Ensayos No Destructivos

Pgina 1 Mecnica de Slidos II (541211-1)

Departamento de Ingeniera Mecnica

Trabajo de Investigacin.

Ensayos no

destructivos. Mecnica de slidos II.

Integrantes:

scar Gutirrez Valenzuela. Matas Ulloa Badilla. Diego Zambrano Belmar Jorge Zapata Alarcn.

Profesor: Mario Razeto.

Fecha de entrega: Viernes 27 de Diciembre de 2015



Tabla de contenido

Introduccin ................................................................................................................................................. 5 Qu son los ensayos destructivos? .......................................................................................................... 5 1. Funcin de los ensayos no destructivos ......................................................................................... 5

1.1. Defectologa. ................................................................................................................................... 6 1.2. Caracterizacin de los materiales. ................................................................................................... 6 1.3. Metrologa. ...................................................................................................................................... 6

2. Etapas bsicas de la inspeccin de un material ............................................................................. 6 2.1. Seleccin del mtodo y tcnicas operatorios adecuadas ................................................................. 6 2.2. Obtencin de una indicacin propia ................................................................................................. 6 2.3. Interpretacin de la indicacin ......................................................................................................... 6 2.4. Evaluacin de las indicaciones ........................................................................................................ 6

3. Clasificacin de los ensayos no destructivos. ................................................................................ 7 3.1. Exmenes Superficiales .................................................................................................................. 7 3.2. Exmenes Volumtricos .................................................................................................................. 7 3.3. Exmenes Visuales ......................................................................................................................... 7

4. Descripcin de los mtodos de ensayos no destructivos .............................................................. 7 5. Examen por Lquidos Penetrantes ................................................................................................... 8

5.1. Capilaridad ..................................................................................................................................... 8 5.2. Mojabilidad ..................................................................................................................................... 9 5.3. Tensin Superficial.......................................................................................................................... 9 5.4. Cohesin ........................................................................................................................................ 9 5.5. Adhesin ....................................................................................................................................... 10 5.6. Clasificacin de los lquidos penetrantes ....................................................................................... 10 5.7. Limitaciones del examen por lquidos penetrantes ......................................................................... 11 5.8. Ventajas del examen de lquidos penetrantes ................................................................................ 11

6. Examen por Partculas Magnticas ................................................................................................ 12 6.1. Magnetismo .................................................................................................................................. 12 6.2. Tipos de materiales magnticos .................................................................................................... 13

6.2.1. Materiales no ferrosos (no magnticos) ................................................................................. 13 6.2.2. Materiales ferrosos (ferromagnticos) .................................................................................... 13 6.2.3. Materiales diamagnticos ...................................................................................................... 13

6.3. Materiales de Inspeccin. .............................................................................................................. 13 6.3.1. Caractersticas de las partculas magnticas ......................................................................... 14



6.4. Clasificacin de las partculas magnticas ..................................................................................... 14 6.4.1. Mtodos, por la forma de ser transportadas: .......................................................................... 14 6.4.2. Equipos de inspeccin ........................................................................................................... 15

6.5. Secuencia de aplicacin del examen ............................................................................................. 17 6.6. Limitaciones del examen de partculas magnticas ....................................................................... 18 6.7. Ventajas del examen de partculas magnticas ............................................................................. 18

7. Examen por Ultrasonido ................................................................................................................. 19 7.1. Forma de aplicacin: ..................................................................................................................... 19 7.2. Clasificacin .................................................................................................................................. 20 7.3. Ejemplos de uso industrial............................................................................................................. 20

7.3.1. LSI (Large Structure Inspection System) ................................................................................ 20 7.3.2. TA-LRUT (TankAnnular Long RangeUltrasonics) ................................................................... 20 7.3.3. Mtodo TOFD ....................................................................................................................... 20 7.3.4. IRIS(Inspeccin de tubos por ultrasonidos por inmersin) ...................................................... 20

7.4. Limitacin del examen por Ultrasonido .......................................................................................... 21 7.5. Ventajas del examen por Ultrasonido ............................................................................................ 21

