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La escala Color Gardner se utiliza en materiales y sustancias transparentes como aceites, barnices o resinas

La escala de Color Gardner es una de las muchas gradaciones establecidas para la medida del color. En concreto, esta escala se utiliza para medir el color en líquidos transparentes, con colores que van desde el amarillo claro hasta el marrón oscuro.

Productos derivados del petróleo y del pino -como aceites, barnices, colofonias o naftas, entre otros- utilizan esta escala durante el control de la calidad en la fabricación.

En esta entrada comenzaremos hablando de manera general del color y de la medida objetiva del mismo mediante diferentes escalas y métodos, para luego explicar de manera concreta la escala Color Gardner, así como los instrumentos y patrones de color necesarios para realizar las mediciones. Además explicaremos los métodos de ensayo normalizados que hacen referencia a esta escala de color.

El color

El espectro visible, es decir el rango que puede percibir el ojo humano, va aproximadamente desde longitudes de onda de 700nm (rojo) a 400nm (violeta).

Así, las longitudes de onda corta se corresponden con el color violeta, mientras que con el rojo se corresponden las longitudes de onda larga. Entre ambas se encuentra todo el espectro de colores que los seres humanos podemos percibir.

Espectro electromagnético
Imagen 1. Espectro electromagnético.

Como puede apreciarse en la imagen, fuera de este rango, y por tanto no perceptible para el ojo humano, se encontrarían los rayos ultravioletas e infrarrojos.

En cuanto al color, podemos decir que no es una propiedad intrínseca de los materiales, sino más bien el resultado de la interacción de la radiación (luz/iluminante) con un objeto, hallada por un detector (observador) y con una interacción determinada de la luz con el objeto (geometría).

Se trata, pues, de una sensación psicofísica, es decir, una respuesta psicológica a un estímulo físico. Los seres humanos poseemos células especializadas para detectar diferentes longitudes de onda de la región visible del espectro electromagnético.

Medida objetiva del color

Ahora bien, con el fin de medir el color de manera objetiva, se han desarrollado diferentes modelos y escalas de color, cada uno de ellos adecuado para un sector determinado u otro. Así por ejemplo, entre los modelos de color, se encuentra el modelo CMYK -modelo sustractivo que suele utilizarse en la industria gráfica-, el modelo RGB -basado en la síntesis aditiva y que suele utilizarse en soportes digitales- o el modelo CIE.

Por lo que respecta a las escalas de color, cabe decir que también existe una gran variedad, en función de su aplicación. Así, por ejemplo, podemos encontrar métodos de medida basados en el espacio de color CIELab, en la escala Color Gardner -utilizada en aceites, barnices, resinas y ácidos grasos-, o en la escala de Saybolt -utilizada para la medida del color en combustible. Otros productos también pueden utilizar escalas específicas para medición del color, como es el caso del control de aguas residuales y agua potable a través de la escala APHA (American Public Health Association); el control del color de cervezas y mostos a través de las unidades EBC (European Brewing Convention); o la evaluación del color en azúcares y melazas mediante el cálculo del valor ICUMSA (International Commission for Uniform Method of Sugar Analysis).

En el caso del Color Gardner, es una práctica habitual en muchas empresas medirlo por comparación visual, ahora bien, hay que recordar que esta medida no es objetiva y puede llevar a errores. Por el contrario, las mediciones objetivas realizadas mediante equipos calibrados son las más recomendables, puesto que eliminan factores subjetivos de las comparaciones visuales como la interpretación y la experiencia del sujeto.

Escala Color Gardner

La escala de Color Gardner se diseñó para medir color con patrones o estándares líquidos en aceites, barnices, ácidos grasos y resinas. Esta escala establece una gradación de amarilleamiento del 1 al 18, siendo 1 amarillo claro y 18 marrón oscuro.

Filtros Color Gardner
Imagen 2. Color Gardner. Patrones de color.

El siguiente gráfico muestra el espectro de transmisión de patrones Color Gardner:

Imagen 3. Espectro de transmisión de patrones Color Gardner

Existen diferentes normas que hacen referencia a esta escala. Así, por ejemplo, la norma ASTM D1544, Standard Test Method for Color of Transparent Liquids (Gardner Color Scale), establece un método de ensayo estándar para líquidos transparentes aplicando la escala Gardner.

Por otra parte, la norma ASTM D6045, Standard Test Method for Color of Petroleum Products by the Automatic Tristimulus Method, establece un método de ensayo estándar para medida del color de productos derivados del petróleo y define la correlación con la escala de colores Gardner.

Finalmente, la norma ASTM D6166, Standard Test Method for Color of Pine Chemicals and Related Products (Instrumental Determination of Gardner Color), establece un método para la medida del color en productos químicos derivados del pino utilizando la escala de colores Gardner descrita en la norma ASTM D1544.

Instrumentos de medida. Colorímetros y patrones de color

Los patrones utilizados para el método de ensayo especificado en la norma ASTM D1544 siguen una gradación del 1 al 18, cada uno de ellos con unas coordenadas cromáticas, una transmitancia luminosa y una tolerancia de transmitancia especificadas en la norma.

