El Rugosímetro es un instrumento de medición empleado para analizar de manera cuantificable el grado de rugosidad de una superficie, pero también es empleado en las perforaciones. En el artículo que le traemos el día de hoy, hablaremos sobre este instrumento, su uso, historia y las características claves que posee.
Índice del Artículo
¿Qué es el rugosímetro?
Un rugosímetro es un instrumento que se encarga de asignarle un valor cuantificable al nivel de rugosidad de una superficie o bien, una perforación. En el campo de la física, se entiende como «rugosidad» a las imperfecciones, irregularidades, desniveles o desigualdades que por algún motivo se han venido formando en estas superficies.
Este es un equipo portátil y de alta tecnología, por lo general no muchas personas tienen conciencia sobre el mismo, sin embargo es muy útil al momento de contribuir en el ámbito de la investigación y sobretodo para los procesos industriales. Es por este motivo que resulta crucial considerarlo como un instrumento de medición y así aplicarlo de la mejor manera en aquellas situaciones que lo meriten, por ejemplo, el mismo resulta muy beneficioso cuando se explora la calidad de las piezas mecánicas.
No importa qué tan pulidas y lisas puedan verse algunas superficies, todas poseen rugosidad en cierto grado, ya sea mayor o menor. De manera general, va a intentar medir la microgeometría de estas superficies, que no es más que las pequeñas partes de la misma.
Historia
La inclusión de este instrumento es muy reciente, puesto que por muchos años no se consideró importante realizar estudios acerca de la rugosidad de las superficies para los artefactos, ni siquiera en el campo de la metrología, que es la ciencia que se encarga de estudiar las magnitudes de normalidad de los sistemas de pesas y medidas.
Fabricantes
Aunque la creación de este instrumento no se le atribuye a un creador en específico, es elaborado en varias partes del mundo, no obstante, los países donde se ve mayor cantidad de producción de dicho dispositivo son Japón, Estados Unidos, China, Alemania y Suiza, esto se debe a que los mismos se encuentran identificados como lugares de gran potencia en la fabricación de muchos artefactos.
Sin embargo, los precios de este instrumento estarán sujetos a diversos factores, entre los cuales se destaca el número de datos que pueden abarcar para medir y lo más importante, el margen de error que es lo que garantiza la calidad del producto. Los mismos pueden rondar entre los cientos, miles o millones de dólares.
Características
El rugosímetro cuenta con una serie de cualidades excepcionales que le permiten ser un instrumento de medida muy requerido en muchas áreas, es por este motivo que resulta importante conocer cada uno de estos aspectos que hacen que sus mediciones siempre sean exactas y precisas. Las principales características de este instrumento serán descritas a continuación:
- Este instrumento posee una gran precisión a la hora de realizar los cálculos sobre las rugosidades encontradas en las superficies, esto es gracias al sensor que viene integrado en él.
- Una de las cualidades que lo separan de otros instrumentos de medida, es que por lo general viene acompañado de otros elementos que ayudan en la labor, como son: un maletín, un calibrador y un protector.
- La fuente de poder empleada en él es una batería que puede ser cargada con facilidad gracias al cargador con el que cuenta.
- El rugosímetro está regido bajo las normas DIN, las mismas son las responsables de regular y dictaminar todos los aspectos fundamentales de la rugosidad.
- Este instrumento no amerita que se fuerce contra la superficie de la pieza a estudiar, puesto que los sensores que están en él resultan muy sensibles y se dañan con facilidad, solo se debe acercar ligeramente el cabezal para poder hacer el análisis.
- Su versatilidad permite que los datos obtenidos acerca de las imperfecciones de la superficie estudiada puedan ser transferidos a un computador, si se requiere realizar un estudio más detallado de la información recogida.
- El instrumento está conformado por las siguientes partes o elementos: Cabeza, transductor, filtro mecánico y eléctrico, pantalla, caja de arrastre, calculadora, registrador, batería, entre otros. Acerca de ellos estaremos conociendo más adelante, en el apartado sobre su funcionamiento.
El rugosímetro resulta muy completo para realizar los estudios de piezas metálicas, a pesar de poseer un diseño tan complejo, en realidad resulta muy fácil de manejar debido a los sensores que vienen integrados y los calculadores internos que se encargan de desempeñar gran parte del trabajo.
¿Qué es la rugosidad?