8. Radiografa Industrial ..................................................................................................................... 22 8.1. Procedimiento Bsico para obtener una Radiografa .................................................................... 23 8.2. Limitacin del examen por Radiografa .......................................................................................... 24 8.3. Ventajas del examen por Radiografa ............................................................................................ 24 8.4. Tcnicas de radiografa industrial .................................................................................................. 24

8.4.1. Rayos X ................................................................................................................................ 24 8.4.2. Rayos Gamma ...................................................................................................................... 27

8.5. Comparacin Radiografa en base de Rayos X y Rayos Gamma .................................................. 27 8.6. Aplicaciones radiografa ................................................................................................................ 28

9. Rplicas Metalogrficas ................................................................................................................. 29 9.1. Limitacin del examen por Replicas Metalogrficas ....................................................................... 31 9.2. Ventajas del examen por Replicas Metalograficas ......................................................................... 31

10. Exmenes visuales ......................................................................................................................... 32 10.1. Ventajas de la inspeccin visual. ................................................................................................... 32 10.2. Limitaciones de la inspeccin visual. ............................................................................................. 32 10.3. Atributos de las piezas que pueden afectar en la inspeccin visual................................................ 33

10.3.1. Limpieza................................................................................................................................ 33



10.3.2. Temperatura .......................................................................................................................... 33 10.3.3. Cambios de color .................................................................................................................. 33 10.3.4. Condicin .............................................................................................................................. 34 10.3.5. Tamao ................................................................................................................................. 34

10.3.6. Brillantez ............................................................................................................................... 35

10.3.7. Forma ................................................................................................................................... 35

10.3.8. Textura y reflexin (reflectancia) ............................................................................................ 36 10.4. Mtodos de inspeccin visual ........................................................................................................ 37

10.4.1. Inspeccin Visual Directa ...................................................................................................... 37 10.4.2. Inspeccin Visual Indirecta (Remota) ..................................................................................... 37

10.5. Equipos para inspecciones visuales .............................................................................................. 38 10.5.1. Equipo para la inspeccin visual directa ................................................................................ 38 10.5.2. Equipo para la inspeccin visual indirecta .............................................................................. 38

11. Conclusin ...................................................................................................................................... 40 12. Referencias ..................................................................................................................................... 43



Introduccin

Los ensayos no destructivos (END) son exmenes o pruebas que son utilizados para detectar discontinuidades internas y/o superficiales o para determinar propiedades selectas en materiales, soldaduras, partes y componentes. Dentro los ensayos no destructivos estn incluidos la inspeccin por radiografa, inspeccin por partculas magnticas, inspeccin por lquidos penetrantes, inspeccin visual y tambin inspeccin por ultrasonido.

Se tienen registros desde 1868 cuando se comenz a trabajar con campos magnticos. Uno de los mtodos ms utilizados fue la deteccin de grietas superficiales en ruedas y ejes de ferrocarril. En el ao de 1941 se funda la Sociedad Americana para Ensayos No Destructivos sociedad tcnica ms grande en el mundo de pruebas no destructivas creadora de estndares y servicios para la Calificacin y Certificacin de personal que realiza ensayos no destructivos.

Figura 1.Muestra de fisura en el interior del eje realizando un END mediante la tcnica de lquidos penetrantes Tipo I (fluorescente) y la aplicacin de luz negra para su inspeccin.

Qu son los ensayos destructivos? Se dice que ensayo no destructivo se le llama a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades fsicas, qumicas, mecnicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un dao imperceptible o nulo. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan nicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

1. Funcin de los ensayos no destructivos

Los ensayos no destructivos contribuyen a mantener un nivel de calidad uniforme y funcional de los sistemas y elementos, permiten la inspeccin del 100% de la produccin, si ello es requerido. Bajo el aspecto de sus aplicaciones los mtodos de ensayos no destructivos cubren tres amplias reas:



1.1. Defectologa. Deteccin de heterogeneidades, discontinuidades e impurezas, evaluacin de la corrosin y deterioro por agentes ambientales, determinacin de tensiones, deteccin de fugas.

