Curso End Basico-Ipen

Instituto Peruano de Energía Nuclear Centro Superior de Estudios Nucleares

PRESENTACIÓN

Los Ensayos No Destructivos (END), son técnicas que se caracterizan por utilizar métodos físicos indirectos para la inspección de productos, partes, piezas o componentes en proceso o en servicio, para detectar discontinuidades defectos que puedan afectar su calidad y utilidad. El objetivo de los Ensayos No Destructivos, es detectar las discontinuidades superficiales e internas con respecto a su carácter, tamaño y ubicación.

El elemento fundamental en esta técnica es el operador, persona encargada de realizar las pruebas y evaluar los resultados. Estos resultados posteriormente son analizados posteriormente y se adopta una decisión sobre el destino final de la pieza ensayada. El operador de la técnica de END, emitirá un criterio de aceptación o rechazo del material inspeccionado. Los resultados podrían ser mal emitidos si el operador no cuenta con la capacitación y experiencia y esto tiene consecuencias negativas que inciden sobre los costos.

Es indispensable capacitar al inspector de END y velar por que se les otorgue la certificación para impedir que se cometan errores en el uso de las distintas técnicas y en la evaluación de los resultados. Es importante que para efectuar Ensayos No Destructivos, se requiere de personal Calificado y Certificado en la técnica específica de END.

El desarrollo de nuevos materiales de la era espacial y complejos sistemas, los ingenieros estarán en condiciones de aplicar estructuras y sistemas que requieren menor peso, mayor resistencia, rendimiento elevado y mas confiabilidad. Cada etapa de este proceso requiere del control de calidad de los procedimientos y las aplicaciones de los END.

El propósito de esta publicación es mostrar las distintas técnicas de Ensayos No Destructivos que son de uso general en la industria nacional, indicando los principios básicos de cada técnica así como la aplicación del mismo.

Esperamos que la información recibida en el presente texto, sirva al lector para iniciarse en el estudio de los Ensayos No Destructivos y continuar con el aprendizaje de otras técnicas.

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CURSO DE INTRODUCCIÓN A LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

CONTENIDO

1.- Procesos Metalúrgicos

- Generalidades- Procesos de Conformación- Procesos de Fundición- Conformación por Deformación Plástica- Procesos de Unión-Soldadura- Clasificación de los Procesos de Soldadura

2.- Discontinuidades en Soldadura

- Causas Principales de los defectos- Tipos de Discontinuidades- Discontinuidades originadas por el metal base y aporte- Discontinuidades originadas por los gases de soldadura- Discontinuidades producidas por el procedimiento de soldadura.

3.- Ensayos No Destructivos

- Tipos de Ensayos No Destructivos- Ventajas- Limitaciones- Comparación entre los END mas importantes- Niveles de Certificación- Campos de aplicación de los END- Principales Métodos de END- Inspección Visual- Líquidos Penetrantes- Partículas Magnéticas- Ultrasonido- Radiografía Industrial- Otras técnicas

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PROCESOS METALÚRGICOS

GENERALIDADES

La creciente necesidad de mejorar la performance de distintas maquinarias, estructuras y otro tipo de componentes, obligan a elevar el nivel de calidad de los productos metalúrgicos.

Es por ello que se hacen imprescindible verificar, la composición química y las propiedades mecánicas, sean las previstas en el diseño y que además las piezas y conjuntos fabricados no presenten discontinuidades propias del proceso de fabricación.

PROCESOS DE CONFORMACIÓN

Se clasifican en dos grupos los procesos de conformación de elementos de máquinas:

1. Procesos MetalúrgicosFundición: arena verde, arena seca, shell molding, coquilla, centrífuga. Deformación Plástica: forjado, laminación, trefilado, extrusión, estampado. SoldaduraSinterizado

2. Procesos MecánicosMaquinado: Torno, fresa, mandriladora, sierra, roscadora Abrasión : RectificadoraErosión : eléctrica y química.

Los procesos metalúrgicos provocan alteraciones en la estructura del metal y en consecuencia sus propiedades son alteradas.

En los procesos mecánicos, la conformación es hecha exclusivamente por corte, arranque de viruta, por abrasión o por erosión, sin alterar la estructura metálica.

PROCESO DE FUNDICIÓN

Es el proceso de conformación de piezas por medio del vaciado de un metal en estado líquido en recipientes apropiados llamados moldes. Este proceso es económico pues es directo, permite producir piezas de formas complejas, inclusive con detalles internos. En algunos casos es totalmente automatizado. Presenta problemas de calidad, por ser un proceso de bajo costo, por ser complejo y piezas con falta de acabado.

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ALEACIONES USADAS EN FUNDICIÓN

Aleaciones Ferrosas:Fierro fundido: Fierro fundido común, fierro fundido aleado, maleable y nodular.Aceros: Aceros al carbono y aceros aleados.Aleaciones No Ferrosas: aleaciones de aluminio, cobre, zinc, magnesio, plomo, níquel, etc.

CONFORMACIÓN POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA

FORJADO

Forjado es la conformación mecánica de un metal por medio de aplicaciones intermitentes de presión. Esta aplicación es realizada en caliente en la mayoría de los casos, también puede ser realizada en frío. El forjado puede ser realizado por martillado o por prensado en moldes abiertos y cerrados.

LAMINADO

Proceso de deformación plástica de un metal y es hecho haciendo pasar el metal a través de rodillos de ejes paralelos que giran en sentido contrario. Este es el proceso mas usado en la conformación de metales, por su alta capacidad de producción y por el control dimensional del producto final. En este proceso el trabajo es realizado principalmente por los altos esfuerzos de compresión de los rodillos contra el material y por las tensiones de superficiales de cizallamiento. El proceso de laminación puede ser en frío o en caliente.

TREFILADO

Este proceso consiste en conformar el metal a través del estiramiento en una varilla. Esto es hecho forzando al metal a pasar por matrices con orificios cónicos sucesivamente menores hasta obtener el diámetro deseado. El proceso siempre es realizado en frío, comparado con la laminación en caliente presenta ventajas como: ausencia de oxido, ausencia de rebaba de laminación, mejor precisión dimensional y mejor acabado superficial.

EXTRUSION

El proceso consiste en expulsar el metal a través de un orificio. El producto es un perfil que puede tener las secciones más complejas. Este proceso es generalmente ejecutado a temperaturas altas pues exige alta plasticidad del material. Es el proceso más versátil en la construcción de perfiles complicados.

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PROCESOS DE UNIÓN- Soldadura- Soldadura fuerte- Soldadura blanda

Estos tres métodos son similares. En la soldadura, las partes de metal que se van a unir son fundidas parcialmente fundidas en la vecindad de la unión. La soldadura incluye el metal de aporte, el cual se funde y se deposita en la unión.

Soldadura fuerte o amarilla, en este tipo de procesos el metal de aporte se funde, pero las partes que se unen no. La unión se forma con mayor frecuencia por la difusión de estado sólido del metal soldado con las partes unidas.

Soldadura blanda o blanca, no se requiere la fusión ni la difusión de estado sólido. La unión se produce por lo general por la adhesión de la soldadura fundida a la superficie de cada una de las partes del metal.

Una construcción soldada es un ensamble cuyas partes componentes están unidas por soldadura. Una construcción soldada puede ser un buque completamente soldado, un rascacielos, una carrocería de automóvil, un cuadro de bicicleta, un recipiente para almacenamiento de gas, un puente, un gasoducto, un mineroducto y tantas obras de ingeniería donde la soldadura es imprescindible. Las construcciones deben satisfacer los requisitos de vida útil aun costo mínimo y tener apariencia agradable. Las construcciones soldadas ofrecen muchas ventajas en comparación con otros diseños conceptuales como:

- La construcción soldada es más ligera que las estructuras vaciadas o que se ajustan mecánicamente, por tanto, necesitan menos material.

- El diseño de la unión soldada se puede modificar fácil y económicamente para satisfacer requisitos cambiantes del producto.

- La construcción soldada es más exacta con respecto a tolerancias dimensiónales que una pieza fundida.

- Las construcciones soldadas son herméticas y a prueba de fugas y no se corren o ceden como las estructuras remachadas.

- La inversión de capital para fabricar construcciones soldadas es mucho menor que para producir piezas vaciadas. Además los controles ambientales se adoptan más fácilmente en el taller de soldadura que en la fundición.

- Finalmente el éxito o el fracaso de una construcción soldada dependen del diseñador, ya que él es responsable del diseño de la construcción soldada y es esencial que esté completamente enterado de sus responsabilidades.

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CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

Son múltiples las posibilidades de aplicación de los procesos de soldadura, su campo de aplicación depende entre otras cosas del material a soldar, de su espesor, de los requisitos que debe satisfacer la soldadura. La diversidad en la ejecución de la soldadura, tanto en la forma como en el método y las aplicaciones, ha conducido al desarrollo de esta técnica. La selección del proceso de soldadura más favorable, adecuado y económico, supone el conocimiento de la forma de ejecutarlo.Descripción de los principales procesos de soldadura:

SOLDADURA ELÉCTRICA POR ARCO

Es un proceso de soldadura, donde la unión se efectúa por el calor generado por un arco eléctrico con o sin aplicación de presión, con o sin metal de aporte. La energía eléctrica se transforma en energía térmica pudiendo llegar esta energía hasta una temperatura de 400 C.

1.-Soldadura por arco eléctrico manual con electrodo metálico revestido.Conocido como Soldadura Eléctrica, es un proceso de unión por fusión de piezas metálicas. Para lograr la unión, se concentra el calor de un arco eléctrico establecido entre los bordes de las piezas a una varilla metálica, llamada electrodo, produciéndose una zona de fusión que al solidificarse forma la unión permanente.

2.-Soldadura por arco sumergido (SAW)En sus fundamentos físicos es similar a la soldadura de arco eléctrico manual. En su operación el electrodo es reemplazado por un alambre desnudo que a medida que se consume, es alimentado mediante un mecanismo automático. El arco es cubierto y protegido por un mecanismo automático. El arco es cubierto y protegido por un polvo granular, conocido fundente, el mismo que es compuesto de silicatos y minerales.

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El fundente cumple el papel del revestimiento de los electrodos, desde el punto de vista físico y metalúrgico. Físicamente haciendo que la escoria proteja el baño de soldadura de la acción de los gases atmosféricos, formando un cordón libre de poros e impidiendo una perdida de calor rápida. Metalúrgicamente, impidiendo perdidas de elementos de aleación, compensando o agregándolos al metal depositado.

El arco eléctrico que se forma, produce el calor necesario para fundir el metal base, el alambre de aporte y el flux, que cae por gravedad cubriendo la zona de soldadura. Como el arco es invisible por estar cubierto, el proceso se denomina SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO, no observándose durante la operación de soldar ni arco, ni chispa o gases. El alambre es alimentado desde un rollo.

Soldadura por arco con alambre tubular

3.-Soldadura por arco con alambre tubular (open arc process)

Es un proceso de soldadura, en el cual la fusión se logra mediante un arco producido entre un electrodo tubular (alambre consumible) y la pieza. La protección se obtiene de un flujo contenido dentro del alambre tubular. Protección adicional de un gas suministrado externamente no es necesaria. El proceso puede ser semiautomático o automático, siendo el método semiautomático el de mayor aplicación.

Los elementos principales del equipo son: máquina de soldar, el sistema de avance del alambre y los controles, la pistola y los cables y el alambre con núcleo de flujo.

4.-Proceso de soldadura MIG y MAG (GMAW)En este proceso por arco metálico con gas, la fusión es producida por un arco que se establece entre el extremo del alambre aportado continuamente

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Los gases cumplen la función deprotectores del arco, del baño de fusión y del material de aporte contra el peligro de acceso de los gases de la atmósfera.El proceso puede ser semiautomático o automático, siendo el de mayor uso el primero.La soldadura MIG es inherentemente mas productiva que la soldadura MMA (soldadura de arco manual), donde las perdidas de productividad ocurren cada vez que el soldador se detiene parareemplazar el electrodo consumido.El proceso MIG opera en DC usualmente con el alambre como electrodo. Esto es conocido como polaridad negativa. La corriente utilizada varía desde unos 50 hasta 600 amperios y voltajes de 15 hasta 32 V.Continuos proceso de desarrollo del proceso TIG lo han convertido en un proceso aplicable a todos los metales comerciales como el acero, aluminio, aceros inoxidables, cobre y algunos otros.

5.-Proceso de soldadura TIG (Arco de tungsteno con gas)


y la pieza a soldar. La protección se obtiene íntegramente de los gases suministrados simultáneamente con el metal de aporte.

Se clasifican de acuerdo al gas protector:- MIG: emplea gas de protección de un gas puro, inerte (helio, argon, etc)- MAG: el cual hace uso de dióxido de carbono CO2 como gas protector.

Es un proceso en el cual la fusión, es producida por el calor de un arco que se establece entre un electrodo de tungsteno no consumible y la pieza. La protección se obtiene de un gas inerte (argón o helio). La varilla desnuda de metal de aporte es aplicada manualmente, introduciéndola en el arco y en baño de fusión, como en el proceso oxiacetilénico. Se puede o no emplear metal de aporte.

El proceso TIG puede emplearse para aluminio, magnesio, acero inoxidable, bronce, plata, cobre níquel y aleaciones de hierro fundido, aceros dulces, aceros aleados, abarcando una amplia gama de espesores de metal. Los componentes del equipo TIG son:

- Máquina de soldar- Pistola y los electrodos de tungsteno,- Alambres para el metal de relleno,- Gas protector y controles- Pistola y electrodos de tungsteno.

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PROCESO DE SOLDADURA OXIACETILENICA

En este proceso de soldadura, el calor necesario para calentar la pieza y el metal aportado y luego fundirlos procede de una llama de alta temperatura obtenida por la mezcla o combinación de acetileno con eloxígeno, alcanzando temperaturas de 3100 C. Ambos gases se mezclan en proporciones apropiadas en un soplete proyectado y construido en forma tal, que el soldador tiene la posibilidad de regular por completa la llama, ajustándola a las necesidades del trabajo.

El intenso calor de la llama oxiacetilénica eleva la temperatura del metal base o pieza a un grado tal, que el metal en fusión proveniente del metal de aporte, fluye fácilmente. El metal base no llega a fundirse, pero el metal de aporte fluye fundido sobre la superficie debidamente calentada y químicamente limpia, mientras que una delgada película del metal de aporte es arrastrada hacia el interior de las superficies por atracción capilar, permitiendo el enfriamiento del metal base, hasta que el metal de aporte se solidifique, se producirá una liga de alta

resistencia entre el metal base y metal de aporte.

Fig. Equipo de soldadura oxiacetilénica.

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA

ARCO ELECTRICO

ELECTRODO MANUAL

ARCO SUMERGIDO

ARCO ABIERTO

ARCO DE TUNGSTENO CON GAS (TIG)

SOLDADURA POR ARCO METAL GAS (MAG)

HIDRÓGENO ATOMICO

PLASMA


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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)

DEFINICION

Son métodos de ensayos tecnológicos usados en el control de calidad de materiales, aparatos y estructuras. Su nombre describe que el ensayo se realiza sin destruir la pieza evaluada, o sea sin quitar la aptitud para el servicio del objeto ensayado.

CARACTERÍSTICAS

Es una técnica que consiste en aplicar principios de física para determinar defectos o discontinuidades en los materiales sin afectar su utilidad.

El objetivo principal es la aplicación de métodos físicos indirectos que tienen la finalidad de verificar la sanidad de las piezas examinadas.

No alteran de forma permanente las propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales de un material.

TIPOS DE END

- Inspección Visual- Líquidos Penetrantes- Partículas Magnéticas- Radiografía Industrial (X y Gamma)- Ultrasonido- Corrientes EDDY, etc.

VENTAJAS DE LOS END

Pueden ser aplicados en materias primas, procesos de fabricación, productos terminados, partes y componentes en servicio.Sólo hay pérdidas cuando hay piezas defectuosas

Son rentables cuando se inspeccionan partes o componentes críticos, en procesos de fabricación controlada o en producción de piezas en gran escala.

LIMITACIONES DE LOS END

En algunos casos la inversión inicial es alta.


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La propiedad física es medida de forma indirecta y evaluada cualitativamente o por comparación.Una misma indicación puede ser interpretada y ponderada de forma diferente por dos o más inspectores cuando no existen patrones de referencia o comparación.En algunos casos se requiere de personal altamente capacitado, calificado y con experiencia.

BENEFICIOS DEL USO DE END

Mejoran el control del proceso de fabricación. Permiten una mejor evaluación de las partes durante la inspección de

mantenimiento preventivo. Ayudan a reducir los costos de reparación o reproceso. Ayudan a mantener un nivel de calidad uniforme. Pueden ser requeridas por un contrato o por los códigos y

regulaciones nacionales o internacionales aplicables a un producto o servicio en particular.

