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Medidores de Espesor

Resumen Abstract: La medicin de espesores hoy en da es muy diversa ya que se le puede aplicar a todo tipo de materiales. Es una de los mediciones mas realizadas a nivel industrial. Hay muchos mtodos que se pueden aplicar para obtener este resultado, pero este documento detallara 3 de los principios ms usados en las industrias hoy en da.Keywords: Rayos gamma; corrientes parasitas; medicin de espesoresI. INTRODUCCINLa medicin de espesores tiene en la industria y en los laboratorios, una demanda continua. La gama de necesidades es muy amplia y va desde la verificacin de espesores debido a prdidas por corrosin a la medicin de espesores de recubrimientos aplicados sobre un sustrato, en un determinado proceso. Una de las metodologas ms difundidas es la que emplea los rayos gamma y la medicin capacitiva e inductiva. Estas ofrecen ventajas significativas debido a que es un ensayo no destructivo, de fcil y rpida realizacin y adems no es costosa. II. DESCRIPCION DE FUNCIONAMIENTOUn medidor de espesores, es una herramienta para medir espesores basada en diferentes tecnologas, ya que para medir el espesor, de una pieza o de una capa, se necesita diferentes tecnologas.Estas tecnologas son muy diversas ya que se basan en el principio de funcionamiento del equipo. Hay casos que la medicin puede hacerse con rayos Gamma, otras en donde la corrientes y magnetizacin juegan un papel importante.

Medidor de Espesores por Rayos Gamma:

Aprovechando la capacidad de penetracin de los rayos gamma en los materiales, en la industria existen una gran cantidad de dispositivos que funcionan con fuentes de esta radiacin. La primera caracterstica es que los sensores no necesitan tener contacto fsico alguno con el material sometido a anlisis, en el caso de los sensores de densidad, nivel, o en este caso un sensor de grosor o espesor de una lmina. Las fuentes radioactivas por lo general no requieren ninguna clase de alimentacin elctrica puesto que estn formadas por istopos que emiten energa de manera espontnea.

Los medidores de espesor de materiales por radiacin gamma, aprovechan adems del poder de penetracin es esta radiacin, la atenuacin o resistencia al paso de la misma por las caractersticas moleculares intrnsecas del material sometido a prueba.

La oposicin al paso de la radiacin de los materiales se le denominacoeficiente de atenuacin de radiacin, la magnitud de la atenuacin es dependiente del nmero atmico y del espesor del material, esto suponiendo que el material es de una composicin homognea. Para el caso a estudiar, la curva de Relacin de Atenuacin vs. Energa Incidente de la Radiacin es:

Fig. 1. Curva de Relacin de Atenuacin vs. Energa Incidente de la RadiacinUn rayo gamma con suficiente energa puede atravesar un material sin sufrir desviaciones en su trayectoria, aunque disminuye significativamente su energa cintica por el coeficiente de absorcin de masa. El sistema de medicin bsicamente consta de un emisor de radiaciones gamma donde se encuentra la fuente radioactiva y un sensor de radiacin gamma (receptor).

Utilizando la expresin de Beer-Lambert podemos obtener una relacin lineal con el grosor del material, al calcular el logaritmo natural del cociente de las radiaciones entrantes y salientes. Medicin de espesores de capas por induccin magnticaEste tipo de tecnologas se emplea para medir las capas de recubrimiento sobre una superficie frrica, como son el acero, hierro y dems materiales. Hay tablas que definen el carcter de los materiales ms comunes, indicando si son frricos o no, con esto se sabr si se utilizara una sonda para medir elementos frricos (F) o si por el contrario se necesitara una sonda para materiales no frricos (N).

En este caso, el equipo medidor de espesores lleva incorporado un imn, este imn va cargado con un campo magntico constante. En el interior del equipo existe una magneto-resistencia o un generador de efecto Hall, depende de cada modelo de equipo, con esto se consigue detectar la densidad de flujo magntico sobre un polo magntico del propio imn. La densidad de flujo magntico viene dada por la frmula:

Fig. 2. Formula de Densidad de flujo MagnticoUn muelle alojado en la parte superior del medidor, est unido a una varilla, esta con material ferro magntico, y unida a una bobina con un alambre muy fino, produce un campo magntico. Una segunda bobina recoge estas medidas, y por lo tanto recoge las variaciones en el flujo magntico. Esto se puede ver en la figura de abajo:

Fig. 3. Medicin de espesores de capas por induccin magntica1. Sonda unida al muelle por la parte superior.2. Bobina que recoge las mediciones de la variacin del flujo magntico. En la parte derecha de la imagen se observa la bobina 1 que es la genera el campo magntico.3. Substrato o capa a medir.4. Base metlica.

La sonda yel substrato metlicomagntico formaruncircuito cerradomagntico, cuando la sonda esteen contactocon elrecubrimiento. Esto da unaresistencia magnticadel circuitomagntico cerrado, y esta vara debido alaexistenciade unrecubrimientono magntico. Medicin de espesores por corrientes de Eddy:

Cuando la base es no magntica, el flujo magntico no puede pasar por una superficie que no sea magntica, y por lo tanto no dar como resultado la variacin de una resistencia, por lo que se utiliza esta tcnica para medir las capas sobre una superficie no magntica, pero debe de ser metlica, como puede ser el Aluminio. El equipo tiene 2 bobinas una que genera y otra que recoge la medicin o variacin de la primera.

Dicho de otra manera la sonda No Frrica (N), mide en superficies metlicas no magnticas o ferrosas: En medicin se utiliza una bobina de un alambre muy fino, la cual pasara una corriente alterna, normalmente a frecuencia alta por encima a 1 MHz, y con esto se consigue generar un campo magntico alterno, situado en la superficie de la sonda del equipo medidor de espesores. Cuando esta sonda esta cerca de la superficie a la que se va a medir, dicho campo magntico alterno, creara las corrientes de Eddy (Por eso el nombre de esta clase de medicin) en la superficie de donde se desea medir. Todo esto se observa en la siguiente imagen:

Fig. 4. Medicin de espesores de capas por induccin magntica1. Corrientes de ida para generar el campo magntico.2. Corrientes de vuelta para generar el campo magntico.3. Corrientes de Eddy.4. Bobina por la que pasa la corriente para generar el campo magntico.5. Substrato que deseamos medir.Dependiendo del substrato o capa que se quiera medir, as como la distancia de la sonda al substrato, afectaran a la magnitud de las corrientes de Eddy. Las corrientes de Eddy crean su propio campo electromagntico, y este a su vez es opuesto al campo magntico creado por la primera bobina. Una segunda bobina adyacente recoge la excitacin del campo electromagntico, producida por la primera bobina, y esta excitacin es transformada a parmetros medibles por el equipo, y por lo tanto da un resultado.

Fig. 5. Medidor de Espesores III. CONCLUSIN

Los medidores de espesor son muy variados en la industria de hoy en da, y el precio de estos equipos variara segn su uso. Su variedad va desde medidores de grosor de pinturas hasta lminas de aluminio, y segn su principio elctrico se basara su precio y su rendimiento.

Hoy en da los ms usados son los medidores de rayos gamma, que a pesar de tener un alto costo permite tener resultados precisos. Los medidores inductivos y capacitivos son ms accesibles arrojando tambin resultados muy ptimos.IV. REFERENCIAS