La rugosidad era una rama de la ciencia a la que por mucho tiempo no se le atribuía gran relevancia, pero esto cambió cuando se detectó la necesidad hacerle mediciones a esta característica en la superficie de muchos materiales. Y es que la superficie de un material, por muy perfecta que parezca a los ojos de una persona, presenta una serie de imperfecciones e irregularidades que le atribuyen distintos niveles de rugosidad.
A las irregularidades mayores se les denomina macrogeométricas y consisten en errores de forma, que están vinculados a las variaciones con respecto al tamaño del producto.
Por otro lado, a las irregularidades menores se les conoce como microgeométricas y corresponden tanto a la ondulación como a la rugosidad. Esta segunda irregularidad viene dada por distintos factores, pero en general es ocasionada por la manipulación de cualquier otro instrumento diseñado para la creación de la superficie de la pieza producida.
Por ende, se entiende como rugosidad a cualquier tipo de imperfección menor que venga dada por alguna mala manipulación de otro tipo de instrumento al momento de crear la pieza. Por lo general, este tipo de irregularidades se presentan en el aspecto superficial y luego de un escaneo sobre todas aquellas rugosidades, las modificaciones de las mismas pueden ser muy sencillas.
¿Para qué sirve?
Como ya se explicó antes, este instrumento sirve para medir el grado de rugosidad que posee cierta superficie. Dicha medida posee gran precisión, exactitud y confiabilidad, esto se debe a que se realiza con velocidad una vez que este dispositivo entra en contacto con la superficie en cuestión.
Dicho de otra manera, es apropiado realizar la generalización de que este dispositivo mide la microgeometría, lo que significa que explora a profundidad los desniveles, imperfecciones u ondulaciones que se encuentran en la superficie de piezas mecánicas, artefactos, entre otros, una vez culminada su fabricación.
De esta manera, contribuye a la comprobación de la calidad de todos los artefactos fabricados con respecto a las imperfecciones de su superficie para garantizar que el material con el que está hecho el producto no posee algún tipo de error por el que su durabilidad se vea afectada.
¿Cómo funciona el rugosímetro?
El rugosímetro es un dispositivo compacto, que posee un sistema mecánico muy simple. Para poder entender el funcionamiento de este instrumento, es necesario comprender la unidad de medida que se emplea para las micras, y para esto toman en cuenta los siguientes parámetros:
- Rugosidad aritmética (Ra): El dispositivo posee la virtud de calcular el promedio de las rugosidades que ha obtenido una vez que entra en contacto con la superficie, este promedio se entiende entonces como Ra.
- Rugosidad mediana (Rz): Este aspecto permite identificar la rugosidad que posea la longitud más grande, de una misma manera permite conocer aquella con una menor longitud.
- Rugosidad total (Rt): Este aspecto suma todas las alturas máximas de las rugosidades tomadas desde el centro del material.
- Rugosidad cuadrada (Rq): Realiza un cálculo al cuadrado de todas las rugosidades que se han encontrado en la superficie del material.
Para poder realizar el cálculo de todas las rugosidades que se encuentran alojadas en la superficie a evaluar, este instrumento posee en su sistema interno un sensor encargado de realizar la detección de todas aquellas imperfecciones e irregularidades que estén en el material del producto.
Lo único que debe hacer la persona que controle a este dispositivo es colocarlo en la parte externa del producto, luego de unos momentos, el sensor arrojará los resultados sobre las rugosidades encontradas en el mismo y dichos resultados pueden visualizarse en la pantalla integrada del instrumento.
Una vez realizado este procedimiento, el usuario se dispone a sacar las conclusiones dependiendo de los resultados encontrados y si es necesario, buscar en el material rugosidades de un nivel mínimo, para así poder mantener pulida la superficie o perforación.
Elementos
A pesar de que en el mercado existen varios modelos de este instrumento, hay ciertas partes que lo conforman que son iguales para cada una de las versiones diseñadas, como por ejemplo la cabeza palpadora, el transductor que se encarga de recibir la energía eléctrica, los filtros que pueden ser mecánicos o eléctricos, la caja de arrastre y el calculador.
Para poder llevar a cabo las mediciones de las rugosidades muchos de los modelos del instrumento emplean los sensores, no obstante, también ven útiles para este fin los dispositivos conocidos como palpadores y, en otras versiones, aprovechan la combinación de ambos artefactos.
