Resumen: Conocer las variantes en las mediciones de un ensayo de niebla salina neutral y como validar que el procedimiento se está realizando de la manera adecuada, conforme al correcto uso de los equipos, así como el uso de patrones de medición.
Introducción: Para garantizar que un ensayo se realiza de manera adecuada existen diversas mediciones que se pueden realizar antes, durante y después del ensayo de NSS tomando como referencia los estándares más utilizados, que establecen los parámetros de medición en los ensayos NSS, siendo éstos el estándar ASTM B 117 y el ISO 9227.
1. Mediciones y errores
1.1 Definiciones
Las mediciones generalmente involucran la utilización de un instrumento como un medio físico para determinar una cantidad o variable, el medidor sirve como una extensión de las facultades humanas y en muchos casos habilita a una persona para determinar el valor de una cantidad desconocida que con las facultades humanas innatas no podría medir.Un instrumento entoncesse puede definir como un dispositivo para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variable. El instrumento electrónico, como su nombre lo indica, se basa en principios electrónicos para realizar su función.
El trabajo en mediciones emplea una serie de términos los cuales se definen a continuación:
Instrumento: Un dispositivo empleado para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variable.
Exactitud: La cercanía con la que la lectura de un instrumento se aproxima al valor verdadero de la variable medida.
Precisión: Una medida de la repetibilidad de las mediciones; esto es, dado un valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado con el cual mediciones sucesivas difieren una de otra.
Sensibilidad: La relación de la señal de salida o respuesta del instrumento al cambio de la entrada o variable medida.
Resolución: El cambio más pequeño en el valor medido para el cual el instrumento responderá.
Error: La desviación del valor verdadero al valor medido.
Se pueden utilizar varias técnicas para minimizar el efecto de los errores. Por ejemplo, al hacer mediciones de precisión, es recomendable registrar una serie de mediciones en vez de confirmar en una sola observación. Los métodos alternos de medición, así como el uso de diferentes instrumentos para realizar el mismo experimento provén una buena técnica para mejorar la exactitud.
1.2 Exactitud y precisión
Exactitud se refiere al grado de acercamiento, aproximación o conformidad al valor verdadero de la cantidad bajo medición. La precisión se refiere al grado de concordancia dentro de un grupo de mediciones o instrumentos.
Como ejemplo podemos tomar dos balanzas analíticas de la misma marca y modelo, ambas fabricadas de la misma manera y con las mismas características de medición; por lo tanto, pueden medir con la misma precisión, pero si los valores arrojados difieren considerablemente la exactitud de las balanzas puede ser muy diferente.
La precisión se compone de dos características: la conformidad y el número de cifras significativas con las cuales se puede realizar la medición.
Considerando el ejemplo de la balanza, podemos tener una masa de 15.3865 g y el equipo indica un valor de 15.4 g en todas las mediciones. Este valor es tan cercano al verdadero tanto como el equipo puede estimar la lectura sobre la escala. Aun cuando no hay desviaciones del valor observado, el error creado por las limitaciones de la escala es un error de precisión. Este ejemplo ilustra que la conformidad es una condición necesaria pero no suficiente para la precisión por la falta de cifras significativas. Similarmente, la precisión es una condición necesaria pero no suficiente para la exactitud.
Muy a menudo el principiante se inclina a aceptar las lecturas de los instrumentos tal como se presentan y no está prevenido acerca de que la exactitud de las mediciones no está garantizada necesariamente por su precisión. En efecto, una buena técnica de medición demanda escepticismo continuo acerca de la exactitud de los resultados.
En trabajos críticos, una buena práctica dicta que el observador debe hacer un conjunto independiente de mediciones, usando diferentes instrumentos o diferentes técnicas de medición no sujetas a los mismos errores sistemáticos. Debe estar seguro también de que el instrumento funciona apropiadamente y está calibrado contra conocidos estándares y que no está fuera de ciertos efectos de influencian la exactitud de sus mediciones.
1.3 Tipos de errores
Ninguna medición se puede efectuar con una exactitud perfecta, pero es importante hallar cuál es la exactitud actual y como los diferentes errores entran en la medición. Un estudio de los errores es el primer paso para determinar la exactitud del resultado final y sus errores.
Los errores pueden provenir de diferentes fuentes y normalmente se clasifican bajo tres categorías principales:
Errores brutos: Comprenden los errores humanos, tales como la lectura de los instrumentos, ajuste incorrecto y aplicación inapropiada de ellos y errores de cómputo.
Errores sistemáticos: Provienen de los instrumentos, tal como el desgaste o defecto de ellos y los defectos del medio ambiente en el equipo.
Errores al azar: Aquellos debidos a causas que no se pueden establecer directamente debido a variaciones al azar en el parámetro o en el sistema de medición.
