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Espectrorradiómetros

¿Qué son los Espectrorradiómetros?

Los espectrorradiómetros son dispositivos que permiten analizar la luz (radiación) emitida por una sustancia mediante espectroscopia.

Al separar y detectar la luz en diferentes longitudes de onda y frecuencias, es posible estudiar la composición y propiedades de una sustancia. Aunque dos fuentes luminosas puedan parecer del mismo color al ojo humano, pueden tener radiancias espectrales diferentes.

Esto significa que al iluminar un conjunto de objetos, dos fuentes luminosas con diferentes radiancias espectrales pueden parecer del mismo color, pero al iluminar otro conjunto de objetos, pueden percibirse como colores distintos. Para evitar este fenómeno, es fundamental medir la radiancia espectral utilizando un espectrorradiómetro.

Usos de los Espectrorradiómetros

Los espectrorradiómetros tienen diversas aplicaciones en campos como el análisis químico, investigación de materiales, monitoreo ambiental, ciencias de la vida y astronomía. En el análisis químico, se utilizan para analizar la composición de sustancias, medir concentraciones de elementos y compuestos en soluciones y gases, y caracterizar pantallas e iluminación que utilizan fuentes de luz.

Al medir y reproducir la “radiancia espectral” en lugar del “color visto por el ojo humano”, se logra una reproducción precisa del color en diversas condiciones. En pantallas e iluminación, el color completo se logra mediante fuentes de luz en los tres colores primarios: rojo, azul y verde.

Para representar el color con precisión, es necesario medir y reproducir las tres fuentes de luz de colores primarios a nivel de radiancia espectral y distribuirlas adecuadamente. Esto permite obtener colores precisos en una amplia gama de situaciones.

Características de los Espectrorradiómetros

Los espectrorradiómetros representan cuantitativamente la luz en la escala de la radiancia espectral. La cantidad medida por un espectrorradiómetros es la “radiancia espectral”. Las unidades son W/sr/m2/nm-1 (vatios por estereorradián por metro cuadrado por nanómetro).

En general, la luz emitida por una fuente luminosa puede ser “intensa” o “débil”. De las escalas para medir esta “intensidad”, la “radiancia” es la métrica que tiene en cuenta la “intensidad de la luz emitida paralelamente a un plano”. A diferencia del flujo radiante (unidad W: vatios), que tiene en cuenta la superficie, la radiancia (unidad W/sr/m2) no tiene en cuenta la superficie ni el ángulo sólido.

La radiancia tiene la característica de variar con la longitud de onda y se expresa en términos de longitud de onda como “radiancia espectral”. Para medir la radiancia espectral, la luz emitida por una fuente luminosa se descompone (espectralmente) en longitudes de onda mediante una rejilla de difracción, y la luz separada espectralmente es recibida por un sensor. A continuación, la luz recibida se convierte en una señal eléctrica y se determina la radiancia espectral.

Muchos espectrorradiómetros están equipados con una unidad aritmética, que puede calcular valores como la luminancia (en oposición a la radiancia), el valor triestímulo XYZ y la coordenada de cromaticidad xy.

Tipos de Espectrorradiómetros

Entre los tipos específicos de espectrorradiómetros se incluyen los siguientes:

1. Espectrofotómetros

Se trata de un instrumento para medir la luz a longitudes de onda específicas absorbida por una sustancia y cuantificar la absorbancia (absorbancia) de esa luz. Los espectrofotómetros se utilizan ampliamente para analizar la concentración de sustancias y el progreso de las reacciones.

2. Espectrofluorómetro

Instrumento utilizado para medir la luz de fluorescencia reemitida por la excitación de la luz absorbida por una sustancia. Los espectrofluorómetros se utilizan ampliamente para analizar las propiedades y la concentración de sustancias.

3. Analizadores Espectroinfrarrojos

Este equipo se utiliza para analizar la composición y la estructura de una sustancia midiendo el espectro de la radiación infrarroja absorbida por la sustancia. Los analizadores espectroscópicos de infrarrojos se utilizan ampliamente en campos como el análisis químico y la investigación de materiales.

表面処理薬品

表面処理薬品とは

表面処理薬品とは、表面処理の工程で使用する薬品を表面処理薬品のことです。

金属の製品や部品をはじめ、一部のプラスチック製品などは、その素材の表面に膜を付けたり化学反応を起こさせるなどして、素材の機械的性能を向上させています。機械的性能には硬度、耐腐食性、耐摩耗性、耐熱性、密着性、絶縁性と導電性などがあります。また、同様に素材の表面に光沢や色合いなど装飾加工を施す例も多くあります。

このように素材の表面に何らかの加工を施すことで性能を向上させることや付加価値を付けることを表面処理と言い、表面処理の工程で使用する薬品を表面処理薬品と言います。

表面処理の工程には、膜付けや化学反応の前に必ず素材の表面から異物を取り除く脱脂、酸洗、水洗などの洗浄があります。また、必要に応じて素材の表面を活性化することもあります。このような処理のことを前処理と言います。前処理に使用する薬品や、表面処理の後に行う洗浄で使用する薬品までを含めて、表面処理薬品と言うこともあります。

表面処理薬品の使用用途

表面処理薬品を使用する主な表面処理には、化学反応、めっき、アルマイト、電着塗装などがあります。

1. 化学反応

化学反応を用いた表面処理では、薬液の中に素材を浸して素材の表面で化学反応を起こさせて表面の材質を変えます。その代表例には鉄製品に対して行う黒染めがあります。黒染めは鉄の表面に化学反応で四酸化三鉄皮膜ができ、錆びにくくなります。黒染め加工では素材の外側に膜を付けるのと違って、素材の寸法がほとんど変わらないのが特徴です。黒染めに使う黒染め液が市販されています。