CARACTERISTICAS LIQUIDOS PENETRANTES

PARTICULAS MAGNETICAS

RADIOGRAFIA INDUSTRIAL ULTRASONIDO

SENSIBILIDAD Sólo defectos superficiales

Principalmente defectos

superficiales

Ciertos defectos no son detectados

Ciertos defectos pueden ser omitidos

INDICACIÓN ERRONEA ALCANCE

Remotamente posible Sólo juntas soldadas

Posible Sólo juntas soldadas

Ninguna Principalmente juntas soldadas

Posible Principalmente juntas

soldadas

COSTO Económico Económico Costoso Medianamente costoso

ENTRENAMIENTO Muy poco Regular Considerable Operador muy bien experimentado

INDICACION TIPO DE DEFECTO Definido Definido Definido

Limitado principalmente a la

experiencia

INDICACION POSICION DEL DEFECTO

Sólo los que afloren a la superficie

Principalmente superficiales

Posible Posible

TIEMPO REQUERIDO Pequeño Pequeño Moderado Moderado

REGISTRO PERMANENTE No No Si Si

COMPARACIÓN TÉCNICA ENTRE LOS END MÁS IMPORTANTES


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METODO OBJETIVO APLICABLE A: NO APLICABLERI Defectos

internosSoldaduras Fundiciones

Fundiciones con Espesores mayores a 400 mm

US Defectos internos

Placas, tuberías Materiales con gran atenuación

PM Defectos superficiales y subsuperficiales

Materiales ferromagnéticos

Materiales no magnéticos defectos internos

LP Defectos superficiales

Materiales metálicos y no metálicos

Defectos internos, materiales porosos

CI Defectos superficiales y subsuperficiales

Materiales conductores de geometrías simples

Materiales con geometrías complicadas y defectos internos

CLASIFICACION DE LOS PRINCIPALES METODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS, BASADA EN LA LOCALIZACION DE DEFECTOS

RI : RADIOGRAFIA INDUSTRIAL US: ULTRASONIDOPM: PARTICULAS MAGNETICAS LP: LIQUIDOS PENETRANTES CI: CORRIENTES INDUCIDAS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y SU RELACION CON LAS PROPIEDADES FISICAS

1.-Ensayo visual y ensayo con líquidos penetrantes: usan principios de ópticas y colores.2.-Ensayos radiográficos y ensayos de radiografía computarizada: usan principios de radiación.3.-Ensayos magnéticos y ensayos con corrientes inducidas: usan principios electromagnéticos4.-Ensayo ultrasónico y ensayos de emisión acústica: usan principios de acústica5.-Ensayo de termografía: usan principios térmicos. 6.-Ensayo de fuga o perdida: principios de pérdida.


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CERTIFICACIÓN DE PERSONAL QUE EFECTUA END

Se han definido tres niveles básicos de Calificación y Certificación y son dados para cada técnica END, estos niveles están fijados por las diferentes normas y procedimientos. Podemos tomar como referencia el Estándar Internacional ISO 9712, acerca de Calificación y Certificación de Personal o también la Practica Recomendada SNT-TC-1 A, de la Society for Nondestructive Testing (ASNT). Existe la Norma Técnica Peruana sobre Calificación y Certificación de Personal en Ensayos No Destructivos ITINTEC 833.033-90-02-20.

Niveles de competencia, clasificaciónUn individuo certificado de acuerdo con esta norma debe ser clasificado, en uno de los tres niveles de competencia: Nivel I, Nivel 2 ó Nivel 3. El individuo que todavía no haya obtenido la certificación, puede ser registrado como Individuo Entrenado

NIVEL I: Es aquel individuo que ha sido capacitado y está calificado para

efectuar correctamente: la calibración de un equipo de inspección; poder realizar una inspección específica; puede aplicar los criterios de aceptación o rechazos definidos en un procedimiento o instrucción de inspección; y reportar o realizar los registros de estas actividades.

El inspector nivel I debe ser entrenado y supervisado por personal certificado como nivel II o III.

NIVEL II: Es aquel individuo que ha sido capacitado y está calificado para

efectuar correctamente las actividades antes mencionadas para un nivel I, establecer y realizar la calibración de un equipo de prueba.

Interpreta los resultados obtenidos durante una prueba evaluándolos conforme a un código, norma o especificación aplicable.

Debe estar familiarizado con los alcances y limitaciones de su técnica y puede ser responsable de preparar instrucciones de inspección y de organizar y emitir los reportes de resultados de las pruebas efectuadas por él o bajo su supervisión.

NIVEL III: Es aquel individuo que ha sido capacitado y está calificado para

efectuar correctamente: Las actividades definidas para los niveles I y II

Establece técnicas y procedimientos generales de inspección. Interpreta los códigos, normas y especificaciones para establecer los

métodos, técnicas y procedimientos específicos para a ser empleados.


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Debe ser capaz de interpretar y evaluar los resultados con los criterios establecidos por códigos, normas y especificaciones.

Puede ser responsable de la prueba END para los cuales esté certificado.

Debe tener un conocimiento general sobre los materiales, métodos y tecnologías de fabricación que le permitan establecer la técnica END a emplear, y también para asesorar en la selección de los criterios de aceptación cuando éstos no estén definidos.

Debe estar familiarizado con los demás métodos de inspección no destructiva.

Puede ser el responsable y estar capacitado para impartir el entrenamiento y aplicar los exámenes para la certificación a nivel I y II.

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LOS END Inspección Superficial Inspección volumétrica Inspección de la integridad o de la hermeticidad

INSPECCION SUPERFICIAL Comprueba la integridad superficial de un material y detecta

discontinuidades que están abiertas y se encuentran en la superficie, o a profundidades menores a 3 mm.

Los END empleados son: Inspección Visual, Líquidos Penetrantes, Partículas Magnéticas, Corrientes EDDY.

INSPECCION VOLUMÉTRICA Comprueba la integridad de un material en su espesor y se detectan

discontinuidades internas que no son visibles en la superficie de la pieza.

Los END empleados son: Radiografía Industrial, Ultrasonido, Emisión Acústica.

INSPECCION DE LA INTEGRIDAD O DE LA HERMETICIDAD Comprueba la capacidad de un componente o de un recipiente para

contener un fluido a una presión superior, igual o inferior a la atmosférica sin que existan pérdidas apreciables de presión o de volumen del fluido de prueba en un periodo previamente establecido.

Los END empleados son: Prueba por cambio de presión (Hidrostática, Neumática), Prueba por pérdida de fluido (Cámara de Burbujas, Detector de Halógenos, Espectrómetro de Masas, Detector Ultrasónico).


MÉTODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Los métodos de ensayos no destructivos más conocidos son:1. Método de Inspección Visual2. Método de Emisión Acústica3. Método de Corrientes de EDDY4. Método de Partículas Magnéticas5. Método de Líquidos Penetrantes6. Método de Ultrasonido7. Método de Radiografía Industrial8. Método de Radiografía Neutrónica9. Método de Análisis de Vibraciones10.Método de Fuga.

MÉTODO DE ENSAYO POR INSPECCION VISUAL (IV)

El método más antiguo y común de ensayos no destructivos, es la inspección visual y es también el menos entendido y adecuadamente utilizado de todos los métodos. Existe una diferencia enorme entre solo un objeto y realmente observarlo con ojos entrenados. La inspección visual puede ser definida como: la evaluación de un objeto, utilizando solo la vista o un conjunto de instrumentos de amplificación, grabación, registro, etc.En la IV el instrumento más importante es la vista, la exactitud visual es el punto más importante. De acuerdo a estadísticas al menos el 50% de la población mayor de 20 años requiere de algún corrector de visión (anteojos). Como cualquier herramienta sensible la vista requiere ser verificada en exactitud a intervalos regulares de tiempo para asegurar su precisión. Muchos documentos exigen que el inspector cumpla con una prueba anual de exactitud de visión.Es un método de evaluación barato y muy efectivo de control de calidad de las piezas soldadas, asegura la conformidad con el procedimiento, detectando errores durante las primeras etapas de soldadura. El inspector de soldadura debe informarse de las características de la pieza a inspeccionar, debe aprender a detectar donde aparecen normalmente las discontinuidades y puede usar el examen visual durante todo el ciclo de producción de una construcción soldada.

VENTAJAS DE LA INSPECCION VISUAL.

1. Se emplea en cualquier etapa de un proceso.2. Muestra las discontinuidades más grandes y generalmente señala

otras que pueden detectarse de forma más precisa y por otros métodos.

3. Puede detectar y ayudar en la eliminación de discontinuidades que podrían convertirse en defectos.

4. El costo de la inspección visual es bajo con respecto a otros métodos de END.

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LIMITACIONES DE LA INSPECCIÓN VISUAL1. La calidad de la inspección visual depende en gran parte de la

experiencia y conocimiento del inspector.2. La inspección visual esta limitada a la detección de discontinuidades

superficiales.

APARATOS USADOS EN INSPECCION VISUAL

Lentes de aumento o lupas.Sistemas de interferencia cromática o con luz polarizada. Endoscopios (Boroscopios).

Sistemas de gran iluminación por medio de fibras ópticas. Sistemas de video para el registro permanente de la inspección y de

sistemas cromáticos (a colores) para una mejor inspección de interiores.

Empleo de pequeños robots o unidades de control remoto.

Sistema de video para la inspección visual

Los boroscopios son los instrumentos más utilizados para realizar inspecciones visuales por medios remotos. Estos instrumentos fueron desarrollados para su uso en el campo médico y eran utilizados para observar dentro del cuerpo humano antes, durante y después de una cirugía. En medicina se le conocen como endoscopios. El nombre de boroscopio proviene de la adaptación de este equipo médico a la inspección dentro de cañones. Hoy en día los boroscopios son comúnmente utilizados en ambientes donde es necesario inspeccionar áreas o equipos a los cuales no se tienen acceso o se requieren desensamblar las partes. También es utilizado en áreas donde se corre algún peligro por parte del personal técnico. Los boroscopios son utilizados para inspeccionar turbinas de gas, estructuras de aviones, reactores nucleares, líneas de tuberías y partes internas de máquinas automotrices. También algunos boroscopios con características especiales son utilizados en ambientes corrosivos o explosivos. Los boroscopios pueden ser divididos en:

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- Boroscopios rígidos- Boroscopios de fibra óptica o flexible.

Cada uno de estos tiene diversas aplicaciones especiales y sobre todo diferentes mecanismos de operación.

1.- Boroscopios Rígidos

Este tipo de boroscopios utilizan un sistema clásico de lentes o bien los más modernos pueden utilizar una unidad de fibra óptica sólida para transmitir la imagen a través de la longitud del tubo completo. El diseño de un boroscopio rígido es similar al de un telescopio, es decir una serie de lentes convergente que están encapsulados en un tubo. La imagen de esta manera se forma en el centro del aparato, mediante el uso de lentes, espejos, o prismas. La imagen es refractada de un lente a otro, hasta que sea focalizada en una imagen plana, para ser vista por el ojo humanos o en una cámara.

El boroscopio fue inventado para inspeccionar, los huecos de los rifles y cañones. Fue un pequeño telecopio con una pequeña lámpara colocada en la parte lejana como iluminación de la pieza sometida a prueba. Muchos boroscopios ahora utilizan fibra óptica como medio de iluminación y de transporte de imagen, en éstos la imagen es llevada al extremo de observación por un tren óptico que consiste de un lente, algunas veces un prisma, lentes de relevo y lentes de observación. La imagen observada por tanto no es una imagen real, pero es una

imagen aerial: es decir formada en el aire entre los lentes.

Debido que el boroscopio es rígido, la falta de flexibilidad para rastrear áreas, las especificaciones respecto a la longitud, dirección de visión y campo de visión se vuelven críticas para validar la inspección visual remota realizada por este medio.

Diversos fabricantes proporcionan instrumentos de fabricación especial y con características específicas para aplicaciones especiales siendo los más comunes

Boroscopios panorámicos: Son construidos con sistemas ópticos especiales para permitir un rastreo panorámico, rápidos en la superficie interna de cilindros, tanque y tuberías.

Boroscopios de campo abierto: Tiene un prisma rotativo para proporcionar un campo de visión hasta de 120 grados. Una aplicación es la observación de modelos en túneles de viento, bajo condiciones de operación extremas.

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Boroscopios ultravioleta: Utilizados durante las pruebas de partículas magnéticas y líquidos penetrantes fluorescentes y equipados con lámpara de luz ultravioleta, filtros y transformadores especiales para proporcionar la correcta longitud de onda.

Boroscopios resistentes al agua: Son usados para pruebas internas en líquidos, gas o ambientes con vapor están completamente sellados y son completamente resistentes a cualquier líquido.

2.- Boroscopios de fibra óptica flexible o Fibroscopios.

Los boroscopios de fibra óptica flexible o también llamados fibroscopios constan de miles de pequeños cristales o fibras de cuarzo que son ensamblados en grupos. Las fibras son recubiertas para crear una gran diferencia en los índices refractarios entre la fibra y la superficie, produciendo una reflexión interna total. La señal es continuamente

Reflejada desde la superficie interna de la fibra a todo lo largo sin perdida de brillantez. Para transmitir apropiadamente la imagen, el grupo de fibras debe ser coherente. Cada fibra debe estar en la misma localización con especto de todas las otras fibras de cada grupo.

La imagen en cada tipo de boroscopio, la imagen se forma inicialmente en el centro del boroscopio utilizando un lente de objetivo, posiblemente en conjunción con lentes y prismas. Un lente frontal produce una visión directa en el boroscopio. Espejos y lentes utilizados para crear un frente oblicuo en ángulo recto y de tipo retrospectivo. Estos tipos de boroscopio describen la dirección del campo de visión conocido como la dirección de visión DOV. La DOV mide la diferencia en el campo de visión desde la parte frontal. Este describe el ángulo de visión que puede ser observado a través del boroscopio, dicho campo está siempre centrado en la dirección de visión y varía entre 10 y 129 grados, siendo entre 50 y 60 grados los más comunes.

El boroscopio industrial de fibra óptica es flexible y utiliza dos grupos de fibras ópticas, las cuales están protegidas del exterior, cada uno de estos

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grupos conjunta miles de fibras individuales. Uno sirve de guía o medio transportador de imagen y el otro ayuda a eliminar el objeto bajo prueba.

3.-Aplicaciones Industriales

Industria aeronáutica:El uso de estos instrumentos para realizar las pruebas de turbinas y otros componentes sin desensamblar las partes ha dado como resultado, ahorro de tiempo y dinero. En los procedimientos de mantenimiento e inspección de motores de aviación no existe lugar para errores. Se recomienda para conservar en perfecto estado, su flota con la línea de inspección y ensayos no destructivos como endoscopios rígidos, fibroscopios, video endoscopios.

Industria automotriz:Los boroscopios son usados en las divisiones de manufactura y mantenimiento de la industria automotriz. Cilindros de motor, monobloques, cabezas de cilindros, asientos de válvulas y válvulas son algunos componentes fácilmente inspeccionados, así como partes de transmisión de movimiento, cigüeñales, transmisiones y diferenciales.

Industria química:La prueba visual de unidades de destilación a alta presión es utilizada para determinar la condición interna de una tubería o un calentador, intercambiadores de calor y recipientes a presión y muchos otros tipos de equipos involucrados en el proceso químico, son inspeccionados con boroscopios.

Industria del petróleo:Son utilizados para la inspección visual de catalizadores a alta presión, equipos de destilación, equipos de hidrogenación, bombas y equipo de proceso similar. El uso de boroscopios para la prueba de estructuras tiene doble significado. No solo permite la evaluación de áreas inaccesibles sin perdida de tiempo o costos de desensamblajes, sino también previene las paradas de producción por fallas, reduciendo los costos de producción.

INSPECCION ANTES DEL PROCESO DE SOLDADURA

Revisar que se sigan con cuidado todos los dibujos, las especificaciones, los procedimientos, las calificaciones de soldadores, etc.

Revisar las especificaciones de los materiales de las partes que comprenden la soldadura, y determinar que los materiales se ajusten a las especificaciones.

Comparar la preparación de las orillas de cada junta con los dibujos. Verificar las dimensiones de cada parte porque pueden afectar el

ajuste de la soldadura.

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En el trabajo de armado vigilar que las juntas por soldar estén limpias, así como que los apuntes de soldadura se encuentren en buen estado.

INSPECCION VISUAL DURANTE EL PROCESO DE SOLDADURA

Determinar si el proceso de soldadura y el método de aplicación planeados están de acuerdo para emplearse con los procedimientos que se usan en realidad.

Vigilar si los electrodos o el metal de aporte especificados son adecuados para los metales base por soldar, que se empleen.

Revisar el equipo de soldadura para verificar que esté en buenas condiciones de trabajo.

Comprobar que se esté usando la corriente y la polaridad adecuadas para la soldadura.