1.2. Caracterizacin de los materiales. Propiedades mecnicas, fsicas, qumicas y estructurales

1.3. Metrologa. Control de espesores

2. Etapas bsicas de la inspeccin de un material

Las etapas bsicas de la inspeccin de un material estructural mediante los mtodos de ensayos no destructivos se dividen en:

2.1. Seleccin del mtodo y tcnicas operatorios adecuadas En esta etapa hay que tener presente la naturaleza del material y su estado estructural, es decir, procesos de elaboracin a los que ha sido sometido, el tamao y forma del producto, as como tipo de discontinuidades que se pretende detectar, o de la caracterstica del material que se pretende determinar, o la dimensin a medir, ya que todos los mtodos presentan limitaciones en su aplicacin, interpretacin y sensibilidad.

2.2. Obtencin de una indicacin propia Para producir una indicacin propia de una discontinuidad presente en el material, es preciso tener conocimientos sobre las caractersticas de los productos y posibles discontinuidades que pueden ser detectadas por cada mtodo.

2.3. Interpretacin de la indicacin Producida la indicacin es preciso interpretarla, es decir, emitir el dictamen sobre qu es lo que da motivo a la indicacin observada y la naturaleza, morfologa, orientacin y tamao de la discontinuidad

2.4. Evaluacin de las indicaciones Luego de obtenida e interpretada la indicacin, deber evaluarse convenientemente. Esta fase consiste en decir cundo y que heterogeneidades o caractersticas del material afectan su empleo. Finalmente la evaluacin vendr determinada por un grupo de tcnicos compuestos por los responsables de los ensayos, los cuales determinaran los valores y tolerancias a aplicar, los cuales generalmente vienen reflejados en cdigos, normas, y/o procedimientos elaborados, especficamente para estos fines en ensayos no destructivos.



3. Clasificacin de los ensayos no destructivos.

Los ensayos no destructivos segn la seccin XI del cdigo ASME se dividen en:

3.1. Exmenes Superficiales - Examen por Lquidos Penetrantes - Examen por Partculas Magnticas

3.2. Exmenes Volumtricos - Examen por Ultrasonido (Figura. 2) - Examen Radiogrfico - Corrientes parasitas

3.3. Exmenes Visuales - EV-1 - EV-2 - EV-3

Figura 2.Ejemplo de un ensayo no destructivo mediante Ultrasonido.

4. Descripcin de los mtodos de ensayos no destructivos

A continuacin se proceder a realizar una breve descripcin de los distintos tipos de ensayos no destructivos, en donde se explicar su metodologa y aplicacin.



5. Examen por Lquidos Penetrantes

El mtodo de los Lquidos Penetrantes ha sido usado desde el ao 1900, con la inspeccin de rieles y ruedas de los trenes del ferrocarril mediante el empleo de yeso blanco en alcohol y aceite. Los lquidos penetrantes son usados para encontrar discontinuidades que se encuentran abiertas en la superficie del componente objeto de la inspeccin. Este mtodo de inspeccin puede ser empleado en todos los materiales, metales y no metales, teniendo como restriccin la no autorizacin en materiales porosos como el concreto, ladrillo y papel. Para el uso de este ensayo se realizan cinco etapas esenciales durante el examen de lquidos penetrantes (Figura.3):

- Limpieza y preparacin previa de la superficie - Penetracin - Eliminacin del exceso de penetrante - Revelado - Interpretacin/ evaluacin

Figura 3.Etapas esenciales del proceso de examen por lquidos penetrantes.

Los lquidos penetrantes trabajan mediante el mtodo del efecto capilar, y se deben tener en cuenta los conceptos de capilaridad, mojabilidad, tensin superficial, cohesin y adhesin.

5.1. Capilaridad Es la tendencia que tienen los lquidos para penetrar o migrar dentro de una pequea picadura, abertura o fisura. La Accin capilar es asociada con la mojabilidad del lquido. Cuando un tubo con un orificio de dimetro pequeo es insertado dentro de un lquido, el nivel del lquido puede subir o bajar con respecto al nivel externo del tubo (Figura 4).

Figura 4.Ejemplo de capilaridad en distintos lquidos



5.2. Mojabilidad Es la capacidad que tiene un lquido en extenderse y dejar una traza o mancha sobre un slido, esta depende de las fuerzas adhesivas entre el lquido y el slido, provocando que el lquido se extienda por la superficie, mientras que las fuerzas cohesivas del lquido evitan que esto suceda, (Figura5).