2. めっき

めっきは金属の素材に別の金属の皮膜を付ける代表的な表面処理技術であり、一部のプラスチック素材にも使用されています。めっきは見た目を綺麗にする装飾性能の向上をはじめ、耐食性、各種機械的性能の向上など多くの使用目的があります。

めっきには金属イオンが溶け込んだ溶液の中に素材を浸して、電界をかけて素材の表面に皮膜を形成する電界めっきと、その他の化学反応を利用した非電界めっきがあります。電界めっきと非電界めっきの両方共にめっき液を使用します。めっき液は多種多様なものが市販されており、素材と使用目的に応じて選ぶことができます。

3. アルマイト

アルマイトはアルミニウムの素材に酸化被膜を作る表面処理です。アルミニウムは空気中で酸化被膜を作ります。しかし、その皮膜は薄くて浸食されやすいので、より厚い皮膜を付ける表面処理がアルマイトです。アルマイトでは酸溶液中でアルミニウムを陽極電解し、表面に陽極酸化被膜を作ります。酸化被膜を形成した上で着色が行われる場合もあります。

4. 電着塗装

電着塗装では、樹脂などの非金属性の水溶性塗料を浸した液槽に素材を浸し、素材を電極として直流電流を流して、素材表面に塗料を電着させます。電着塗装では、素材をマイナス極として行う塗装をカチオン電着塗装と言います。カチオン電着塗装は防錆性に優れた皮膜を作れることから、自動車のボディの下塗り塗装に広く使われています。一方、素材をプラス極として行う塗装をアニオン塗装と言い、アルミに電着塗装を行う際などに使用されています。

以上の例は、代表的な表面処理ですが、実際にはさらに多くの表面処理方法があり、それぞれの方法は、さらに細分化されて段階的に工程が進められます。従って、多種多様な表面処理薬品が開発され、市販されています。

表面処理薬品の原理

表面処理はいずれの場合も、処理を行う前に素材の表面を整える前処理が必須になります。めっきや電着塗装の際に、素材の表面に脂分や錆びや不要な膜などが付いていると、成膜が上手く行かなかったり、後で膜が剝がれるなどの不良が発生します。黒染め塗装も、素材の表面に油汚れが残っていると塗装に色むらが発生します。

このような不良の発生を防ぐために、油成分を取り除く脱脂、錆びや汚れを落とす酸洗、薬液を落とす純粋洗浄などを確実に行った上で表面処理の本工程に移ります。

表面処理では、表面処理液を浸した液槽の中に素材を浸して処理を行います。その際に、薬液の濃度と温度の管理をはじめ、電気的な処理をする場合には、電極の位置や電界の強さなど、様々なパラメータの管理が重要になって来ます。このパラメータはノウハウの蓄積によって精度が向上します。そのため表面処理薬品をうまく使いこなすには、確実な前処理とノウハウの蓄積が重要です。

表面処理薬品の選び方

表面処理を行う際には、まず素材を選定し、どのような性能や機能を持たせたいかを考え、それに合った表面処理方法を選択します。表面処理の手法が定まったら前処理、後処理の工程も考えて、必要な表面処理薬品を選択します。

表面処理薬品は多種多様なものが販売されているため、専門家に相談しながら決定することが必要な場合もあります。

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Espectrofotómetros

¿Qué son los Espectrofotómetros?

Los espectrofotómetros son dispositivos que dividen la luz en diferentes longitudes de onda, la irradian sobre una muestra y miden la cantidad de luz transmitida y reflejada por la muestra. Son herramientas versátiles utilizadas en diversos campos como investigación, desarrollo, control de calidad y análisis químico.

Existen diferentes tipos de espectrofotómetros, como el espectrofotómetro ultravioleta de vacío (VUV), el espectrofotómetro ultravioleta-visible (UV-Vis) y el espectrofotómetro de infrarrojos (IR). Cada uno de ellos utiliza la luz en un rango de longitudes de onda específico para obtener distintos tipos de información sobre la muestra analizada.

Principio de los Espectrofotómetros

Los espectrofotómetros detectan la luz transmitida o reflejada por una muestra y generan un espectro correspondiente. Estos espectros ofrecen diversas informaciones sobre la muestra, como análisis cuantitativo basado en las intensidades de los picos, análisis cualitativo según las formas de onda espectrales, y evaluación de estados electrónicos, estructuras moleculares y propiedades de los materiales.

El instrumento consta de una fuente de luz, una sección de espectroscopia, una sección de muestra y un detector. La fuente de luz emite luz para el análisis, utilizando tubos de descarga de deuterio para la región ultravioleta y lámparas de tungsteno para las regiones visible e infrarroja cercana.

El espectrógrafo selecciona la luz de una longitud de onda específica a partir de la luz de la fuente mediante filtros, prismas o rejillas de difracción. La sección de muestra contiene la célula que contiene la muestra a medir y está hecha principalmente de vidrio o cuarzo.

El detector convierte la luz transmitida por la muestra en una señal eléctrica. Los tipos de detectores incluyen fotosemiconductores (fotocélulas) y tubos fotomultiplicadores (fotomultiplicadores). Con todas estas partes, el espectrofotómetro es capaz de proporcionar valiosa información sobre las muestras analizadas.

Tipos de Espectrofotómetros

Los espectrofotómetros irradian una muestra con luz y pueden examinar la longitud de onda y la absorción de la luz transmitida y reflejada. Existen varios tipos de equipos en función de la luz irradiada. En esta sección se ofrece una visión general de tres espectrofotómetros: espectrofotómetro ultravioleta de vacío, espectrofotómetro UV-visible y espectrofotómetro de infrarrojos.

