principios básicos de medición de espesores de

PRINCIPIOS BÁSICOS DE MEDICIÓN DE ESPESORES DE
RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS SOBRE SUSTRATOS
METÁLICOS.
El uso cada vez más habitual de los instrumentos de
medición de espesores de recubrimientos ha sido una
gran ayuda para evaluar las características y
aplicaciones de todo tipo de recubrimientos, entre
ellos toda la gama de composición orgánica
(pinturas, lacas, barnices,…)
Lógicamente esta señal se atenuará de mayor manera
en tanto mayor sea el recubrimiento. Con este
principio es fácil obtener un sistema lineal y eficaz
de medición del espesor.
Los avances en el campo de la electrónica en estos
últimos años han popularizado estos equipos ya que
se han convertido en una adquisición asumible y la
simplicidad de funcionamiento ha ampliado el
número de usuarios.
En resumen, las mediciones de espesores de
recubrimientos han dejado de ser un ámbito de
especialistas o de técnicos de laboratorios para
convertirse en una herramienta del día a día de
muchos usuarios con diversas formaciones.
Con este artículo pretendemos recordar los
principios de funcionamiento de los dos métodos
más habituales de medición de recubrimientos sobre
sustratos metálicos para conocer sus prestaciones y
limitaciones y obtener el mayor rendimiento posible
de los equipos y sus mediciones.
Los instrumentos basados en el método de
inducción magnética (UNE-EN ISO 2178) se
emplean para la medición de espesores de
recubrimientos sobre sustratos magnéticos. Su
principio de funcionamiento consiste en posicionar
un electroimán sobre el recubrimiento. El
electroimán consiste en una bobina sobre un núcleo
magnético (polo) por la cual circula una corriente
alterna. Esto origina un campo magnético alterno.
Las líneas de campo magnético tienen un
comportamiento distinto en un material magnético
que en uno no magnético. En un material magnético
las líneas de campo se concentran, manteniéndose
inalteradas en el recubrimiento (generalmente no
magnético). Esta diferencia de comportamiento
genera una señal inducida que una segunda bobina es
capaz de medir.
Espesor de Recubrimientos
Análisis de Materiales
Fig. 1: Esquema de medición por el método de inducción magnética.
Las limitaciones de este método se relacionan
directamente con las propiedades del sustrato.
Diferentes sustratos con diferentes magnetismos
generarán distintas señales y obviamente la
interacción entre el campo magnético y el sustrato se
verá afectado por la forma y geometría de la pieza
recubierta.
Todos estos efectos se pueden corregir ajustando
(calibrando) los equipos sobre especímenes de
muestra sin recubrir y con patrones adecuados al
rango del espesor que se va a medir.
Fig. 2: Esquema de sondas de un polo y de dos polos. Posicionamiento de una
sonda sobre muestra.
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Ensayo de Materiales
AJUSTE, CALIBRACIÓN Y VERIFICACIÓN.
Los instrumentos basados en la variación de
amplitud de las corrientes de Foucault (UNE-EN
ISO 2360) se emplean para la medición de espesores
de recubrimientos no conductores sobre sustratos
metálicos no magnéticos. Su principio de
funcionamiento también se basa en un electroimán
pero en este caso la ausencia de magnetismo en el
sustrato provoca que los electrones del metal giren
en perpendicular a las líneas de campo magnético.
Son las denominadas corrientes de Foucault.
Estos “torbellinos” de electrones generan una señal
inducida que la propia bobina del electroimán puede
medir, siendo esta de menor intensidad cuanto mayor
sea el recubrimiento. Nuevamente disponemos de un
sistema lineal y eficaz para medir espesores.
Como bien hemos destacado anteriormente, el
ajuste-calibración del equipo sobre una muestra sin
recubrimiento y el empleo de patrones de espesor
conocido son la fórmula idónea para la correcta
medición de los espesores de los recubrimientos.
Los equipos disponen de un menú de calibración de
fácil uso en tres etapas en que primeramente el
equipo identifica las características de conductividad
eléctrica, magnéticas y de geometría del sustrato con
una medición del “zero” sobre la muestra sin
recubrir y seguidamente con dos patrones de
espesores de valores conocidos corrige y parametriza
el dispositivo para ese rango de medición y formato
de muestra.
Una manera habitual de ajustar el equipo para medir
con precisión alrededor de unos valores concretos es
que los dos patrones antes comentados sean uno de
valor inferior y otro de valor superior a estos valores
centrales.
Los instrumentos pueden disponer de una función de
verificación de la calibración en que con un patrón
de valor cercano al rango a medir se puede verificar
la exactitud. Se introduce para su evaluación no sólo
el valor nominal del patrón si no también su
incertidumbre. De manera que con una sucesión de 4
ó 5 mediciones del patrón sobre la muestra el equipo
verifica la precisión.
Fig. 3: Esquema de medición por el método de variación de la amplitud de las
corrientes de Foucault.
Las limitaciones de nuevo estarán relacionadas con
las características del sustrato pero en este caso será
la conductividad eléctrica la que genere distinta señal
para distintos sustratos y la forma y geometría de la
pieza influirán en el tamaño de las corrientes de
Foucault.
De nuevo podemos aplicar la que denominamos
“regla de oro de Fischer” para la medición de
espesores
de
recubrimientos:
calibrar
el
instrumento sobre pieza no recubierta como la de
la que queremos medir el espesor de
recubrimiento.
Espesor de Recubrimientos
Análisis de Materiales
Fig. 4: Detalles de procedimientos de verificación de una calibración con un
patrón de 12,3 micras de espesor de recubrimiento con resultado aceptado
(verde) y no aceptado (rojo).
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