Figura 5. Ejemplo de mojabilidad en un solido

5.3. Tensin Superficial Es el fenmeno en el cual la superficie de un lquido tiende a comportarse como si fuera una pelcula elstica, (Figura 6).

Figura 6. Tensin superficial del lquido aplicada sobre un clip

5.4. Cohesin Son las fuerzas de atraccin entre las partculas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, y permiten que exista la Tensin Superficial, (Figura 7).

Figura 7.Cohesin de partculas



5.5. Adhesin Es la interaccin entre las superficies de dos o ms cuerpos, ya sean iguales o diferentes, las cuales se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares, El mejor ejemplo es el mortero que uno dos o ms bloques, (Figura 8).

Figura 8.Ejemplo de adhesin entre mortero y ladrillos

5.6. Clasificacin de los lquidos penetrantes Los lquidos penetrantes se clasifican segn tipo, mtodo, nivel de sensibilidad, y existen una forma de aplicacin tanto del revelador como el solvente utilizado para remover el lquido.

Tipo: Especfica el tipo del contraste de la tinta en el material.

- Tipo I Tinta (Lquido) Fluorescente. - Tipo II Tinta (Lquido) Visible. - Tipo III Modo dual (Tinta visible y fluorescente).

Mtodo: Especifica el mtodo usado para remover el lquido penetrante.

- Mtodo A Lavable con agua - Mtodo B Postemulcificador, Lipofilico (A base de aceite). - Mtodo C Removible con solvente. - Mtodo D Postemulcificador, Hidrofilico (A base de agua).

Nivel de sensibilidad: Especifica el nivel de Sensibilidad del Lquidos Penetrantes.

- Nivel Muy Baja - Nivel 1 Baja - Nivel 2 Media - Nivel 3 Alta - Nivel 4 Ultra Alta -

Revelador Lquido utilizado para poder observar el Lquido Penetrante en una discontinuidad, se clasifica de

acuerdo a su forma de revelador usado.

- Forma a Polvo seco - Forma b Agua soluble - Forma c Suspendido en agua - Forma d No acuoso (Hmedo para tipo I) - Forma e No acuoso (Hmedo para tipo II) - Forma f Aplicacin Especifica



Removedor Solvente utilizado segn su clase para remover el Lquido Penetrante.

- Clase 1 Halogenado - Clase 2 No halogenado - Clase 3 Aplicacin especifica

Figura 9.Lquidos penetrantes (Revelador, Penetrador y Limpiador)

5.7. Limitaciones del examen por lquidos penetrantes

- Solo se detectan discontinuidades abiertas a la superficie. - La limpieza previa de la superficie a examinar debe ser muy buena y en algunas ocasiones.

Requerir reacondicionamiento por medios mecnicos. - La superficie debe ser tersa, no rugosa. - No se pueden examinar superficies pintadas. - Las piezas que han estado sumergidas en lquidos antes del examen deben someterse a un

calentamiento para evaporar los residuos atrapados en las discontinuidades.

5.8. Ventajas del examen de lquidos penetrantes

- Se pueden aplicar a cualquier tipo de material no poroso. - Se aplican fcilmente y los resultados son fciles de interpretar y evaluar. - Se obtienen resultados inmediatos. - Son porttiles. - Se pueden examinar piezas completas y de forma compleja.



6. Examen por Partculas Magnticas

El mtodo de examen por partculas magnticas puede aplicarse para detectar grietas y otras discontinuidades en o prximas a la superficie de materiales ferromagnticos.

La sensibilidad es mayor para discontinuidades superficiales y disminuye rpidamente al incrementarse la profundidad de las discontinuidades subsuperficiales. Este mtodo involucra la magnetizacin de un rea o componente a ser examinado y la aplicacin de hierro (como medio de dicha superficie y componente. Las partculas son atradas por la distorsin del campo magntico que causen las grietas o cualquier otra discontinuidad Cualquiera que sea la tcnica empleada para producir el flujo magntico en la pieza, la mxima sensibilidad se obtendr con las discontinuidades lineales orientadas perpendicularmente a las lneas de flujo magntico, por lo que se requieren al menos dos magnetizaciones perpendiculares entre si para detectar todas las posibles discontinuidades en cada rea a ser examinada.

