Medición del espesor en productos y revestimientos de vidrio

A través de esta nota de aplicación, se explica cómo medir el espesor de pared en productos comerciales de vidrio, como botellas, recipientes, tubos/varillas, hojas o placas (ventanas y lunas), material de vidrio científico, bombillas y lámparas eléctricas, como también el espesor de revestimientos de vidrio en cubas. Descubra los medidores de vidrio recomendados y los procedimientos para medir material de vidrio.

Descripción sobre la medición de espesor del vidrio

El vidrio es un material de ingeniería de bajo costo(e), altamente versátil, que puede ser fundido, moldeado o soplado en una variedad de formas. Viabiliza la transmisión de ondas acústicas de alta frecuencia, lo que lo convierte en un excelente material para la medición ultrasónica de espesores. Además, el vidrio no es magnético; esto favorece su medición con los medidores de espesores a efecto Hall (también conocidos como medidores magnéticos).

Con calibradores o micrómetros, la geometría de los productos de vidrio más comunes dificulta o imposibilita la medición mecánica del espesor. Sin embargo, los productos de vidrio comunes son, prácticamente, muy fáciles de medir con los medidores de espesor ultrasónicos o los medidores a efecto Hall. Los ensayos ejecutados con estos últimos instrumentos no dañan el vidrio y las mediciones de espesor son instantáneas, precisas y fiables.

Equipamiento usado para medir el espesor del vidrio

Entre los instrumentos dedicados a la medición de espesor del vidrio destacan los medidores de espesores magnéticos y ultrasónicos. A continuación, se proporciona una descripción general de estas herramientas dedicadas a la medición de espesor del vidrio:

1. Medidores magnéticos

El medidor de espesores a efecto Hall Magna-Mike™ 8600 es un excelente instrumento para medir el vidrio en aplicaciones que implican botellas, recipientes y tubos con una abertura por donde es introducida una esfera de acero, y con un espesor inferior a 25 mm (1 pulg.) aproximadamente.

El medidor Magna-Mike 8600 usa efectos de campo magnético para medir la distancia entre la punta de una sonda, que es colocada firmemente sobre la superficie exterior de la pieza bajo ensayo, y una esfera de acero que se desplaza a lo largo de los puntos internos correspondientes. El medidor Magna-Mike 8600 normalmente es la opción más adecuada para medir esquinas y circunferencias radiales estrechas; además, no requiere calibraciones para materiales específicos.

Cuando se usa el medidor Magna-Mike 8600 en aplicaciones de vidrio, no se necesita ejecutar configuraciones o procedimientos de operación especiales. El instrumento ofrece un funcionamiento sencillo tal como se describe en el manual del usuario respectivo. Por otra parte, se recomienda la sonda de serie 86PR-1 para las aplicaciones de vidrio. Normalmente, la sonda y el sistema de esfera de acero no raspa el vidrio de categoría industrial.

2. Medidores ultrasónicos

Los medidores de espesores ultrasónicos de alta precisión, como el 39DL PLUS™ y el 45MG —con la opción de software de Sonda monoelemento—, pueden ser usados para medir los productos de vidrio comunes dotados de un rango de espesor de 0,125 mm (0,005 pulg.) a 500 mm (20 pulg.). Como en cualquier aplicación de medición de espesor, los medidores de espesores ultrasónicos miden el recorrido de un impulso de alta frecuencia en la pared de una pieza bajo ensayo; después, usan la duración del impulso medido y la velocidad de propagación acústica calibrada del material para calcular el espesor de pared. 

Los medidores de espesores ultrasónicos pueden ser usados para medir todos los productos comunes de vidrio. Y son particularmente útiles en los siguientes casos: cuando el rango de espesor del vidrio excede el rango de medición del medidor de espesores a efecto Hall Magna-Mike 8600; cuando la geometría de la pieza impide la inserción de una esfera de acero (como en el caso de las bombillas selladas), o cuando se requiere una medición de gran precisión (de +/- 0,002 mm o 0,0001 pulg.

Los medidores de espesores de precisión, como el medidor 39DL PLUS y el 45MG —con la opción de software de Sonda monoelemento—, están preprogramados con configuraciones predeterminadas de sondas que pueden aplicarse en las configuraciones de vidrio más comunes. Los medidores simplemente requieren la calibración de la velocidad y la calibración cero, tal como se les describe en los respectivos manuales del usuario. En algunos casos especiales, que implican piezas de geometría compleja o piezas con condiciones extremas, puede que se requiera una configuración de sonda personalizada. Por ejemplo, en situaciones donde un enfoque por inmersión es recomendado debido a circunferencias radiales puntiagudas. Para este tipo de aplicaciones, Evident ofrece asistencia con respecto a la configuración.

