Estudio Tecnico Especificacion De Producto Sombrero Carabin

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 ESTUDIO TECNICO ESPECIFICACION DE PRODUCTO SOMBRERO CARABINERO – POLICIA NACIONAL DE COLOMBIA 1. RESUMEN Estudiada en detalle la especificación del sombrero carabinero emitida por la Policía Nacional de Colombia, se encontró en el numeral 5.1 correspondiente al color una oportunidad para aportar al perfeccionamiento y adecuada interpretación de esta característica de calidad, quedando la especificación actualizada en los valores objetivo y tolerancias medidas con un espectrofotómetro. Se efectuaron mediciones del color en el fieltro de un sombrero enviado como muestra por la Policía Nacional de Colombia y se comparó con el estándar de la especificación, aprovechando de igual manera estas mediciones para caracterizar el color del fieltro que Colfieltros Ltda se puede comprometer a ofrecer para el suministro de los sombreros Carabineros a la Policía Nacional de Colombia. La primera conclusión que el estudio ofrece es el hecho de que el verde del sombrero enviado como muestra no cumple con el estándar de la especificación. La segunda conclusión es que es necesario corregir el texto de la especificación del color debido a que las coordenadas de color L*, a*, b* corresponden a coordenadas rectangulares ( claridad, croma rojo – verde y croma azul – amarillo ) y la diferencia total de color DEcmc , corresponde a la formula basada en coordenadas polares L* , c* , h* ( claridad, saturación y ángulo de tono ), son dos unidades distintas. Tomando como soporte el presente estudio Colfieltros Ltda. Propone ajustar la norma en el literal del color, corrigiendo el texto y proponiendo valores de las coordenadas de color y diferencia total ajustados a los resultados de las mediciones efectuadas, para su estudio y aprobación. II. MARCO TEORICO 1. La colorimetría El color no es una realidad física, es una interpretación realizada por el cortex de percepciones procedentes del ojo, es decir el cerebro elabora una descripción simbólica de la escena observada, lo único que se observa es materia sin color. Existen tres elementos que interactúan y determinan la sensación de color en lo que nos rodea, ellos son la fuente luminosa, el observador y el objeto. Cuando la luz incide sobre un objeto, este puede absorber o reflejar las radiaciones electromagnéticas a unas longitudes de onda a las cuales el ojo humano es sensible, dando lugar a nuestra percepción del color. La colorimetría es la ciencia de la medición del color y se basa en la normalización de los tres elementos; la fuente luminosa ( iluminantes A – D65 ), el observador ( Observador patrón bajo un ángulo sólido de observación de 10° ) y el objeto ( geometría de medición 45° / 0° o 0° / 45°) a través de un sistema ( Espacios colorimétricos XYZ , CIELAB ) definidos por la CIE ( Comisión internacional de la iluminación ), la única organización internacional de recomendación y normalización para la iluminación, el color y la colorimetría, creada en 1913.

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 Tomando en cuenta estas consideraciones se han diseñado equipos que emiten energía sobre el objeto a medir, miden las longitudes de onda de la energía trasmitida o reflejada y un software interpreta las lecturas reportando las coordenadas de color en un sistema dado y su diferencia respecto a un patrón. Estas funciones las realizan los espectrofotómetros. La fuente luminosa El espectro de las radiaciones radiaciones electromagnéticas es muy ancho, solo una zona estrecha de espectro total de radiaciones es perceptible por el ser humano; el espectro visible que contiene radiaciones electromagnéticas de longitud de onda entre 380 y 780 nm. El rango del espectro por debajo de 380 nm corresponde al ultravioleta y por encima de 780 nm al infrarrojo, estas radiaciones no son detectadas por el ojo humano. ESPECTRO VISIBLE Violeta Verde Amarillos Anaranjado Rojo

