Medidor de espesor: calibración, verificación y ajuste.

Resumen

La medición de parámetros físicos como el espesor del recubrimiento, el perfil de la superficie y el punto de rocío es una tarea común para los inspectores y aplicadores. Sin embargo, esas mediciones son tan precisas como el instrumento que las realiza. Incluso los instrumentos electrónicos de alta calidad pueden producir mediciones incorrectas si no se siguen tres pasos clave: Calibración, Verificación y Ajuste. En este documento, estos pasos a menudo malinterpretados se explican según la definición de ASTM D70911, ISO 28082 y SSPC-PA 23. La importancia de un Certificado de calibración de 'formato largo', quién puede realizar una calibración y las aplicaciones que pueden requerir ajustes de campo también se discutirá.

Garantizar lecturas precisas del instrumento

Parte 1: Calibración

¿Qué es la Calibración?

La palabra "calibración" tiene diferentes significados según la industria o el entorno en el que se utiliza. Existe una gran posibilidad de que alguien que conozca no entienda los términos Calibración e Intervalo de calibración en lo que respecta a la industria de inspección de revestimientos. Se sorprenderían al saber que no solo no pueden calibrar el medidor ellos mismos, sino que tampoco suele haber un intervalo de recalibración fijo.

Para tener una idea de lo difícil que es definir términos de calibración, no es necesario buscar más allá de la miríada de definiciones disponibles en las principales organizaciones. No es sorprendente que las explicaciones difieran dados los desafíos de definir una palabra que se usa en muchas industrias para muchos tipos de instrumentos.

Un enfoque más simple es explicar los términos de calibración en lo que respecta a un segmento específico de la industria, en este caso, la industria de revestimientos protectores. Aquí ISO, ASTM, SSPC y otros generalmente están de acuerdo.

Calibración en la industria de inspección de recubrimientos

ASTM D7091 describe el uso de medidores magnéticos de corrientes inducidas para el espesor de película seca y es típico de muchas normas. Define la calibración como:

"... proceso de alto nivel, controlado y documentado para obtener mediciones en estándares de calibración rastreables en todo el rango operativo del medidor, luego hacer los ajustes necesarios del medidor (según sea necesario) para corregir cualquier condición fuera de tolerancia. Calibración de Los medidores de espesor de revestimiento son realizados por el fabricante del equipo, su agente autorizado o por un laboratorio de calibración acreditado en un ambiente controlado usando un proceso documentado. El resultado de la calibración es restaurar / realinear el medidor para cumplir / exceder la precisión establecida por el fabricante. "

Dentro de esa definición hay algunos términos que merecen una discusión adicional:

"Estándar de calibración rastreable": Básicamente, el propósito de la calibración es garantizar que un instrumento lea dentro de la tolerancia a un estándar de un valor conocido. La cuantificación de estos valores conocidos (peso, distancia, etc.) es responsabilidad de una organización llamada Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM).

El BIPM trabaja con Institutos Metrológicos Nacionales como el NIST (EE. UU.), NPL (Reino Unido) y PTB (Alemania), que mantienen materiales de referencia estándar (SRM) para medidas estándar como longitud, peso y tiempo. Estos SRM son artefactos de alta precisión que se utilizan como estándares de calibración para los equipos de medición más precisos.

Debido a que no es asequible, eficiente o incluso posible para todos calibrar con un SRM, los SRM se utilizan para calibrar estándares de calibración primarios; se utilizan patrones secundarios para calibrar patrones de trabajo; y los patrones de trabajo se utilizan para calibrar los instrumentos de proceso. A través de esta 'cadena' de estándares, los instrumentos son finalmente rastreables directamente a un artefacto SRM sin necesidad de medir ese artefacto.

Dado que un instrumento o estándar siempre es menos preciso que el estándar que lo calibra, se produce un aumento de la incertidumbre a medida que se avanza en la cadena de estándares.

Un índice de incertidumbre de prueba (TUR) de 4: 1 se acepta generalmente en la industria, lo que significa que la tolerancia de un instrumento es cuatro veces mayor que la incertidumbre del estándar con el que se midió. Por ejemplo, cuando se usa un TUR de 4: 1, un medidor de espesor de recubrimiento que se calibró con estándares con una incertidumbre de ± 0.05 mils tendría una tolerancia o precisión establecida de ± 0.2 mils.

Bajo un Acuerdo de Reconocimiento Mutuo firmado entre los principales Institutos Metrológicos Nacionales, todos los institutos participantes reconocen la validez de los certificados de calibración y medición de cada uno.