Figura 10. Grieta detectada por el mtodo de partculas magnticas Fluorescentes

El principio fsico en el que se basa el mtodo de inspeccin por partculas magnticas es el Magnetismo. El principio se basa en el comportamiento de los imanes.

6.1. Magnetismo Es la fuerza invisible que tiene la habilidad de desarrollar trabajo mecnico de atraccin y repulsin de materiales magnetizables. La inspeccin por partculas magnticas es un ensayo no destructivo que se emplea para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, en muestras que pueden ser magnetizadas. Consta de tres operaciones bsicas.

- Establecer un flujo magntico adecuado

- Aplicacin de las partculas magnticas

- Interpretacin y evaluacin de los resultados.



6.2. Tipos de materiales magnticos La permeabilidad magntica () de un material se define como la facilidad con la cual los materiales pueden ser magnetizados.

Materiales paramagnticos En general, los materiales que son atrados por campos magnticos son llamados paramagnticos

6.2.1. Materiales no ferrosos (no magnticos) Cuentan con una permeabilidad ligeramente mayor que la del aire (1), por lo que no pueden ser magnetizados fuertemente. Algunos materiales no magnticos son: aluminio, platino, magnesio, molibdeno, litio, cromo, estao y algunos aceros inoxidables.

6.2.2. Materiales ferrosos (ferromagnticos) Tienen una permeabilidad que es mucho mayor que la del aire. Los materiales ferrosos son los ms fuertemente afectados por el magnetismo debido a que el hierro puede ser fcilmente magnetizado, y stos materiales son llamados ferromagnticos. Los materiales ferromagnticos tienen las siguientes caractersticas:

- Son fuertemente atrados por campos magnticos

- Son fcilmente magnetizados ya que el valor de su permeabilidad es mayor de 100

- Son capaces de retener cierta cantidad de magnetismo. Los materiales ferromagnticos son el hierro, acero, nquel y cobalto, y muchas de sus aleaciones.

6.2.3. Materiales diamagnticos Pocos materiales son ligeramente repelidos por campos magnticos, dichos materiales son conocidos como diamagnticos. Son materiales que no pueden ser magnetizados debido a que el valor de su permeabilidad es menor a 1. Algunos materiales diamagnticos son el bismuto, mercurio, oro, plata, zinc y otros.

6.3. Materiales de Inspeccin. Las partculas magnticas que forman una indicacin, tambin conocidas como polvo o medio de inspeccin, son tan importantes como el propio equipo de magnetizacin. Estas partculas no actan como una sola unidad, se amontonan cuando son magnetizadas. Sin embargo, un amontonamiento excesivo reduce su capacidad para moverse hacia las fugas de flujo para formar indicaciones. Algunas partculas se suministran en forma de polvo seco, algunas como una pasta y otras como concentrados.



Figura 11. polvo de partculas para el empleo del ensayo.

6.3.1. Caractersticas de las partculas magnticas Las partculas magnticas son fabricadas de materiales ferromagnticos, con propiedades fsicas y magnticas que afectan su funcionalidad como medio para formar indicaciones.

Las particulas magneticas empleadas para este mtodo son:

- Particulas coloreadas

- Particulas fluorescentes

- Particulas secas

- Particulas hmedas

6.4. Clasificacin de las partculas magnticas Las partculas magnticas pueden ser clasificadas en:

6.4.1. Mtodos, por la forma de ser transportadas:

- Partculas secas (aire) - Partculas va hmeda (agua o petrleo ligero)