LONG. DE ONDA nm 380 – 450 490 – 560 560 – 590 590 – 630 630 – 780

La principal fuente luminosa natural es el sol, es bajo esta luz que observamos la mayoría de las veces los colores en forma natural. La luz de dia está formada por luz solar directa y la luz difusa propagada por la atmósfera e influyen sobre la misma factores como la latitud, la estación del año, condiciones metereológicas, contaminación atmosférica, etc. La emisión energética de luz bajo condiciones normalizadas dan origen a los iluminantes, existen dos estándares el iluminante D65 ( luz de día ) y el iluminante A ( luz artificial ). El objeto La materia tiene la propiedad de reflejar mas o menos determinadas radiaciones electromagnéticas a las cuales el ojo humano es sensible, existen dos tipos de energías que tienen que ver con la sensación del color; la energía especular da, por reflexión la impresión de que un objeto es brillante, satinado o mate. Las superficies lisas parecen en general mas brillantes que las rugosas. La energía difusa es característica de la materia, de su color y de su composición, de una manera general, cuando el fenómeno dominante es la absorción de la luz, los colores resultantes no son muy intensos, si todas las longitudes de onda son absorbidas, percibimos el color negro, si son difusas en su totalidad ( reflectancia ) percibimos el color blanco. La absorción selectiva de las radiaciones de determinadas longitudes de onda, determina el color de los objetos. En términos de fisica el color de un objeto se mide y se representa por su curva espectrofotometrica, siendo esta el trazado representativo de la parte reflejada o transmitida de la energía incidente en función de la longitud de onda, en lo referente al espectro visible ( 380 – 780 nm ). La

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 curva espectral es característica del material y del color : representa la “ impresión de ese color “. El observador La percepción visual es el resultado de la interpretación efectuada por el cerebro, de la luz percibida por los ojos, modificada y transmitida por los objetos o emitida directamente por las fuentes luminosas. En el ojo la retina contiene los órganos receptores de la visión, que son los conos y los bastones, los conos son los responsables de la visión fotópica ( diurna o de día ) y son esencialmente sensibles a la percepción de los colores, mientras que los bastones son responsables de la visión escotópica ( nocturna o de noche ) y son esencialmente sensibles a la variación de la claridad. La distribución es de aproximadamente 7 millones de conos y 120 millones de bastones, hay tres clases de conos ( azules, verdes, rojos ) cuyas máximas sensibilidades se sitúan respectivamente a 477, 540 y 577 nm. Su distribución media es de 40 verdes por 20 rojo anaranjados y 1 azul. Los conos se encuentran en la retina, mas concretamente en la fóvea. La visión coloreada en el espectro visible depende de la luminancia, en la colorimetría visual e instrumental, debe asegurarse que las condiciones de iluminación sean normales ( aprox. 1500 lux ), es decir equivalentes a las de la visión fotópica. En efecto un aumento en las iluminaciones hace que los rojos y los verdes tiendan hacia el amarillo y los violetas y azules verdosos hacia el azul. La base científica de la medición del color se basa en la existencia de tres distintos grupos de señales procedentes del ojo de un observador humano. A fin de poder identificar la respuesta de los estímulos de color mediante valores numéricos, los valores de las funciones colorimétricas del ojo han sido normalizados e incorporados a la definición del observador patrón de la CIE. A fin de definir el observador patrón, base de toda medición y calculo colorimétrico, se realizaron una serie de experiencias sobre observadores humanos que no presentaban ninguna anomalía de la visión, los cuales dieron origen al observador patrón CIE 1931 – 2° ( ángulo sólido de observación de 2 grados ) y posteriormente al observador patrón CIE 1964 – 10° ( ángulo sólido de observación de 10 grados ). 2. Sistemas de medición del color Durante su evolución los sistemas de medición de color han pasado desde las cartas de colores por comparación visual, el diagrama de cromaticidad CIE 1931 – Triangulo de colores basado en los valores triestimulos XYZ donde se define un color mediante tres numeros para un iluminante D65 y el observador patrón CIE 1931 y el sistema CIELAB que representa un espacio colorimetrico en coordenadas L* , a* , b*, actualmente es el sistema mas utlizado para el estudio de colores de superficie o de objeto en aplicaciones de la colorimetria moderna. Espacio colorimetrico CIELAB En el espacio CIELAB, encontramos el metodo de identificación tridimensional, retomando la teoría de los tres pares antagonistas : Blanco – negro, rojo – verde y amarillo – azul de la visión de los colores