1. Espectrofotómetros Ultravioleta de Vacío (VUV)

Este instrumento utiliza la luz en la región ultravioleta de vacío (por debajo de 200 nm) como fuente luminosa para examinar la luz transmitida a través de los materiales y reflejada por éstos. La luz en la región ultravioleta del vacío es absorbida por las moléculas de oxígeno y nitrógeno, por lo que las mediciones deben realizarse en condiciones de vacío. Se utiliza para evaluar las propiedades de los materiales.

2. Espectrofotómetros Ultravioleta-Visible (UV-Vis)

Este instrumento utiliza luz ultravioleta (200-380 nm) y luz visible (380-780 nm) como fuente luminosa para examinar la luz transmitida y reflejada por un material. Puede utilizarse para el análisis cualitativo y cuantitativo de los componentes de las muestras. 

3. Espectrofotómetros de Infrarrojos (IR)

Existen dos tipos de espectrofotómetros IR: espectrofotómetros de infrarrojo cercano que utilizan luz de infrarrojo cercano (780-2500 nm) y espectrofotómetros de infrarrojo medio que utilizan luz de infrarrojo medio (2500-25000 nm). Pueden utilizarse para estimar enlaces moleculares y grupos funcionales y para el análisis cuantitativo de componentes.

Los espectrofotómetros especiales incluyen los espectrómetros Raman, que detectan la luz Raman dispersa de una muestra para identificar la estructura molecular del material y evaluar sus propiedades físicas, y los espectrofotómetros infrarrojos por transformada de Fourier, que utilizan un interferómetro para detectar simultáneamente luz no dispersiva en todas las longitudes de onda y calcular cada componente de longitud de onda realizando una transformada de Fourier ( Fourier Transform Infrared Spectroscopy: FT-IR), que detecta simultáneamente luz en todas las longitudes de onda de forma no dispersiva mediante un interferómetro y calcula cada componente de longitud de onda mediante una transformada de Fourier.

Más Información sobre los Espectrofotómetros

1. De Haz Simple y de Haz Doble

La óptica de los espectrofotómetros varía mucho en función de su finalidad. A modo de ejemplo, se describen los sistemas de haz único y de doble haz.

La óptica monohaz (monocromática) se refiere a un sistema óptico en el que la luz monocromática (luz de una sola longitud de onda) es iluminada por un monocromador y la luz reflejada o transmitida es detectada por un detector. Como la configuración del sistema óptico es muy sencilla, puede obtenerse a un coste relativamente bajo. Sin embargo, también es un sistema óptico propenso a errores a lo largo del tiempo debido a la deriva causada por las fluctuaciones de la fuente de luz y el autocalentamiento del dispositivo, etc. A pesar de su simplicidad, no es adecuado para mediciones que requieren un alto grado de precisión debido a los elevados errores de medición.

El método de doble haz mejora estos inconvenientes. En el método de doble haz, la luz dividida espectralmente por el monocromador se divide en una luz de muestra y una luz de referencia mediante un semiespejo o similar. La luz de muestra se ilumina sobre la muestra y, al igual que en el sistema de haz único, la luz reflejada y transmitida se detecta mediante un detector. Por otra parte, la luz de referencia se utiliza para compensar la deriva causada por el instrumento.

Como tanto la luz de referencia como la de muestra contienen errores inducidos por el instrumento, la señal obtenida de la luz de referencia se procesa frente a la señal obtenida de la luz de muestra para anular los efectos.

2. Directrices para el Mantenimiento Diario de los Espectrofotómetros

Uno de los problemas que pueden plantear los instrumentos de medida es el mantenimiento y la garantía de su precisión. Los espectrofotómetros no son una excepción a este problema. Las inspecciones diarias son esenciales, ya que es demasiado tarde para tomar contramedidas después de que se haya producido un fallo.

A modo de guía, aquí tiene algunos indicadores importantes para los espectrofotómetros. El control diario de estos indicadores puede conducir a la detección precoz de anomalías.

Precisión de la longitud de onda
Se refiere al error entre la longitud de onda detectada por el instrumento y la longitud de onda de la fuente de luz. La precisión de la fuente de luz o del detector puede comprobarse realizando inspecciones rutinarias.

Repetibilidad de la longitud de onda
Se refiere a la variación de la longitud de onda cuando se mide repetidamente la misma longitud de onda. El error se controla mediante la varianza, la desviación típica y el valor medio.

Resolución
Evalúa el ancho de banda cuando se mide luz monocromática. Existen varias definiciones de ancho de banda, pero aquí se controla mediante FWHM.

Luz parásita
Se refiere a la luz en longitudes de onda distintas de la longitud de onda objetivo obtenida del dispositivo. Si no se define la luz parásita, la corrección del espectro obtenido será opaca.

