El perfil de anclaje para pintura es la rugosidad creada en una superficie, normalmente metálica, antes de aplicar un recubrimiento protector. Su función es proporcionar valles y picos para que la pintura se adhiera mecánicamente al sustrato.
El acero a menudo se limpia con chorro abrasivo o presenta rugosidad antes de pintarlo. La altura de pico a valle del «perfil de anclaje de la superficie» resultante es un factor crítico y determinante en el desempeño de la pintura aplicada y otros recubrimientos protectores.
Para optimizar el rendimiento del recubrimiento y el uso del material, es necesario evaluar y medir la altura del perfil de la superficie. Lograr un perfil de superficie óptimo es una parte fundamental de la preparación de la superficie antes de la aplicación de capas de pintura, recubrimientos, revestimientos y cemento.
Qué es el perfil de anclaje
Es la medición de la rugosidad o "perfil" creado en el metal (generalmente mediante chorreo abrasivo o granallado) antes de aplicar el recubrimiento. El objetivo es crear "valles y picos" para que el recubrimiento se agarre mecánicamente.
La norma ASTM D4417-115 define el perfil de superficie o anclaje como «la altura de los picos principales en relación con los valles principales».
La determinación del perfil de la superficie depende de su definición. ISO1 8503-12 lo define como la altura de los picos principales en relación con los valles principales. ASTM3 D71274 lo describe como las desviaciones verticales positivas y negativas medidas a partir de una línea media, aproximadamente el centro del perfil que se está evaluando.
Una superficie de acero después de la limpieza con chorro de arena consiste en irregularidades aleatorias con picos y valles que no son fáciles de caracterizar.
Por qué es importante para la pintura
Una altura del perfil de la superficie demasiado baja puede reducir la fuerza de adherencia del recubrimiento. El perfil bajo puede reducir la fuerza de adhesión del revestimiento.
Al ser demasiado alto los picos, pueden recibir una cobertura insuficiente y posiblemente oxidarse de manera prematura.
El grado de perfil en la superficie afecta al rendimiento general de un revestimiento y determina aspectos como adherencia, cobertura y en general volumen usado del revestimiento.
Los recubrimientos de alto rendimiento fallan por dos razones: el sustrato no está suficientemente limpio, o el sustrato no tiene el perfil correcto.
La limpieza sola no es suficiente. El sustrato también debe proporcionar anclaje mecánico para el recubrimiento - un perfil de anclaje medido en micrómetros de profundidad pico a valle (Rz).
Cada proyecto tiene su propia combinación de sustrato, especificación de recubrimiento y requisitos del fabricante.
Altura de pico a valle y densidad de picos
Las investigaciones emergentes de los últimos 15 años han demostrado que la altura del perfil en la superficie no es el único parámetro importante.
Se ha demostrado que la densidad máxima (también conocida como conteo de picos), el número de picos en el perfil de la superficie por unidad de área, es un fuerte determinante de la adhesión del recubrimiento y la resistencia a la corrosión.
Por ello, la evaluación del perfil de anclaje no debe limitarse únicamente a comprobar la profundidad máxima. También es importante considerar cuántos picos existen en una unidad de superficie y cómo se distribuyen las irregularidades creadas por la preparación abrasiva.
Preparación del acero antes del recubrimiento
Las superficies de acero se limpian con frecuencia por impacto abrasivo antes de la aplicación de recubrimientos protectores. Este proceso elimina los recubrimientos anteriores y endurece la superficie para mejorar la adherencia del recubrimiento.
SSPC-SP10 / NACE No. 2 / ISO 8501-1 Sa 2½ define metal casi blanco: al menos el 95% de cada unidad de área de la superficie debe estar libre de aceite, grasa, polvo, cascarilla de laminación, óxido, recubrimiento, óxido metálico, productos de corrosión y cualquier materia extraña visible.
El cumplimiento de la limpieza especificada y la obtención de una rugosidad adecuada son controles diferentes. Una superficie puede estar visualmente limpia y, al mismo tiempo, presentar un perfil insuficiente o excesivo para el sistema de pintura previsto.
| Aspecto de la superficie | Riesgo para el recubrimiento |
|---|---|
| Perfil demasiado bajo | Puede reducir la fuerza de adherencia del recubrimiento. |
| Perfil demasiado alto | Los picos pueden recibir una cobertura insuficiente y posiblemente oxidarse de manera prematura. |
| Superficie insuficientemente limpia | Los recubrimientos de alto rendimiento pueden fallar. |
| Perfil correctamente controlado | Favorece la adherencia, la cobertura y el rendimiento general del revestimiento. |
Normas y definiciones de medición
Existe una gran variedad de normas y métodos de medición para determinar el perfil de anclaje.
La industria no tiene estándares de perfil de superficie con valores trazables a un Instituto Nacional de Metrología. Al no tener estándares físicos, la industria ha elegido un método de arbitraje.