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 Coordenadas CIELAB rectangulares Esta determinado por las coordenadas L* , a* , b* , donde : L* representa la claridad ; L* = 0 corresponde al negro puro y L * = 100 al blanco puro. a* representa el eje cromatico rojo ( +a) – verde ( -a ). b* representa el eje cromatico amarillo ( +b ) – azul ( -b ) Asi por ejemplo un color definido por las siguientes coordenadas : L* = 29,0 , a* = - 5,0 , b* = 6.0 tendría la siguiente interpretación El objeto tiene una claridad de 29 en la escala de 0 – 100 tiene una tendencia a mas oscuro que claro. En el objeto predomina el verde ( signo negativo de a* ) amarilloso ( signo positivo de b*. Coordenadas cilíndricas Estas coordenadas están definidas por L* , C* , h* corresponden a los atributos: L* = Claridad o carácter mas o menos claro de la superficie de un objeto C* = Saturación – croma CIE 1976 carácter mas o menos coloreado de la superficie de un objeto, varia desde el sucio hasta el color puro. h* = Angulo de tono o tonalidad cromática, corresponde a la longitud de onda dominante en el espectro visible. 3. Diferencias y aceptabilidad de color Desde la aparición de la colormetría moderna se ha pasado de lo subjetivo a lo objetivo en la definición del color. La medición del color y la evaluación de las diferencias de color son determinantes en los industriales productores de color y por el cumplimiento de los pliegos de condiciones establecidos entre cliente y proveedor. La diferencia de color compara las coordenadas del objeto muestra con las coordenadas del objeto patrón o estándar y si esta diferencia esta dentro de una tolerancia acordada el color pasa. Diferencias de color en el sistema CIELAB En e sistema CIELAB, la diferencia total de color ( DE* ) integra la diferencia de las tres variables independientes DL* = diferencia de claridad = ( L*muestra – L*patron ) Da* = diferencia cromatica rojo – verde = ( a*muestra – a*patron ) Db* = diferencia cromatica amarillo . azul = ( b*muestra – b*patron ) ( DE* ) = ( ( DL* )2 + ( Da* )2 + ( Db* )2 ) 1 / 2

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 Esta es la formula de calculo de diferencia de color mas sencilla y fácil de interpretar. 3.2. Diferencias de color en el sistema CIELAB CMC En el reino unido se modificó progresivamente las formulas CIELAB terminando en el método normalizado JPC79 por la BSI conocido ahora como CMC ( colour measurement Comité of Society of Dyers and Colourists ). La diferencia total en este sistema esta expresada en coordenadas cilíndricas L* , C* , h* , de acuerdo con las siguientes expresiones: DECMC = ( ( DL* / l SL )2 + ( DC* / c SC )2 + ( DH* / SH )2 SL) 1/ 2 Los factores SL , SC , SH han sido evaluados empiricamente y se expresan mediante formulas en función de las coordenadas L* , C* , h* . Se ha introducido además dos factores suplementarios l y c ajustables por el usuario, pueden ser ambos iguales a 1, el caso mas frecuente a evaluar la perceptibilidad de las diferencias de color. Se puede modificar y aumentar l y c para evaluar la aceptabilidad , por ejemplo en la industria textil l = 2 y c = 1. La diferencia de claridad DL* solo es modificada por la claridad. La diferencia de croma DC* solo son modificadas por el croma Las diferencias de tono DH* son modificadas por el tono y por el croma.

3.3.

Diferencias de color en el sistema CIE94

En el marco del perfeccionamiento de las formulas de aceptabilidad y diferencia de color la CIE en 1994 recomendó unos factores correctores de la contribución ponderada de las diferencias de claridad ( DL* ) , de saturación ( DC* ) y de tono ( DH* ) en a diferencia total de color ( DE * ) y completada por condiciones de referencia para la observación de las muestras a comparar. La formula CIE94 se expresa como sigue: ( DE* )94 = ( (DL* / KL . SL)2 +(DC* / KC .SC)2 + (DH* / KH . SH)2 ) 1 / 2 SL = 1 ; SC = 1 + 0,045 C* ; SH = 1 + 0,0015 C* representan respectivamente los factores de ponderación de las diferencias de claridad, croma y tono. Las condiciones de referencia son :  Alumbramiento – iluminación : fuente que simula el iluminante patrón luz de día tipo D65.  Iluminación de las muestras con un nivel de aproximadamente 1000 lux .  Entorno : fondo de observación uniforme de color gris neutro y de claridad L* = 50.  Las superficies de observación ( muestras ) deben, en la medida de lo posible respetar las condiciones siguientes:

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la dimensión y la distancia de observación deben iluminarse de modo que el campo de visión sea superior a 4° de ángulo sólido. Las muestras deben estar colocadas una al lado de la otra, sin separación, con un contacto directo de tal manera que la línea de separación sea tan poco perceptible como posible. La estructura, la textura y el color deben ser lo más uniformes posibles.