Verificar que se sigan los requisitos de precalentamiento antes que se vaya a soldar.

Identificar a todos los soldadores asignados a la construcción soldada en particular, o a la junta en cuestión. Su nivel de calificación debe estar de acuerdo con los requisitos de trabajo.

Observar a los soldadores cuando sueldan. Determinar si se mantienen las temperaturas entre pasos durante las

operaciones de soldadura. Decidir si se hace limpieza entre pasos mediante cincelado,

esmerilado, vaciado, étc. El inspector debe documentar todo trabajo de reparación, por que se

necesitó, la extensión del trabajo y cómo se hizo. El inspector determinará que todo tipo de tratamiento térmico posterior

se haga de acuerdo con el procedimiento u otros requisitos. Finalmente el inspector comprobara toda actividad de corrección que

pudiera haberse empleado.

INSPECCION VISUAL DESPUÉS DE TERMINAR DE SOLDAR

Se espera que el inspector determine que la construcción soldada se apegue a los dibujos y especificaciones, según las cuales se diseñó y construyó.

Es importante revisar el tamaño de la soldadura de todas las juntas. Todas las soldaduras deben inspeccionarse para determinar que no

tengan defectos. El inspector también debe revisar la construcción soldada.

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Instrumentos usados para verificar las dimensiones de las juntas soldadas


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MÉTODO POR LIQUIDOS PENETRANTES (LP)

Generalidades

Es empleado para detectar é indicar discontinuidades que afloran a la superficie de los materiales examinados.

Consiste en aplicar un líquido coloreado o fluorescente a la superficie a examinar. Este líquido penetra a las discontinuidades del material por capilaridad.

Después de cierto tiempo, se remueve el exceso de penetrante y se aplica un revelador, que absorbe el líquido que ha penetrado a la discontinuidad. Sobre la capa de revelador se delinea el contorno de ésta.

Características del Ensayo

Una buena sensibilidad se alcanza si los líquidos presentan las siguientes características:

- Alta Penetración y potente coloración- Tiempo de penetración suficiente- Limpieza superficial de la pieza ensayada sea correcta.

Teniendo en cuenta estas indicaciones las fallas que se presenten resultarán fácilmente observables.

Existen varios tipos de líquidos y casi cualquier enérgico absorbente coloreado (líquido o en polvo) puede servir como revelador. La aplicación del penetrante puede realizarse por goteo, inmersión, rociado o con un pincel según sea conveniente. Con iguales métodos se puede aplicar el revelador si

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es líquido o espolvorear si es polvo absorbente. La Iluminación durante el ensayo puede ser luz blanca, o luz negra (ultravioleta), dependiendo del tipo de líquido que se use, puede ser este el de color rojo o fluorescente.

Buena penetración se logra, si el penetrante presenta una elevada tensión superficial, bajo ángulo de contacto y baja viscosidad. La evaluación final de un líquido penetrante será obtenida por supuesto, mediante mediciones físicas de su sensibilidad de detección, utilizando piezas de ensayo normalizadas.

VENTAJAS DEL END POR LIQUIDOS PENETRANTES

Es extremadamente sensible a las discontinuidades abiertas a la superficie.

La configuración de las piezas a inspeccionar no representa un problema para la inspección.

Es relativamente fácil de emplear, brinda muy buena sensibilidad, es barato y razonablemente rápido y portátil.

LIMITACIONES DEL END POR LIQUIDOS PENETRANTES

Es aplicable a defectos superficiales y a materiales no porosos. La superficie debe estar perfectamente limpia. Se requiere de una limpieza antes y después de la prueba. No proporciona un registro permanente del examen. Los penetrantes son difíciles de remover completamente y en algunos

casos pueden ser perjudiciales para ciertos materiales. No detecta defectos internos.

Discontinuidades que detecta el END por líquidos Penetrantes

Defectos que llegan a la superficie de las partes metálicas, cavidades, porosidades, fracturas, fisuras, traslapes, étc.

APLICACIONES DEL END POR LIQUIDOS PENETRANTES

Son aplicados de acuerdo al tipo de productos o procesos tales como: fundición, forja, conformado, soldadura, latonado, tratamiento térmico y maquinado (metales).

También puede aplicarse a otros materiales, por ejemplo cerámicos, plásticos, porcelanizados, recubrimientos electroquímicos, etc.

En el campo de la soldadura, se usa para descubrir defectos superficiales en las construcciones soldadas de aluminio, magnesio y acero inoxidable, cuando no se puede usar el método de partículas magnéticas. Es muy útil para localizar fugas en cualquier tipo de soldadura. Las soldaduras en los recipientes a presión y en las

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tuberías para la industria petrolera se examinan con este método buscando fracturas superficiales y porosidades

ETAPAS DEL END POR LIQUIDOS PENETRANTES

Limpieza previa, incluyendo un buen secado. Aplicación del penetrante. Tiempo de penetración, este tiempo puede variar entre algunos

minutos y una hora aproximadamente. Remoción del exceso de penetrante. de la superficie, puede hacerse

mediante pulverización con agua, por arrastre con trapos humedecidos con solvente o bien por pulverización con agua previa aplicación de un agente emulsificador, según sea el tipo de líquido penetrante usado.

Aplicación del revelador, puede ser en polvo seco o estar en suspensión alcohólica que una vez evaporada deja una capa fina de polvo. El revelador tiene la función de extraer el líquido penetrante retenido en la falla, que al salir a la superficie ofrece indicaciones visibles de la presencia del mismo. Si el penetrante usado es rojo tendrá un buen contraste con respecto al fondo blanco del revelador. Si es fluorescente deberá ser observado con luz ultravioleta.

Examen visual é interpretación y limpieza final.

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Propiedades de los productos y principios físicos

Propiedades físicas del penetrante

El nombre de penetrante viene de la propiedad esencial que este producto debe tener la habilidad de penetrar en aberturas finas. Un producto con buenas propiedades debe:

a. Tener habilidad para penetrar rápidamente en aberturas finasb. Tener la habilidad de permanecer en aberturas relativamente grandesc. No evaporarse o secar rápidamented. Ser fácilmente removido de las superficies donde están aplicadas.e. Salir en poco tiempo de las aberturasf. Tener capacidad de esparcirse en las superficies, formando

capas finasg. Tener un fuerte brillo (fluorescentes)h. No reaccionar con el material que esta siendo ensayadoi. No ser toxico, ni inflamable.

Para que cumpla con las cualidades mencionadas es necesario que ciertas propiedades estén presentes como son:

a.-ViscosidadEsta propiedad por si solo no define un buen o mal penetrante (cuando hablamos de un buen o mal penetrante nos referimos a su habilidad en penetrar en las discontinuidades). La intuición nos dice que un líquido menos viscoso seria mejor penetrante que uno más viscoso. Esto no siempre es verdad, pues el agua que tiene baja viscosidad no es un buen penetrante. Es importante la velocidad con que el penetrante entra a un defecto. Penetrantes más viscosos demoran mas en penetrar en la discontinuidad. Penetrantes poco viscosos tienen la tendencia de no permanecer mucho tiempo sobre la superficie de la pieza o que puedan ocasionar tiempos insuficientes para penetración. Líquidos de alta viscosidad tienen la tendencia a ser retirados de los defectos cuando se ejecuta la limpieza del exceso.

b.-Tensión SuperficialEs el resultado de fuerzas de cohesión entre las moléculas que forman la superficie del líquido. Un líquido con una tensión superficial baja es mejor penetrante, teniendo la habilidad de penetrar en la discontinuidad.


Características de algunos líquidos a 20º

LIQUIDO VISCOSIDAD TENSIÓNSUPERFICIAL

Agua 1.0 72.8Eter 0.3 17.0Gasolina 0.6 21.8Kerosene 1.6 23.0Alcohol etílico 1.5 23.0Aceite lubricante 112.3 31.0

MojabilidadEs la propiedad que tiene un líquido para esparcirse por toda la superficie. Mejor mojabilidad mejor penetración.

VolatibilidadSe puede decir como regla general que un penetrante no debe ser volátil. Sin embargo debemos considerar que para derivados de petróleo, cuanto mayor es la volatibilidad mayor es la viscosidad. Como es deseable para una viscosidad media, los penetrantes son medianamente volátiles

Sensibilidad del penetranteEs su capacidad de detectar discontinuidades. Podemos decir que un penetrante es mas sensible que otro cuando, para aquellas discontinuidades en particular, el primero detecta mejor los defectos que el segundo. Los factores que afectan la sensibilidad son:

a. Capacidad de penetrar en una discontinuidadb. Capacidad de ser removido de la superficie, mas no el defectoc. Capacidad de ser absorbido por el revelador.d. Capacidad de ser visualizado cuando es absorbido por el revelador.

Algunas normas técnicas clasifican los líquidos penetrantes en cuanto a la visibilidad y el tipo de remoción conforme a la siguiente tabla : Clasificación conforme al Código ASME Sec.V_SE- 165

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TIPOS DE LIQUIDOS PENETRANTES

Tipos por visibilidadMétodos

Agua Post- Emulsuficable Solvente

Tipo I (Fluorescente A B (hidrófilo)

D C

Tipo II (Luz normal) A - C

Los líquidos penetrantes deben ser analizados en cuanto a sus tenores de contaminantes, tales como fluor, cloro y azufre, cuando se aplican en materiales inoxidables austeníticos, titanio, y aleaciones a de níquel. Los procedimientos establecen los límites aceptables para estos análisis ydeben estar de acuerdo con las normas aplicadas en la inspección del material ensayado.

Propiedades del revelador

Un revelador debe tener las características siguientes:

a.-ser capaz de absorber el penetrante de la discontinuidad.b.-servir como base por donde el penetrante se expanda- granulometría finac.-servir para cubrir la superficie evitando, confusión con la imagen del defecto, formando una capa fina y uniforme.d.-debe ser fácilmente removiblee.-no debe contener elementos perjudiciales para el operador.

Clasificación de los reveladores

1.-Polvos secos: fueron los primeros y continúan siendo usados con penetrantes fluorescentes. Los primeros en ser usados se componían de talco y tiza. Actualmente los reveladores consisten de una combinación cuidadosamente seleccionada de polvos.

Deben adherirse a las superficies metálicas, como una capa fina, si bien no deben adherirse en exceso, pues serian difíciles de removerlos. No deben flotar en el aire formando una polvareda. Los cuidados tienen que ser tomados para proteger al operador.

2.-Suspensión acuosa de polvos: Se usara el método fluorescente. La suspensión aumenta la velocidad de aplicación. Después de la aplicación la


pieza se seca en una estufa, para disminuir el tiempo de secado. La suspensión debe contener agentes dispersores inhibidores de corrosión, agentes que facilitan la remoción posterior.

3.-Solución acuosa: La solución elimina los problemas que pueden existir con la suspensión (dispersión, etc). Por ejemplo materiales solubles en agua generalmente no son buenos reveladores. Debe adicionarse a la solución inhibidores de corrosión y la concentración debe ser controlada para evitar corrosión. La aplicación será hecha a través de la pulverización.

4.-Suspensión del revelador en solventeEs un método muy efectivo para conseguir una capa adecuada (fina y uniforme) sobre la superficie.Como los solventes volatilizan rápidamente, existe poca posibilidad de escurrimiento del revelador hacia superficies en posición vertical. Su aplicación debe ser hecha por pulverizado. Los solventes evaporan y ayudan a retirar el penetrante de las discontinuidades, dando mas movilidad a estos. Ejemplos de solventes son alcohol, solventes coloreados ( no inflamable).

Los reveladores deben ser analizados, los tenores de contaminantes, como azufre, fluor y cloro y cuando su aplicación es hecha en materiales inoxidables austeníticos, titanio y aleaciones a base de níquel. Los procedimientos y los límites aceptables para este análisis estarán de acuerdo con la norma aplicable de inspección del material ensayado.

Interpretación de los resultados- Deberá hacerse en un intervalo de tiempo comprendido entre

7 y 30 minutos a partir del momento que la capa de revelador este seca.

- Las discontinuidades aparecen en forma de manchas rojas sobre el fondo blanco del revelador.

- Se consideran lineales aquellas cuya longitud es más de tres veces su anchura.

- Cuando su longitud es menor a tres veces su anchura se consideran redondeadas.

- Las indicaciones dudosas, se consideran como inaceptables hasta que dichas indicaciones sean eliminadas por acondicionamiento de la superficie o sean evaluadas por otro ensayo no destructivo y se demuestre que carecen de importancia.

- En el área de inspección se dispondrá de la iluminación suficiente para asegurar la adecuada sensibilidad del examen.

Requisitos de Seguridad

Por ser los líquidos penetrantes altamente volátiles e inflamables, se procurará efectuar el control en áreas debidamente ventiladas. Los líquidos

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no se calentaran a temperaturas que superen los 55 grados centígrados, ni se expondrán directamente al fuego o a superficies calientes.Los recipientes de aerosol vacíos, no se arrojaran al fuego, por riesgo de explosión. Cuando se requiera un calentamiento de los mismos, deberá efectuarse por medio de un baño equipado con su correspondiente termómetro.

InformesCada inspección por líquidos penetrantes deberá quedar reflejada en un informe de inspección en el que figurará como mínimo:

- Zonas examinadas- Identificación y número de revisión del procedimiento específico

aplicable.- Fecha de inspección- Nombre del inspector- Resultados del examen

Resumen de la secuencia del ensayo

1. Preparación inicial de la superficie conforme al procedimiento2. Tiempo para secar los productos de limpieza3. Aplicación del penetrante conforme al procedimiento4. Tiempo de penetración, conforme al procedimiento5. Remoción del exceso de penetrante, conforme a instrucciones.6. Tiempo de secado de los productos de limpieza7. Aplicación del revelador8. Tiempo de evaluación de las indicaciones9. Informe final y registros10.Limpieza final si es requerido

Evaluación de discontinuidad encontrada por el método de líquidos penetrantes


MÉTODO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS (PM)

Generalidades

Permite detectar discontinuidades superficiales y sub-superficiales en materiales ferromagnéticos (fracturas, fisuras, porosidades é inclusiones).

Consiste en magnetizar la zona a inspeccionar, induciendo a la pieza un campo magnético y aplicando a la superficie partículas magnéticas finamente divididas, bien en forma seca o en forma de suspensión.

Las partículas magnéticas son atraídas hacia las regiones con falta de uniformidad magnética, produciendo así las indicaciones, las cuales se observan visualmente de manera directa o bajo luz negra.

Características del Método

Es un método que permite localizar y definir discontinuidades en materiales magnéticos. Excelente para detectar defectos superficiales en soldaduras, porque revela discontinuidades que son demasiado finas para apreciarse a simple vista. Con equipos especiales también pueden detectarse defectos que estén cercanos a la superficie (sub-superficiales)

El método consiste en establecer un campo magnético en el objeto, aplicar partículas magnéticas a la superficie del mismo y examinar si hay acumulaciones de partículas en la superficie, las cuales indican los defectos.

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El ferromagnetismo es la propiedad de algunos metales principalmente del hierro y del acero de atraer trozos de hierro y acero. Un imán atrae partículas magnéticas hacia extremos o polos, como se les llama. Entre los polos de un imán fluyen líneas de fuerza magnética. Los imanes atraen materiales magnéticos sólo donde las líneas de fuerza entran o salen del imán en los polos.

Si un imán se dobla y se unen los dos polos para formar un anillo cerrado no existen polos externos y por tanto no atraerá materiales magnéticos. Es el principio básico de la inspección con partículas magnéticas. Siempre que la parte esté libre de fracturas u otras discontinuidades, las partículas magnéticas no serán atraídas. Cuando hay una hendidura se originan polos norte y sur en la orilla de la fisura. Las partículas magnéticas serán atraídas a los polos, que son los bordes de las discontinuidades.

Para inducir campos magnéticos se usan corrientes eléctricas en los materiales ferromagnéticos. Una corriente que pasa a través de un conductor recto crea un campo magnético circular. Para un examen confiable, las líneas magnéticas de fuerza deben quedar a ángulos rectos con respecto al defecto que se quiere descubrir. Por tanto, en un conductor recto con un campo circular, se puede descubrir cualquier defecto paralelo al conductor.

Ventajas

Con respecto al método por líquidos penetrantes tiene las siguientes ventajas:

• Requiere de un menor grado de limpieza.• Generalmente es un método más rápido y económico.

• Puede revelar discontinuidades que no afloran a la superficie.

Limitaciones

• Es aplicable sólo a materiales ferromagnéticos.• No tiene gran capacidad de penetración.• El manejo del equipo en el campo puede ser caro y lento.• Generalmente requiere del empleo de energía eléctrica.• Sólo detecta discontinuidades perpendiculares al campo magnético.• El alineamiento del campo magnético es crítico.• Requiere desmagnetizar las partes verificadas después de la prueba.• Las partes deben estar limpias antes y después de la inspección.