"Laboratorio de calibración acreditado": ASTM D7091 limita las partes que pueden realizar una calibración a" el fabricante del equipo, su agente autorizado o ... un laboratorio de calibración acreditado ". Si bien las dos primeras categorías son evidentes, el concepto de un 'laboratorio de calibración acreditado ISO / IEC 17025 establece los requisitos para la acreditación y los laboratorios pueden recibir dicha acreditación a través de un organismo de acreditación que sea signatario del acuerdo de Cooperación Internacional de Acreditación de Laboratorios (ILAC).

Sin embargo, la acreditación ISO 17025 de un laboratorio solo se aplica a actividades de calibración específicas. El alcance de la acreditación de un laboratorio enumera las actividades para las que un laboratorio está acreditado, además de la incertidumbre de medición con la que el laboratorio es capaz de calibrar. Si utiliza un laboratorio de calibración de terceros, es fundamental asegurarse no solo de que esté acreditado, sino también de que su alcance acreditado incluya los instrumentos que desea calibrar. Si bien existe un gran número de laboratorios acreditados por ISO 17025, pocos están acreditados para calibrar equipos de inspección de recubrimientos.

Certificados de Calibración

Cuando se calibra un instrumento, se emite un documento llamado Certificado de Calibración (Figura 1). Este documento registra los resultados de medición reales y toda la información relevante para una calibración exitosa del instrumento, incluida la trazabilidad a un estándar nacional. Las especificaciones del trabajo a menudo requieren prueba de una calibración reciente.

Muchos fabricantes de equipos de prueba no proporcionan certificados de calibración. En su lugar, pueden proporcionar "certificados de conformidad", "certificados de conformidad", "certificados de precisión" o "certificados". Estos son poco más que una declaración de precisión del fabricante, que requiere que el usuario confíe en que el instrumento medirá con precisión. Dichos 'certificados' no cumplen con la definición de calibración según ASTM D7091 y otras normas, y también suelen ser inadecuados para los requisitos internos, contractuales o reglamentarios.

Si bien la forma y el contenido de los certificados de calibración varían, un certificado adecuado debe contener información mínima específica que asegure el cumplimiento de los requisitos de ISO / IEC 17025. La Figura 1 muestra un ejemplo de un certificado de calibración, con cada uno de los atributos importantes resaltados.

Figura 1 - Ejemplo de certificado de calibración

Identificación del laboratorio de calibración: un certificado de calibración debe identificar dónde se realizó la calibración.

Título: asegúrese de que el documento sea un 'Certificado de calibración' o 'Certificado de calibración'.

Identificador único: cada certificado de calibración es único y debe tener un identificador único, como un número de serie o de certificado.

Identificación del instrumento calibrado: el certificado de calibración debe identificar claramente el instrumento, incluido un número de serie y cualquier información del modelo.

Condiciones ambientales en el entorno del laboratorio: como mínimo, se debe especificar la temperatura y la humedad relativa a las que se realizó la calibración.

Fecha de Calibración

Identificación del método de calibración utilizado: cualquier calibración debe realizarse de acuerdo con un procedimiento establecido y aprobado. Algunos fabricantes de equipos publican sus procedimientos de calibración.

Evidencia de trazabilidad: la trazabilidad es un objetivo principal de un certificado de calibración, y la evidencia de trazabilidad debe estar documentada.

Resultados de la calibración: un certificado de calibración debe documentar las lecturas reales del instrumento contra los valores de referencia e indicar si las lecturas del instrumento estuvieron dentro de la tolerancia de los estándares de referencia.

Nombre, cargo y firma de la persona que realiza la calibración

Declaración de precisión: el certificado debe especificar la incertidumbre de que el instrumento ha sido calibrado. Esto suele ser idéntico a las especificaciones del fabricante, pero puede estar limitado por las capacidades del laboratorio de calibración.

Logotipo / información del organismo de acreditación (a menos que el certificado sea emitido por el fabricante del equipo) - Para los certificados no emitidos por el fabricante del equipo, debe estar presente un logotipo o información de identificación del organismo que acreditó el laboratorio.

Si el certificado emitido por el laboratorio de calibración o el fabricante del instrumento no incluye estos atributos importantes, es probable que no sea un Certificado de Calibración como lo definen la mayoría de los estándares y contratos.

Cuándo recalibrar

La recalibración (o recertificación) se requiere periódicamente durante todo el ciclo de vida de un instrumento, ya que la precisión de la mayoría de los dispositivos de medición se degrada con el uso. Un intervalo de calibración es el período establecido entre recalibraciones de un instrumento. Según los requisitos de la norma ISO 17025, la mayoría de los fabricantes no incluyen los intervalos de calibración como parte de los certificados de calibración. ¿Por qué? Porque no saben con qué frecuencia se usa el medidor, en qué entorno se usa y qué tan bien se cuida4.