Los factores correctores KL , KC , KH son iguales a 1 para las condiciones de referencia. De una manera general en la industria textil se utilizan los siguientes factores KL = 2 y , KC , KH = 1. La formula de diferencia de color de la CIE debe reverenciarse y escribirse en la forma ( DE* )94 con la abreviatura CIE94 . Por otra parte, cuando se utiliza con factores correctores KL , KC , KH distintos de 1, estos deben mencionarse después de la abreviatura, por ejemplo para la industria textil : ( DE* )94 ( 2:1:1) para los factores KL = 2 y , KC = KH = 1. III. MEDICIONES DE COLOR Se efectuaron mediciones de color con la colaboración de uno de los laboratorios de una prestigiosa empresa papelera ubicada en la zona industrial de Yumbo – Valle. Las muestras fueron las siguientes : Muestra N° 1 : fieltro recortado del sombrero enviado como muestra por la Policia Nacional de Colombia. Muestra N° 2 : fieltro desarrollado por Colfieltros para reproducir el verde estándar del sombrero carabinero. Muestra N° 3 : fieltro desarrollado por Colfieltros ajustado para acercar el color verde al estándar. Se seleccionó las coordenadas rectangulares CIELAB L* , a* , b* para compararlas con las coordenadas de la especificación y se calcularon las diferencias totales de color. La ficha técnica del equipo usado es la siguente: Equipo : Espectrofotómetro Marca : Technidyne Corporation Modelo : Brightimeter micro 5S. Software : Si ( no disponible la información ) Configurable para reporte en unidades X,Y,Z ; L, a, b ; L* a*, b*,; Hunter, L* , C* , h* entre otros.

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 1. Resultados de las mediciones: *

L a* b* DL* Da* Db* DE*

Estandar 29. 3 - 5.47 + 6.32

Muestra N°1 27.2 - 3.1 +5.6 - 2.1 - 2.4 + 0.7 3.3

Muestra N°2 27.3 - 3.9 + 7.6 - 2.0 - 1.6 + 1.3 2.9

Muestra N°3 27.2 - 3.1 + 5.8 - 2.1 - 2.4 + 0.5 3.2

2. Interpretación de las mediciones 2.1. Muestra N°1 Vs Estándar El sombrero verde carabinero muestra es mas oscuro que el estándar (DL * negativo) El sombrero verde carabinero muestra es menos verde que el estándar El sombrero verde carabinero muestra es menos amarilloso que el estándar 2.2. Muestra N° 2 Vs Estándar El sombrero verde carabinero Colfieltros es mas oscuro que el estándar y prácticamente igual en claridad que el sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia. El sombrero verde carabinero Colfieltros es menos verde que el estándar pero sensiblemente mas verde que el sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia. El sombrero verde carabinero Colfieltros es mas amarilloso que el estándar y mucho mas aún que el sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia. 2.3. Muestra N° 3 Vs Estándar El sombrero verde carabinero Colfieltros ajustado es mas oscuro que el estándar e igual en claridad que el sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia. El sombrero verde carabinero Colfieltros ajustado es menos verde que el estándar y prácticamente igual al sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia. El sombrero verde carabinero Colfieltros ajustado es menos amarilloso que e estándar pero mas amarilloso que el sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia. 4. Conclusiones

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 El sombrero verde carabinero enviado como muestra por la Policia Nacional de Colombia no cumple el estándar de la especificación y la diferencia total de color es de 3.3 El fieltro para el sombrero verde carabinero Colfieltros ( Muestra N°3 ) ajustado es prácticamente igual en color al sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia ( DE* = 0.2 ) pero diferente al estándar ( DE* = 3.2 ). El fieltro para el sombrero verde carabinero Colfieltros ( Muestra N°2 ) esta mas cercano al estándar ( DE* = 2.9 ) pero es el mas amarilloso de todos incluso que el estándar. Comparado con el sombrero muestra enviado por la Policia Nacional de Colombia es diferente ( DE* = 2.2 ). Efectuando un análisis del movimiento del color a partir de la caracterización de las muestras N° 1, N° 2 y N°3 . El estándar es un verde mas intenso, mas claro y mas amarilloso que el sombrero verde carabinero Colfieltros N°3 pero menos amarilloso que el sombrero verde carabinero Colfieltos N° 2. IV.