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Discontinuidades que son detectados por el método• Defectos de superficie y ligeramente sub-superficiales (fracturas,

fisuras, porosidades e inclusiones), variaciones en la permeabilidad. Extremadamente sensible a pequeñas fisuras y fracturas.

Historia de la Inspección por partículas magnéticas

El primer escrito de referencia a este método es lo escrito por Wiliam E. Hoke, cuando efectuó la memoria de aplicación para la concesión de la patente que le concedida en 1922. Estableció que partículas magnéticas (virutas coloreadas de metal), se podrían utilizar como medio para localizar discontinuidades y descubrió que un defecto superficial o subsuperficial en un material magnetizado, hacían desviar el campo magnético y la extendía más allá de la sección. Este descubrimiento atrajo su atención en su taller mecánico, notó que los polvillos metálicos de acero formaban patrones en la cara de las piezas magnéticas y que correspondían a las fisuras en la superficie. La aplicación de un polvo ferromagnético fino, sobre las piezas causaba una acumulación de polvo, sobre los defectos y formaba una indicación visible. En los inicios de los años 30 del siglo pasado, la inspección por partículas magnéticas fue substituida rápidamente por el método de aceite y blanqueo (una forma primigenia de hacer líquidos penetrantes), como el mejor método de inspección en la industria del ferrocarril, evaluando calderas, ruedas y rieles. Actualmente esté métodode inspección por partículas magnéticas se utiliza extensamente para ubicar

defectos en una gran variedad de materiales ferrosos como, barras de aceros, soldaduras, fundidos, para comprobar si hay fisuras u otros defectos que de no detectarse pondrían en riesgo la confiabilidad del componente. Los componentes críticos de los automóviles están sujetos a inspecciones después de su fabricación, para asegurar que no fallen en servicio. También se puede utilizar partículas magnéticas, para evaluar componentes altamente cargados, por periodos de tiempo largos, como son estructuras soldadas de puentes, tanques de almacenamiento y otras estructuras de seguridad.

Características de las partículas magnéticas-

Deben poseer muy baja retentividad y elevada permeabilidad (ciclo de histéresis muy delgado) tamaño y forma adecuado, baja densidad, elevada movilidad y muy buena visibilidad o contraste.

Comercialmente se presentan dos variedadesa.-Para observar con luz blanca, grises, rojas, negras y amarillas. b.-Para observar con luz negra (3650 A) son fluorescentes.

Las técnicas de aplicación son dos:

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a.-Técnica seca:Es más sensible para la detección de discontinuidades sub-superficiales. Se la utiliza para piezas grandes de difícil manejo y es adecuada para la detección con equipos de magnetización portátiles. Es importante que la superficie a inspeccionar este limpia y seca. Se utiliza para magnetizar mediante yugo, bobina o por el sistema de puntas.

b.-Técnica húmeda:Las partículas se aplican en suspensión en aceite liviano, kerosene, agua u otro vehículo con punto de ignición no inferior a 60ºC. Las partículas magnéticas para preparar el baño suelen venir en forma de polvo, pasta concentrada líquidos. También se comercializa el baño preparado en forma de aerosol en dos variedades como partículas rojas y partículas fluorescentes. Esta técnica es más sensible para la detección de discontinuidades superficiales, es más utilizada para ensayar piezas pequeñas o ser aplicada en procesos de automatización. Presenta una muy buena movilidad de las partículas, para lo cuál se utilizan vehículos de baja viscosidad. Normalmente se utiliza esta técnica, cuando se magnetiza entre cabezas (magnetización circular). En la preparación del baño es de suma importancia la concentración del mismo, o sea la relación entre el volumen de las partículas magnéticas y el volumen de partículas magnéticas y el volumen del líquido. Estas concentraciones están fijadas en la norma ASTM E-138. Una concentración muy baja, disminuye la sensibilidad del ensayo y una concentración muy elevada puede enmascarar la indicación de los defectos. Para utilizar esta técnica es fundamental la limpieza de los componentes del equipo y la concentración del baño.

Las partículas magnéticas se clasifican en:• Partículas Magnéticas Visibles.• Partículas Magnéticas Fluorescentes.

La diferencia principal entre estos dos tipos de partículas es la iluminación empleada. En la inspección con partículas visibles se emplea luz blanca ordinaria; en la inspección con partículas fluorescentes se requiere luz negra. Las partículas pueden aplicarse en seco o en húmedo. El polvo seco se esparce uniformemente sobre la superficie de la pieza de trabajo con una pistola aspersora, un saco de espolvorear o un atomizador. Las partículas magnéticas finamente divididas se recubren para darles gran movilidad y se consiguen en colores gris, negro y rojo. Es deseable que las partículas hagan impacto sobre la superficie a baja velocidad y solo con la suficiente fuerza residual después del impacto para que se muevan a los sitios posibles de fuga. El exceso de polvo se quita con una ligera corriente de aire.

En el método húmedo se usan partículas rojas o negras muy finas suspendidas en agua o petróleo. El polvo para suspensión en líquido viene del fabricante en forma seca o en pasta, preparado para usarse en baño de

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agua o de aceite. Después que se ha hecho la suspensión, de acuerdo con las instrucciones del fabricante, se extiende sobre la superficie que se va a inspeccionar o bien se sumerge la pieza en el líquido. Este método es más sensible que el seco ya que se pueden usar partículas finas, para detectar defectos excesivamente finos. Las partículas rojas mejoran la visibilidad en superficies oscuras.

Cuando el recubrimiento de las partículas es un colorante que fluoresce bajo luz ultravioleta, la sensibilidad aumenta más. El polvo fluorescente es excelente para localizar discontinuidades en esquinas, estrías, agujeros profundos y lugares similares.

Diversos tipos de partículas magnéticas

Tipos de Magnetización

Aparato utilizado para la dilución de

partículas

Las técnicas para crear un campo magnético en piezas de trabajo de diversos tamaños y formas, la secuencia de operaciones en el magnetizador y la aplicación de partículas magnéticas, con ajuste de la corriente para obtener los resultados deseados y las formas prácticas para orientar los campos magnéticos para producir o delinear mejor las indicaciones, son todos importantes para usar con éxito éste método de inspección.

Para detalles de este trabajo consultarse la literatura de los fabricantes y otras especificaciones de la ASTM ( como ASTM E-109-57T, Method for Dry Powder Magneetic Particle Inspection y la ASTM E-138-58T, Method for Wet Magnetic Particle Inspection).

Tipos de magnetización son, circular y longitudinal.

a.-Magnetización Circular:La circulación de la corriente a través de un material ferromagnético produce un campo magnético confinado en su interior y máximo en su superficie. En este método la corriente pasa a través de la pieza. La ventaja más destacada es que localizará prácticamente cualquier defecto descubrible, en forma más exacta que ningún otro medio conocido de magnetización.

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Esto no debe interpretarse en el sentido, de que el método circular es siempre el mejor o el método más conveniente de magnetización, un ejemplo de esto se muestra en la figura anterior.

b.-Magnetización Longitudinal:Se fundamenta en que la corriente eléctrica al pasar a través de una barra de cobre crea un campo magnético alrededor de la misma, solo que se modifica la geometría de la barra formando una bobina con la misma. La máxima intensidad de campo, esta sobre la superficie interior de la bobina, pues donde hay mayor intensidad de flujo.

Este modo de magnetización, permite detectar fisuras o discontinuidades, tanto interiores como exteriores. Pues las líneas de fuerza en magnetización longitudinal, se presentan en toda la sección de la pieza. Otra forma de magnetización longitudinal, es mediante la utilización del YUGO, que consiste en una bobina de alambre de cobre, enrollada sobre un núcleo de chapas de hierro silicio en forma de U. También se puede obtener magnetización longitudinal utilizando un imán permanente. En caso que la pieza a inspeccionar sea muy grande, se suele utilizar un alambre enrollado alrededor de la pieza.

Toda otra forma de magnetización, es combinación de los modos anteriormente descritos.

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Tipos de corriente utilizados para magnetizar.Se utilizan corriente alterna monofásica, alterna rectificada ½ onda o continua pulsante.

a.-Corriente monofásica: tiene poca penetración, por tanto las líneas de fuerza se concentran cerca de la superficie, siendo muy sensible a las discontinuidades superficiales. Este tipo de excitación da gran movilidad a las partículas magnéticas.

b.-Corriente rectificada ½ onda o continua pulsante: por ser pulsante otorga gran movilidad a las partículas magnéticas, con lo cual estas responden mejor a los flujo dispersos. Tienen las mejores cualidades de penetración para defectos sub-superficiales.

Equipos utilizados

El equipo indispensable para el examen de partículas magnéticas es la fuente de potencia especial. Se pueden conseguir unidades pequeñas portátiles, que dan corriente alterna (c.a.) trabajando con alimentación de 115 V de c.a. Estas unidades generalmente utilizan polvo seco, pero también se pueden usar unidades portátiles para partículas magnéticas que emplean un nebulizador a presión.

Las unidades estacionarias se usan ampliamente para el examen de partes pequeñas fabricadas. Estas unidades generalmente contienen un tanque Inter.-construido con una bomba que agita el baño de partículas suspendidas y bombea el fluido a través de una manguera hacia las partes que se prueban. Estas unidades estacionarias están provistas de una campana de inspección, se puede utilizar luz ultravioleta o negra para visualizar las partículas fluorescentes.

Los principales tipos de equipos utilizados son:• Imán Permanente, yugo (electroimán), grapas o pinzas de contacto,

bobina, conductor central, entre cabezales.

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EQUIPO DE MAGNETIZACIÓN

Procedimiento de Inspección del Método por Partículas Magnéticas

•Limpieza, preparación de la superficie.•Selección del equipo para magnetización y de las partículas magnetizables.•Planeamiento del ensayo• Magnetización de la pieza.• Aplicación de las partículas.•Eliminación del exceso de partículas en la superficie.•Observación é interpretación de los resultados.•Evaluación y registro de resultados.•Desmagnetización

Preparación de la superficie

De acuerdo con la secuencia de ejecución de este ensayo se comienza con la limpieza y preparación de la superficie, el método depende del tipo de pieza, tamaño y cantidad. Los métodos de limpieza son los siguientes:

Arenado, limpieza con escobilla de acero, uso de solvente, limpieza química, vapor desengrasante y esmerilado.

El objetivo de estos métodos de limpieza es retirar de la superficie todo rastro de óxidos, inclusiones superficiales, arena, salpicaduras de soldadura, todos ellos perjudican el desplazamiento de las partículas magnéticas, generando campos de fuga falsos.

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Selección del equipo, técnicas para magnetización y de partículas magnéticas.

El tipo de equipo y la partícula magnética ha utilizarse, dependerá de la forma de pieza a inspeccionar, del acabado superficial, de la especificación técnica para la inspección. La inspección será ejecutada sobre la base de un procedimiento calificado y aprobado, con la finalidad de establecer y fijar las variables esenciales del ensayo. Así la técnica de magnetización o el método de ensayo u otros detalles, no necesitan ser determinados por el inspector responsable en el momento del ensayo.

Se presentan dos tipos de técnicas:

1.-Técnica de campo continuó: Se emplea en la mayoría de caso, consiste en la aplicación del campo magnético conjuntamente con las partículas, remoción del exceso y observación de las discontinuidades. Estas etapas son realizadas simultáneamente o en forma continúa.

2.-Técnica de campo residual: En esta técnica el material inspeccionado debe tener alta retentividad, pues las operaciones de magnetización aplicación del polvo magnético, remoción del exceso de polvo y la observación de las discontinuidades es efectuada en forma separada.

Planeamiento del ensayo y magnetización de la pieza.Conociendo la técnica de magnetización a ser empleada es importante que el inspector visualice el esquema de la pieza y como será el campo magnético formado sea circular o longitudinal. Esto es importante pues no conocemos la orientación de las discontinuidades, se comienza hacer el ensayo por un punto y para garantizar que la inspección sea adecuada, capaz de detectar cualquier discontinuidad en cualquier orientación, es preciso utilizar un barrido determinado.

Aplicación de las partículas.Esta sera realizada de forma tal que cubra todo el área de interés, sea por vía seca o húmeda. La remoción del exceso se hace para eliminar las indicaciones que se forman. Si las partículas se aplican por vía seca, unleve soplo se aplicara. Si el método es por vía húmeda el propio vehículo promueve el arrastre del exceso de partículas.

La observación de las indicaciones se hará por la visualización de los puntos de acumulación del polvo magnético. Esta fase no es tan fácil, pues el inspector puede confundir una acumulación de polvo debido a una ranura o mordedura en la evaluación de resultados. Para la visualización de las

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indicaciones se puede aplicar una fina capa de tinta blanca especial sobre la región a ser inspeccionada, antes de aplicar las partículas magnéticas.

Evaluación y registro de resultadosComo en esta técnica el resultado es un tanto subjetivo, es necesario seguir un criterio recomendado por las normas aplicables. Por tanto se sigue un procedimiento específico para cada tipo de trabajo que se hace, se implementa una correlación entre el esquema y los registros de resultados.

Desmagnetización

Debido a que algunos materiales presentan magnetismo residual, en ocasiones es necesario efectuar la desmagnetización de la pieza para evitar que afecte el funcionamiento o su procesamiento posterior

Para comprobar el nivel de magnetismo residual, se utilizan aparatos calibrados y especialmente proyectados para este uso y son los denominados indicadores de campo residual o gausimetro. Los niveles del orden de 3 a 8 Gauss de densidad de flujo residual son aceptables.

Criterios de aceptación de las indicaciones.Las discontinuidades próximas a la superficie, son indicadas por la retención de las partículas ferromagnéticas en la posición de las discontinuidades, las marcas de fabricación e irregularidades pueden producir falsas indicaciones, debiendo ser limpiadas y vueltas a ser inspeccionadas.

Los criterios para el análisis de las indicaciones están basados en Código, uno de ellos el criterio de aceptación ASME Sec. VIII Apéndice 6, aplicable para superficies inspeccionadas por el método de partículas magnéticas.

Precauciones a tener en cuenta

Los arcos eléctricos que aparecen debido al mal contacto, entre las puntas y la pieza cuando circulan corrientes elevadas, por lo tanto se recomienda no utilizar en áreas explosivas.

Los aceites y pastas utilizadas afectan la piel, para uso continuo se recomienda utilizar guantes o cremas protectoras.

Las partículas magnéticas utilizadas, en el método seco son no toxicas, pero en lo posible, no deben inhalarse para lo cual se usaran mascaras.

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MÉTODO DE ENSAYO POR ULTRASONIDO

Generalidades

Es un método de ensayo apto para el control de todos los materiales sólidos, metálicos o no metálicos. Esta técnica se basa en la propiedad de transmisión de ondas sónicas de altas frecuencias a través de la mayoría de los sólidos. El principio es el hecho que materiales diferentes presentan diferentes “Impedancias Acústicas”.

Antecedentes HistóricosEl uso de las ondas de ultrasónicas, para efectuar pruebas de ultrasonido fue reconocido en 1930 en Alemania por Mulhauser, Trost y Pohlman y en Rusia por Sokoloff, quienes investigaron varias técnicas empleando ondas continuas.

Los equipos detectores de fallas, fueron originalmente desarrollados basados en el principio de la intercepción de la energía ultrasónica, por discontinuidades grandes durante el paso del haz ultrasónico. Nos e encontró un método práctico de inspección, hasta que Firestone (USA), invento un aparato, empleando haces de ondas ultrasónicas pulsadas, para obtener reflexiones de defectos pequeños, conocidos como “Reflectoscopio Supersónico”, que fue mejorado por el rápido desarrollo de la electrónica.

Equipo de ultrasonido Krautkramer

El método de inspección por ultrasonido y su avance tecnológico esta relacionado con los conceptos:

1.-Alta velocidad de aplicación, en los sistemas automatizados de inspección.2.-Instrumentos mejorados, que permiten una buena resolución en la detección de fallas.3.-Mejor presentación de datos.

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4.-Interpretación fácil de resultados.5.-estudio avanzado de los cambios finos, de las condiciones metalúrgicas.6.-Análisis detallado de los fenómenos acústicos involucrados.

Características del ensayo

La inspección ultrasónica es un método supersensible para detectar, localizar y medir defectos internos en los metales. Las fallas que no se pueden descubrir por otros métodos hasta las grietas suficientemente pequeñas para clasificarse como micro grietas pueden detectarse por este método. En la inspección práctica de soldaduras, la sensibilidad del proceso se restringe a menudo por diseño o ajustando el equipo para dar una respuesta equivalente a una sensibilidad del 2% del espesor del metal, para obtener así resultados comparables con los obtenidos por la inspección radiográfica.

La inspección ultrasónica se basa en el hecho de que una discontinuidad o cambio de densidad actúa como reflector de las vibraciones de alta frecuencia propagados a través del metal. La unidad del equipo de ultrasonido esta constituido por el tubo de rayos catódicos y por la sonda que contiene un cristal de cuarzo u otro material piezoeléctrico, el cual recibe el impulso eléctrico del equipo de ultrasonido y lo transforma en impulso mecánico que atraviesan el material ensayado.

