La reciente jornada sobre “Ensayos de Limpieza Técnica” organizada conjuntamente por LEICA y AZTERLAN, con la participación de NEURTEK y con el apoyo del Instituto de Fundición TABIRA, ha permitido profundizar en algunos aspectos clave de este método analítico de gran valor para la industria de automoción abarcando desde la normativa asociada a los mismos a las tecnologías y metodologías aplicables para su realización. En la sesión, la técnica de análisis químicos y experta en ensayos de grado de limpieza técnica para automoción de AZTERLAN Ana Barrena, presentó las principales claves de este ensayo.
El Ensayo de Limpieza Técnica de Componentes tiene como objetivo determinar la contaminación de partículas presentes en las áreas más relevantes de componentes o piezas de automoción y así poder prevenir que partículas potencialmente peligrosas entren en los sistemas críticos de funcionamiento (como sistemas hidráulicos, motor…) evitando fallos en servicio. Se trata de un ensayo normalizado y de alto valor para la industria de automoción cuya demanda es creciente entre los OEMs los cuales establecen límites de polución y/o características de las partículas de suciedad permitidas en los componentes. En los últimos años también está creciendo la demanda en otro tipo de sectores como el de aeronáutica o en la medicina ortodoncista. El Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN cuenta con este ensayo entre su oferta analítica (acreditado por ENAC según ISO16232).
Como explica la analista química de AZTERLAN Ana Barrena, “el concepto del procedimiento a seguir durante este análisis es simple: lavamos el componente a analizar con un fluido específico que tras el proceso se recoge y se filtra para, finalmente, analizar las partículas retenidas en dicho filtro valorando número, tamaño y naturaleza y valorando también gravimétricamente la masa de contaminante”. Sin embargo, dependiendo del tipo de componente a analizar y los requerimientos establecidos por el OEM existen múltiples variables que deben ser tomadas en cuenta para la ejecución correcta del estudio, como por ejemplo “la definición de los parámetros del método de extracción de suciedad de la/s pieza/s y su validación mediante el declining test”.
En relación a estos aspectos, Barrena explicó que la actualización de la norma ISO16232 del 2018 “define más detalladamente aspectos cruciales del proceso que la anterior versión del 2007 incluyendo instrucciones más minuciosas del proceso de validación de los parámetros de lavado. Además, incorpora propuestas de los parámetros de lavado de partida según el método elegido, fija los parámetros en el análisis óptico para microscopio, expone otras comprobaciones del proceso como el double check, concreta otros rangos de tamaño de estudio de partículas y expone instrucciones de manipulación de las piezas, embalaje, transporte, etc.”
Ana Barrena, experta en ensayos de limpieza técnica de componentes de AZTERLAN en un momento de su exposición
Definición y validación del método de extracción de suciedad
Si bien existen distintos medios para la extracción de polución de las piezas, los más habituales son el método por ultrasonidos y el lavado a presión. “En el primero, las piezas son introducidas en un fluido y se sonican durante un periodo de tiempo con el fin de favorecer el desprendimiento de las partículas retenidas en las mismas. En el segundo, las piezas son enjuagadas con el fluido a presión en unas condiciones específicas. En general, el método por ultrasonidos se encuentra indicado para lotes de piezas pequeñas e inspección de geometrías externas e internas mientras que el método de lavado a presión también puede ser aplicado a piezas de mayor tamaño y con el fin de inspeccionar geometrías externas e internas fácilmente accesibles. La técnica de ultrasonidos es muy eficaz, pero requiere tener en cuenta que las condiciones de lavado son más agresivas por lo que no es una técnica apta para todo tipo de materiales (por ejemplo piezas de fundición, aluminio fundido, piezas pintadas o recubiertas, sinterizados, etc.).”
Sin embargo, un “aspecto fundamental para la asegurar la fiabilidad de los resultados será la validación del propio método de extracción”. Con esta orientación, Barrena explicó la funcionalidad del “declining test” definido por la norma ISO16232 y que requiere la realización de seis ciclos consecutivos de extracción en las mismas condiciones para comprobar en qué punto se consigue una reducción mayor o igual del 90% de suciedad valorando en cada ciclo la masa de contaminante y/o número de partículas. Una vez alcanzado este criterio, las condiciones de lavado se extrapolan para poder realizar el ensayo. “El objetivo no es otro que demostrar que, efectivamente, estamos extrayendo la suciedad retenida. Si el proceso es correcto, se podrá observar que la cantidad de suciedad retenida en las piezas es cada vez menor en cada ciclo obteniendo un gráfico descendente (también conocido como “decay curve”). Una tendencia clara en esta dirección nos llevará a considerar que el método de extracción aplicado es válido. Si no fuese así, deberíamos reajustar el proceso”.
Otros aspectos clave para una correcta ejecución del ensayo de Grado de Limpieza de Componentes
Junto con la selección y validación del método de ensayo, la experta de AZTERLAN dio a conocer otros aspectos importantes para ejecutar el ensayo y asegurar la fiabilidad de los resultados:
- Características de las muestras: Las muestras deben contar con una superficie total mínima de 200 cm2.
- Realizar en ensayo en instalaciones y condiciones que permitan asegurar que no existe contaminación cruzada: En el caso de AZTERLAN, el centro dispone de una cabina específicamente diseñada para este tipo de ensayos ubicada en una sala equipada con sistemas de extracción de aire y separación de atmósferas que impiden la entrada de partículas.
- Embalaje y envío de muestras: La forma en que se remiten las muestras a analizar al laboratorio de referencia debe asegurar que no se aportan partículas durante los diferentes procesos asociados al empaquetado y envío de las muestras.
- Análisis apoyado por software: Si bien el análisis de las partículas retenidas en el filtro puede realizarse mediante inspección visual y técnicas manuales, el análisis apoyado en software específico ofrece rapidez y fiabilidad a los resultados. En el caso de AZTERLAN, el centro cuenta desde 2014 con un microscopio LEICA DM4000 M LED con software específico Leica Cleanliness expert 4.5.0.
Para evaluar los resultados, se combinan la evaluación gravimétrica (para lo que tras el secado del filtro este se pesa para poder determinar la masa de contaminante) y una valoración de las partículas retenidas, determinando, principalmente, el número y tamaño de las partículas, así como su naturaleza. “Para realizar este último análisis, en Azterlan empleamos un microscopio con polarizadores cruzados para poder distinguir partículas brillantes y no brillantes. Gracias al software de análisis de imagen se definen los rangos de tamaño de interés para que el sistema realice el contaje y la evaluación cuantitativa”.
En este sentido, y “como herramienta que aporta información interesante de carácter cualitativo” Barrena indicó que, en ciertas ocasiones, también es interesante complementar este análisis con “un análisis mediante microscopía electrónica de barrido, especialmente, si existen dudas sobre la procedencia de cierta polución o si desean realizarse ajustes en los procesos de producción, procesado o logística asociados a las piezas analizadas”.
Representantes de AZTERLAN, Leica, Neurtek y el Instituto de Fundición Tabira