NACE, ASTM e ISO describen la altura del perfil de la superficie como la distancia medida desde la parte superior del pico más alto hasta el fondo del valle más bajo en el campo de visión de un microscopio óptico.
Un microscopio se enfoca en el pico más alto dentro del campo de visión. La distancia recorrida por la lente para enfocar el valle más bajo dentro del mismo campo de visión es una sola medida de la altura del perfil.
La media aritmética de 20 de estas mediciones da como resultado la altura media máxima entre el pico y el valle.
Hay una variedad de métodos disponibles para determinar el perfil de la superficie y la altura pico a valle del perfil de la superficie del concreto (CSP), cada uno con diferentes niveles de precisión y eficiencia.
Comparadores de perfil de superficie
ISO fabrica comparadores de perfiles de superficie para acero limpiado por chorro de arena o granalla, que se basan en el método del microscopio de enfoque.
Utilizando medios visuales o táctiles, el usuario compara la superficie de acero con el perfil de cada segmento del comparador para aplicar una clasificación adecuada de "fino", "medio" o "grueso".
El Anexo B de la norma ISO 8503-5 muestra que existe una buena correlación entre estos comparadores y la medición con métodos de réplica de cinta y palpador de rugosidad.
Los comparadores permiten realizar una evaluación práctica en obra, aunque la clasificación depende de la comparación visual o táctil de la superficie con los segmentos de referencia.
Cinta de réplica
La cinta de réplica es simple, relativamente barata, y muestra una buena correlación comparado con los resultados del microscopio.
La cinta réplica consiste en una capa de espuma compresible adherida a un sustrato de poliéster incompresible de espesor muy uniforme (2 mils).
Cuando se presiona contra una superficie de acero rugosa, la espuma colapsa y forma una impresión de la superficie.
Según la norma ISO 8503-5 la cinta réplica mide un "perfil medio máximo de pico a valle" porque los yunques del micrómetro aplanan ligeramente el perfil de la réplica, de modo que la lectura equivale a un valor medio máximo, aunque no es lo mismo que una media matemática.
Los lectores de cinta de réplica como el PosiTector RTR H y PosiTector RTR 3D son instrumentos ideales para medir la altura pico-valle.
PosiTector RTR 3D - Genera imágenes en miniatura bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D).
Micrómetro de profundidad
Un instrumento micrométrico de profundidad tiene una base plana que se apoya en la superficie y una sonda con resorte que cae en los valles del perfil de la superficie.
Los micrómetros de profundidad equipados con una base plana y una sonda de punta fina, como el PosiTector SPG, son un método de bajo costo por medición que utiliza una punta con resorte que cae en los valles de una superficie de acero granallado para medir la altura de pico a valle.
PosiTector SPG se trata de un equipo electrónico portátil para la medida y registro de la altura del perfil de la superficie de pico a valle sobre superficies que han sido tratadas con limpieza por chorreado.
Resistente a disolventes, ácidos, aceites, agua y polvo, dispone de una superficie de apoyo de alúmina con punta de carburo de tungsteno para una vida útil más larga y duradera.
Actualmente, la norma ASTM D4417 requiere que el usuario promedie todas las mediciones de micrómetros de profundidad sin importar cuán bajas puedan ser algunas lecturas.
Rugosímetro
El rugosímetro es un dispositivo portátil de medición de la rugosidad de la superficie funciona dibujando un palpador a una velocidad constante en toda la superficie.
El instrumento registra las distancias hacia arriba y hacia abajo que recorre el palpador de rugosidad a medida que atraviesa la superficie.
Mide Rt de acuerdo con ISO 428710, donde Rt es la distancia vertical entre el pico más alto y el valle más bajo dentro de cualquier longitud de evaluación dada de 0.5 pulgadas.
Este método registra el desplazamiento del palpador a lo largo de la superficie y permite evaluar las variaciones verticales del perfil dentro de una longitud de evaluación determinada.
Instrumentos para medir el perfil de anclaje
Los medidores de perfil de ancleje como el PosiTector SPG y lectores de cinta de réplica como el PosiTector RTR H y PosiTector RTR 3D son instrumentos ideales para medir la altura pico-valle.
Un instrumento micrométrico de profundidad tiene una base plana que descansa en la superficie y una sonda cargada por resorte que cae en los valles del perfil de la superficie.
PosiTector RTR 3D genera imágenes en miniatura bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D), lo que permite visualizar la geometría de la superficie además de obtener la lectura correspondiente.
El teclado de pantalla táctil permite cambiar rápidamente el nombre de los lotes, agregar notas y.
La tecnología Bluetooth 4.0 permite la transferencia de datos a un dispositivo móvil que ejecuta la aplicación PosiTector o una impresora portátil opcional.
El Puerto USB permite una conexión rápida y sencilla a un PC y suministrar energía continua.
