Control de superficies y tareas de conteo

Al diseñar sistemas de pulverización, es necesario asegurarse de que los sensores se adapten a la geometría del cono de pulverización y a la cantidad de pulverización de la aplicación en cuestión. Además, tanto la geometría del cono de pulverización como la cantidad de pulverización dependen del producto utilizado (imprimación, adhesivo, disolvente, agua, alcohol, pintura, etc.), así como del orificio de la boquilla de pulverización, de la sobrepresión y de la dosis de pulverización. Especialmente cuando se utilizan productos resistentes y adherentes (pegamento) como agente de pulverización, puede ocurrir que una parte del orificio de la boquilla de pulverización se pegue, lo que modificaría tanto la cantidad de pulverización como la geometría de pulverización. Esto puede modificar la dirección y el ángulo de apertura del chorro pulverizado.
Al diseñar el sistema de control de chorro pulverizado, es importante hacerse algunas preguntas fundamentales.
 

A menudo, para el revestimiento de superficies se utilizan métodos de pulverización. En el mejor de los casos, el objeto en cuestión debería revestirse de la forma más homogénea posible. Sin embargo, las burbujas de aire que hay en el producto pulverizado, la cobertura parcial del orificio de salida de la boquilla o una caída de presión brusca en el sistema de pulverización pueden provocar problemas de homogeneidad en el patrón de pulverización y, con ello, un revestimiento irregular de la pieza. Ahora, las desviaciones con respecto al proceso de pulverización ideal se pueden detectar a tiempo mediante un control continuo del chorro pulverizado. Los sistemas de control de chorro pulverizado de las series SI-JET y SPECTRO de Sensor Instruments GmbH proporcionan información sobre la cantidad de pulverización, las interrupciones temporales y la simetría del chorro pulverizado.
Para realizar las tareas correspondientes, existen sistemas de 3 chorros (SI-JET-CONLAS3 y SI-JET3), de 2 chorros (SPECTRO-2) y de 1 chorro (SPECTRO-1), así como cortinas de luz continua (L-LAS-TB-…-SC).
 

El ojo humano reacciona principalmente a las diferencias de contraste (por tanto, a las diferencias de brillo) y a las diferencias de color en el campo de visión observado. Por ejemplo, si la mirada vaga por un suelo recién colocado formado por paneles individuales, hasta las desviaciones más leves de color y brillo entre los distintos paneles podrían irritar al observador. No es de extrañar que los fabricantes se esfuercen mucho por evitar todo lo posible las variaciones de color y brillo entre los distintos paneles. Aunque los dispositivos más frecuentes en este ámbito han sido tradicionalmente los dispositivos de mano, es decir, dispositivos de medición fuera de línea, ahora también existe una alternativa en línea.
Los sensores de brillo de la serie GLOSS de Sensor Instruments GmbH permiten calcular el nivel de brillo de la superficie de madera lacada que se debe medir en ángulos de 20°, 60° y 85° y a una distancia de 20 mm, 15 mm y 5 mm de la superficie (según el modelo de sensor: GLOSS-20-20°, GLOSS-15-60°, GLOSS-5-85°).
 

En el mecanizado de metales durante el proceso de conformado, el uso de aceites es esencial. Por ejemplo, los aceites de corte aplicados sobre cintas de metal garantizan un bajo desgaste de las herramientas de troquelado. Pero también durante los procesos de arranque de virutas, los aceites de perforación contribuyen de manera indispensable a la protección de las herramientas de taladrado y fresado. Además, los aceites sirven como protección contra la corrosión para productos semiacabados como chapas metálicas, pero también láminas metálicas. Sin embargo, después del procesado posterior, es necesario eliminar los residuos de aceite de los productos acabados con la menor cantidad de residuos posible. Para ello se utilizan sistemas de limpieza especiales en los que se lavan y se soplan las piezas metálicas.
Es recomendable determinar la cantidad de aplicaciones de aceite para que se puedan cumplir las directivas de protección del medio ambiente durante la aplicación de aceite y, además, se tengan en cuenta los aspectos económicos. Actualmente se puede determinar la cantidad de aceite correspondiente también EN LÍNEA. Hay varios métodos de medición disponibles para este propósito en los que se profundizará con más detalle en los siguientes apartados. El proceso de limpieza se puede monitorizar mediante los mismos sensores. Sin embargo, el desafío aquí es registrar preferentemente EN LÍNEA de forma segura la menor cantidad posible de residuos de aceite. Precisamente en los componentes conductores de electricidad, p. ej., barras de cobre o conductos de alto voltaje, se requiere la menor resistencia de contacto posible. Sin embargo, una capa de aceite residual supondría un problema a este respecto, dado que esto afectaría considerablemente a la eficiencia del rendimiento.
 

Para fabricar piezas troqueladas y dobladas, cada vez se utilizan más los aceites de troquelado y trefilado por evaporación. La idea es dejar la menor cantidad posible de residuos de aceite en las piezas metálicas troqueladas o modeladas para poder ahorrarse en muchos casos el proceso de limpieza al procesar las piezas metálicas. ¿Pero qué cantidad del aceite aplicado permanece realmente en el componente y cuánto dura el proceso de evaporación?
Nuestra serie SPECTRO-M tiene la respuesta. Para ello, hemos aplicado 5 gotas de aceite (5 x 20 µl) en chapas de acero desengrasadas y las hemos distribuido sobre una superficie de 70 mm de diámetro. El espesor de la capa de aceite al principio del proceso de medición era de unos 25 µm. A continuación, colocamos un sensor SPECTRO-M-10-MIR/(MIR1+MIR2) en el centro de la mancha de aceite y pudimos comenzar la medición: con ayuda del sensor MIR, observamos dos ventanas de medición; ambas situadas en el rango del infrarrojo medio (también conocido como área MIR). En este punto, hay que tener en cuenta que una de estas dos ventanas del rango de longitud de onda (la llamada CH0) reacciona ante la presencia de aceite, mientras que la otra ventana de medición (CH1) no se ve afectada por ello. Al cambiar la relación de las dos ventanas de medición cuando hay aceite, se puede determinar la cantidad de aceite existente dentro del rango de detección.
 