Siete aplicaciones comunes de la medición de espesores de vidrio

Los medidores de espesores de vidrio son usados para medir una amplia variedad de productos de vidrio. En la siguiente lista se comparten algunas de las aplicaciones más comunes de medición de vidrio y el equipamiento apropiado que debería usarse en cada una.

1. Botellas y recipientes

El medidor de espesores a efecto Hall Magna-Mike 8600 es un instrumento comúnmente usado para medir el espesor de las botellas y los recipientes de vidrio. No obstante, los medidores ultrasónicos con sondas de contacto de diámetro pequeño —como la M116 (20 MHz)—también son adecuados. La medición es rápida, simple y completamente antidestructiva.

2. Tubos de vidrio

Gran parte de las secciones de los tubos de vidrio pueden ser medidos fácilmente con el medidor de espesores a efecto Hall Magna-Mike 8600. Los tubos pueden ser medidos por ultrasonido al usar una sonda de contacto de diámetro pequeño, como la M116 (20 MHz). En el caso de tubos de diámetro muy pequeño (inferior a 6,25 mm o 0,25 pulg.), las sondas de inmersión por focalización —como la M316-SU F-.75 (20 MHz)— son generalmente recomendadas para optimizar el acoplamiento acústico. Estas sondas son usadas comúnmente con un borboteador B-103 para mantener la orientación del tubo con respecto al haz acústico.

3. Hojas y placas

Mientras que las hojas y placas más delgadas de vidrio (con un espesor inferior a 10 mm o 0,400 pulg.) pueden ser medidas fácilmente con el medidor de espesores a efecto Hall Magna-Mike 8600, las placas más gruesas de vidrio son medidas ultrasónicamente. Este ensayo por ultrasonido puede llevarse a cabo con el medidor 39DL PLUS o el 45MG —que incluye la opción de software Sonda monoelemento— y sondas de contacto [p. ej., M109 (5 MHz) y M106 (2,25 MHz)].

4. Material de vidrio científico

Cuando la pieza de vidrio permite la inserción de una esfera de acero, el material de vidrio científico puede ser medido con el medidor de espesores a efecto Hall Magna-Mike 8600. Sin embargo, las bombillas de vidrio selladas y las piezas de geometría compleja que no permiten la inserción de una esfera de acero normalmente son medidas de forma ultrasónica mediante medidores de espesores de alta precisión. En el caso de tubos de diámetro muy pequeño (inferior a aprox. 6,25 mm o 0,25 pulg.) o de pequeñas esferas (con un espesor inferior a 25 mm o 1 pulg.), las sondas de inmersión por focalización, tales como la M316-SU F-.75 (20 MHz), son generalmente recomendadas para optimizar el acoplamiento acústico. Estas sondas son usadas comúnmente con un borboteador para mantener la orientación de la pieza con respecto al haz acústico.

5. Bombillas y lámparas eléctricas

La pared fina de las bombillas de vidrio y lámparas eléctricas selladas pueden ser medidas con los medidores de espesores por ultrasonido de alta precisión y la sonda de línea de retardo M208 (20 MHz). Algunas formas radiales pueden requerir el uso de sondas de inmersión por focalización junto con un borboteador apropiado. El mismo medidor de espesores y la sonda pueden ser usados para medir el espesor de los revestimientos de plástico protector aplicados a veces a las bombillas de vidrio.

5. Revestimientos de vidrio

Los revestimientos de vidrio, como los revestimientos interiores de algunas cubas para productos químicos, pueden ser medidos de forma ultrasónica. Esta medición sería mucho más fácil si el ensayo se desarrolla desde la parte de vidrio. Usualmente, los revestimientos de vidrio son medidos a través de la pared de acero si no es posible acceder al interior de la cuba o del tanque. En varios casos, el medidor de espesores 39DL PLUS —con la opción de software de medición Multicapa— puede medir simultáneamente tanto el espesor del revestimiento de vidrio como el espesor del tanque. La selección de la sonda y la configuración del instrumento dependerán del material específico y del rango de espesor en el que se encuentra. Contacte con Evident para obtener más detalles.

7. Investigación de material

Las propiedades físicas del vidrio, como el módulo de elasticidad, la tensión residual, la resistencia y densidad, pueden estar frecuentemente asociadas a las propiedades acústicas, como la velocidad de propagación acústica de la onda transversal y longitudinal. Evident ofrece una variedad de instrumentos ultrasónicos que pueden ser usados en aplicaciones de investigación de material, entre los cuales destacan: los medidores de espesores con lecturas de velocímetro, los detectores de defectos, las sondas de emisión y recepción, como también el rango completo de suelas dotadas de líneas de retardo y las sondas de inmersión.