Medidores de espesores: calibradores digitales, micrómetros y más

Para comprobar grandes láminas de material se han diseñado calibradores de gran alcance que permiten comprobar toda la superficie de la muestra.

Crédito: Mahr Inc.

La medición del espesor es una de las más comunes. Cuando me refiero al grosor suelo pensar en un trozo de película, papel o incluso lámina metálica de menos de un par de milímetros de grosor. Es una medida de longitud, pero solo una forma diferente de manejarla.

Pareciera tratarse de una comprobación sencilla; sin embargo, hay muchos enfoques para medir el grosor, en función de los requisitos de la pieza.

Ya se trate del grosor de una pieza de lámina metálica, una oblea de silicio, un guante de látex o una película fotográfica, normalmente medimos la distancia entre dos superficies paralelas.

Determinar con precisión la longitud de una línea perpendicular a dos superficies paralelas tiene mucho que ver con la forma como el calibrador entra en contacto con la pieza.

Algunas de las herramientas más comunes incluyen calibres, micrómetros, calibradores de espesor, neumáticos y motorizados, con muchas variaciones en cada uno. Su precio y complejidad varían desde unos pocos cientos de dólares para una herramienta manual estándar, hasta unos pocos miles de dólares para aplicaciones a medida. Una consideración importante que diferencia cada una de estas soluciones de las demás es la forma como el calibrador entra en contacto con la pieza.

Diferencias entre calibradores digitales y manuales

Sin duda, empezar con un calibre digital básico y fiable es una opción, pero presenta algunas desventajas. Además de no tener la resolución correcta para la tolerancia de la lámina, las mordazas son largas, lo que significa que el paralelismo y la influencia del operario afectarán los resultados.

Un micrómetro digital de mano es un método sencillo y de bajo costo para medir el grosor de una pieza de lámina metálica, por ejemplo, que es relativamente rígida y gruesa, y proporciona mucho rango de medición. Con contactos planos y paralelos y una fuerza de calibración constante aplicada por el mecanismo de fricción o trinquete, el micrómetro puede autoalinearse con la pieza para obtener una lectura rápida y precisa. Un problema potencial de los contactos planos autoalineables del micrómetro es que pueden puentearse y “compensar” variaciones mínimas de espesor.

Para garantizar que las instalaciones de todo el mundo miden los materiales compresibles de la misma manera, se han establecido normas para definir el tamaño y la forma del contacto, así como la fuerza de calibración del peso muerto.

Crédito: Mahr Inc.

Además, con un micrómetro estándar, el husillo girará al colocar el contacto sensible sobre la película. Esto puede provocar torsiones e, incluso, dañar el material de la película. Un micrómetro digital con husillo deslizante es mucho mejor para estas aplicaciones. Aunque los micrómetros ofrecen una buena resolución y superficies paralelas en un área pequeña, pueden necesitarse soluciones diferentes si las tolerancias son más estrictas.

Avances en calibradores de espesores digitales portátiles

Los calibradores de espesores digitales portátiles aumentan la resolución al combinar una superficie de referencia plana —tipo yunque—, en la parte inferior, con un contacto de medición redondeado —bola—, preferiblemente un contacto lapeado y paralelo en la parte superior. Sería un buen calibrador para una tira estrecha de película fotográfica en la que se requiere una comprobación puntual del espesor.

En algunos casos, la pieza puede rayarse o estropearse tanto que cualquier contacto del calibrador podría destruirla. Un sistema de medición de espesores por aire es una solución sin contacto que destina chorros finos, alineados con precisión y opuestos a cada lado de la pieza, que se mantiene perpendicular a los chorros de aire sobre una base esmerilada.

Innovaciones en técnicas de medición de espesor sin contacto

El calibrador mide la contrapresión en cada una de las corrientes de aire. Esta técnica sin contacto permite deslizar la pieza para medir la variación del espesor. El aire proporciona suficiente amortiguación para ayudar a flotar la pieza a medida que se reposiciona. El uso del palpado diferencial entrega mediciones rápidas y precisas, independientemente de la posición de la pieza. Y lo que es más importante, la pieza no resulta dañada por los contactos del calibrador.

Muchas piezas blandas y comprimibles tienen especificaciones rígidas y estandarizadas sobre cómo deben medirse. En estos casos, el diseño del calibrador de espesores de materiales comprimibles suele tener en cuenta el tamaño y la forma del contacto junto con la presión de calibración aplicada a la pieza.

Normalmente, la presión del calibrador se define como un peso de carga muerta para garantizar una fuerza constante en todo el rango de medición, y también se tiene en cuenta el radio de los contactos planos/paralelos. De este modo se garantiza una fuerza de calibrador conocida para el área de los contactos. Con esta norma, cualquier instalación del mundo obtendrá los mismos resultados en el material comprimible.

Para medir láminas de pequeño tamaño, los calibradores portátiles o de sobremesa pueden ser adecuados. Sin embargo, no es raro ver láminas de un metro cuadrado o más, y que el grosor de los bordes sea el mismo en el centro de las piezas, lo que también debe verificarse. Para estas aplicaciones, las soluciones de calibradores a medida con gran alcance o bases muy grandes, en las que la pieza pueda moverse entre un conjunto de contactos retráctiles, permitirán una inspección completa.

Como puede ver, el método de contacto de la sonda es una forma muy útil de considerar cómo configurar los sistemas de calibrado de espesores en una amplia gama de aplicaciones. Elegir el método adecuado puede reducir grandemente la posibilidad de realizar una mala medición por descuido.