Cuando se sostiene una sonda ultrasónica contra un metal, las ondas vibratorias se propagan a través del material hasta que llegan a una discontinuidad o cambio de densidad. En estos puntos parte de la energía vibratoria se refleja hacia atrás. Si entre tanto se corta la corriente que ha causado la vibración, el cristal de cuarzo (sonda) puede actuar entonces como receptor, para reflejar la energía reflejada. La vibración reflejada causa presión en el cristal de cuarzo, la cual se traduce en la generación de corriente eléctrica. Esta corriente produce en la pantalla del equipo deflexiones verticales en la línea de base horizontal.

Se requiere experiencia para la interpretación de las señales y se requiere un grado similar de experiencia para la operación del equipo.

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Las interpretaciones se basan en muestras estándares hechas con materiales similares al material que se ha de inspeccionar, de acuerdo a procedimientos aprobados por ASME u otras normas.

AplicacionesTeniendo en cuenta que la inspección por el método de ultrasonido se basa en un fenómeno mecánico, es adaptable para determinar la integridad estructural de los materiales de ingeniería.

Se utiliza en el control de calidad e inspección de materiales en diferentes ramas de la industria. Sus principales aplicaciones consisten en:

Detección y caracterización de discontinuidades. Medición de espesores, extensión y grado de corrosión. Determinación de características físicas, tales como estructuras

metalúrgicas, tamaño de grano y constantes elásticas. Definir características de enlaces (uniones) Evaluación de la influencia de variables de proceso en el

material.

VentajasLas principales ventajas del método de inspección por ultrasonido son:

Un gran poder de penetración, lo que permite la inspección de grandes espesores.

Gran sensibilidad para detectar discontinuidades pequeñas. Gran exactitud para determinar la posición, el tamaño,

orientación y caracterizar la forma de las discontinuidades. Se requiere solo el acceso a una sola superficie. La interpretación de los resultados es inmediata. No existe peligro o riesgo en la operación de los equipos. Los equipos son portátiles. Su aplicación no afecta operaciones posteriores. Los equipos modernos tienen la capacidad de almacenar

información en memoria, los cuales pueden ser procesadas digitalmente en una computadora.

Desventajas La operación del equipo y la interpretación de los resultados

requiere técnicos experimentados. Se requiere gran conocimiento técnico para el desarrollo de los

procedimientos de inspección. La inspección es difícil en superficies rugosas o de forma

irregular y en piezas pequeñas o muy delgadas. Las discontinuidades sub-superficiales no pueden ser

detectadas. En la inspección es necesario el uso de acoplantes, entre el

transductor y el material que se esta evaluando.

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Se requieren patrones de referencia, para la calibración del equipo y la caracterización de discontinuidades.

Características de la energía ultrasónicaEn las pruebas de ultrasonido por contacto, el rango de frecuencias usados comúnmente es de 2.25 a 10 MHZ (Megahertz o millones de ciclos por segundo). En algunos casos particulares se emplean frecuencias debajo de este rango y por métodos de inmersión la frecuencia pueden ser hasta de 30 MHZ.

Relación entre velocidad, longitud de onda y frecuencia.La transmisión de ondas ultrasónicas se caracteriza por vibraciones periódicas representadas por movimientos ondulatorios. La figura muestra un ciclo de vibración. La longitud de onda es la distancia de viaje de un ciclo, es decir la distancia de un punto en un ciclo al mismo punto en el ciclo siguiente. La frecuencia es el número de ciclos completos que pasan en un punto en la unidad de tiempo, normalmente un segundo. De la misma manera, la distancia total de viaje por la unidad de tiempo o rapidez de desplazamiento de la vibración de las partículas o simplemente la velocidad acústica que es igual al producto de la longitud de onda por la frecuencia.

La expresión matemática es:V = λ x f

V: velocidad acústica (pulg /seg o mm / seg) λ : Longitud de onda (pulgadas o mm)f : Frecuencia (ciclos / seg)

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EQUIPOS DE ULTRASONIDO

Los aparatos de ultrasonido contienen circuitos electrónicos especiales, que permiten transmitir al cristal piezoeléctrico, por medio de un cable coaxial una serie de pulsos eléctricos controlados, transformando los mismos en ondas ultrasónicas. El sonido reflejado hacia el transductor es convertido en pulsos eléctricos, los cuales son amplificados y visualizados en la pantalla del equipo de ultrasonido. El display A-scan, indica la profundidad y la amplitud de la reflexión desde una discontinuidad.

La detección, localización y evaluación se hace posible debido a:

• La velocidad del sonido a través del material es prácticamente constante haciendo posible la medición de distancias.• La amplitud del pulso reflejado es relativamente proporcional al tamaño del reflector.

Vibraciones UltrasónicasLa mejor forma de definir el sonido, es decir que es una vibración que transmite energía mediante una serie de desplazamientos de pequeñas partículas. Las ondas de sonido por encima de 20,000 Hz son referidas como ondas de ultrasonido u ondas sónicas. Cualquier onda mecánica esta compuesta de oscilaciones de partículas discretas en el medio en el cual se propagan. El paso de la energía acústica por el medio hace que las partículas, que componen el mismo ejecuten un movimiento de oscilación en torno a la posición de equilibrio, cuya amplitud de movimiento disminuirá con el tiempo, en concordancia con la perdida de energía adquirida por la onda.

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Este ensayo utiliza ondas mecánicas o acústicas(radiografía usa ondas electromagnéticas). Podemos clasificar las ondas acústicas en cuatro categorías:

-Ondas longitudinales (ondas de compresión)-Ondas transversales (ondas de corte)-Ondas superficiales (ondas de Rayleig)-Ondas de Lamb.

1-Ondas Longitudinales (compresión):Las ondas de las partículas oscilan en dirección paralela a la propagación de la onda. Velocidad de propagación en el acero 5900m/s.

2-Ondas Transversales (cizallamiento):Las partículas del medio vibran en dirección perpendicular a la propagación de la onda y puede ser transmitida en sólidos, líquidos y gases. Velocidad de propagación en el acero 3200 m/s.

3-Ondas Superficiales o de Rayleigh:Son propagadas en las superficies de los sólidos. Su aplicación se restringe al examen de finas capas de materiales que recubren otros materiales.

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4-Ondas de Lamb:Ocurren en materiales de placas, en dos formas básicas, las cuales en la práctica se mezclan.

a. Ondas asimétricas o curvadasb. Ondas simétricas

Consisten en ondas transversales y ondas longitudinales reflejadas en un mezcla de zig-zag, con una fase de relación mutua en la cual algunas partículas oscilan en una dirección de 90º a la superficie de la placa y otra a ángulos variados..

Discontinuidades que detecta el método de ultrasonido

• Defectos internos. -Deslamimación• Fracturas. -Falta de adherencia• Falta de fusión. -Textura• Traslapes. -Espesor• Fisuras. -Inclusiones• Porosidades. -Módulo de elasticidad

Características del Ensayo

Existen cinco típicas inspecciones ultrasónicas clasificadas según la manera como se recoge la energía portadora de la información:

-Ensayo por eco

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-Ensayo por transparencia-Ensayo por resonancia-Ensayo modulación de frecuencia-Ensayo por imágenes acústicas

Las cuatro primeras inspecciones pueden desarrollarse con cualquiera de las dos técnicas, por inmersión o por contacto, cuyas características se comentan a continuación, anticipándose que en ambos casos, la superficie del material debe ser preparada previamente para el ensayo.

1.-Técnica por inmersiónEl material debe colocarse en un recipiente que contenga el líquido de acoplamiento. El o los transductores son sumergidos y ubicados con mucha precisión respecto del materialVentajas:

-La energía puede ser enfocada dentro de la pieza, lo que permite incrementar la resolución.-La flexibilidad del acoplamiento facilita la inspección de piezas de geometría compleja.

Desventajas:-Requiere sumergir el material-Es necesaria una muy precisa ubicación de los transductores y de las piezas ensayadas.-El tamaño de las piezas ensayadas está limitado por el recipiente

2.-Técnica por contactoVentajas:-Se reducen los requerimientos de precisión en la ubicación relativa del sistema transductor material.-Pueden ensayarse piezas de prácticamente cualquier tamaño ( en acero hasta 10 mm por eco o 50 mm por transmisión.

Desventajas:-Es necesaria una buena preparación superficial.

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Técnica de Impulso-Eco o Pulso-EcoEn esta técnica solamente un transductor es responsable de la emisión y recepción de las ondas ultrasónicas que se propagan en el material. Por tanto el transductor es acoplado en una de las caras del material, verificándose la profundidad de la discontinuidad, sus dimensiones y localización en el material ensayado.

Técnica de TransparenciaEs una técnica que utiliza dos transductores separados, uno transmitiendo y otro recibiendo las ondas ultrasónicas. En este caso es necesario acoplar los transductores en los dos lados del material, de forma que se encuentren perfectamente alineados. En este tipo de inspección no se puede ubicar la posición de la discontinuidad, su extensión o localización en la pieza, es un ensayo del tipo pasa o no pasa.

Puede ser aplicado para la inspección de chapas, juntas soldadas y barras, la finalidad de este ensayo es establecer un criterio comparativo de evaluación de la señal recibida o sea de la altura del eco en la pantalla. La altura de la señal recibida varia en función de la cantidad y tamaño de las discontinuidades presentes en el curso de las vibraciones ultrasónicas. Este método puede ser aplicado a chapas fabricadas en, barras forjadas o fundidas y en algunos casos soldaduras.

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Fig. Técnica de transparencia

TransductoresSon los ojos del sistema de inspección por ultrasonido. La mejor resolución es obtenida con alta frecuencia, pulsos cortos y amortiguación incrementada. Grandes transductores estrechan el haz de sonido. Pequeños transductores son mejores para detectar muy pequeñas discontinuidades. Los transductores grandes, transmitirán la energía del sonido dentro del objeto y son utilizados para penetraciones de sonido más profundas. Existen los transductores normales, angulares y de doble cristal.

Los transductores normales, son generadores de ondas longitudinales, normal a la superficie de acoplamiento, tiene frecuencia de 05,, 1, 2, 2.5, 4 5y 6 Mhz.

Transductores angulares, a diferencia de los transductores normales, forman un determinado ángulo con la superficie del material. Trabaja con diversos ángulos como 30, 45, 60 y 70 grados.

Transductores de doble cristal, cuando se trata de inspeccionar o medir materiales de espesores reducidos o cuando se desea detectar discontinuidades a lo largo de la superficie del material. Para este tipo de circunstancias, se usaran un transductor que actúa como emisor y como receptor.

Calibración de los sistemas de ensayos no destructivos

El termino calibración, debe ser entendido en el sentido mas amplio, entendiendo como el ajuste de todos los controles del aparato de ultrasonido, para una inspección específica, siguiendo un procedimiento escrito y aprobado por el cliente / fabricante.

El ajuste de Ganancia, energía, supresor de ruidos, normalmente son efectuados basados en procedimientos específicos, en tanto la calibración de

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la escala puede ser hecha, previamente independientemente de otros factores.

Calibrar la escala significa, que mediante la utilización de bloques especiales, llamados bloques patrones, donde las dimensiones y formas son conocidas, permitiendo ajustar los controles de frecuencia, velocidad hasta que los ecos de reflexión permanezcan en posiciones definidas, en la pantalla del aparato.

Los patrones de referencia pueden ser un bloque o un juego de bloques con discontinuidades artificiales y / o espesores conocidos. Son empleados para calibrar equipos de ultrasonido y para evaluar las indicaciones de las discontinuidades de la muestra inspeccionada.Se utilizan bloques de referencia, fabricados con las mismas propiedades físicas y químicas y de estructura similar al material a inspeccionar, del producto inspeccionado. El bloque de referencia ultrasónica del International Institute of Welding (Vi y V2), constituye la norma o patrón empleado para calibrar, tanto la sensibilidad como la distancia.

Los bloques de calibración permiten:-Verificar que el sistema compuesto por el transductor, cable coaxial y equipo de ultrasonido funcionen correctamente.

Fig. Patrones de calibración.

PROCEDIMIENTO DE INSPECCION POR ULTRASONIDO

Se emplea para detectar discontinuidades internas por medio de vibraciones mecánicas similares a las ondas sonoras, pero de una frecuencia mayor a la del sonido audible para el ser humano.

Las frecuencias útiles en la inspección de juntas soldadas y de materiales metálicos es de 1 a 5 Mhz.

Las ondas ultrasónicas son generadas por un cristal dentro del transductor, que tiene la propiedad de transformar la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Al ser excitado eléctricamente, vibra a altas frecuencias (lo que genera ultrasonido), debido al efecto piezoeléctrico.

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Durante la inspección el haz ultrasónico se dirige al interior de las piezas y viaja a través de éstas, sufre una ligera atenuación y es reflejado al ser interceptado por una discontinuidad o por un cambio en el material. Los ecos o reflexiones del sonido son recibidos por otro (o por el mismo) cristal del transductor y su señal es llevada a un osciloscopio de rayos catódicos, en donde la trayectoria del haz es indicada por las señales de la pantalla.

Es importante apuntar la necesidad de un acoplante (aceite, grasa o glicerina) con objeto de que el sonido pueda transmitirse del transductor a la pieza de trabajo.

Existen transductores que emiten haces rectos (perpendiculares a la pieza de trabajo), otros que emiten haces angulares y otros que emiten ondas superficiales

INSPECCIÓN DE SOLDADURAS

Ningún otro método ha sido difundido y estudiado como la inspección ultrasónica de soldaduras, principalmente en materiales como aceros de grandes espesores y de geometría complicada, de acuerdo a las exigencias de los códigos de fabricación e inspección total o parcial de tales estructuras. Tales procedimientos para inspección de soldadura están en la mayoría de los casos basados en las normas ASME, API, AWS. Es importante mencionar que cualquier inspección debe ser efectuada conforme a un procedimiento escrito aprobado por el cliente y el fabricante, de acuerdo con el código de fabricación y documentos aplicables.

Datos necesarios para la Inspección.Antes de cualquier examen, debe ser de conocimiento del inspector, los datos como especificaciones del metal base, dimensiones y forma de la junta, espesor del metal base, procedimientos de soldadura, fase de inspección (antes o después del tratamiento térmico), criterios para el análisis de las discontinuidades detectadas.

Inspección del metal base.La región del metal base en ambos lados de la soldadura, debe ser inspeccionado con un transductor normal, a fin de detectar discontinuidades paralelas a la superficie. En caso de encontrar estas discontinuidades deben ser consideradas para el barrido con transductores angulares.

Objetivos de la inspección de soldaduras.El examen de las juntas soldadas son efectuadas con el objeto de localizar y evaluar los tipos de discontinuidades, que en el metal base son provocados porla soldadura o en la zona afectada térmicamente. Las diferentesdiscontinuidades que se pueden evaluar con ultrasonido son: falta de

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penetración, falta de fusión, inclusiones de escoria, fisuras, porosidades, laminaciones.

Características geométricas de los transductores angulares

Cuando acoplamos un transductor angular sobre una superficie de caras paralelas, tales como una plancha de acero, la onda sónica ejecuta un zig-zag en el interior del material, reflejándose periódicamente, en las caras paralelas

MÉTODO POR RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

Generalidades

Empleado para detectar discontinuidades internas, en juntas soldadas y en piezas forjadas y fundidas. Es un método usado para la inspección no destructiva, que se basa en la absorción diferenciada de radiación penetrante por la pieza que esta siendo inspeccionada.

La radiografía industrial es un método usado para detectar la variación de una región de un determinado material que presenta una diferencia en espesor o densidad comparada con una región vecina, en otras palabras, la radiografía es un método capaz de detectar con buena sensibilidad defectos volumétricos.

Defectos volumétricos como porosidades inclusiones que presentan un espesor variable en todas las direcciones, serán fácilmente detectados. Proceso similar a la fotografía, con la diferencia principal de que la Radiografía Industrial emplea radiación X o gamma, cuya naturaleza es similar a la luz visible pero con menor longitud de onda y mayor energía.

Características del Método.

Los rayos X o Gamma atraviesan cuerpos opacos a la luz visible y producen registros fotográficos de la energía radiante transmitida. Cuando un objeto es expuesto a la radiación penetrante, cierta cantidad será transmitida, cierta cantidad será reflejada y cierta cantidad será absorbida.

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El espectro diferencial que sale del objeto impresiona una placa, obteniéndose en ellas impresiones de diversa intensidad de acuerdo a la cantidad de energía a la que fue expuesta. Altas cantidades de energía producirán impresiones más oscuras que las bajas.

La distribución variable de la intensidad de la radiación que sale del objeto se debe principalmente a diferencias de espesor o a la presencia de sustancias extrañas al material que lo constituye.

