Durómetros Shore

La medición de la dureza shore se basa en el siguiente principio: Un cuerpo penetrador es presionado continuamente en el material a medir con una fuerza determinada. Se mide la deformación en el punto de presión y de esta manera se obtiene el valor de la dureza del material.

La dureza de penetración es inversamente proporcional a la penetración y depende del módulo de elasticidad y de las propiedades viscoelásticas del material. La forma del penetrador, la fuerza aplicada sobre él y la duración de su aplicación influyen sobre los resultados obtenidos.

Así, para diferentes tipos de material existen diferentes escalas con diversas condiciones de carga y penetradores que se utilizarán dependiendo de la muestra a ensayar.

Cómo se realiza el test

La dureza Shore se determina midiendo la penetración de la punta del durómetro, que actúa bajo la fuerza de un muelle, dentro de la muestra. El operario debe aplicar el durómetro sobre la muestra con la suficiente fuerza de contacto, de manera consistente y sin brusquedad. La fuerza de contacto debe ser suficiente para que la superficie inferior del durómetro (generalmente un disco de 18 mm de diámetro) haga contacto en toda su superficie con la pieza a medir, por tanto, deberá ser superior a la fuerza máxima del muelle para que ésta no venza a la fuerza de contacto.

Siguiendo este principio, se ha establecido la fuerza de aplicación del durómetro para cada escala Shore. Esta debe ser de 1 Kg para los durómetros de tipo A, B y 0, 5 Kg para los de tipo C y D y 400 g para los de tipo 00.  

Para asegurarnos de que el operario no introduce ningún error en la medida debido a la fuerza de aplicación, puede utilizarse un Soporte de Durómetro que nos asegurará que se aplica la fuerza exacta para cada escala de medida.

Durante la aplicación del durómetro la lectura puede decrecer con el tiempo debido a la naturaleza resilente de las gomas y plásticos. Por este motivo la lectura debe tomarse siempre después de un tiempo fijo de aplicación (generalmente 3 segundos). Asimismo la temperatura también afecta a la medición (normalmete cuánto más frio más dureza) y debe registrarse en el informe del ensayo.

Las probetas deben tener un espesor mínimo de 6 mm para que el indentador pueda penetrar en la muestra completamente sin que interfiera la superficie dura de la base. Si las muestras son más finas se pueden apilar para conseguir el espesor mínimo de 6 mm (los resultados pueden ser algo  inferiores). La superficie de la probeta debe ser suficiente para permitir al menos 5 medidas separadas 12 mm entre sí y de los bordes.

Medición de piezas de forma irregular

El durómetro Shore está diseñado para la medición en superficies planas. Se pueden hacer medidas en piezas pequeñas o de forma irregular pero hay que tener en cuenta que los resultados no serán tan exactos.

La medición en superficies curvas (por ejemplo rodillos de impresión o frutas) es posible inclinando el durómetro sobre su eje y tomando como válida la lectura mayor. Para realizar este tipo de medidas es útil disponer de una Aguja de Lectura Máxima que dejará registrada en la esfera la lectura más alta.

Calibración del durómetro

Los durómetros deben calibrarse de forma absoluta, no por referenciado. Para la calibración del durómetro se debe medir, entre otros parámetros, la fuerza ejercida por la punta de medición en todo su recorrido y la forma exacta de dicha punta. Se debe comprobar que los valores obtenidos en la calibración están dentro de las diferentes normas (ISO 868 y DIN 53505 para europa, ASTM D 2240 para EEUU).

Baxlo entrega cada uno de sus durómetros con su correspondiente certificado completo y puede realizar la recalibración de forma rápida y económica. La calibración por referenciado (mediante probetas de goma de dureza conocida y certificada) puede ser suficiente para algunas aplicaciones donde no se requiera una gran precisión pero no es recomendable y no está contemplada por las normas, así que no será útil cuando se requiera un programa de calibración adecuado a los sistemas de calidad ISO 9000 p. ej.

Las galgas de medición suministradas con los aparatos sólo son válidas para comprobar el estado de la punta, sólo son útiles en instrumentos cuya punta pueda estar sometida a un gran desgaste y nos ayudarán a determinar cuando la punta está ya desgastada y necesita cambiarse. Por supuesto, no son válidas en ningún caso para realizar la calibración del instrumento.