電着受託加工

電着受託加工とは

電着受託加工とは、外部からの委託を受けて、電着塗装を用いて部品や製品などの素材の表面に機能性膜を成膜するサービスです。

電着塗装では水溶性塗料の入った液槽に素材を浸し、素材と電極の間に直流電流を流し、塗料を電気的に吸着させて皮膜を作ります。電着塗装の仕組みは電界めっきと同じですが、電界めっきは形成する膜が金属であるのに対して、電着塗装の場合には樹脂などの非金属膜が形成されます。

素材にマイナス極を繋ぎ、プラスの電荷を帯びた塗料を付着させる方法をカチオン電着塗装と言います。一方、素材にプラスの電極を繋ぎ、マイナスの電荷をもった塗料を付着させる方法をアニオン電着塗装といいます。

電着塗装は複雑な形状をした素材の細部まで均等な皮膜を形成できるなど様々な優れた特性を持つため、塗装の目的に応じたノウハウの蓄積が必要です。塗装前の脱脂、酸洗、界面活性化処理や塗装後の乾燥処理等を加えると、比較的大きな規模の設備が必要になります。電着の工程を外部に委託する場合に、電着受託加工を行っている会社を利用します。

電着受託加工の使用用途

電着塗装を用いると、複雑な形状をした素材の奥深くまで均等に塗装膜を作ることが可能です。この塗装膜は金属ではなく樹脂であり、防錆、耐熱、絶縁等の機能を持たせることができます。電着受託加工では、この特性を利用して様々な機械部品に対して性能を向上させるための加工を行います。

カチオン電着塗装の主な使用目的は素材に防錆処理を施すことです。カチオン電着塗装で付けた皮膜は、ピンホールが無く極めて優れた防錆性能があります。さらに、素地および上塗り塗料との密着性も優れています。最も知られた使用例として、日本で生産される殆どの自動車の下塗り塗装にカチオン電着塗装が使われています。さらに自動車に限らず防錆が必要な様々な機械部品にカチオン電着塗装が行われています。

耐熱架橋イミド系樹脂を使用した電着塗装では、耐熱性と絶縁性を同時に付与することができます。具体例としてはEV用モーターコイルの絶縁皮膜に使われます。また、極細の金属線や微小な電子部品の表面に絶縁性の皮膜を付ける場合にも使用されます。フェライト磁石などの磁性材料に電着による樹脂の皮膜をつけると、磁性を損なわないで絶縁性と防錆性を付与することが可能です。

  • カチオン電着塗装
    薬液の管理がしやすく、鉄製品の塗装に多く使われています。
  • アニオン電着塗装
    アルミニウムの塗装に多く使われています。また、アニオン塗装ではカラフルな着色がしやすいのが特徴です。

電着受託加工の原理

ここでは電着加工の原理を、電着塗装の代表例であるカチオン電着塗装を例にとって説明します。

カチオン電着塗装では、皮膜を作るカチオン樹脂がプラスイオンの形で液槽の中の水溶液に溶け込んでいます。皮膜を付ける素材を水溶液に浸し、直流電源のマイナス側につなぎます。一方、液槽の内壁は導電性の金属でできており、これを電源のプラス側につなぎます。

両者の間に電圧を加えるとカチオン樹脂のプラスイオンは電気泳動によって素材の周りに集まって来ます。素材の表面は水中のOHマイナスイオンで取り囲まれているので、カチオン樹脂のイオンは電子を受けとり、電気的に中和されて、素材の周りに析出して皮膜を形成します。

皮膜の厚さは電流密度と電流を流す時間に比例して厚くなります。同時に水の電気分解も進行しているので、マイナス極となっている素材の表面からは水素の気泡が発生し、プラス極となっている液槽の内壁面からは酸素の気泡が発生します。

電着受託加工の選び方

電着塗装の対象は大小様々です。自動車に使うような、大きなパネルや鋼材の全体に皮膜を施す場合もあれば、小さな電子部品の特定の場所だけに皮膜を付ける場合もあります。また、電着塗装によって皮膜に持たせる機能も、防錆、酸化防止、絶縁性、耐熱性、装飾性など様々です。

電着受託加工を選択する際には、素材の大きさと材質、加工の目的を確認した上で、用途に合った設備を保有している会社から選択する必要があります。精密部品への電着塗装にはゴミやホコリが付着しない、クリーンルーム内やクリーンブース内での作業が必要な場合もあります。

さらに、電着塗装の前後の処理はもちろん、下地塗装や上塗り塗装を併せて行ってくれる加工会社もあるので、必要に応じて相談してみることをお薦めします。

電着受託加工のその他情報

電着受託加工の前後の処理

電着塗装を用いて素材に品質の良い皮膜を形成するためには、予め素材の汚れを完全に除去して表面をきれいにする前処理が必ず必要になります。前処理の洗浄には、脱脂、酸洗、超音波洗浄、純粋による洗浄などがあります。

電着が終了した素材は、塗料を落とすために、水洗、エアーブローなどをした後に、乾燥室で乾かします。

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Liofilizadores

¿Qué son unos Liofilizadores?

Son un dispositivo para eliminar el agua de una muestra en estado congelado.

Los tres componentes básicos de un liofilizador son:

  • Cámara (cámara de secado): contiene y seca la muestra
  • Trampa de enfriamiento: recondensa y recoge el vapor de agua evaporado en el condensador
  • Bomba de vacío: reduce la presión en el interior del aparato

El sistema elimina el agua y los disolventes despresurizando la muestra precongelada en la cámara y sublimando el hielo. La muestra puede secarse con cambios estructurales mínimos.

Usos de los Liofilizadores

Se utilizan para materiales que no se puede evitar que se deterioren debido a los efectos de la humedad en la muestra durante el almacenamiento a largo plazo a temperatura ambiente, almacenamiento refrigerado o almacenamiento congelado.

Las muestras liofilizadas pueden almacenarse durante largos periodos a temperatura ambiente si están selladas. Además, el coste de mantenimiento del equipo durante el almacenamiento es menor que con otros métodos de almacenamiento.