La Unidad USB PosiSoft proporciona acceso a las lecturas y gráficos almacenados mediante navegadores web universales para PC / Mac o exploradores de archivos.
| Método | Características principales |
|---|---|
| Comparador de perfil | Comparación visual o táctil y clasificación como "fino", "medio" o "grueso". |
| Cinta de réplica | Método simple, relativamente barato y con buena correlación comparado con los resultados del microscopio. |
| Micrómetro de profundidad | Base plana y sonda con resorte que cae en los valles del perfil. |
| Rugosímetro | Palpador que recorre la superficie a velocidad constante y mide Rt. |
| PosiTector RTR 3D | Genera imágenes en miniatura bidimensionales (2D) y tridimensionales (3D). |
Microscopía y métodos de laboratorio
Los instrumentos que pueden medir este perfil con un alto grado de precisión, como los microscopios electrónicos de barrido, sólo son adecuados para uso en laboratorio.
El método del microscopio óptico se utiliza como referencia para describir la distancia entre el pico más alto y el valle más bajo dentro de un campo de visión.
La evaluación microscópica puede ofrecer una alta precisión, pero su aplicación en obra resulta menos práctica que los métodos portátiles de comparación, réplica o palpado.
Valores de perfil de anclaje
En acero API 5L estándar (el sustrato de tubería de petróleo más común), el Bristle Blaster® produce habitualmente 65-85 µm Rz (2,6-3,3 mil) - centrado en la ventana que maximiza la vida útil del recubrimiento para la mayor gama de sistemas.
Un ensayo de construcción naval realizado por Asset Inspection Consultants (Adelaida) y ASC Shipbuilding registró valores de perfil del Bristle Blaster® consistentemente por encima de 50 µm en aceros de grado DH36 y DH55, en comparación con 30-40 µm de métodos de amoladora comparables - por debajo de la recomendación del fabricante de recubrimiento.
| Sustrato o método | Perfil registrado |
|---|---|
| Acero API 5L estándar con Bristle Blaster® | 65-85 µm Rz (2,6-3,3 mil) |
| Aceros DH36 y DH55 con Bristle Blaster® | Consistentemente por encima de 50 µm |
| Métodos de amoladora comparables | 30-40 µm |
Estos son exactamente los mismos métodos utilizados para calificar superficies granalladas.
Sí. El Bristle Blaster® es la única herramienta manual motorizada documentada para alcanzar SSPC-SP10 / NACE No.
El mecanismo ha sido caracterizado de forma independiente por el Prof. Robert J. Stango (Universidad Marquette) en trabajo publicado por NACE Internacional (Paper C2014-5152).
Relación con el espesor de película
Consiste en determinar el grosor de la capa aplicada sobre el metal.
Es crítico porque un espesor insuficiente no protegerá el metal, mientras que uno excesivo puede agrietarse o desperdiciar material.
El perfil de anclaje influye en la cantidad de recubrimiento necesaria para cubrir los picos y los valles. Cuando la rugosidad aumenta, la pintura debe proporcionar una cobertura suficiente sobre toda la geometría de la superficie, incluidos los puntos más elevados y las zonas profundas.
Adherencia y control del recubrimiento
Evalúa qué tan fuerte está unido el recubrimiento al sustrato metálico una vez seco.
Determina si el sistema de protección fallará prematuramente bajo tensión.
Pruebas comunes: Arranque (Pull-off): Mide la fuerza necesaria para desprender un "dolly" pegado a la superficie.
La medición del perfil de anclaje se realiza antes de aplicar la pintura, mientras que la prueba de arrancamiento evalúa posteriormente la fuerza de unión del recubrimiento seco al sustrato metálico.
¿Sabías Qué? Perfil de Anclaje
Procedimiento general de control
- Las superficies de acero se limpian con frecuencia por impacto abrasivo antes de la aplicación de recubrimientos protectores.
- La superficie preparada se comprueba para verificar que esté libre de aceite, grasa, polvo, cascarilla de laminación, óxido, recubrimiento, óxido metálico, productos de corrosión y cualquier materia extraña visible.
- Se determina el método de medición apropiado según la norma, el sustrato, la especificación del recubrimiento y los requisitos del fabricante.
- Se mide la altura pico-valle mediante un comparador, cinta de réplica, micrómetro de profundidad o rugosímetro.
- Se registran las lecturas y se calcula el valor medio cuando lo exige el método aplicado.
- Se compara el resultado con la especificación del proyecto y con las recomendaciones del fabricante del recubrimiento.
- Se comprueba que el perfil no sea demasiado bajo ni demasiado alto para el sistema de pintura seleccionado.
Mediante el uso de métodos de prueba e instrumentos estandarizados, es posible identificar el perfil de superficie óptimo, lo que reduce la posibilidad de fallas en la adhesión del recubrimiento, previene la corrosión, crea acabados de pintura ideales e instalación de capas de cemento resistentes.