Si se desea, por ejemplo, calcular el espesor de capa de una tinta de impresión aplicada de forma homogénea sobre papel, el método del gramaje sería sin duda un sistema adecuado para determinarlo. El gramaje de la tinta de impresión no está muy lejos del gramaje del papel, que presenta un espesor habitual de 0,05 mm a 0,2 mm. Por lo tanto, nada impide obtener resultados fiables si se utilizan balanzas precisas. ¿Pero qué ocurre si en vez de una tinta de impresión utilizamos aceite y en vez de una hoja de papel utilizamos una chapa de acero de 1 mm de espesor, por ejemplo? El método del gramaje podría quedarse corto.
¿Cómo podríamos determinar de forma fiable el espesor de las capas de aceite sin demasiado esfuerzo? Por un lado, tenemos el método de fluorescencia, en el que se utiliza luz UVA para activar la fluorescencia. En este caso, la emisión secundaria se produce en el rango de longitud de onda visible. La intensidad de la fluorescencia sirve como medida para el espesor de la capa de aceite correspondiente. No obstante, aquí hay que tener en cuenta que la intensidad de la señal (fluorescencia) no solo depende del espesor de la capa, sino también del tipo de aceite que se utilice; además, la superficie metálica, que actúa prácticamente como un reflector, también influye en el nivel de la señal. Por otro lado, también existen aceites en los que la fluorescencia tiene poco o ningún efecto, por lo que habría que descartar la medición del espesor de capa con este método.
Sin embargo, si miramos el rango del infrarrojo medio (MIR), observamos que los aceites examinados hasta ahora muestran una absorción significativa prácticamente en todos los ámbitos en un rango de longitud de onda determinado, mientras que otros rangos de longitud de onda no se ven afectados por la presencia de aceite. Si ahora cortamos mentalmente esta ventana de longitud de onda sensible al aceite del espectro MIR y luego comparamos este comportamiento de absorción normalizado con la absorción (observada en una segunda ventana de longitud de onda neutra al aceite), en una primera aproximación obtenemos como resultado una relación proporcional entre el espesor de la capa de aceite y la señal normalizada.
El sensor SPECTRO-M-10-MIR/(MIR1+MIR2) ahora tiene exactamente esa ventana de longitud de onda.
 

¡Sube la tensión! Los usuarios de sistemas de limpieza para piezas metálicas, por ejemplo, piezas troqueladas, tienen que esperar especialmente con gran impaciencia el resultado del proceso de lavado: ¿ha subido la tensión –nos referimos a la tensión superficial– por encima del umbral de 38 mN/m o se han alcanzado incluso los 44 mN/m? En la práctica, una pieza metálica se considera casi desengrasada cuando se sobrepasan estos valores (uno u otro, en función del uso previsto). Hasta ahora, se ha utilizado tinta de prueba para detectar la tensión superficial. Este líquido puede adquirirse con distintos valores de tensión superficial, empezando generalmente por 30 mN/m hasta 50 mN/m, en tramos de 2 mN/m: 30 mN/m, 32 mN/m, (...), 48 mN/m, 50 mN/m. Si la tinta de prueba se aplica sobre la superficie metálica formando un trazo continuo, significa que la tensión superficial de la pieza metálica está por encima del valor indicado en la tinta de prueba. Por el contrario, si la tinta de prueba se contrae en forma de gotas tras aplicarse sobre la superficie metálica, significa que la tensión superficial está por debajo del valor indicado en la tinta de prueba. De este modo, la tensión superficial se puede calcular con una precisión de unos 2 mN/m.
¿Qué nos dice ahora la tensión superficial en cuanto a la naturaleza de la superficie metálica en cuestión? Las superficies metálicas desengrasadas presentan una tensión superficial de más de 50 mN/m (según el método de las tintas de prueba). Si, por el contrario, la superficie metálica está cubierta de una película de aceite (por ejemplo, engrasando las tiras troqueladas antes del troquelado), el valor de la tensión superficial puede descender por debajo de 30 mN/m (en función del espesor de la capa). Por lo tanto, el método de las tintas de prueba se puede utilizar para determinar si la superficie metálica está cubierta de una película de aceite o si ya se ha desengrasado. Incluso las capas de aceite de menos de 1 µm de espesor pueden comprobarse con este método.
Los ensayos realizados con una amplia variedad de aceites han demostrado que casi todos los aceites tienen una absorción selectiva en el rango del infrarrojo medio (MIR). Si se aprovecha esta característica, comparando dos rangos de longitud de onda MIR (uno de los cuales representa el rango neutro, es decir, el rango de longitud de onda en el que no se produce una absorción notable causada por el aceite) y tras la calibración adecuada del sistema de medición SPECTRO-M-10-MIR/(MIR1+MIR2), es posible deducir primero el espesor de la capa de aceite y, en un siguiente paso, averiguar también el valor de tensión superficial correspondiente.