Los usos específicos incluyen:

1. Productos Alimenticios

Los alimentos liofilizados son productos que se fabrican por liofilización. Entre ellos se encuentran el café instantáneo, la sopa de miso y, más recientemente, la comida espacial y las raciones de emergencia. Entre sus ventajas se incluyen la conservación a largo plazo, el hecho de ser secos y ligeros, lo que los hace adecuados para el transporte, y el hecho de que no cambian fácilmente de sabor.

2. Productos Farmacéuticos

Como se puede pulverizar sin calentar, se utiliza para producir medicamentos inyectables, como preparados de proteínas y enzimas termosensibles. También se está investigando el uso de liofilizadores para conservar el esperma animal.

Principios de los Liofilizadores

El proceso de los liofilizadores es el siguiente.

  1. Se realiza una precongelación para garantizar que la muestra está suficientemente congelada.
  2. La muestra congelada se almacena en la cámara (cámara de secado).
  3. Congelación primaria: la bomba de vacío se utiliza para despresurizar la cámara y crear un vacío, lo que permite sublimar el disolvente de la muestra. En el tipo estante, la energía calorífica perdida por la sublimación se compensa calentando los estantes, lo que permite un secado eficaz.
  4. Congelación secundaria: en el método de estante, la temperatura del estante se eleva para eliminar el agua incorporada como anticongelante (agua ligada) en los componentes del soluto. Se trata de un proceso relativamente corto.
  5. Se libera la descompresión y se retira la muestra. En los liofilizadores de estante, el uso de un estante con tapón y un vial con tapón permite tapar el vial antes de que se libere la descompresión.

El vapor de agua sublimado se enfría en un dispositivo denominado trampa de enfriamiento y se recoge de nuevo en forma de hielo. En este punto, cuanto mayor es la diferencia de temperatura entre la cámara de secado y la trampa de enfriamiento, más rápido se produce el secado.

En el caso de los productos alimentarios, las ventajas son que son fáciles de disolver y de devolver con agua o agua hirviendo, pero una vez roto el precinto, son más propensos a oxidarse, absorber humedad y deteriorarse con mayor facilidad.

Tipos de Liofilizadores

Existen dos tipos principales de forma de liofilizadores: el “tipo colector” y el “tipo estante”.

También están disponibles en una amplia gama de tamaños, desde los pequeños utilizados a escala de laboratorio hasta los grandes utilizados en producción. Las capacidades de secado varían mucho, desde 150 ml en los modelos más pequeños hasta más de 100 litros en los más grandes.

1. Tipo Colector (Manifold Type)

Relativamente a pequeña escala y adecuado principalmente para la investigación básica, mientras que el tipo estantería puede utilizarse desde pequeña a gran escala.

2. Tipo Estante

La temperatura puede controlarse calentando los estantes. La energía térmica necesaria para la sublimación puede ser compensada por la muestra, lo que permite un secado eficaz de la misma. Algunos productos de tipo estante también están equipados con una función de taponado. Utilizando un vial de taponado como recipiente de la muestra y activando el estante de taponado, el taponado puede realizarse automáticamente mientras se mantiene el vacío en la cámara.

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Enfriadores

¿Qué son los Enfriadores?

Son una sección de refrigeración utilizada en un intercambiador de calor y está formada por tubos en forma de espiral o similar. Las espirales son la forma más común, pero también existen otras formas y se diseñan en función del equipo y la finalidad.

El refrigerante fluye por los tubos de los enfriadores para enfriar el objeto, y se utiliza principalmente agua como refrigerante. El refrigerante que fluye a través de los enfriadores se calienta por intercambio de calor, por lo que la temperatura de este refrigerante debe reducirse. Para ello, suelen utilizarse junto con enfriadoras.

Usos de los Enfriadores

Los enfriadores se utilizan para regular la temperatura del agua en depósitos de agua y ayudan a bajar la temperatura de los depósitos de agua cuando la temperatura del agua sube con el aumento de las temperaturas, como en verano.

También se utilizan para controlar la temperatura de los líquidos utilizados como materia prima para la alimentación de diversos equipos de planta. Los Enfriadores se utilizan sumergiéndolos directamente en el líquido a enfriar, lo que tiene un gran efecto refrigerante y permite un control estable de la temperatura. Las materias primas deben mantenerse a una temperatura constante, ya que de lo contrario podrían cambiar o volverse muy reactivas, lo que daría lugar a productos desiguales. Para evitarlo, se utilizan serpentines de refrigeración que garantizan un buen control de la temperatura.

Principios de los Enfriadores

Hay que tener en cuenta varios puntos para eliminar eficazmente el calor de los objetos calientes y enfriarlos. En primer lugar, un líquido con gran capacidad calorífica y baja temperatura debe fluir lo más rápido posible, y debe aumentarse, por ejemplo, la superficie de la tubería por la que circula el refrigerante. Si el objeto caliente es un líquido o un gas, la agitación también es eficaz. Los enfriadores tienen una forma compleja, como una espiral, porque se aumenta el área de la tubería para mejorar la eficiencia de la refrigeración.

Las tuberías para el agua de refrigeración suelen ser de cobre, que es un material bueno, barato y fácil de procesar, con una alta conductividad térmica. Sin embargo, el cobre es susceptible a la corrosión y al calor, por lo que si el objetivo de la refrigeración es un líquido o gas que podría corroer el cobre o está a alta temperatura, se utiliza un material más duradero como el acero inoxidable.

La cantidad de calor eliminada del objeto de refrigeración puede calcularse fácilmente, basándose en la cantidad de agua que fluye y el aumento de temperatura medido: si la temperatura del agua de refrigeración aumenta 1°C cuando fluye 1 litro de agua de refrigeración por minuto, esto significa que se elimina 1 kcal de calor por minuto.