En cuanto al equipo que ha de utilizarse en el método de ensayo especificado en la norma ASTM D1544, ha de cumplir una serie de indicaciones, concretadas en la norma, respecto al tipo de iluminante, el campo circundante, el campo de visión y la separación del patrón y la muestra.

Espectrofotómetro. Medida Color Gardner
Imagen 4. Instrumento de medida.

Por lo que respecta al equipo necesario para el ensayo normalizado en la ASTM D6045, debe tener un rango de longitud de onda entre 380 y 780 nm. Además, la norma establece una serie de especificaciones que han de cumplir estos equipos como la linealidad, la precisión de la longitud de onda y las condiciones geométricas, entre otras. Estos espectrofotómetros tienen que tener la capacidad de calcular los valores triestímulo (CIE XYZ) utilizando el iluminante estándar C (CIE) y el observador estándar CIE 1931.

Finalmente, por lo que respecta a la norma ASTM D6166, se indica que ha de utilizarse un equipo capaz de medir el color transmitido y reportar los resultados en la escala de color Gardner. En su defecto, la norma indica que puede hacerse uso de un instrumento capaz de medir el color transmitido y reportar valores triestímulo o coordenadas de cromaticidad usando el iluminante estándar C y el observador 2º.

En las siguientes tablas pueden observarse los resultados de una calibración en la escala Color Gardner y en coordenadas Yxy:

Resultados de calibración en la escala Color Gardner y en Coordenadas Yxy
Imagen 5. Resultados de calibración en la escala Color Gardner y en coordenadas Yxy

Ensayos normalizados

Ensayos de medida del color en líquidos transparentes. Norma ASTM D1544

La norma ASTM D1544, Standard Test Method for Color of Transparent Liquids (Gardner Color Scale), establece un método de ensayo que cubre la medición de líquidos transparentes por medio de la comparación con patrones de vidrio numerados arbitrariamente.

Este método es aplicable a aceites, barnices, ácidos grasos, ácidos grasos polimerizados y soluciones de resina.

El procedimiento consiste en llenar un tubo de vidrio con el material bajo prueba y compararlos con los patrones de vidrio. Posteriormente ha de determinarse qué patrón se asemeja más a la muestra en brillo y saturación.

El método establece unos criterios de repetibilidad y reproducibilidad.

Método de ensayo para medida del color de productos derivados del petróleo. Norma ASTM D6045

La norma ASTM D6045, Standard Test Method for Color of Petroleum Products by the Automatic Tristimulus Method, establece un método de ensayo que cubre la determinación automática de color de una amplia variedad de productos derivados del petróleo, como gasolina de motor y de aviación, combustibles para turbinas de aviación, naftas, queroseno, aceites blancos farmacéuticos, aceites combustibles diésel, aceites de calefacción y aceites lubricantes, por el método automático triestímulo. Ahora bien, según indica la norma, este método de prueba no es aplicable a muestras sólidas, productos derivados del petróleo que contienen colorantes y productos derivados del petróleo que tienen flourescencia extrema.

El método indica que se ha de realizar una medición de la transmitancia para determinar los valores triestímulo CIE (bajo el iluminante estándar C de CIE y el observador estándar CIE 1931). Posteriormente son convertidos instrumentalmente por el algoritmo apropiado para color Saybolt o color ASTM, y se informa del color de la muestra siguiendo otros métodos de prueba a los que la norma hace referencia.

La determinación del color de productos derivados del petróleo se utiliza principalmente, según indica la norma, con fines de control de la producción y es una característica de calidad importante, puesto que el color es fácilmente observable por el usuario del producto. De hecho, en ocasiones, el color es un indicador del grado de refinamiento del producto. Así, una variación fuera del rango establecido puede indicar una posible contaminación con otro producto.

Medida del color en productos químicos derivados del pino. Norma ASTM D6166

Finalmente, la norma ASTM D6166, Standard Test Method for Color of Pine Chemicals and Related Products (Instrumental Determination of Gardner Color), establece un método para la medida del color en productos químicos derivados del pino, como talloil, ácidos grasos de talloil o colofonia, entre otros.

La norma especifica que el método que se establece en ella es más preciso para este tipo de productos que el descrito en la ASTM D1544.

En cuanto a la precisión y sesgo de este método, la norma indica que en 1996 se realizó un estudio del color de tres materiales en el que participaron 13 laboratorios. El método determina un límite de repetibilidad y un límite de reproducibilidad, así como las respectivas desviaciones estándar. En cuanto al sesgo, la norma indica que, dado que no hay material de referencia aceptado adecuadamente para determinar el sesgo de los procedimientos en este método de ensayo, no se ha determinado el sesgo.

Calibración y ensayos en Laboratorios Eyco

Laboratorios Eyco cuenta con capacidad técnica para realizar ensayos para la medida del color en líquidos transparentes, siguiendo las normas ASTM D1544, ASTM D6166 y ASTM D6045.

Por otra parte, Eyco cuenta con capacidad técnica para calibrar instrumentos de medida del color que se utilizan en los métodos de ensayo especificados en las anteriores normas, así como patrones Color Gardner.

Nuestro laboratorio cuenta con una amplia experiencia y una alta especialización en el campo óptico. Prueba de ello es que Laboratorios Eyco posee la acreditación más extensa de España en el área óptica.

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