Como se ha visto en los números de: Finishing Today, Feb. 2008; Materials Performance Magazine, Sept. 2004; Quality Digest Magazine, Oct. 2004
Los medidores de espesor de revestimiento que utilizan técnicas de medición por ultrasonidos son cada vez más populares. Apoyan o sustituyen a los métodos destructivos para medir el grosor de los revestimientos sobre la madera y los productos de madera.
Los revestimientos cumplen diversas funciones. Algunos están diseñados para restaurar, proteger, impermeabilizar y embellecer las estructuras de madera. Otros están formulados específicamente para sellar y rellenar los poros y proporcionar una textura superficial estéticamente agradable. Los acabados penetrantes se absorben en la madera y se endurecen para crear una fuerte barrera protectora que no se desprende.
Los recubrimientos están diseñados para realizar su función de la mejor manera posible cuando se aplican dentro de un rango de espesores ajustado, tal y como especifica el fabricante. Por ejemplo, los barnices de conversión son más duros que otros revestimientos y no deben utilizarse con un espesor seco superior a 5 mils para evitar que se agriete o que se produzcan otros fallos en el acabado. La laca nitrocelulósica debe mantenerse normalmente por debajo de 3 mils. Un grosor de milésima constante es primordial cuando se aplican capas de base de laca y capas de craquelado para conseguir el efecto de acabado craquelado deseado.
En los tableros de fibra de densidad media (MDF), el grosor del recubrimiento en polvo suele oscilar entre 3 y 9 milésimas. Por lo general, cuanto más gruesa sea la cobertura, más duradero será el acabado. Las especificaciones de fábrica suelen exigir una tolerancia de ±1 mil. Este nivel de calidad no puede determinarse con sólo mirarlo.
Medir con precisión el grosor del acabado tiene otras ventajas. Cuando las empresas no comprueban y verifican la calidad del revestimiento del material entrante, desperdician dinero repasando el producto. Al comprobar la técnica de los operarios de pulverización, se aseguran de que el revestimiento se aplica de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Además, aplicar un grosor de película excesivo puede reducir drásticamente la eficiencia general. Por último, las pruebas periódicas pueden reducir el número de retrabajos internos y las devoluciones de los clientes por defectos de acabado.
Sobre el metal, la comprobación del espesor de los revestimientos es habitual para el control de calidad y la inspección. Cuando el metal base es el acero al carbono, se utiliza un método magnético. Para los demás metales, como el cobre y el aluminio, se utilizan dispositivos de corrientes de Foucault.
Dado que estos instrumentos no pueden medir el grosor de los acabados sobre la madera, se han utilizado técnicas alternativas como:
Estas pruebas consumen mucho tiempo, son difíciles de realizar y están sujetas a la interpretación del operador y a otros errores de medición. Los aplicadores consideran que los métodos destructivos son poco prácticos. Para obtener una muestra estadísticamente representativa, puede ser necesario desechar varios productos de madera de un lote como parte del proceso de ensayo destructivo.
Con la llegada de los instrumentos de ultrasonidos, muchas empresas de acabado se han pasado a la inspección no destructiva.
Los profesionales de la calidad ya están familiarizados con varios aspectos de los ensayos por ultrasonidos, en los que se utiliza energía sonora de alta frecuencia para realizar exámenes y mediciones. Los ensayos por ultrasonidos pueden detectar y evaluar defectos en el metal, medir dimensiones, determinar la caracterización del material y mucho más.
La medición del grosor de la pared es quizás el más común y sencillo de los ensayos por ultrasonidos. Los medidores de espesor de pared por ultrasonidos de precisión permiten medir rápidamente el espesor de los objetos sin necesidad de acceder a ambos lados. Sin embargo, estos medidores no son ideales para la medición de revestimientos. No tienen la sensibilidad suficiente para medir el grosor de las masillas acrílicas, las imprimaciones de fábrica, las lacas, los acabados UV, los recubrimientos en polvo y otros materiales utilizados sobre la madera.
El primer instrumento manual diseñado específicamente para la medición del espesor de los revestimientos apareció en el mercado hace 14 años y ahora se encuentra en su cuarta generación. Utiliza un transductor de un solo elemento y las técnicas numéricas de advanced para filtrar y mejorar los ecos digitalizados. Los medidores de espesor de revestimientos por ultrasonidos de hoy en día son sencillos de manejar, asequibles y fiables (figura 1).
Los ensayos por ultrasonidos funcionan enviando una vibración ultrasónica a un revestimiento mediante una sonda (transductor) con la ayuda de un acoplante aplicado a la superficie.