Si no tiene experiencia con un instrumento, un año es un buen intervalo de inicio entre calibraciones. Esto se puede ajustar con experiencia y verificación periódica (ver más abajo). Los clientes con instrumentos nuevos pueden utilizar la fecha en que se puso en servicio el instrumento (o la fecha de compra) como el comienzo de su primer intervalo de calibración. El efecto insignificante de la vida útil minimiza la importancia de la fecha real del certificado de calibración.

Parte 2: Verificación

Es vital verificar

Un certificado de calibración no garantiza que se mantendrá la precisión durante todo el intervalo de calibración. Numerosos factores pueden afectar negativamente el funcionamiento del medidor, como daños accidentales o acumulación de escombros. Para protegerse contra la medición con un calibre inexacto, la mayoría de los estándares requieren que se verifique la precisión y la operación antes de cada uso, generalmente al comienzo de cada turno de trabajo. Debe volver a comprobarse después de obtener un gran número de mediciones, si el medidor se cae o si se sospecha que da resultados erróneos. A menudo, las partes contratantes llegan a un acuerdo inicial sobre los detalles y los intervalos de frecuencia para verificar la precisión del sistema de medición.

¿Qué haces en estos intervalos? Eso depende del sistema de calidad que tenga. Algunos propietarios simplemente miden una pieza de muestra cuando su medidor es nuevo y registran el resultado. Esta muestra luego se guarda y se usa para verificar regularmente el funcionamiento y la precisión del medidor.

Sin embargo, el método mejor y más universalmente aceptado para comprobar la precisión es medir los estándares de calibración en un entorno controlado mediante un procedimiento documentado. ASTM D7091 contiene lenguaje típico de muchas normas:

"7.3 Verificación de la precisión: antes de su uso, el usuario debe verificar la precisión de la calibración de cada instrumento de acuerdo con las instrucciones del fabricante, empleando estándares de espesor de revestimiento adecuados y, si es necesario, se debe corregir cualquier deficiencia encontrada. Se debe verificar el calibre para precisión en el rango de uso previsto ".

Los estándares de calibración adoptan muchas formas, según el instrumento que se esté verificando. Deben ser trazables a un instituto nacional de metrología y tener un valor de medición dentro del rango del calibre, idealmente cerca del rango de medición esperado. El proceso de medición se describe en un documento llamado Procedimiento de calibración que algunos fabricantes publican o proporcionan a pedido.

Para medidores de espesor de revestimiento, los estándares de espesor de revestimiento están disponibles como placas de metal revestidas certificadas o como calzas de plástico. Las placas suelen ser más precisas y duraderas, pero también más costosas. Los medidores de espesor de revestimiento de tipo 1 (mecánicos) no se pueden verificar utilizando calzas de plástico.

El promedio de una serie de lecturas debe estar dentro de las tolerancias combinadas tanto del calibre como del estándar de referencia. Para determinar la tolerancia combinada, las tolerancias del calibre y el estándar no se suman simplemente, sino que se debe usar la fórmula de 'suma de cuadrados'. Por ejemplo, si la precisión del estándar de referencia es ± 2% y la precisión del instrumento es ± 3%, la tolerancia combinada es ± 3.6%, calculado como:

Si las lecturas están fuera de la tolerancia combinada, hay un problema con el calibre o el estándar de referencia. Se debe identificar el calibre o patrón de referencia problemático, y todas las mediciones realizadas desde la última verificación de precisión deben considerarse sospechosas.

Parte 3: Ajuste

Para muchos instrumentos de inspección, la calibración y la verificación son suficientes para garantizar que el instrumento esté midiendo correctamente. Sin embargo, para los medidores de espesor de revestimiento, a menudo es necesario un tercer paso: el ajuste. Esto se debe a que los medidores de espesor de revestimiento no miden directamente el espesor del revestimiento; en cambio, miden las propiedades magnéticas del sustrato. Estas propiedades se debilitan a medida que la sonda se aleja del sustrato y, por lo tanto, están relacionadas con el espesor del recubrimiento.

Sin embargo, existen otros factores que pueden afectar las propiedades magnéticas del sustrato. Éstas incluyen:

• Rugosidad de la superficie (generalmente creada por chorro abrasivo)
• Geometría (curvatura, efecto de borde)
• Composición (aleación de metal, propiedades magnéticas, temperatura)
• Masa (metal fino)

Los medidores de espesor de revestimiento generalmente se calibran en fábrica para funcionar bien en acero al carbono liso y plano. Sin embargo, pueden medir con precisión en aplicaciones con diferentes rugosidades de superficie, geometría, composición o masa si se realiza un ajuste:

"3.1.2 ajuste: el acto físico de alinear las lecturas de espesor de un calibre para que coincidan con las de una muestra de espesor conocido (eliminación de sesgo), a fin de mejorar la precisión del calibre en una superficie específica".

