¿Qué es un polariscopio? Guía para ver las tensiones en el vidrio y las preformas de PET

Un polariscopio hace visibles las tensiones internas de un material transparente. La muestra se coloca entre dos filtros polarizadores delante de una fuente de luz, y las zonas con tensión aparecen como patrones de color u oscuros. Los fabricantes de vidrio utilizan polariscopios para controlar las tensiones residuales en botellas, frascos y artículos de vidrio, y los productores de preformas de PET los usan para detectar defectos de inyección.

¿Cómo funciona un polariscopio?

La luz ordinaria vibra en todas las direcciones. Un primer filtro polarizador, el polarizador, solo deja pasar la luz que vibra en una dirección. Un segundo filtro, el analizador, girado 90° respecto al primero, bloquea esa luz, por lo que el campo de visión se ve oscuro.

Cuando se coloca una muestra transparente entre los dos filtros, las tensiones o la orientación molecular dentro del material cambian la forma en que la luz lo atraviesa. El material se vuelve birrefringente: divide la luz en dos componentes que viajan a velocidades distintas. Parte de la luz pasa entonces por el analizador, y las zonas con tensión aparecen como franjas claras o de color sobre el fondo oscuro.

En una preforma de PET se leen dos tipos de patrones:

Franjas isocromáticas: el patrón de color que se ve cuando la preforma se sostiene a 45° del eje de polarización. Indica la magnitud de la birrefringencia.

Isoclinas: la banda negra que se ve cuando la preforma se sostiene paralela al eje de polarización. Indica la dirección de la orientación molecular.

Aplicaciones principales

Envases y artículos de vidrio: control de las tensiones residuales en botellas, frascos, vajilla, material de vidrio de laboratorio y ampolletas.

Preformas de PET: detección de defectos de inyección mediante el patrón de las líneas de flujo del polímero.

Ajustes del proceso: comparación de preformas después de un cambio de ajustes de inyección o de moldes.

Producción de vidrio: inspecciones visuales rápidas de botellas de vidrio con sistemas de iluminación de inspección.

Conceptos clave: birrefringencia, tensiones residuales e inspección cualitativa

Birrefringencia: la propiedad de un material transparente tensionado u orientado de dividir la luz en dos. Cuanto mayor es la tensión, mayor es la birrefringencia y más franjas o colores aparecen.

Tensiones residuales: tensiones que permanecen en una pieza después de su fabricación. En el vidrio pueden ser perjudiciales, porque pueden contribuir a una rotura en servicio, o útiles, porque pueden aumentar la resistencia. En ambos casos, el control de calidad necesita saber que existen.

Placa de tinte sensible: una placa de tinte sensible de 530 nm, como la del PL-G de AT2E, da una representación de las tensiones a todo color. El fondo se ve magenta en lugar de oscuro, y las tensiones pequeñas aparecen como cambios de color.

Inspección cualitativa: un polariscopio como el PL-G muestra dónde están las tensiones y cómo se distribuyen, más que un valor de tensión. Para obtener un resultado cuantitativo, la norma ASTM C148, Standard Test Methods for Polariscopic Examination of Glass Containers, mide el retardo óptico que indica la calidad del recocido, ya sea por comparación con patrones de referencia o con un polarímetro.

Los lentes de sol polarizados, un polariscopio cotidiano

Mire la ventana trasera de un automóvil con lentes de sol polarizados y quizá vea un patrón de manchas o bandas oscuras. El vidrio templado de la ventana tiene tensiones internas, la luz del cielo está parcialmente polarizada y los lentes actúan como analizador.

Un polariscopio hace lo mismo de forma controlada. Tiene su propia fuente de luz polarizada y su propio analizador, por lo que el patrón depende solo de la muestra y no del cielo. Esto es lo que permite comparar una preforma o una botella con otra.

Verificación del polariscopio

Un polariscopio da una imagen en lugar de un número. Verificarlo consiste, por lo tanto, en verificar la imagen:

1. Sin muestra, comprobar que el campo de visión está iluminado de forma pareja y uniforme: oscuro en un polariscopio simple, o de un magenta parejo en un equipo con placa de tinte sensible como el PL-G.

2. Observar una muestra de referencia, como una preforma o una botella conservada como muestra límite, y comparar su patrón con la imagen de referencia.

3. Limpiar los filtros y reemplazar cualquier lámpara que haya perdido intensidad, y repetir la verificación.

Las muestras y fotos de referencia también ayudan a que los operadores juzguen los patrones de la misma manera, lo que en una inspección visual importa tanto como el propio instrumento.

Polariscopios y luces de inspección de AT2E

Los polariscopios de AT2E cubren el vidrio y el PET, desde visores de mesa hasta la rotación automática:

• PL-G: visor de tensiones para vidrio con placa de tinte sensible de 530 nm y lupa desmontable, área de visión de 125 x 105 mm, espacio de trabajo ajustable de 250 a 500 mm.

• PL-P: visor de tensiones para preformas de PET con iluminación LED, área de visión de 330 x 150 mm, ángulo ajustable.

• APLP - MPLP: polariscopio para preformas con soportes de preformas y rotación automática o manual, para ver varias muestras a 360° al mismo tiempo.

• LSS: sistema de iluminación con vidrio blanco y luz LED para inspecciones rápidas de botellas de vidrio durante la producción.

• LS-1: sistema de iluminación graduado para controlar rápidamente la altura del domo de botellas de vidrio de hasta 89 mm de diámetro.

Conclusión

Las tensiones no se ven a simple vista, pero deciden cómo se romperá el vidrio y cómo se soplará una preforma. Un polariscopio las muestra en segundos. Con un instrumento limpio e iluminado de forma pareja, y muestras de referencia que todos usan de la misma manera, se convierte en una inspección de rutina rápida y confiable para preformas y envases de vidrio.

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