El agua se utiliza a menudo como refrigerante, pero el hidrógeno se utiliza a veces como refrigerante gaseoso con gran capacidad calorífica y efecto refrigerante.

めっき薬品

めっき薬品とは

めっき薬品とは、めっきによって金属やプラスチックの製品や部品の表面に皮膜を作る際に使用する薬品のことです。

被膜を作る金属を主体としたいくつかの物質が溶け込んだ溶液で、古くから用いられている表面処理の一つです。めっきとは製品や部品等の素材の表面に金属の膜を付ける処理です。

めっきを行う目的は主に3つあります。1つ目は見た目を綺麗にする装飾のためです。普段目にする金属製品は銀色や金色に輝いていますが、金や真鍮などを除くほとんどの製品は表面にめっき処理を施して色や光沢を出しています。また、プラスチック製品にも表面に金属のめっきを施して、金属製品のように見せているものがあります。

2つ目は耐食性を増すためです。素材を錆から防ぐために表面をさびにくい金属の膜で覆います。また、3つ目は求める機能性を得るためです。電気を通さない材料からできた部品も、表面に導電性の膜を覆わせると電気が通るように、電気的特性、物理的特性、化学的特性、機械的特性、光学的特性など様々な特性を、めっきによって変化させることができます。

めっきで素材に付ける膜は、材質や持たせたい特性によって様々です。従って、膜形成の主要部材であるめっき薬品には多種多様なものが存在します。

めっき薬品の使用用途

めっき薬品は、皮膜として形成したい金属を溶けこませた水溶液や粉末です。めっき薬品を適度に希釈して満たした水槽に、めっきを施す対象の素材を浸して、化学反応によってその金属の皮膜を形成させます。

めっきを施す素材の材質や目的と仕上がり状態などによって、使う金属の種類や濃度、配合する他の成分なども違ってきます。一つの素材に一回だけ施す場合もあれば、何回も重ねて行う場合もあります。

使用前には必ず素材の表面に着いた油脂、汚れ、錆びや酸化膜など、取り除き、表面をきれいにする前処理が必要です。素材の表面が少しでも汚れていた場合、めっきのつきが悪かったり、簡単に剝がれてしまうなどの問題が発生します。素材によっては、めっきのつきを良くするために表面を活性化する必要があります。塗布前には様々な前処理が必要であるため、前処理に使うための薬品もめっき薬品として市販されている場合があります。

めっき薬品の原理

めっきには湿式めっきと乾式めっきがあります。乾式めっきは蒸着やスパッタリングなど、空気中若しくは真空中で素材に膜を形成する方法です。湿式めっきには、電界めっきと非電界めっきがあり、工業的により多く使われるものは電界めっきです。

1. 電界めっき

被膜を作る金属がイオンの形で溶け込んだ水溶液に、めっきを施す素材を浸し、電極を繋ぎます。一方、金属のイオンと同じ種類でできた金属板を同じ水溶液に浸し、もう一方の電極を繋ぎます。電極間に電圧を加えると、水溶液中のイオンが素材の表面に電気的に引き寄せられ、素材の表面に膜を形成してゆきます。皮膜の厚さは、流れる電流の密度と、電圧をかける時間によって変化してきます。

良く知られている亜鉛メッキでは、亜鉛イオン (Zn2+) が溶け込んだ水溶液に金属の素材と亜鉛板を入れ、素材にマイナスの電極を、亜鉛板にプラスの電極をつなぎます。両社に電圧をかけると亜鉛イオンは素材の表面に集まり、1個の亜鉛原子が2個の電子を受けとり、亜鉛原子として析出します。

電界めっきができる素材は、表面に電気を通すことができる金属に限られます。また、イオン化傾向の小さな金属に、イオン化傾向のより大きな金属をめっきすることはできますが、その逆は素材の方が先に溶けだすためできません。

2. 非電界めっき

化学反応を利用しためっき方法で、置換めっき、還元めっきなどがあります。置換めっきでは、素材の表面がめっき液の中に溶けだし、代わりにめっき液の中の金属が表面に析出します。還元めっきでは還元剤が素材の表面で電子を放出し、それに引き寄せられた金属イオンが素材に付き、膜となって析出します。

非電界めっきは、プラスチックのように電気を通さない素材の表面に、下地として電気を通す膜を成型するためにも使用されます。

めっき薬品の選び方

めっき薬品は非常に多くの種類の薬品が市販されています。以前はめっき薬品は毒性が強く、劇薬に指定される取り扱いの危険な薬品とされてきました。しかし最近では環境意識の高まりから、環境に考慮した薬品も市販されています。家庭で趣味の工芸として使える薬品も市販されています。

めっき薬品を選択する際には、取扱い会社のHPにて使用用途や組成についての情報を得ますが、多種多様な要求を満たすために専門のメーカーや加工業者に相談することが一般的です。

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Micrómetros de Interiores

¿Qué son unos Micrómetros de Interiores?

Son un instrumento de medida utilizado para medir el tamaño del diámetro interior de un orificio. Aunque los distintos fabricantes de instrumentos de medición pueden darles nombres diferentes, aquí se tratan como instrumentos de medición que entran en contacto con el objeto que se va a medir.

Existen tres tipos principales de micrómetros de interiores. El segundo tipo utiliza un reloj comparador para indicar la cantidad de presión sobre el elemento de medición y mide el diámetro, y el tercer tipo es un micrómetro de varilla que mide el diámetro mayor indicando la parte del diámetro interior en dos puntos.

Dependiendo del fabricante del instrumento de medida, un micrómetro de interiores puede referirse únicamente a un instrumento de tipo bastón que mide por contacto entre dos puntos.