Efectos de la Radiación sobre Materiales

Principios Generales

Las radiaciones que se presentan en un reactor nuclear son:Partículas alfa, beta, ratos gamma, neutrones, fragmentos de fisión y protones. El efecto de las radiaciones sobre sólidos cristalinos depende de la estructura del sólido y la naturaleza de la radiación. La ionización y excitación electrónica producidas por las partículas beta y los rayos gamma originan leves modificaciones en los metales. Las partículas pesadas, como protones, neutrones, partículas alfa y fragmentos de fisión, producen cambios

Importantes en las propiedades físicas de los metales y originan deterioro de irradiación.

Efectos Físicos de la Radiación

Dependen de la naturaleza de los materiales y la temperatura. Los efectos son menores a temperaturas elevadas, los átomos difunden mas rápidamente de una posición a otra en la red cristalina, pasando los átomos intersticiales a ocupar las vacancias. Muchos metales presentan un aumento de la dureza y de la resistencia a la tracción, disminuye la ductilidad

Producción de Radiación

Las sustancias radiactivas son emisoras de energía predecibles y continuos. La energía emitida puede serlo en la forma de partículas alfa, partículas beta y rayos gamma. La interacción entre estas radiaciones y la materia puede en ciertas circunstancias, dar lugar a la emisión de rayos X y neutrones.

Los rayos gamma y X consisten en entidades físicas denominadas fotones que se comportan como partículas colisionando con otras partículas cuando interactúan con la materia. Sin embargo grandes cantidades de fotones se comportan, en general, como ondas de radio o luz. Cuanto más corta es su longitud de onda, mas alta es la energía de los fotones considerados individualmente


La energía muy alta de los rayos gamma y su capacidad para penetrar en la materia se debe a sus longitudes de onda que son mucho más cortas.

Los rayos X son producidos por una maquina de rayos X solo cuando esta recibe una alimentación de miles de voltios. Aunque son similares a los rayos gamma, los rayos X tienen longitudes de onda mayores y por lo tanto transportan menos energía y son menos penetrantes ( sin embargo los rayos X producidos por aceleradores lineales pueden sobrepasar las energías de la radiación gamma, en cuanto a su capacidad de penetrar los materiales.

Las maquinas de rayos X, producen una cantidad de radiación generalmente cientos o inclusos miles de veces mayor que la radiación gamma emitida por una fuente radiactiva industrial típica. No obstante la actividad de las fuentes de teleterapia en general es miles de veces mayor que las fuentes de radiografía industrial.

Los rayos gamma provenientes del Iridio 192, tienen menos energía que los producidos por el cobalto 60. Las partículas beta son electrones y también pueden tener una gama de diferentes energías, poder de penetración pequeño. Las partículas alfa son más lentas que las partículas beta, pero como se trata de partículas mas pesadas son emitidas generalmente con una mayor energía. Poder de penetración pequeño. Se usan en aplicaciones que

Requieren una ionización intensa en distancias cortas, tal como los eliminadores de carga estática y los detectores de humos

Propiedades de las Radiaciones X y Gamma

- Son invisibles.- La propagación se efectúa en línea recta y a la velocidad de la

luz visible; no son desviados por campos eléctricos, ni por campos magnéticos.

- No es posible desviarlos por medio de una lente o de un prisma, pero sí por medio de una red cristalina (difracción).

- Atraviesan cuerpos opacos a la luz ordinaria, sufriendo una absorción o pérdida de energía en relación con espesores o densidades de material atravesado.

- Son rayos ionizantes.- Pueden deteriorar o destruir las células vivas y no son

detectados por nuestros sentidos.- Sensibilizan las emulsiones fotográficas.

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TABLA 1. PROPIEDADES DE LAS RADIACIONES

TIPO DE RADIACION

ENERGIA APROXIMADA

(MeV)

RANGO

ORIGENAIRE (m) TEJIDO SUAVE (cm)

ALFA 4 - 7 0,01 - 0,1 Hasta 0,01 Núcleos pesados

BETA 0 - 3 0 - 10 0 - 2 Núcleos radiactivos

X 0 - 10 0 - 100 0 - 30 Nube electrónica

GAMMA 0 - 5 0 - 100 0 - 30 Núcleos radiactivos

Características de la Radiografia Industrial

Está caracterizado por tres factores: La fuente de radiación.El objeto a ensayarse.

Medios utilizados para la detección y registro (película radiográfica).

Los cuerpos sólidos permiten el paso de cierta cantidad de radiación X o gamma, absorben otra parte. La cantidad de radiación absorbida depende de la densidad y el espesor del material inspeccionado.

La radiación efectúa la impresión de la película radiográfica, que corresponde al negativo de una fotografía. Entre mayor sea la cantidad de radiación que

Incida sobre la película, más se ennegrecerá esta. El medio más utilizado para la detección o registro de la radiación emergente es la película radiográfica. Una muy importante característica de éste método es la precaución personal que debe tomarse para no recibir radiación, directa o secundaria.

Ventajas del Método de Radiografía Industrial1. Puede ser aplicado a casi todos los materiales.

2. Una radiografía es un excelente registro permanente del estado interno del objeto inspeccionado.


3. La evidencia o registro de calidad se obtiene directamente de la pieza inspeccionada.

4. Permite ver la naturaleza de la discontinuidad.

5. Detecta determinados errores de fabricación y muchas veces proporciona suficiente información sobre las medidas correctivas.

6. Descubre las discontinuidades estructurales y los errores de montaje.

Limitaciones

1. Peligro de irradiación externa.2. El personal debe estar calificado y requiere entrenamiento y experiencia

en la técnica debido a: seguridad (protección contra la radiación), procesado de las películas fotográficas, evaluación de tiempos de exposición, selección adecuada del tipo de películas.

3. Se requiere tener acceso por los lados opuestos del material para producir la radiografía.

4. La forma de la pieza (geometría complicada) puede dificultar el producir una radiografía que proporcione la información adecuada.

5. Esta limitado por el espesor del material. Resulta costoso siempre que se trate de examinar objetos muy gruesos los cuales requieren equipos con gran poder de penetración.

6. El costo del equipo generalmente es alto.

Equipo de Rayos X Industrial

Son generados por dispositivos electrónicos. La fuente de rayos X es el ánodo en un tubo eléctrico de alto voltaje. Cuando se enciende el dispositivo, el haz de electrones generados en el cátodo son dirigidos é impacta sobre el ánodo mediante un campo eléctrico provocando la emisión de los rayos X; estos rayos son empleados para producir la radiografía. Cuando se apaga el dispositivo, la radiación cesa y la pieza inspeccionada no conserva radiactividad.

Producción de Rayos X

Para generar una radiación X se requiere:

1. Una Fuente que produzca electrones libres.

2. Un procedimiento para conseguir que los electrones se muevan a gran velocidad en la dirección deseada.

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3. Un material adecuado contra el cual han de chocar los electrones. Estos tres requisitos básicos se consiguen en el tubo de rayos X, que es en definitiva, el verdadero generador de la radiación.

La fuente de radiación X es el ánodo en un tubo eléctrico de alto voltaje. Cuando encendemos el equipo, el haz de electrones generados en el cátodo (-) impacta sobre el ánodo (+) y esto provoca la emisión de la radiación X en todas direcciones, la capa de blindaje alrededor del tubo absorbe parte de esta radiación, excepto aquellos que pasan a través del orificio o ventana. La radiación que pasa se emplea para producir la radiografía.

Todos los demás componentes de un equipo de radiación X no tienen más objeto que prestar el debido apoyo a la función del tubo o de contribuir a las exigencias impuestas por la seguridad.

PRODUCCIÓN DE RAYOS X

Consiste básicamente en una ampolla de vidrio cerrada al vacío en el cual se encuentran sellados dos electrodos: ánodo (+) y cátodo(-). El cátodo termina en un filamento calentado por la circulación de corriente que suministra un transformador de baja tensión.

El filamento que es el elemento emisor de electrones, enfrenta el ánodo que es usualmente un bloque de cobre con un extremo de cobre cortado a bisel a 70o

respecto al eje del tubo. Sobre el ánodo se encuentra una lámina de tungsteno que constituye el blanco.


El calentamiento del filamento (cátodo) produce la emisión de electrones que será mayor cuanto mayor sea la temperatura; esto es regulado mediante la corriente que circula por el filamento. Los electrones son acelerados hacia el blanco mediante la aplicación del alto voltaje entre cátodo y ánodo. El área actual que cubren los electrones en su colisión con el blanco se llama foco de emisión o simplemente foco.

La velocidad de los electrones, es decir su energía, es controlada variando el voltaje aplicada entre el cátodo y el ánodo. El voltaje para que los electrones adquieran la energía necesaria para lograr la emisión de rayos X es elevado y se lo expresa generalmente en kilovoltios (KV).

Cuando los electrones acelerados chocan con el blanco son detenidos abruptamente y ceden la mayor parte de su energía en forma de calor; mientras que alrededor del 1% es usada en la emisión de rayos X.

Equipos Comerciales de Radiografía Industrial

Se conocen dos tipos de equipos, aparatos generadores de Radiación X y aparatos emisores de radiación gamma

Equipos de Rayos X

Los equipos de uso normal en inspección tienen rangos de tensión entre 50 y350 KV. Corriente anódica entre 3 y 20 mA. Equipos de rayos X de alta energía: betatrones y aceleradores lineales. Rango de tensión entre 1000 y 30000 KV.

Equipos de uso especial: Equipos de foco fino (algunos micrones) para radiografía de alta definición, equipos de pulsos instantáneos para radiografía en movimiento.

El equipo de rayos x esta constituido por un panel de comando, tubo de irradiación y dos cables.

Panel de Comando

Esta concebido para controlar las variables que afectan a la generación de Rayos X, debe ser, resistente, sencilla y eficaz. Posee circuitos de protección que evitan el daño del equipo.

Este panel contiene:

1. Selector de tensión de red

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2. Control de tensión de alimentación: sirve para graduar la tensión de línea a valores exactos

3. Voltímetro de red : indica la tensión de alimentación4. Mando de alta tensión: para ajustar la tensión de excitación del tubo

5. Voltímetro para alta tensión: graduado en en Kv, se usa en combinación con el mando de alta tensión.

6. Mando de corriente del tubo: permite graduar la intensidad de corriente del tubo.

7. Amperímetro: graduado en miliamperios, se utiliza combinado con el mando de corriente

8. Medidor de tiempo9. Interruptor de corriente10.Piloto de refrigeración11.Piloto de conexión: indica si el equipo esta o no conectado a la red

Tubo de Irradiación

Consiste de dos electrodos, ánodo y cátodo contenidos en una envolvente de vidrio en cuyo interior se ha hecho al vacíoAsociado al tubo se encuentra:

a. El equipo que calienta el filamento, proporciona velocidad a los electrones. Controla el movimiento de los electrones dirigidos en forma de haz contra el ánodo.

b. Sistema de refrigeración: elimina el calor producido al generarse la radiación X

c. Blindajes protectores del equipo de los daños ocasionados por la radiación.

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FILAMENTOS DE RAYOS X

EQUIPOS DE RAYOS X INDUSTRIAL DIRECCIONAL Y PANORÁMICOS

Equipos de Radiación Gamma

Los equipos usados en gammagrafía industrial (radiografía con rayos gamma) requieren de cuidados especiales una vez activadas, emiten radiación constantemente. De este modo es necesario un equipo que tenga un blindaje contra las radiaciones emitidas cuando la fuente esta siendo usada. De esta forma es necesario dotar a este blindaje de un sistema que permita retirar la fuente de su interior para que la radiografía sea hecha. Este equipo se denomina irradiador.

Los irradiadores se componen de tres componentes, un blindaje, una fuente radioactiva y los dispositivos para exportación de la fuente (cables).

Contenedores o Gammagrafos

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Como la fuente emite radiación continua, deben estar contenidas en contenedores permitiendo su uso en forma fácil y segura. Consta de:

a. ContenedorEs una caja de acero en cuyo interior se aloja un bloque de plomo o uranio empobrecido que constituye el blindaje, en cuyo interior la fuente queda encerrada, cuando no se hace uso de ella.b. Bobina de arrastrePermite llevar o retirar la fuente al lugar en que se hace la exposición. Es un carrete en el que se recoge la manguera de arrastre. Tiene una manivela para efectuar el desplazamiento del cable que lleva la manguera en su interiorc. Interruptor de desplazamientoAl final de la manguera de emplazamiento, esta situado un terminal metálico, este es de aleación ligera, tiene forma de tubo cerrado por un extremo o un colimador, para trabajar con exposición panorámica o haz direccional. Cuenta también con un interruptor accionado por la cápsula que contiene la fuente, que indica, que se esta irradiando.

EQUIPO DE GAMMAGRAFIA CON ACCESORIOS

Las fuentes radioactivas constan de una determinada cantidad de isótopo radioactivo. Esa masa de radioisótopo es encapsulada y soldada en dentro de un pequeño recipiente metálico, denominado “porta fuente”, el cual impide que el material radioactivo entre en contacto con cualquier superficie o material, disminuyendo los riesgos de una eventual contaminación radiactiva.

Características Físicas y Tipos de Fuentes Gamma

Las fuentes radioactivas para uso industrial son encapsuladas en acero autentico, de tal manera que no exista dispersión o fuga de material radioactivo al exterior. El dispositivo de contención, transporte y fijado por medio de la cual la cápsula que contiene la fuente sellada, está solidamente fijado a la punta del cable flexible de comando y que permite la manipulación y el uso de la fuente es denominado porta fuente.

En general existen diversos tipos de isótopos radioactivos que se usan en la industria radiográfica, ver cuadro Nº 2

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- La radiación gamma es emitida por elementos radiactivos naturales y artificiales.

- No pueden detenerse, dirigirse o controlarse

Ventajas al usar Gammagrafía Industrial

1. El costo del equipo y la fuente es mucho menor que el de los equipos de rayos X, rangos de energías menores.

2. El equipo es transportado mas fácilmente por ser liviano.

3. La fuente radioactiva es lo suficiente pequeña como para pasar a través de aberturas pequeñas.

4. No es necesario el suministro de corriente eléctrica.

5. Pueden hacerse exposiciones panorámicas y direccionales con una sola fuente radioactiva

6. El equipo es resistente y simple en su operación

7. El tamaño pequeño, lo hace adecuado para trabajos donde la distancia fuente-película es corta.

8. Algunos isótopos radiactivos presentan poder de penetración muy alto, permitiendo la inspección de materiales con espesores grandes.

Desventajas al usar Gammagrafía Industrial

1. La radiación no puede ser detenida o eliminada y presenta consideraciones de seguridad mayores que los equipos de rayos X

2. Las placas obtenidas generalmente tienen menor contraste

3. La habilidad de penetración depende del isótopo particular y no puede ser modificado para utilizarse en diferentes espesores de material

4. El isótopo radioactivo presenta una vida media relativamente corta, por lo que existe un costo adicional de reemplazo de la fuente adicional.

5. El blindaje necesario para el manejo apropiado de un isótopo radioactivo puede ser bastante pesado.

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Actividad

Es el número de desintegraciones que ocurren en un cierto intervalo de tiempo. La actividad de una fuente es en parte, una medida del numero de rayos gamma que están siendo emitidos por el isótopo radiactivo. La intensidad (numero) de los rayos gamma esta determinado por la actividad (desintegraciones) del isótopo utilizado.

Ln 2 Λ = ———

t1/2

-λ . t A= Ao . e

Donde: Ao =actividad inicialA = actividad transcurrido un intervalo de tiempo λ = constante de desintegraciónt = tiempo transcurrido

t1/2 = vida media del isótopo

La unidad de actividad es el Becquerelio y es definida como la cantidad de cualquier material radiactivo que sufre una desintegración por segundo. La unidad antigua es el Curie

Equivalencia : 1 Ci = 3,7x 10¹º Bq = 37 GBq

CUADRO N° 2

Características importantes de los isótopos radioactivos

TULIO170COBALTO 60 RADIO 226 CESIO 137 IRIDIO 192

NIVEL DE RADIACIÓN 14.5 9.0 4.2 5.90.03R/H-Ci 1 pie

ENERGIA (MeV) 1.25 1.22 0.66 0.3550.072

VIDA MEDIA (años) 5.3 1600 30 73.3 130

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PENETRACIÓN (pulg) 1-7 1-5 1-3 ¼-3 ½

Película Radiográfica

Plástico delgado, transparente y flexible que ha sido cubierto con una gelatina que contiene cristales microscópicos de haluros de plata en una cara o en ambas. Durante la exposición la radiación sensibiliza los granos de haluros de plata que al ser procesados mediante reactivos químicos son reducidos a plata metálica en función de la dosis de radiación recibida. Los finos granos de plata reducida constituyen la imagen fotográfica.