El cabezal de este instrumento de medición es el elemento más importante, al tratarse de la estructura que establece el primer contacto con la superficie a evaluar para determinar los desniveles e imperfecciones que posee. Dichos cabezales por lo general están formados con una punta de diamante porque garantizan una mejor resistencia.
Una vez establecido el contacto entre la superficie y el cabezal, la información es enviada por los sensores al transductor y luego al calculador, que es el encargado de realizar el análisis de todo lo que tiene que ver con alturas, anchos y profundidades.
Cuidados
Los cuidados relativos al mantenimiento que se le proporcionen a este instrumento son los que determinarán la durabilidad del mismo, así como cualquier otro dispositivo que se emplee para mediciones. Es por esta razón que a continuación ofrecemos todas las consideraciones que se deben tener en cuenta para el cuidado de un rugosímetro con el fin de poder garantizar su uso correcto, así como su funcionamiento:
- Al momento de realizar las mediciones, se debe procurar que la superficie del material se encuentre totalmente limpia y evitar cualquier contacto directo con las manos sobre ella. En este sentido, se recomienda utilizar guantes y/o paños, puesto que la humedad o el calor emitido por las manos pueden alterar los resultados de las mediciones.
- Se debe evitar en la medida de lo posible de que este instrumento reciba golpes o algún trato busco, ya que los mismos pueden dañar por completo la punta detectora. A pesar de estar fabricada de diamante o carburo de tungsteno, resulta muy delicada y su alteración es la primera causa para que el dispositivo deje de funcionar.
- La manipulación de este dispositivo debe ser lo más suave posible, además no debe ser mojado o expuesto a ciertas condiciones ambientales. Resulta importante también evitar colocar sobre el mismo cualquier objeto de mucho peso, puesto que podría descalibrarse y afectar de manera drástica su desempeño en las mediciones.
- Habiendo empleado el instrumento, antes de guardarlo se deben limpiar de manera minuciosa todas sus partes, haciendo hincapié en la parte del cabezal, donde se debe remover todo el polvo y cualquier otra sustancia que se haya adherido y guardarlo en su estuche hasta su próximo uso.
Tipos de rugosímetro
Aunque este instrumento de medición posee una historia reciente en este ámbito, se han diseñado varios modelos que son empleados para distintos usos. En este apartado nos dedicaremos a realizar una exploración profunda acerca de todas estas versiones diseñadas para situaciones específicas.
Rugosímetro de palpador
Tal y como su nombre lo indica, este diseño incluye un palpador, el mismo se encarga de desplazarse de forma automática sobre la superficie de la pieza a medir. En su diseño también viene integrado un amplificador que se encarga del registro de la actividad del material, en otras palabras, refleja las imperfecciones encontradas durante el muestreo de la pieza. Dentro de este tipo, hay varios modelos donde varía el diseño de la punta, los cuales se describen a continuación:
- Rugosímetro con palpador inductivo: El término inductivo se refiere en este caso a la forma en que el palpador se mueve sobre la superficie, que para este tipo de versión, se realiza de manera tal que el campo magnético del instrumento cambia al igual que su flujo, esto con el fin de crear una señal eléctrica de mayor alcance que será leída posteriormente.
- Rugosímetro con palpador capacitivo: Este diseño del instrumento posee la particularidad de desplazarse sobre la superficie únicamente de manera vertical, además puede modificar la capacidad del condensador, que se entiende como un almacén de la energía eléctrica, y con esto modificar la señal que es transmitida.
- Rugosímetro con palpador piezoeléctrico: Es llamado de esta manera porque al desplazarse, el palpador puede cambiar por completo todo el producto piezoeléctrico (parte del instrumento) y al realizarse este cambio, crea una señal eléctrica que es enviada al instrumento.
- Rugosímetro con patín mecánico: Este modelo viene integrado con un patín que será el que se desplace sobre el material mientras que la aguja integrada hace los análisis de la misma. El objetivo que desempeña esta versión es que analiza dos aspectos importantes: ondulación y rugosidad, dicha ondulación se entiende como las desviaciones que posee la superficie de la pieza.
- Rugosímetro de filtrado eléctrico: Una vez que la información es recolectada por el palpador, esta es enviada a un filtro eléctrico en donde se elimina todo lo referente al aspecto de las ondulaciones, puesto que no representan alguna importancia para los cálculos finales.