Usos de los Micrómetros de Interiores

Se utilizan principalmente en la fabricación, el control de calidad y el desarrollo de productos industriales de metal. Se considera uno de los instrumentos de medición de precisión como los calibres, micrómetros y medidores de altura.

Los micrómetros de interiores pueden medir no sólo diámetros interiores circulares de orificios y tubos, sino también anchuras y distancias de ranuras. Sin embargo, como el micrómetro de interiores requiere un determinado tamaño para su cuerpo debido a su estructura, no es posible medir diámetros y dimensiones diminutos. En tales casos, debe utilizarse otro instrumento de medición, por ejemplo, un calibre de espigas o la medición por imagen.

Principios de los Micrómetros de Interiores

Consiste en establecer contacto directo con el diámetro interior del orificio que se va a medir y leer la distancia entre los elementos de medición. El resultado de la medición puede leerse bien en el micrómetro, que es una escala grabada en divisiones iguales según la cantidad avanzada por una vuelta de tornillo, o bien en el reloj comparador, que es un calibre circular con una escala grabada en la circunferencia del calibre y que se lee mediante la aguja.

Los micrómetros de interiores de varilla utiliza la cantidad en que el tornillo avanza o retrocede como volumen de medición del calibre. No hay trinquete en el tornillo para mantener una presión de medición constante, por lo que aplicar demasiada presión de medición no sólo impide una medición correcta, sino que también puede provocar fallos de funcionamiento.

Los micrómetros de interiores de tres puntos convierte la cantidad que avanza el tornillo en la apertura y cierre del elemento de medición mediante un transductor cónico. Éste tiene un trinquete, por lo que no es necesario prestar atención a la presión de medición, pero muchos operarios consideran que la lectura de la escala es opuesta a la de un micrómetro normal, y se requiere cierta formación para leer la escala correctamente.

Tipos de Micrómetros de Interiores

Existen tres tipos principales de micrómetros de interiores:

Prueba de Agujero y ABS Boremático

Se trata de instrumentos de medición en los que la parte del elemento de medición se inserta en el orificio del taladro y dos o tres elementos de medición se ponen en contacto con el orificio del taladro de tal manera que se separan y las lecturas se realizan mediante un micrómetro fijado a la parte del eje. Los instrumentos de medición con tres puntos de medición son relativamente estables. Sin embargo, debido al mecanismo, la amplitud de movimiento del elemento de medición es limitada y el rango de medición no es amplio. Si se requieren mediciones de diferentes tamaños, es necesario disponer de varios instrumentos de medición con diferentes rangos de medición.

Micrómetro Interior

El micrómetro de interiores se describe aquí como un instrumento de medición en forma de varilla con ambos extremos en contacto con el orificio del taladro; la desventaja del micrómetro de interiores de dos puntos de contacto es que la inclinación, conocida como cabeceo o guiñada, puede provocar errores de medición. Para medir correctamente, el instrumento debe colocarse contra el diámetro interior a medir, y las mediciones precisas requieren entrenamiento. También pueden ser necesarias mediciones más repetitivas si no se está familiarizado con el sistema.

Calibres Cilíndricos

Los calibres para cilindros también son instrumentos de medición de dos puntos de contacto, pero el valor medido puede leerse con un reloj comparador. Algunos productos disponen de pantalla digital. Al igual que el micrómetro de interiores, el calibre cilíndrico requiere prestar atención a la inclinación entre los dos puntos de contacto, pero la presión de medición a la que se pone en contacto el elemento de medida puede mantenerse a un nivel constante.

Obsérvese que los micrómetros de interiores también pueden incluir micrómetros de aire y micrómetros eléctricos, que miden sin contacto. El diámetro interior de un orificio se mide introduciendo una sonda ligeramente más pequeña que el orificio que se desea medir y midiendo la separación entre el orificio y la sonda mediante aire o electricidad.

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Brillómetros

¿Qué son los Brillómetros?

Son aparatos que miden el brillo de la superficie de un objeto.

Muchos fabricantes venden versiones manuales. El método típico consiste en medir la intensidad de la luz reflejada en la dirección de la reflexión positiva, denominada brillo especular.

El control de calidad es difícil porque el aspecto de un producto puede ser distinto si tiene un brillo diferente, aunque sea del mismo color, lo que puede dar una impresión y un color diferentes. Sin embargo, los Brillómetros pueden utilizarse para cuantificar físicamente las percepciones humanas de la superficie de un objeto, como su brillo y lustre.

Aplicaciones de los Brillómetros

Se utilizan para medir la superficie de muchos materiales, como revestimientos, películas de revestimiento, plásticos, esmaltes, azulejos y papel, pero no son adecuados para superficies que no sean lisas ni para revestimientos metálicos. Se expresa como la relación entre la luz reflejada de la muestra y la luz reflejada del vidrio con índice de refracción n = 1,567, denotada por Gs(θ).

Principios de los Brillómetros

Miden la luz reflejada normalmente emitida por una fuente luminosa no polarizante a θ (= 20°, 45°, 60°, 75°, 85°) con una superficie de muestra lisa a 0°. La luz emitida por la fuente luminosa atraviesa una rendija ajustada para enfocar en la posición de la lente, es enfocada por la lente e irradiada sobre la muestra, mientras que la luz reflejada por la superficie de la muestra atraviesa la lente y la rendija de la unidad receptora de luz reflejada y entra en el fotodetector.