Las características más importantes de estas películas son el tamaño de grano, la velocidad (o sensibilidad de la radiación), el contraste y la latitud de la exposición. Luego del revelado (revelador) el haluro de plata que fue expuesto a la radiación se descompone en plata metálica la cual le ennegrece. El proceso de fijación, que sigue al revelado, elimina el haluro de plata no sensibilizado dejando transparentes las zonas no impresionadas.

Densidad ÓpticaLa imagen formada en la película, posee áreas claras y oscuras, evidenciando un cierto ennegrecimiento que denominaremos DENSIDAD. Matemáticamente expresamos la densidad como el logaritmo entre intensidad de luz incidente y la intensidad de luz transmitida.

Lo D = log ——

LDonde : Lo = intensidad de luz incidente

L = intensidad de luz transmitida

De esta relación concluimos que cuanto mayor sea la densidad más oscura será la placa radiográfica.

Clasificación de las Películas RadiográficasLa gran variedad de condiciones y heterogeneidad de materiales encontrada en radiografía industrial, llevo a los fabricantes a producir varias calidades de películas. Una clasificación establecida por ASTM E-1815, identifica los tipos de película por la velocidad de exposición y por la sensibilidad.

La velocidad de exposición, es función logarítmica de la dosis de radiación necesaria para que el film obtenga la densidad óptica de 2.00

TABLA 3

TIPOS DE PELÍCULAS Y CLASIFICACION ASTM

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TIPO DE FILM CLASIFICACION VELOCIDAD DOSIS Ks EN GRAYASTM ISO PARA DENSID 2

A Especial 32 29.0B I 64 14.0C I 100 8.7D I 200 4.6E II 400 2.5

G WA 100 8.6H WB 300 5.0

FUENTE CODIGO ASME V ARTICULO 22

Tipo A: granos finos y alto contraste, se usa cuando se desea obtener alta calidad de imagen en componentes electrónicos.Tipo B: granos ultra finos, alto contraste y calidad, usado en ensayos con metales ligeros o pesados, con radiación de alta energía. Ideal para ampliaciones ópticas.Tipo C: media velocidad, alto contraste, granulación extra fina, puede ser usado con pantallas intensificadoras y con radiación de alta energía.Tipo D: film con granos muy finos y con alta velocidad y alto contraste, cuando, se utiliza con pantallas intensificadoras de plomo.Tipo E: Film de grano fino, con alto contraste y velocidad, es el mas utilizado en la industria, en razón a su calidad y mayor productividad.Tipo F: Film de grano medio; poco usado en la industria

El contraste también es entendido como la capacidad del film de detectar intensidades y energías diferentes de radiación. Imágenes con alto contraste permiten en general una mejor calidad y seguridad en la interpretación de la radiografía.

Persona Capacitada para Interpretar las Imágenes Radiográficas

Es necesario tener experiencia. Requiere conocimiento de tipos de discontinuidades y de la probabilidad de que ocurran en determinado proceso de soldadura

Características de una película radiográfica

Al observar una radiografía se deben tener en cuenta tres características fundamentales:

Densidad (D): es el término que describe el grado de ennegrecimiento alcanzado en la película. La densidad del film se mide con el densitómetro.

Contraste: la diferencia entre la intensidad luminosa de dos áreas adyacentes es el índice de contraste. Puede medirse mediante un densitómetro y se

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expresa como la diferencia entre las densidades medidas en dos áreas adyacentes.

Definición: la nitidez de bordes entre dos áreas de diferente densidad se conoce como definición radiográfica.

Factores que Gobiernan la Exposición

Los factores que afectan directamente la densidad o ennegrecimiento de la película son los siguientes:Kilovoltaje o tipo de radioisótopo. Cantidad de radiación.Distancia fuente-película. Tiempo de exposición.Película radiográfica. Pantallas intensificadoras.Procesado, equipo de rayos X.El objeto a radiografiar.

Kilovoltaje o Tipo de Radioisótopo

Si se reduce el kilovoltaje se obtiene radiación más blanda (bajas energías) aumentando el contraste pero se debe de prolongar el tiempo de exposición pero disminuye el contraste. Las variaciones en el tiempo de exposición debidas a variación de kilovoltaje aunque se mantenga fijo el “miliamperaje” se deben no solo a la variación de la energía de la radiación sino a que al aumentar o disminuir el se aumenta o disminuye también la cantidad de radiación X producida.

Cantidad de Radiación

Para una determinada calidad de radiación X o gamma los tres factores que gobiernen la exposición son: el miliamperaje (para rayos X) o intensidad de fuente (para rayos gamma), el tiempo y la distancia fuente-película.

La cantidad de radiación empleada en la exposición esta medida por la intensidad de la corriente anódica multiplicada por el tiempo de exposición. En los gráficos de exposición figura este éste producto como miliamperes-minuto. Para un determinado kilovoltaje la exposición será la misma ya sea que se apliquen, por ejemplo, 3 mA durante 2 min que en el caso de aplicar 6 mA durante 1 min, en ambos casos se tendrá una exposición de 6 mA-min.

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Distancia Fuente Película

La distancia es otro de los factores que afectan la exposición por cuanto aunque mantengan constantes el tiempo y la intensidad de la fuente, la cantidad de radiación recibida por la película dependerá de la distancia a que se encuentre la fuente. En efecto si tenemos una fuente que pueda ser considerada puntual, el flujo de radiación por unidad de área atravesada disminuye al alejarnos de la fuente en proporción al cuadrado de la distancia.

Tiempo de Exposición

Generalmente el tiempo de exposición debe variar en aproximadamente 5% sin efecto muy notable debido a la latitud de las películas radiográficas, especialmente cuando el contraste es bajo esta variación puede llegar a aproximadamente 15%.

Película Radiográfica

Estas películas cubren distintas velocidades, desde muy lentas de grano muy fino o alta definición hasta películas muy rápidas de grano muy grueso, que si bien no permiten obtener elevada definición reducen el tiempo de exposición. No obstante la velocidad relativa entre estas películas puede variar por efecto de la energía de la radiación utilizada, condición de procesado, densidad a que se trabaja.

Pantallas IntensificadorasLa exposición puede ser reducida mediante el uso de pantallas de plomo o pantallas salinas. Los factores de intensificación dependen de los tipos de pantalla y de la calidad de la radiación.

ProcesadoDebe tenerse presente que las condiciones de revelado afectan el contraste y el grano de la película radiográfica. Es importante estandarizar el proceso de revelado para poder hacer amparables los resultados.

Equipos de Rayos X y Rayos GammaLa exposición varia de un equipo a otro, aunque se utilicen los mismos valores absolutos de mA y KV, ya que la cantidad de la radiación dependerá del rendimiento del tubo y de la filtración inherente producida a través de la

Ventana del aceite de aislante. Así mismo dependerá de la actividad de la fuente radioactiva utilizada

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El Objeto a RadiografiarLa absorción de la radiación en un material depende de su espesor, densidad y número atómico de los elementos presentes. Es obvio que entre dos objetos de diferente espesor e igual material, el más grueso absorberá mayor cantidad de radiación y por lo tanto para obtener el mismo ennegrecimiento será necesario aumentar la exposición o el kilovoltaje.

Practicas Recomendadas

Radiografía de FundicionesTratar de penetrar el menor espesor posible. La película lo más cerca posible de la superficie. Usar mascaras de bordes, especialmente al usar rayos X. La densidad en la película debe ser la mayor aceptable para la parte más delgada, en el caso de elevados contrastes del objeto y técnica de una sola película.

Para objetos con gran contraste se puede hacer la exposición simultánea sobre dos películas de distinta velocidad o usar otras técnicas especiales como el filtrado de la radiación para disminuir el contraste. Tomar especial cuidado para cubrir ángulos y bordes mediante el uso del ángulo apropiado para el haz de radiación.

Radiografías de Soldaduras

En tanques, si hay acceso de ambos lados se debe preferir colocar siempre el generador de rayos X adentro y el film afuera. Es recomendable usar respaldo de plomo (aproximadamente 1 mm) en chasis no metálico cuando no se usa pantallas de plomo.

Análisis e Interpretación de las discontinuidades.Las zonas de menor densidad óptica corresponden a mayor espesor y/o mayor densidad en la zona correspondiente del objeto. A toda calidad, disminución de espesor o densidad física en el objeto corresponde un aumento de densidad; óptica en el film. Excepto cuando se usen técnicas de proyección del film (muy caro), la imagen de los defectos es aproximadamente 10% aumentada respecto al tamaño natural, según las relaciones geométricas del ensayo.

La forma de la imagen de un defecto es la proyección geométrica del defecto tridimensional en el plano del film. La apariencia de dicha imagen depende también de la posición y orientación del defecto y del espesor de la pieza. Un defecto de un tamaño determinado dará imágenes cada vez menos visibles al

Aumentar el espesor de la pieza en que se encuentra y pequeños defectos pueden llegar a desaparecer.

Discontinuidades detectadas

- Inclusiones, fracturas, fisuras, falta de fusión, variaciones de alineación o

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Figura: Soldadura mostrando defectos y su correspondiente radiografía


geometría, corrosión, traslapes, variaciones densidad, ensamble mal construido, quemones, etc.

Seguridad y Protección Radiológica

La protección y seguridad radiológica, están referidas a la protección de personas contra la exposición indebida a la radiación ionizante y a las sustancias radiactivas, así como a la seguridad de las fuentes de radiación, incluidos los medios para conseguir esa protección y seguridad, tales como los diversos procedimientos y dispositivos para reducir las dosis y riesgos al valor más bajo que pueda razonablemente alcanzarse y mantenerlos por debajo de las restricciones prescritas, así como los medios para prevenir los accidentes y atenuar las consecuencias si estos ocurrieran.

Es importante extremar las precauciones de seguridad cuando se trabaja con radiaciones ionizantes (X o ). Tanto la radiación X, como la radiación son dañinos para la salud; es por ello muy importante prevenir y minimizar la exposición innecesaria de aquellos individuos que por su trabajo están sometidos a estos riesgos radiactivos:

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Medidas de Protección

Durante el trabajo con radiaciones, el operador incurrirá en dosis inevitables, limitadas en su cuantía por los medios de protección disponibles e implementados. El modo en que se produce la exposición está de acuerdo al tipo de fuente con que se trabaje. Estas exposiciones pueden ser externas o internas.

La exposición externa, se presenta cuando la fuente no esta en contacto con al persona, estando ésta solo sujeta a la irradiación emitida. Este tipo de exposición es predominante cuando se usa rayos X o Rayos gamma. La cantidad de dosis es función de la tasa de exposición, de la distancia y del tiempo, que la persona permanece en las proximidades de la fuente. Esto hace que el modo de protección, contra éste riesgo se base en los parámetros distancia, blindaje y tiempo..

DISTANCIA: Si el Operador se mantiene a mayor distancia de la fuente, menor será la dosis recibida.

BLINDAJE: Entre el Operador y la fuente debe colocarse un material blindante que atenúe la radiación. A mayor blindaje, menor será la dosis recibida.

TIEMPO: La exposición del operador a las radiaciones ionizantes debe realizarse en el menor tiempo posible.

La exposición interna, es la irradiación por fuentes situadas dentro del cuerpo humano. Los mecanismos de ingreso son por la inhalación (aspiración de polvo o gas radiactivo), ingestión (agua contaminada, alimentos contaminados o por transferencia radiactiva táctil a la boca) y absorción de la piel o heridas. Estas condiciones se presentan con fuentes abiertas.

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Protección contra el efecto de las radiaciones

Criterios Básicos de Protección Radiológica

Siempre se debe garantizar la protección del personal ocupacionalmente expuesto (POE), de la población en general y del medio ambiente. Las dosis resultantes de las fuentes y prácticas que involucren exposición a las radiaciones ionizantes siempre deberán estar sujetas a un sistema de limitación de dosis que cumple con los siguientes criterios:

Límite de dósis: Una práctica cumple este principio, si la dosis equivalente resultante de los individuos en todas las prácticas no sobrepasa los límites establecidos.

Las dosis del Personal Ocupacionalmente Expuesto (POE) deben limitarse de modo que no excedan:- mSv de dosis efectiva en un año, como promedio, en un periodo de 5

años consecutivos.

- 50 mSv de dosis efectiva en un año, siempre que no sobrepase 100 mSv en 5 años consecutivos.

- 150 mSv de dosis equivalente en un año, en el cristalino.

- 500 mSv de dosis equivalente en un año, para la piel y extremidades.

Aislamiento y Señalización de AreasPara el aislamiento y señalización de áreas controladas serán empleadas cuerdas de nylon (o cintas de plástico) y avisos con el símbolo indicativo de presencia de radiaciones ionizantes.

Delimitación de AreasLa delimitación de áreas se da en función de:- La carga de trabajo estimada para estos servicios y la delimitación del

área para los trabajadores indirectos será hecha con 0,12 mSv. Las radiografías siempre que sea posible deberán tomadas en la noche, o en horarios en que las áreas se encuentren inhabitadas.

- Deberán ser empleados colimadores en todas las exposiciones.Para definir las áreas de trabajo se utilizan dos designaciones: áreas supervisadas y áreas controladas.


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Área Controlada: Es aquella en las cuales las condiciones de trabajo, incluyendo la posible ocurrencia de contratiempos menores, requiere que los trabajadores sigan procedimientos y prácticas bien establecidas con el propósito específico de controlar las exposiciones. Tasa de dosis 7.5 µSv/h.

Área Supervisada: Es aquella donde las condiciones de trabajo, son mantenidas bajo revisión pero donde normalmente no se requieren procedimientos especiales. Tasa de dosis 2.5 µSv/h.

Situaciones de EmergenciaLos operadores de los equipos de radiografía deben estar en permanente alerta. Si se presentan problemas, que perturban el procedimiento normal para la producción de radiografías, o los equipos funcionan con problemas, los operadores deben aplicar los procedimientos de emergencias, como son , medir la tasa de dosis, volver a señalizar las áreas y proceder a recuperar la fuente radiactivas. Muchos de los problemas se presentan por:- Fallas humanas.- Mal funcionamiento del equipo.- Incendio, caída, colisión, hurto, extravío e inundación.- Otras situaciones con exposición incontrolable de la fuente.- En situaciones de emergencia, el operador es el responsable por los

servicios que debe desencadenar en las siguientes series de eventualidades:

- Sugerir la evacuación del área de trabajadores, trabajadores indirectos e individuos del público hasta el límite donde la dosis no sobrepase los 25 mSv/h (0,25 mrem/h).

- Aislar el área con cuerdas y avisos y asegurar que el área no sea invadida.

- Informar inmediatamente al responsable de la instalación (abierta o cerrada).

- En caso que la fuente no consiga ser rescatada, contactarse con el supervisor de radioprotección.Para afrontar los problemas de emergencias y sea necesario trabajar cerca de las posiciones de la fuentes, podrían recibirse en poco tiempo dosis excesivas, debe contarse con un juego de elementos de emergencias como bolsas de perdigones de plomo, tenazas de 1 a 2 mts de largo, contenedor de plomo y un conjunto de herramientas de mano.

Medición de las radiacionesLas radiaciones ionizantes ionizantes no son visibles ni se perciben por los sentidos humanos y por su naturaleza, requieren para su detección por parte de un observador, del empleo de dispositivos adecuados denominados genéricamente sistemas detectores.


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Un sistema de detección consta básicamente de un detector y la instrumentación electrónica asociada. La función del detector es actuar como transductor, es decir, convertir la energía del campo de radiación, en otra más procesable (ejemplo energía eléctrica). La instrumentación procesada la señal eléctrica proviene del detector y presenta la información al operador.

Un sistema detector de radiación puede clasificarse en inmediato y retardado. Los detectores son llamados inmediatos, si el instrumento permite la lectura del campo de radiación en el mismo instante de la medición (por ejemplo un detector portátil), en tanto que los detectores retardados no se pueden leer inmediatamente sino que requiere un procesamiento al cabo del cual recién se puede conocer su lectura.

Instrumentos de Dosimetría

Los instrumentos de dosimetría empleados son los siguientes (Tabla 4)

INSTRUMENTO UTILIZACIÓN FINALIDAD OBSERVACIÓN

Dosímetro de lectura indirecta

Continua y obligatoria Control de dosis absorbida al mes

Dosímetro de lectura directa

Continua y obligatoria Control diario de dosis absorbida

Calibrar a cero al inicio del servicio


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Contador Geiger- Muller

Durante las exposiciones, recogimiento de la fuente y señalamiento de áreas.

Estimación de tasa de dosis

Cambiar pila cada 30 días.

MAGNITUDES Y UNIDADES DE RADIACIÓNCon la finalidad de establecer los métodos de medición de cantidad de radiación y sus efectos, se han definido unidades que están de acuerdo con lo estipulado por los organismos internacionales, como la Comisión Internacional de Unidades Radiológicas, la Comisión Internacional de Protección radiológica y la Conferencia General de Pesas y Medidas, los que son responsables de seleccionar y definir las cantidades, las unidades y sus nombres.