Es importante señalar que cualquier ajuste solo tiene en cuenta la rugosidad, geometría, composición y / o masa del sustrato en el lugar donde se realizó el ajuste. Si alguno de estos factores cambia en la pieza o el trabajo, a menudo se requieren más ajustes. Algunos instrumentos electrónicos, como los modelos PosiTector 6000 Advanced, pueden guardar múltiples ajustes de calibración para que el usuario pueda elegir el ajuste que mejor se adapte a la aplicación en cuestión.

También debe tenerse en cuenta que no todos los medidores de espesor de revestimiento son iguales. Consulte al fabricante o el manual del usuario del instrumento para obtener la mejor orientación sobre cómo ajustar su instrumento en particular. La siguiente descripción general es una guía para ajustar un tipo de medidores de espesor de revestimiento comunes.

Ajuste de geometría, composición y masa

Para determinar si un instrumento requiere ajuste, verifique que el promedio de una serie de lecturas en el sustrato sin recubrimiento esté dentro de la tolerancia del calibre en cero. Si se mide fuera de tolerancia, es probable que se requiera un ajuste al medidor. A menudo, esto es tan simple como compensar todas las mediciones futuras por el error encontrado durante la medición de verificación. Los medidores electrónicos Tipo II, como el PosiTector 6000, generalmente tienen una función de 'ajuste a cero' incorporada para hacer que el proceso sea automático. Si las mediciones posteriores del sustrato sin recubrimiento se encuentran dentro de la tolerancia a cero, el ajuste se ha realizado correctamente. Los calibres mecánicos de extracción de tipo I, como el PosiTest, tienen escalas no lineales, por lo que el instrumento en sí no debe ajustarse. En cambio, el usuario debe tomar una lectura de metal base (BMR) y restar ese valor de las lecturas futuras del espesor del recubrimiento.

Para casi todas las aplicaciones, el instrumento medirá dentro de la tolerancia en todo su rango después de que se haya realizado con éxito un ajuste a cero. Esto se puede verificar colocando una cuña sobre el sustrato sin recubrimiento y asegurándose de que la lectura del calibre esté dentro de la tolerancia combinada de la cuña y el calibre. En las raras circunstancias en las que el medidor lee dentro de la tolerancia a cero pero fuera de la tolerancia en una cuña, es posible que se requiera un ajuste adicional. Consulte al fabricante del manual del producto para obtener más detalles.

Ajuste de la rugosidad de la superficie

Si bien un ajuste de cero a menudo es suficiente para tener en cuenta los efectos de la geometría, la composición y la masa, no se debe realizar un ajuste de cero en superficies rugosas o granalladas. En esas superficies, los medidores de espesor de recubrimiento medirán hasta un punto entre los picos y valles de la rugosidad llamado "plano magnético". Dado que la mayoría de los estándares y especificaciones indican que solo se informa el espesor del recubrimiento sobre los picos del perfil de la superficie, y se necesita un ajuste.

Para asegurarse de que un medidor de espesor de recubrimiento medirá el espesor del recubrimiento "por encima de los picos" del perfil de la superficie, el procedimiento aceptado es ajustar al espesor conocido de una cuña colocada sobre el sustrato sin recubrimiento. La calza descansa sobre los picos de un perfil de superficie u otro patrón y es un sustituto de la película de recubrimiento que eventualmente se aplicará. Los medidores electrónicos Tipo II generalmente tienen una función de 'ajuste de 1 punto' incorporada para simplificar el proceso.

Dado que los medidores mecánicos de extracción de tipo I suelen utilizar un imán grande para hacer contacto con la superficie en lugar de una pequeña punta de sonda, se ven menos afectados por la rugosidad de la superficie. El usuario puede simplemente realizar un ajuste cero tomando una lectura de metal base (BMR) en el sustrato arenado sin recubrimiento y restar ese valor de las lecturas futuras del espesor del recubrimiento.

Referencias

1 ASTM D7091 "Práctica estándar para la medición no destructiva del espesor de película seca de recubrimientos no magnéticos aplicados a metales ferrosos y recubrimientos no magnéticos, no conductores se aplica a metales no ferrosos" (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428), www. astm.org

2 ISO 2808, Pinturas y barnices. Determinación del espesor de la película. Disponible en el American National Standards Institute (ANSI), 25 W.43rd St., 4th Floor, Nueva York, NY 10036, http://www.ansi.org

3 SSPC PA2, Procedimiento para determinar la conformidad con los requisitos de espesor de revestimiento seco. Disponible en Society for Protective Coatings (SSPC), 40 24th St., 6th Floor, Pittsburgh, PA 15222-4656, http://www.sspc.org

4 Cuidando su medidor de espesor de revestimiento, David Beamish, PCE - Protective Coatings Europe y JPCL Equipment Maintenance, abril de 2005