La unidad de la fuente de luz y la unidad del fotodetector están orientadas hacia la superficie de la muestra, de modo que la luz que incide con un ángulo de incidencia θ se recibe en θ’. El brillómetro se calibra tomando la luz reflejada en cada ángulo como 100 para un vidrio con índice de refracción n = 1,567. A continuación, se mide la muestra con el instrumento y se calcula la relación con el vidrio calibrado.

Si la superficie es lisa y brillante, la luz reflejada es más intensa, pero si la superficie es rugosa, la luz incidente se refleja difusamente (reflexión difusa) en la superficie del objeto y la luz reflejada es más débil. Cuando la luz incidente está a 60°, una superficie de más de 70 se considera de brillo alto, de 10 a 70 de brillo medio y de menos de 10 de brillo bajo o mate.

Tipos de Brillómetros

1. Brillómetros de 60

El tipo más común de brillómetro, que mide el brillo reflejando la luz en un ángulo de 60°. Suele utilizarse para medir el brillo de superficies como pinturas, plásticos, cuero y papel.

2. Brillómetros de 20 grados

Se utiliza principalmente para medir superficies con un brillo muy alto, por ejemplo, acabados de espejo, reflejando la luz en un ángulo de 20° y midiendo el brillo.

3. Brillómetros de 85 grados

Se utiliza principalmente para medir superficies con poco brillo, como superficies mates y acabados pintados; mide el brillo reflejando la luz en un ángulo de 85°.

4. Brillómetro Colorimétrico Triangulado

Brillómetros que pueden medir tanto el color como el brillo. Se puede evaluar la relación entre el color de la superficie y el brillo.

Cómo Elegir un Brillómetro

A la hora de seleccionar un brillómetro, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos.

1. Rango de Medición

Pueden diferir en el rango de brillo que pueden medir. Es importante seleccionar el rango de medición adecuado en función del rango de brillo del material o producto utilizado.

2. Resolución

La resolución indica la capacidad de detectar cambios mínimos en el brillo. La elección de un brillómetro con una resolución alta proporcionará resultados más precisos. La alta resolución es especialmente necesaria para medir el brillo en cambios superficiales finos y revestimientos delgados.

3. Facilidad de Manejo

La facilidad de uso del brillómetro también es importante. Es conveniente elegir un modelo con un panel de control y botones intuitivos, fáciles de entender y de manejar. También deben tenerse en cuenta los métodos de lectura y almacenamiento de datos, y la selección también debe tener en cuenta los procesos posteriores.

4. Funcionalidad

Los brillómetros ofrecen una amplia gama de funciones. Seleccionando las funciones necesarias, el trabajo de medición puede realizarse con mayor comodidad. Por ejemplo, puede seleccionar funciones que se adapten a sus requisitos específicos, como la adquisición de datos estadísticos, funciones de visualización de gráficos o compatibilidad con múltiples ángulos de medición.

5. Facilidad de Mantenimiento

Los brillómetros requieren un mantenimiento regular para mantener unos resultados de medición precisos. Es importante seleccionar un modelo adecuado en previsión de un funcionamiento a largo plazo, teniendo en cuenta el esfuerzo de mantenimiento necesario.

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Filtros Ópticos

¿Qué son unos Filtros Ópticos?

Los filtros ópticos son filtros que cortan parte de la luz incidente. Hay filtros paso banda que sólo dejan pasar la luz de una longitud de onda determinada, filtros ND que reducen la intensidad de la luz incidente y filtros infrarrojos que cortan la luz infrarroja. El filtro se selecciona en función del espectro y la intensidad de la luz incidente y de la longitud de onda de la luz que se desea extraer.

Los filtros ND también se utilizan para ajustar la cantidad de luz en una cámara, lo que permite ampliar el diafragma o reducir la velocidad de obturación reduciendo la cantidad de luz mediante un filtro ND.

Usos de los Filtros Ópticos

Se utilizan para ajustar la intensidad y el color de la luz emitida por equipos de vídeo, como los proyectores. Los instrumentos ópticos, como los microscopios, también llevan filtros ópticos incorporados, ya que la luz parásita procedente del exterior del equipo puede afectar negativamente a los resultados de la medición.

Otros aparatos que utilizan luz láser, como los espectrómetros Raman, incorporan filtros de paso de banda que sólo dejan pasar las longitudes de onda cercanas a la luz láser para suprimir la luz parásita. Además, en todos los dispositivos con una parte sensible a la luz, como los detectores CCD, suelen instalarse filtros ópticos para evitar la saturación del detector debida a la entrada de luz intensa.

Características de los Filtros Ópticos

Los materiales utilizados difieren mucho según el tipo.

1. Filtro ND

Los filtros ND no modifican el espectro de la luz incidente, sino que sólo reducen su intensidad. La luz no transmitida por el filtro ND se refleja, por lo que el paso de la luz debe ajustarse para que la luz reflejada no vuelva a la fuente luminosa.

2. Filtro Paso Banda

La mayoría están recubiertos con películas multicapa dieléctricas. Las múltiples reflexiones en la película multicapa dieléctrica permiten extraer sólo una parte de la longitud de onda. Sin embargo, el comportamiento de interferencia cambia en función del ángulo de incidencia de la luz, por lo que hay que tener cuidado con el ángulo en el que se instala el filtro.

Los filtros ND y los filtros paso banda son componentes ópticos, por lo que si se adhieren a ellos huellas dactilares o suciedad, su rendimiento se verá afectado negativamente y son extremadamente difíciles de limpiar. Por lo tanto, es aconsejable utilizar guantes al manipular los filtros. Tampoco es posible frotar la superficie con una lima u otra herramienta cuando hay suciedad adherida, ya que cualquier arañazo en la superficie provocará una alteración en la trayectoria óptica.