Exposición ( X )La exposición es la magnitud definida, como el valor absoluto de la carga total de todos los iones de un mismo signo producidos en el aires (dQ), cuando todos los electrones liberados por los fotones en una masa de aire (dm) son frenados completamente.La unidad es coulomb / kilogramo (C/kg), unidad antigua Roentgen (R).

X = dQ / dm

Dosis absorbida (D)Es la energía promedio (dε) depositada por la radiación ionizante en una masa de materia (dm). La unidad es el joule por kilogramo (J/Kg) y recibe el nombre gray (Gy). La unidad antigua es el rad y la equivalencia entre ambas unidades es : 1Gy = 100 radLa dosis absorbida por unidad de tiempo es llamada tasa de dosis absorbida: Gy/h, mGY/h.

Dosis EquivalenteLa probabilidad de causar efectos estocásticos depende no solo de la dosis absorbida, sino también el tipo de energía de la radiación causante de dicha dosis. Este hecho se tiene en cuenta al ponderar la dosis absorbida, por un factor relacionado con la calidad de la radiación. La dosis absorbida así modificada se denomina Dosis Equivalente (H), que tiene las mismas unidades que la dosis absorbida, pero no es la misma magnitud. La unidad de dosis equivalente es el sievert (Sv), la unidad antigua es el rem y la equivalencia entre ambas unidades 1 Sv = 100 rem


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Tabla 5 Magnitudes y unidades

MAGNITUD UNIDAD ANTIGUA UNIDAD DEL SI QUIVALENCIAACTIVIDAD Curie (Ci) Bq = s-1 1Ci = 3,7x1010 Bq

EXPOSICION Roengten (R) C/kg 1R = 2,581 C/kg

DOSIS ABSORBIDA

Rad J/kg , Gray (Gy) 1Gy = 100 rad

DOSIS EQUIVALENTE

Rem J/kg , Sievert (Sv) 1Sv = 100 rem

OTRAS TÉCNICAS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Ensayo por infrarojos térmicosEste método es usado para detectar los componentes de los equipos usado en ingeniería civil., principalmente para verificar el espesor de las partes. Es un método que utiliza la característica que todos los objetos por arriba del cero absoluto emiten radiación infrarroja. El equipo que se utiliza ha sido desarrollado para detectar la emisión infrarroja y visualizan esta como una imagen visible. La termografía tomada con una cámara infrarroja mide la distribución de temperaturas en la superficie del objeto en el momento del ensayo. La presencia de discontinuidades en componentes de ingeniería o sistemas, incluyen concreto que tiene un efecto sobre la distribución de temperaturas, puede ser detectada usando esta técnica. Las fugas en los componentes de plantas o en cortos circuitos conductores son recalentados y pueden ser fácilmente recalentados por este método. Las ventajas y limitaciones de este método son:

Ventajas:- Proporciona resultados en la forma de imagen de dos dimensiones de la

distribución del calor en los ensayos de la superficie.- Aplicable a todas las como a lo largo como cuando hay diferencias de

temperatura en la superficie del material.- Los infrarrojos no es peligroso.- Proporciona un área de ensayo en lugar de un punto o una línea de

ensayo.

Desventajas:- No puede determinar la profundidad de los huecos u otros defectos en

los materiales incluido en el concreto.- Requiere altos niveles de habilidad y experiencia del operador.


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Ensayo por Emisión Acústica

Este método puede ser usado para informar sobre los riesgos de rotura de los componentes, principalmente partes metálicas.La emisión acústica es originada dentro de la muestra cuando son sometidos a cargas externas. Es causado por alteraciones tales como, microfisuras, movimiento de dislocaciones, fricción irregular, etc. En END la emisión acústica es aplicada normalmente para monitorear craks repetidamente sujetos a cargas externas. Los craks crecen cuando están acompañados por la emisión de sonido de alta frecuencia en varias direcciones. Por la ubicación de diversos sensores alrededor del crak, monitoreando al mismo tiempo la llegada de esta señal al sensor, observando la frecuencia de emisión y la amplitud del evento, la naturaleza del microcrak en el material que puede ser cuantificado.

Las fuentes de emisión acústica son calculadas calculando la diferencia en el tiempo que toman para que la onda arribe al sensor. La velocidad de las ondas en la muestra es determinada usando el método de velocidad de pulso. La ventaja mas notable de esta técnica es que suministra una cantidad de información en lo que se refiere al comportamiento y la propagación de la fisura. Sin embargo esta técnica es considerada como un método muy sofisticado que requiere alta calificación de personal.


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Ventajas de la emisión acústica- Prueba global- No evasiva: no se requiere limpieza, por lo tanto no se introducen

contaminantes en el sistema.- Remoción mínima del aislamiento para la inspección exterior- Detección temprana de fisuras.- Ranqueo de la estructura bajo las cargas aplicadas.- Mejoramiento de los detalles de fabricación.- Relativamente rápida- Impresión gráfica de los sitios de emisiones.- Costo de inspección de tanques relativamente bajos.- Suministra información estructural del tanque y del fondo.- Baja interpretación del operador, el computador genera los resultados.

Desventajas de la emisión acústica- Es afectada por el ruido de fondo- El personal requiere alto nivel de entrenamiento técnico.- El tanque debe ser aislado del sistema entre 12 a 24 horas antes de la

prueba.

Procesos típicos que pueden ser monitoreados son:- Craqueo por fatiga y crecimiento.- Corrosión bajo tensión- Fatiga por corrosión.- Fragilización por hidrógeno.- Crecimiento subcrítico de una imperfección.

CARACTERÍSTICAS DE LA EMISIÓN ACÚSTICA

EMISIÓN ACÚSTICA LOS OTROS MÉTODOS

Crecimiento / movimiento de defectos Relacionado con el stress.(Más sensitivo con el material) Cada carga es única.

(Menos acceso del hombre requerido) Monitoreo globalPrincipales problemas: ruído interpretación

Detecta presencia de defectos Relacionado con la forma. (menos sensitivo con el material) Las inspecciones son fácilmente repetidas(mas acceso del hombre requerido. Scaneo Global.Principales problemas: acceso y geometría


Ensayo de Fuga ( Leak Testing.)

Es el método que se ocupa de los componentes o equipos que contienen gases peligrosos o letales, pero su uso es incomodo. El escape en estos componentes puede conducir a consecuencias desastrosas. Cuando están involucrados gases venenosos puede haber daños en los trabajadores. Si son gases inflamables puede conducir a la aparición de fuego. Entonces el ensayo de fuga, constituye uno de las más importantes pruebas para la seguridad de las plantas.Hay diversas técnicas usadas para fugas. La técnica de trazadores que implica la inyección de trazadores radioactivos en el sistema, permite el monitoreo usando detectores de alta sensibilidad. Permite detectar la fuga en intercambiadores de calor y tuberías. Otras técnicas para la detección de fuga de gases incluyen el ensayo de presión, prueba hidrostática y la prueba de helio.

RADIOGRAFIA DIGITALLa radiografía es uno de los más versátiles métodos de END, usados para identificar diversos tipos de defectos. La película es un sensor muy sensible utilizado para medir la estructura interna del material inspeccionado. Sin embargo este método es muy lento y caro, particularmente para la inspección de tuberías donde cientos de juntas son inspeccionadas todos los días. El método de Real Time Radioscopia (RTR) es la alternativa, considerando la economía en tiempo y costo.La Radioscopia Digital (sin película) es un método on-line de END, en el cual la penetración de la radiación X o gamma es pasada a través de un objeto que produce una imagen sobre un monitor de video.La disposición de la fuente, el objeto y el detector de la imagen es similar a la técnica convencional. La fig. 13 muestra el principio de la radioscopia digital dispuesto para la aplicación industrial, siendo muy similar a la disposición cuando se usan películas.Con tiempos de exposición de solo 200 ms la imagen completa del rayo es desarrollada en la pantalla de la PC. Para un promedio temporal, el ruido de las imágenes puede ser reducido. Promedio de 25 imágenes dentro de 5 segundos conducen a una relación suficiente de ruido. La imagen es almacenada en el disco duro de la PC y puede ser evaluada por medio de un el software.La radiografía digital, reemplazan a la técnica clásica de radiografía en medicina y en la industria en los últimos tiempos.

METODO DE RADIOSCOPIA DIGITALEl uso de películas de RX lleva a un número de limitaciones, que incluye el costo, las necesidades de revelado. Los cuartos oscuros con tanque para procesado son necesarios que estén llenos y limpios. La película requiere ser expuesta con una técnica desarrollada a través de pruebas y errores, hay

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demora entre la exposición y la visualización de los resultados. A menudo se requiere una serie de ajuste a la técnica y diversas revisiones para la ubicación de la exposición.

Otra técnica convencional del método no destructivo, ha sido desarrollada para competir con los RX en algunas aplicaciones de inspección de soldaduras. En particular el avance ha sido hecho en los equipos de ultrasonido y otros métodos; sin embargo los RX ofrecen ventajas en los cuales los defectos no pueden ser detectados por ultrasonido.

En años recientes también se ha incrementado el desarrollo de la seguridad, sobre todo relacionados con los efectos de la radiación sobre los trabajadores y los requerimientos para el deposito de los químicos usados en el proceso de desarrollo de la película. Esto ha contribuido al crecimiento de la necesidad de reemplazar la inspección convencional de RX, que supone exposiciones de grandes cantidades de películas.

Los detectores de imagen han sido desarrollados en los años recientes. En 1995 (CMOS complementary metal oxide semiconductors) los detectores fueron usados en cámaras digitales y en la detección de rayos X. Los detectores de rayos X usan esos nuevos sensores CMOS que han sido desarrollados industria no destructiva, ofrecen significativos beneficios sobre otras tecnologías de rayos X y evitan muchas limitaciones que tienen los sistemas con y sin películas. Los detectores digitales de rayos X, han mejorado considerando la resolución de imagen, ahora ellos exceden la resolución de las películas obtenidas por rayos X.Es muy importante para la industria que el sistema de inspección debe ser durable y además portable. Esos requerimientos han sido difíciles de encontrara con los sistemas de rayos X sin película. Los chips de los detectores CMOS son construidos de materiales de oxido de silicio, hechos para tolerar los golpes mecánicos y los cambios de temperatura. Los detectores CMOS tienen la ventaja de un nuevo desarrollo en la electrónica de los chips-películas delgadas de transistores (TFT). La arquitectura de los TFT significa que muchos de los electrones necesitan la ayuda de los detectores y están localizados a un nivel microscópico dentro del detector. Los TFT permiten que los sistemas hechos de CMOS sean mucho mas compactos y durables que otras tecnologías.

Paralelamente a las ventajas que se han hecho en las cámaras digitales, los detectores digitales de rayos X, se ha mejorado en la resolución de la imagen. En

Muchos casos la imagen de rayos X CMOS, puede ahora exceder la resolución de las películas de Rayos X. Este incremento en la resolución viene a tener una limitación previa para el sistema sin películas. Cuando necesitemos fuentes de Rayos X, con rayos de micro focos, podemos descubrir defectos menores a 10 micras en tamaño.


Se prefiere usar un magnificador óptico a una película, el operador simplemente mueve en el área de interés a un nivel deseable sobre el visualizador de la computadora. Se prefiere una cámara digital, la resolución de la imagen de RX puede ser seleccionada por el operador, permitiendo que el tamaño de la imagen no sea más grande que la necesaria y que la inspección sea rápida y optimizada.Los ahorros de que se consiguen por el reemplazo del sistema basado en películas, son enormes debido a que no se requieren consumibles.

Los detectores CMOS son menos caros que otros detectores hechos de materiales como de silicio amorfo o selenio amorfo, permitiendo que los sistemas de inspección sean menos costosos al igual que su manufactura y reparación. Los costos de inversión son recuperados en menos de seis meses evitado el gasto de consumibles. Adicionalmente a los ahorros realizados a través de la reducción del tiempo requerido para la inspección, se reducen los costos de personal.

La seguridad radiológica para los radiólogos ha mejorado por el uso de los detectores digitales de rayos X. Debido a que este sensor digital que es mas eficiente en la captura de la radiación que la película. Los tiempos de exposición son menores. Menos tiempo de exposición, menores niveles de dosis de radiación del personal y tiempos mas rápido de inspección. En algunas aplicaciones, los detectores CMOS pueden ser usados para capturar las imágenes de rayos X en fracción de segundos, creando una pequeña exposición de radiación que es virtualmente imposible de medir usando monitores convencionales.

CMOS es un sistema que esta siendo aplicado en un amplio rango de aplicaciones de rayos X, que incluye la inspección de tuberías soldadas durante el montaje, fundiciones, productos de la agricultura, ensambles electrónicos, neumáticos y otros usos industriales. Debido a los avances en sensibilidad, ser portátiles, opciones de formato, y resolución, estos sistemas pueden ahora usados cuando los sistemas con y sin película de rayos X , son dejado de lado. La siguiente figura muestra la inspección de una tubería con el método de radioscopia digital.

COMPARACIÓN ENTRE LA RADIOGRAFIA CLÁSICA Y LA DIGITAL.La radiografía digital es comparada con el potencial de la clásica radiografía. Los parámetros son resolución, contraste, sensibilidad y densidad óptica. Derivado de estas propiedades de los rayos X y las películas, los requisitos de rangos de aplicación están definidos. El concepto del estándar es la clasificación del sistema y la definición de los requerimientos que aseguren ciertas resoluciones y contrastes son similares a los definidos por ISO 5579 y EN 444 para películas radiográficas.

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NUEVOS ESTANDARES PARA LA RADIOGRAFIA DIGITALNo hay diferencias físicas entre la radiografía digital y la de placas. Pero las reglas y las reglas son diferentes. Sin embargo en el campo de la radiología digital (DIR), se abren las oportunidades para volver a la discusión acerca de la harmonización de los estándares. La nueva tendencia de puede observarse en el campo o la y en el campo de la calificación harmonización puede observarse en el campo de calificación de los estándares para las nuevas y antiguas tecnologías.

Un ejemplo para armonizar en el campo clásico de la radiografía es el nuevo set de estándares para la clasificación de las películas de rayos X. La diferencia básica en la filosofía de los ensayos no puede ser fácilmente invalidada en el nuevo campo de DIR. Pero en principio no existen obstáculos para la harmonización de la calificación y clasificación de los estándares para el nuevo método y el nuevo equipo digital. El nuevo detector digital esta mundialmente conquistando la aplicación de los END.

Infortunadamente diversos países han estandarizado sus actividades. Tanto en USA como en Europa han sido propuestos los estándares.

COMPARACIÓN DE LA RADIOGRAFIA DIGITAL Y DE PELICULALa tabla II presenta los costos comparativos entre la radiografía digital y la de película. Es una grosera estimación que depende de los factores, que nos dan una idea acerca de los beneficios del costo en ambos casos.

Las consideraciones típicas de ahorro de la radiografía digital:1. No se compra, recibe o se tiene en inventario los consumibles.2. No es necesario cargar o descargas películas3. No es necesario procesar películas, manejo de químicos o equipos de

mantenimiento.4. Es limpio y no tiene desechos.5. El resultado es instantáneo6. Es fácil de medir y anotar la indicación de los defectos.7. Hay archivos permanentes8. Cuando se cambia de película al sistema digital, muchos usuarios

recuperaran sus inversiones, dentro de los 4 o 5 meses, pueden comenzar a un ritmo de $. 10,000 dólares por mes.

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BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA

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3. Partículas MagnéticasIng. Juan Baez, CNEA- Argentina

4. Ensayo Ultrasónico de los Materiales. Ing. Juan Baez, CNEA-Argentina.

5. Ensayo por UltrasonidoRicardo Andreucci, ABENDE-Brasil

6. Ensayos por Líquidos Penetrantes Ricardo Andreucci, ABENDE- Brasil

7. Enciclopedia de la SoldaduraHenry Horwitz,P.E. Ediciones PC Alfaomega Manual de Soldadura

8. Cia OERLIKONManual de Soldadura Moderna Tomo 3 Howard B. Cary

9. Seminario de Ensayos No Destructivos (IPEN-SOUTHERN 1989) Ing. R. Visurraga S. (IPEN)

10.Non Destructive Testing-Qualification and Certification of Personnel ISO 9712 International Standad.

11.Practica Recomendada Nº SNT-TC-1ACalificación y Certificación de Personal en END, ASNT

12.Apostillas de Ultra-SomAssociacao Brasileira de Ensayos Nao Destructivos.

13. UltrasonidoIng. Ricardo Echevarria-Universidad de Comahue- Facultad de Ingeniería-Argentina

14.Ensayos No Destructivos Técnica de Líquidos Penetrantes Ing. Alfonso García Cueto. México.

15.Principios de MagnafluxF.B Doane, C.E. Betz

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