Errores más frecuentes en la realización de medidas

Esta es una lista de errores básicos al realizar los tests de dureza de forma manual.

• Utilizar una escala de durómetro incorrecta.

• Resultados por debajo de 15 Shore o por encima de 90 Shore.

• Probeta demasiado fría o demasiado caliente.

• Posición incorrecta (no perpendicular a la probeta).

• Fuerza de aplicación insuficiente.

• Probeta demasiado fina.

• Superficie de la probeta irregular.

• Tomar una medida demasiado cerca de la anterior.

• Medir demasiado cerca del borde.

• No respetar el tiempo de aplicación.

• Durómetro fuera de calibración.

Los errores derivados de la mala posición y de la fuerza de aplicación incorrecta se solucionan completamente con el uso de un Soporte de Durómetro que asegura que se aplica la fuerza correcta y que la posición del durómetro es perpendicular a la superficie a medir.

Las diferentes escalas de dureza Shore

Tras el éxito del durómetro original, pronto se vio la necesidad de medir por encima de 90 unidades. Albert Shore sustituyó la punta original en forma de cono truncado por una de ángulo más agudo y acabada en un pequeño radio. Esto dio origen a la escala B para diferenciarla del diseño original, que se denominó escala A. Para la medida de materiales aún más duros Shore introdujo un muelle más fuerte y volvió al cono truncado, lo que dio origen a la escala C.

La aparición de plásticos cada vez más duros que sobrepasaban los 90 shore C hizo que se introdujera la escala shore D, que combinaba el penetrador más agudo con el muelle más fuerte utilizado en la escala shore C.

En los años 60  los sucesores de Albert Shore modificaron la punta del durómetro original y la sustituyeron por un palpador esférico para medir materiales más blandos que Shore A. Esto dio origen a la escala Shore 0.

Para medir materiales más blandos aún (materiales esponjosos, por ejemplo) se diseñó un durómetro con un muelle más blando (1,111 N). Combinándolo con el palpador esférico se creó la escala Shore 00.

Estas siguen siendo las principales escalas de dureza Shore que se utilizan hoy en día excepto la escala Shore B que apenas se utiliza debido a su similitud con la escala A y porque ya ha sido sobrepasada para la medida de materiales duros por las escalas C y D.

Tabla de equivalencias dureza Shore de las principales escalas

A continuación se muestra una tabla con las equivalencias aproximadas de las principales escalas de dureza Shore. Esta tabla está basada en observaciones empíricas y sólo se debe utilizar como referencia aproximada. Evidentemente, sólo se pueden obtener resultados fiables midiendo cada material con la escala de durómetro adecuada.

El durómetro Shore, tal y como lo conocemos, fue desarrollado por el ingeniero Albert F. Shore en 1915, experto en metrología.

Shore diseñó multitud de instrumentos de medición. Entre ellos, los más destacados son el esclerómetro de rebote para medir la dureza de los metales y el durómetro para medir la dureza del caucho.

Shore estableció su empresa en Nueva York en el área de Jamaica, Queens. La compañía fundada por él, Shore Instrumnet Co. Inc., produjo los primeros durómetros de cuadrante para determinar la dureza de cauchos y gomas.

El durómetro original se fue adaptando para ofrecer medidas fiables no sólo de cauchos sino de un número cada vez mayor de materiales: espumas, gomaespumas, bobinas textiles, plásticos, ebonita, metacrilato, etc.  Para ello se implantaron diversas escalas, cada una adecuada a un tipo de material dependiendo de su dureza. Se instauró, con ligeras modificaciones, como método standard de medición en Alemania y Japón.  Hoy en día es el método más aceptado universalmente para la medida de la dureza de materiales no metálicos.

El durómetro Baxlo basa su diseño en el durómetro de cuadrante Shore original. Baxlo comenzó a fabricar y comercializar sus primeros durómetros en Barcelona en el año 1959.

Baxlo ha perfeccionado el dispositivo original y en la actualidad fabrica durómetros de todas las escalas siguiendo las normas Europeas (UNE-EN, ISO 868) alemanas (DIN 53505), americanas (ASTM D 2240) y japonesas (SRIS 0101, JIS K6301 y K7312).