PROPUESTA DE ACTUALIZACION DE LA ESPECIFICACION

1. Texto del numeral 5.1. Color El texto actual “ El tono del fieltro engomado será de acuerdo con las coordenadas CIELAB : L* a*, b* de 29.3 , - 5.47, 6.32 DEcmc = 1.5 “ está combinando dos conceptos en unidades diferentes; las coordenadas L* a*, b* son rectangulares y la formula de la diferencia total de color DEcmc esta basada en coordenadas cilíndricas L* , C* , h* de acuerdo con lo visto en el marco teórico del presente estudio. Para que exista concordancia entre las coordenadas de color y el calculo de la diferencia total de color, se propone dejar el sistema en coordenadas rectangulares L* a*, b* y la diferencia total respectiva se denota DE* . 2. Valores del estándar de color Como quedó demostrado en las mediciones y su interpretación no existe una muestra física que reproduzca el verde carabinero conforme a las coordenadas CIELAB de L* = 29.3 , a* = - 5.47 y b* = 6.32. El sombrero verde carabinero enviado como muestra por la Policia Nacional de Colombia es el color actualmente aceptado y que Colfieltros ha podido reproducir con la muestra N° 3 por lo tanto se recomienda desviar la especificación hacia los siguientes valores : L* = 27.2 , a* = - 3.1 , b* = 5.8 3. Diferencia total de color Esta recomendación es mucho mas profunda y tiene que ver con la reproducción del color del fieltro de lana sombrero a sombrero y lote a lote de la tintorería del verde carabinero.

Preparado por Ing. Erwin Velandia B. – Dirección de Manufactura Colfieltros Ltda. Junio 2005 Cuando se va a medir diferencias de color en superficies lisas o de composición uniforme en toda su superficie como el caso de la industria papelera, artes gráficas, fibras sintéticas, etc. La variabilidad de estos productos es mas predecible y por lo tanto controlable en las características de calidad, entre ellas el color. Es por este motivo que la exigencia en cuanto al cumplimiento de tolerancias en la diferencia total del color es mayor y un valor de DE * = 1.5 máximo es razonable y capaz de cumplirse para ese tipo de industrias. La industria sombrerera sin embargo es una especialidad, una combinación de aproximadamente 75 – 100 intervenciones muchas de ellas manuales, en donde se conjugan múltiples fuentes de variabilidad que influyen en la reproducibilidad de las características de calidad sombrero a sombrero y entre lotes de producción. La principal fuente de variación es la materia prima, que como se sabe es una fibra de origen animal, clasificada como fibra proteica. Las propiedades físico químicas de la lana dependen de la raza del animal, el clima, la alimentación, el tipo y técnica de esquilado, la clasificación de la lana en rama y su procesamiento industrial. La lana que es procesada industrialmente para uso textil es sometida a procesos de refinamiento, donde se obtiene fibras limpias, orientadas y controladas en características como el titulo o denier ( peso en gr. correspondiente a 9000 mt de longitud de hilaza), el corte seccional de la fibra ( monitoreo de % de fibra medulada o conteo de fibras huecas ), diámetro de fibra o micronaje que reducen la variabilidad del material a teñir, logrando productos con mayor afinidad al colorante y mucho menos variables en sus características de calidad. No es así cuando la lana está destinada para producir fieltros para sombrerería, en primer lugar los pasos de refinamiento textil son mas reducidos, limitandose a efectuar una limpieza de la contaminación por materia vegetal y suciedad mediante una combinación de procesos químicos, térmicos y de acción mecánica, factores de la lana como materia vegetal residual, contenido de grasa, diámetro, amarillez, fibras meduladas impactan sobre la variabilidad de la tintorería del fieltro sin tener en cuenta la variabilidad inherente a los demás factores ( tipo de colorantes y auxiliares, proceso de teñido, equipo, entre otros ). En síntesis , hay mayores fuentes de variabilidad en la tintorería del fieltro de lana y los procesos posteriores de terminación del sombrero, de tal forma que la probabilidad de sacar de tolerancias en cuanto al control de color son altas y requiere por lo tanto una especificación mas flexible y acorde con la industria sombrerera para poderla cumplir con responsabilidad. Se propone el complemento de las coordenadas de color con tolerancias planteadas en los siguientes términos: Coordenadas CIELAB L* = 27.2 ± 2.5 , a* = - 3.1 ± 1 , b* = 5.8 ± 1 Con un máximo de diferencia total de color DE* = 3.0