Por Allan Benson
Director, Desarrollo de Negocios Globales, Mark-10 Corporation
La medición de la fuerza es la medida de un empujón (compresión) o un tirón (tensión) contra un objeto. Suena bastante elemental, pero es una parte crucial de las pruebas de control de calidad con cada vez más aplicaciones en la globalizada cadena de suministros de hoy. Las necesidades de medición de la fuerza están a nuestro alrededor.
Aclarando un concepto erróneo
La sabiduría convencional afirmaba que las aplicaciones de alta fuerza se sirven mejor con un probador de materiales, una máquina capaz de medir la tensión, la deformación y muchos otros cálculos avanzados, además de medir con precisión deflexiones muy pequeñas mediante extensómetros. Los dispositivos de medición de fuerza más simples fueron relegados a aplicaciones de baja fuerza. Esta generalización a menudo pasó por alto el punto de que hay muchas aplicaciones de alta fuerza más simples y muchas aplicaciones más complejas de baja fuerza. Los fabricantes actuales de probadores de materiales y productos de medición de fuerza reconocen estas diversas necesidades y ofrecen soluciones para una amplia gama de fuerzas.
En este artículo, exploraremos las innumerables formas en que la medición de fuerza puede ser la solución suficiente para los objetivos de control de calidad en entornos de producción y laboratorio. Si bien es posible que se necesiten probadores de materiales para analizar completamente las propiedades mecánicas de los materiales entrantes, como metales, elastómeros y textiles, los sistemas de medición de fuerza son más aptos para probar los productos terminados y sus componentes: en aplicaciones donde los datos de fuerza son más importantes que un análisis detallado de propiedades mecánicas.
¿Por qué medir la fuerza?
Garantizar la seguridad del consumidor y del producto
Los ingenieros deben probar las propiedades de varios materiales para garantizar que se fabrique un producto seguro y que funcione correctamente. Las empresas establecen criterios de aceptación alta / baja o un requisito de fuerza mínima para comparar las mediciones, garantizando el rendimiento y minimizando el riesgo de defectos.
Asegurar el cumplimiento
El cumplimiento es una carga cada vez mayor en la industria, a medida que se expande la red de normas y regulaciones locales, nacionales e internacionales. En determinadas industrias sensibles, como la de dispositivos médicos y la aeroespaciales, el incumplimiento puede dar lugar a sanciones y acceso restringido al mercado.
Si bien garantizar el cumplimiento es cada vez más difícil, existen muchos estándares y métodos de medición de fuerza establecidos que prescriben cómo lograr objetivos particulares. Dependiendo del producto, la industria y la base de clientes particulares del fabricante, es posible que sigan ISO, ASTM y/ o numerosas estándares específicos de la industria. Los métodos de prueba detallan qué equipo usar, cómo preparar muestras, qué resultados obtener y cómo analizar esos resultados.
Los estándares establecidos no siempre son suficientes para las necesidades particulares de un fabricante, por lo que es común que las empresas también desarrollen sus propios métodos de prueba internos y métricas de calidad base.
Diseño y mejora de productos
Objetivos de diseño más inteligentes, más ligeros, más rápidos y mejores sobrepasan los límites de la mejora continua. Los datos obtenidos a través de la medición de fuerza pueden ayudar a informar a los diseñadores de productos, brindándoles evidencia empírica para respaldar la expectativa de que su diseño será exitoso una vez que sea lanzado a producción.
Validación de calidad
La función del Departamento de Calidad es asegurarse de que un producto se fabrique de conformidad con los estándares acordados. Los datos de medición de fuerza ayudan a aislar productos, lotes o grupos problemáticos. Armados con esta información, los profesionales de ingeniería y control de calidad pueden determinar la fuente del problema, ya sea un problema de diseño, un defecto de un componente, un problema de producción u otra causa.
¿Quién necesita realizar la prueba?
En resumen, prácticamente cualquier persona que fabrique un producto. La explicación más larga es que ciertas industrias tienen mayores necesidades que otras. Ya sean pequeñas o grandes, de producción doméstica o internacional, las siguientes representan la mayor parte de las industrias donde se aplica la medición de fuerza:
Fabricación de dispositivos médicos
Los fabricantes de dispositivos médicos han estado en el centro de atención recientemente, debido a sus heroicos esfuerzos en el suministro de ventiladores, equipo de protección personal y otros productos salvavidas en el combate de la pandemia del COVID-19. Considere el empaquetado médico, que a menudo incluye una bolsa sellada desechable. Las bolsas deben sellarse de manera eficaz para evitar la contaminación y, al mismo tiempo, ser lo suficientemente fáciles de abrir por parte del personal médico. La medición de fuerza puede verificar que dicho embalaje se encuentre entre estos límites aceptables. La medición de fuerza también puede determinar si una aguja es lo suficientemente afilada, si un conector del catéter está lo suficientemente unido al tubo o si un tornillo está lo suficientemente anclado.
Proveedores de industria automotriz y aeroespacial
Desde los arneses de cables hasta el dial del radio, y desde los cobertores de ventanas hasta los volantes, los vehículos de motor y los aviones tienen necesidades de prueba casi ilimitadas. La medición de fuerza puede verificar que los terminales de los cables estén suficientemente doblados, que el dial del volumen del radio brinde una resistencia óptima mientras gira y que los controles de volumen montados en el volante tienen un clic satisfactorio cuando se activan.
Embalaje
¿Por qué deberíamos necesitar una herramienta de cocina especial solo para abrir la tapa de la botella de un frasco de pepinillos? Los embotelladores deben controlar el torque de extracción de los frascos, botellas y recipientes, ya sea que contengan aceite de motor o perfume, para garantizar una experiencia satisfactoria para el cliente. Al abrir una bolsa de pretzels, ya sea a través de una lengüeta de corte o tirando de un sello, los paquetes deben estar intactos cuando llegan a la cocina, pero aún así, deben abrirse con facilidad sin esparcir bocadillos por el piso. Las pruebas de fuerza pueden cuantificar la probabilidad de una experiencia satisfactoria para el cliente.