros deben permanecer en su lugar durante un periodo de tiempo suficiente para que la temperatura se estabilice, normalmente 2 o 3 minutos. Golpee ligeramente el dial antes de realizar la lectura final y tenga cuidado de leer en línea recta. Evite la luz solar directa, el viento, la radiación térmica, los conductos de calefacción o ventilación u otras condiciones similares. Obtenga datos para zonas calientes y frías, así como para zonas medias.
Los termómetros digitales de infrarrojos sin contacto, como el PosiTector IRT o PosiTector DPM IR, también pueden utilizarse para medir la temperatura de la superficie. Lea atentamente las instrucciones del instrumento. Cuanto más lejos de la superficie se sostenga el aparato, mayor será el área de medición, lo que puede dar lugar a errores.
Las condiciones atmosféricas son siempre cambiantes: por ello, las mediciones y los cálculos deben realizarse con frecuencia. Cuatro horas es un período mínimo típico. Se recomienda medir en diferentes lugares y registrar las condiciones antes, durante y después del trabajo. Algunas especificaciones exigen que se realicen mediciones continuas mientras el acero limpiado con chorro de arena está expuesto o mientras los recubrimientos o revestimientos se están curando: la medición continua garantiza que el metal esté más caliente que el punto de rocío.
Algunos medidores sólo calculan la temperatura del punto de rocío, pero los instrumentos más prácticos llevan incorporada una sonda de temperatura de superficie(figura 4). Una sonda de temperatura de superficie permite que el medidor calcule y muestre el importante valor delta: la diferencia entre las temperaturas de la superficie y del punto de rocío.
La medición continua es una de las razones por las que los instrumentos digitales "todo en uno" se están popularizando rápidamente. Simplifican en gran medida el proceso de medición y cálculo de parámetros ambientales críticos. Los sensores de precisión de respuesta rápida proporcionan lecturas exactas y repetibles con gran fiabilidad y estabilidad a largo plazo. Suelen disponer de certificados de calibración que muestran la trazabilidad directa con las normas del Instituto Nacional de Normas y Tecnología.
El medidor de punto de rocíoPosiTector DPM muestra de forma continua y simultánea los cinco parámetros ambientales en la pantalla de cristal líquido. No sólo se muestran los valores, sino que éstos pueden almacenarse en la memoria del medidor con sólo pulsar un botón, junto con la fecha y la hora. Mejor aún, introduzca un intervalo de tiempo y el medidor puede dejarse desatendido para registrar los cinco valores en ese intervalo, por ejemplo, cada 15 minutos o cada hora(Figura 5). Los datos registrados pueden almacenarse hasta que se recupere el medidor de punto de rocío del lugar, o el usuario puede activar la supervisión remota y ver los datos en directo desde el campo. Esto es útil para mantener un registro completo de las condiciones ambientales antes, durante y después de la aplicación del revestimiento.
Los instrumentos "todo en uno", como el medidor de punto de rocíoPosiTector DPM , suelen ofrecer mayor precisión, mayor sencillez y una respuesta más rápida que los métodos mecánicos. Su fácil manejo con una sola mano resulta práctico cuando se sube a una escalera o andamio o cuando se llega a lugares distantes y a zonas pequeñas de difícil acceso. La salida en la pantalla es rápida y continua.
Otros medidores de punto de rocío "todo en uno", como el registrador de punto de rocíoPosiTector DPM L, cuentan con contenedores sellados para el medio ambiente y pueden medir de forma autónoma las condiciones ambientales hasta 200 días sin necesidad de cambiar las pilas.
Otra ventaja que ofrecen los instrumentos digitales es que eliminan gran parte de las conjeturas de la medición. Muchos modelos tienen alarmas que alertan automáticamente al usuario cuando la temperatura de la superficie se acerca demasiado a la temperatura del punto de rocío; esta característica señala el alto riesgo de formación de humedad. La mayoría de ellos muestran las unidades Celsius o Fahrenheit. Algunos registran el valor de la temperatura de la superficie sólo cuando ese valor se ha estabilizado. En otras palabras, toque una superficie fría o caliente y el instrumento medirá la lectura de la temperatura a medida que descienda o aumente la temperatura real de la superficie. En unos segundos, una vez que el medidor determina que la lectura se ha estabilizado, el medidor emite un pitido y congela la pantalla. Esto es particularmente útil cuando se miden áreas remotas donde la pantalla es difícil o imposible de ver.
1. ASTM D3276-15e1, "Standard Guide for Painting Inspectors (Metal Substrates)" (West Conshohocken, PA: ASTM 2015)
2. ISO 8502-4:2017, "Preparación de los sustratos de acero antes de la aplicación de pinturas y productos relacionados - Ensayos para la evaluación de la limpieza de la superficie - que tanto el bulbo húmedo y seco Parte 4: Orientación sobre la estimación de la probabilidad de condensación antes de la aplicación de pintura" (Ginebra, Suiza: ISO, 2017).
3. ASTM E337-15, "Standard Test Method for Measuring Humidity with a Psychrometer (the Measurement of Wet- and Dry-Bulb Temperatures)" (West Conshohocken, PA: ASTM 2015)
DAVID BEAMISH (1955 - 2019), ex presidente de DeFelsko Corporation, un fabricante de instrumentos manuales de prueba de revestimientos con sede en Nueva York que se vende en todo el mundo. Era licenciado en Ingeniería Civil y contaba con más de 25 años de experiencia en el diseño, la fabricación y la comercialización de estos instrumentos de prueba en una variedad de industrias internacionales, incluyendo la pintura industrial, la inspección de calidad y la fabricación. Dirigió seminarios de formación y fue miembro activo de varias organizaciones, como NACE, SSPC, ASTM e ISO.