La vibración se desplaza a través del revestimiento hasta que se encuentra con un material con propiedades mecánicas diferentes, normalmente el sustrato, pero quizás una capa de revestimiento diferente. La vibración, parcialmente reflejada en esta interfaz, regresa al transductor. Mientras tanto, una parte de la vibración transmitida sigue viajando más allá de esa interfaz y experimenta nuevas reflexiones en cualquier interfaz de material que encuentre (Figura 2).
Dado que puede producirse un gran número de ecos, el medidor está diseñado para seleccionar el eco máximo o "más fuerte" a partir del cual se calcula la medición del espesor. Los instrumentos que miden capas individuales en una aplicación multicapa también favorecen los ecos más fuertes. El usuario simplemente introduce el número de capas a medir, digamos tres, y el medidor mide los tres ecos más fuertes. El medidor ignora los ecos más suaves de las imperfecciones del revestimiento y de las capas del sustrato.
La precisión de cualquier medición por ultrasonidos corresponde directamente a la velocidad del sonido del acabado que se está midiendo. Dado que los instrumentos ultrasónicos miden el tiempo de tránsito de un pulso ultrasónico, deben calibrarse para la "velocidad del sonido" en ese material concreto.
Desde un punto de vista práctico, los valores de la velocidad del sonido no varían mucho entre los materiales de revestimiento utilizados en la industria de la madera. Por lo tanto, los medidores de espesor de revestimiento por ultrasonidos no suelen requerir ningún ajuste de la configuración de calibración de fábrica.
Un factor que influye en la exactitud y la repetibilidad de la medición por ultrasonidos es la forma en que estos revestimientos interactúan con el sustrato de madera. La figura 3 muestra dos ejemplos de madera revestida. Estas fotos, tomadas con una resolución superior a la de la mayoría de los ensayos destructivos de campo, muestran claramente el límite entre el acabado y la madera. El revestimiento de acabado puede parecer liso en la parte superior, pero el grosor puede ser inconsistente. Los sustratos de madera suelen ser granulosos, con distintos grados de rugosidad superficial y de penetración de la imprimación. Dicha porosidad y rugosidad pueden favorecer la adherencia, pero aumentan la dificultad de obtener mediciones de espesor repetibles por cualquier medio.
Los medidores de ultrasonidos están diseñados para promediar pequeñas irregularidades y producir un resultado significativo. En superficies o sustratos especialmente rugosos en los que las lecturas individuales pueden no parecer repetibles, la comparación de una serie de resultados promediados suele proporcionar una repetibilidad aceptable.
Los ensayos por ultrasonidos aportan claras ventajas a la industria de la madera. Los fabricantes de muebles, suelos e instrumentos musicales suelen aplicar varias capas de laca o materiales de acabado similares. Algunos procesos requieren la capacidad de identificar el grosor de capas individuales o series de capas. Si se aplica con un grosor incorrecto, la capa de barniz que embellece y protege una guitarra de alta calidad, por ejemplo, puede restarle fácilmente sonido. Demasiado revestimiento puede amortiguar la resonancia acústica de la guitarra; demasiado poco puede tener el efecto contrario.
Los fabricantes de instrumentos musicales utilizan ahora medidores de ultrasonidos para medir de forma precisa y no destructiva el lacado de sus valiosos productos. Gracias a esta nueva tecnología, no sólo han reducido el uso de laca, sino que pueden realizar mediciones significativas sin interrumpir excesivamente su proceso de producción. No es necesario desechar el producto para medir el grosor del revestimiento, y el grosor de toda la superficie puede medirse fácilmente para garantizar un revestimiento suave y uniforme. La capacidad de controlar el proceso de revestimiento permite reducir al mínimo los desechos.
La medición del espesor del revestimiento por ultrasonidos es ahora una rutina de ensayo aceptada y fiable que se utiliza en las industrias de la madera. El método de prueba standard se describe en la norma ASTM D6132-04. "Standard Test Method for Nondestructive Measurement of Dry Film Thickness of Applied Organic Coatings Using an Ultrasonic Gage" (2004, ASTM). Para verificar la calibración del calibrador, existen estándares de espesor de revestimiento epoxi con certificación trazable a organizaciones nacionales de normalización.
Ahora es posible realizar mediciones de espesor rápidas y no destructivas en materiales que antes requerían pruebas destructivas o análisis de laboratorio. Esta nueva tecnología mejora la consistencia y el rendimiento en la sala de acabado. Las reducciones de costes potenciales incluyen:
Hoy en día, estos instrumentos son sencillos de manejar, asequibles y fiables.
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.