Rugosímetro de palpador láser
La principal característica que diferencia este modelo de cualquiera de los anteriores es que en la punta del mismo hay un palpador para que haga el escaneo de la superficie, la aguja del mismo es reemplazada por un láser, el cual posee una longitud de la onda de hasta unos 800 nm.
Este láser emite un rayo infrarrojo que se caracteriza por ser colimado, esto quiere decir que dentro de una cámara del instrumento hay dos espejos en los que se proyecta el haz de luz de dicho láser, de manera que sea paralela.
Rugosímetro láser con palpador
Este tipo de modelos difieren del anterior en una cuestión, los diseños convencionales del palpador por lo general vienen con un amplificador que es del tipo eléctrico, no obstante, para esta versión el mismo es interferométrico.
La integración de este dispositivo lo que hace es aumentar la luz emitida por medio de las estimulaciones de radiación, haciendo que el instrumento proporcione cálculos más precisos y que el láser siempre se mantenga estable.
Usos del instrumento
Los rugosímetros, a pesar de que han sido inventados de manera reciente, desempeñan con éxito un gran número de tareas, por lo general son utilizados en el sector industrial y metrológico, debido a su característica principal de medir las rugosidades de los artefactos con una excelente destreza, lo cual no es muy común en otros instrumentos de medición. Los usos principales que se le dan a este tipo de instrumentos son los siguientes:
- Verificar si la superficie a evaluar posee algún tipo de crestas y valles. Para esta labor se requiere el empleo de este instrumento puesto que este tipo de imperfecciones no son detalladas a simple vista.
- Este instrumento es empleado en su gran mayoría para realizar análisis de la calidad de los productos fabricados, donde es el encargado de garantizar la durabilidad del material.
- Con respecto a las piezas metálicas, este instrumento resulta necesario para explorar la rugosidad que presentan las mismas.
- Este dispositivo también realiza la función de determinar el grado de desgaste y la resistencia que posee el material del producto fabricado.
- También es utilizado para conocer el grado o nivel de fricción que posee un material de algún artefacto diseñado por la industria, antes de su producción masiva y posterior venta.
- Por último, este instrumento también es manejado en laboratorios para estudiar la superficie de varios elementos destinados para otros análisis.
De manera general se puede resumir que este instrumento es un recurso de vital importancia para cualquier ámbito del campo industrial, puesto que permite realizar un análisis detallado acerca de la calidad de sus productos fabricados y de esta forma, asegurar con un alto grado de precisión y confiabilidad que el artefacto posee una buena duración.
Importancia
Como se ha explicado anteriormente, este instrumento resulta muy importante en el campo de la industria, dado que todos los productos diseñados y fabricados deben pasar por un control de calidad en donde se asegure que el mismo no presenta ningún tipo de falla y que el material con el que fue elaborado es lo suficientemente resistente.
Poder garantizar que el producto a vender sea de la mejor calidad, es lo que supone que mantendrá una empresa a flote, de manera que si este instrumento logra detectar imperfecciones, desnivelaciones o incluso desgaste, se está a tiempo de corregir y así seguir proporcionando una mejor calidad al público al que está dirigido el producto.
De igual manera, se debe destacar que la invención de este instrumento ha sido un gran paso para el ámbito de la metrología, puesto que su trazabilidad presenta una gran importancia a la hora de entender las magnitudes, para así poder asegurar la normalización de éstas.
A pesar de que este instrumento fue elaborado hace poco tiempo, la rugosidad es una ciencia que ha sido estudiada dentro de la industria de elaboración de productos desde hace mucho tiempo, por ende, parece lógico pensar que requerían de un dispositivo que contribuyera de buena forma en la verificación de sus elementos de producción.
Lo más importante que se le atribuye al uso de este instrumento es precisamente garantizarle a la población que los productos que han sido elaborados en las industrias gozan de una perfecta resistencia, puesto que han pasado por un arduo proceso para comprobar su calidad, ya sean piezas mecánicas, tornillos, entre otros elementos de uso común, empleados con el fin de satisfacer las necesidades más básicas.
Ha sido todo por el artículo de hoy, esperamos que la información proporcionada haya sido de gran ayuda. Le hacemos la invitación a leer también: Astrolabio y Vaso de precipitado