2. Instrumentos
Para realizar las diferentes mediciones en el ensayo NSS se requieren los siguientes instrumentos:
Blanaza
Instrumento empleado para mediciones de masa, el cual debe tener una resolución lo más cercana a 1 mg para realizar análisis de pérdida de masa, comúnmente se conocen como balanzas analíticas, mientras que para pesar la cantidad de cloruro de sodio la resolución de 0.1 g es suficiente, para esto se suelen ocupar balanzas electrónicas o granatarias.
Se debe considerar que preferentemente no se puede utilizar el mismo equipo para las dos funciones ya que los equipos que tienen una mejor resolución no cuentan con mucha capacidad de medición, una balanza analítica con una resolución de 0.0001 g tiene un alcance de 220 g en muchos casos.
Medidor de conductividad eléctrica
Instrumento empleado para medir la conductividad eléctrica del agua, las lecturas se deberán realizar en micro Siemens sobre centímetro (mS/cm), siendo capaz de medir al menos entre 0 y 20 mS/cm.
Medidor de potencial de Hidrogeno
Instrumento empleado para medir el potencial de hidrogeno de los líquidos. Los errores sistemáticos son frecuentes en este instrumento; ya que, para medir el pH debemos tener en cuenta la temperatura a la que se realiza la medición considerando que una diferencia de temperatura modifica el pH de las soluciones. Para los ensayos de NSS se recomienda un rango de 23±2°C y una humedad de 50%.
Refractómetro
En ocasiones el mismo instrumento tiene la capacidad de medir diferentes magnitudes, en el mercado podrás encontrar equipos diseñados para medir potencial de hidrogeno y conductividad eléctrica entre otras aplicaciones. Refractómetro: Instrumento empleado para medir la concentración salina de la solución, se debe considerar un instrumento capaz de medir cloruro de sodio con una concentración del 5%.
Probeta
Instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio común que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes.
Para la aplicación en ensayos NSS debemos considerar dos medidas; ya que, como lo mencionamos anteriormente debemos valorar la resolución que buscamos para las diferentes mediciones. Se debe tener en cuenta una probeta capaz de medir por lo menos 24 ml y máximo 144 ml considerando que la medición de la recolección de la solución salina sea a las 72 horas y los líquidos recolectados tengan un valor de 2 ml/h por sección de recolección. Por otra parte, para preparar la solución salina debemos considerar una probeta de al menos un litro de capacidad para medir la cantidad de agua que se va a utilizar en la solución salina.
Densímetro
Instrumento empleado en medir la densidad especifica relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa, conductividad y temperatura.
3. Patrones de medición
Un patrón de medición es una representación física de una unidad de medición. Una unidad se realiza con referencia a un patrón material arbitrario o a un fenómeno natural, incluyendo constates físicas y atómicas.
Así como existen unidades fundamentales y derivadas de medición existen diferentes tipos de patrones de medición clasificados de acuerdo con su función y aplicación en las siguientes categorías:
a) Patrones internacionales
b) Patrones primarios
c) Patrones secundarios
d) Patrones de trabajo
Los patrones de medición nos ayudan a verificar las mediciones de los equipos que se están usando, este proceso es de importancia, ya que son un punto crucial para garantizar el resultado final del ensayo.
Para los equipos que se utilizan en este ensayo se requieren patrones de masa, de acuerdo a las balanzas que se utilizan, patrones de conductividad, patrones de potencial de hidrogeno (pH 4, 7 y 10), patrones de conductividad eléctrica, puede ser de diferentes reactivos siempre y cuando la conductividad sea lo más cercana al valor que se desea medir, patrones de solución salina, son reactivos con una concentración establecida a los valores más cercanos a las mediciones que se realizan y patrones de soluciones con una densidad especifica establecida.
En el caso de las probetas, la forma de validar el grado de error de las mediciones es a través de calibraciones donde se comparan sus mediciones con otros equipos; por lo que, para estos instrumentos no es necesario considerar patrones.
4. ¿Qué medidas se deben obtener?
De acuerdo con los estándares antes mencionados debemos obtener las siguientes medidas:
* Los valores representados fueron exagerados tomando de referencia muestras de acuerdo con la indicación de ambos estándares; sin embargo, los pesos varían dependiendo de la muestra.
En el peso de la muestra se debe considerar que la pérdida de peso es muy pequeña, debido a esto se solicita una balanza con resolución de 0.0001 g.
Conclusión:
Las diferentes mediciones que se realizan durante la prueba deben estar soportadas por certificados de calibración de los equipos, verificaciones contra patrones certificados y realizar más de una medición.También se debe prestar especial atención en tener instrumentos y métodos adecuados de manipulación para el correcto desempeño de dichos ensayos. Con esto podemos minimizar el error de las mediciones y garantizar un buen seguimiento del proceso de los ensayos de corrosión NSS, así como resultados confiables.
Referencias
William David Cooper. (1982). Instrumentación electrónica y mediciones. España: PRENTICE/HALL INTERNATIONAL
ISO 9227 Ensayos de corrosión en atmósferas artificiales.
ASTM B117Salt spray and Salt Fog Testing