(a) (b) Figura 12 (a) y (b). mtodo de partculas secas y hmedas, respectivamente

6.4.2. Equipos de inspeccin

6.4.2.1. Yugos

Los yugos son equipos porttiles en forma de C (herradura), los cuales, inducen un campo magntico longitudinal entre sus polos (piernas), y son usados para magnetizacin local. El campo magntico es generado en un sistema de bobina, localizada dentro del yugo, y transmitido a la pieza a travs de sus polos. En la magnetizacin con yugo no existe el riesgo de producir quemadas por arco, gracias a que se transmite a la pieza solamente el campo magntico, la corriente no entra a la pieza. Existen yugos electromagnticos que operan con corriente alterna solamente y otros que operan con corriente alterna y rectificada de media onda. Pueden contar con piernas fijas o articuladas, las cuales permiten ajustar el contacto en superficies irregulares o en superficies unidas en ngulo, como el que se ilustra en la imagen siguiente. El valor de la corriente de magnetizacin utilizada depende del modelo del yugo. La magnetizacin con yugo es ms efectiva cuando las piernas se encuentran separadas entre 7.6 cm y 20 cm (3 a 8 pulgadas).

Figura 13. Magnetizacin con yugo



El sistema de inspeccin por partculas magnticas ms simple y quiz el ms comn es el yugo magntico porttil. Usado para la inspeccin ocasional de piezas pequeas o piezas maquinadas, para detectar grietas superficiales. Tambin son ampliamente usados para la inspeccin de soldaduras. El yugo magntico es muchas veces adecuado para la inspeccin y muy fcil de usar.

Figura 14. Yugo magntico y accesorios

6.4.2.2. Bobinas

Para la magnetizacin longitudinal de flechas o ejes y artculos similares, se encuentran disponibles juegos porttiles de magnetizacin que incluyen una bobina prefabricada. Estas bobinas consisten de muchas vueltas de alambre fino con un recubrimiento protector de hule. La bobina tambin puede ser usada para la desmagnetizacin de muchos tipos de objetos.

Figura 15. Ejemplo de bobinas



6.4.2.3. Unidades porttiles

Cuando se requiere una corriente de magnetizacin elevada o ciclos grandes de trabajo, es necesario recurrir a equipo porttil grande. Los equipos de magnetizacin pueden contar con transformadores pesados, por lo que pueden fcilmente pesar al menos 30 Kg, pero pueden ser manejados por una sola persona.

Figura 16. Ejemplo de unidades porttiles.

6.5. Secuencia de aplicacin del examen - Limpieza previa

- Magnetizacin del rea o componente a examinar, opciones:

a) Paso de corriente a travs de la pieza. b) Magnetizacin por conductor central c) Introduccin de la pieza en el ncleo de una bobina

- Aplicacin de las partculas magnticas

- Interpretacin y registro de las indicaciones

- Desmagnetizacin y limpieza final

- Evaluacin de resultados



6.6. Limitaciones del examen de partculas magnticas

- Es aplicable solamente en materiales ferromagnticos.

- Se requiere un suministro de corriente elctrica.

- No se pueden detectar discontinuidades localizadas a grandes profundidades.

- La deteccin de una discontinuidad depende de varios factores.

- Su aplicacin en el campo es de mayor costo, ya que se necesita suministro de energa elctrica.

- La rugosidad superficial puede distorsionar el campo.

- Se requiere de dos o ms magnetizaciones.

- Generalmente, es necesario desmagnetizar despus de la inspeccin.

- Se pueden generar quemadas en la superficie, al aplicar la tcnica de puntas de contacto.

- Aunque las indicaciones son fcilmente observables, la experiencia para su interpretacin y evaluacin es necesaria.

- Ligeras capas de pintura o de algn otro recubrimiento no magntico afectan la sensibilidad del mtodo.

6.7. Ventajas del examen de partculas magnticas

- Inspeccin relativamente rpida y de bajo costo.

- Equipo relativamente simple, provisto de controles utilizados para ajustar la corriente y un ampermetro visible para verificar la fuerza de magnetizacin que ha sido creada para la inspeccin.

- Equipo porttil y adaptable a muestras pequeas o grandes.

- Se requiere menor limpieza que en lquidos penetrantes.

- Se pueden detectar discontinuidades subsuperficiales.

- Las indicaciones se forman directamente en la superficie de la muestra.

- No se requiere de lecturas electrnicas de calibracin o mantenimiento excesivo.

- Se obtienen mejores resultados en la deteccin de discontinuidades llenas de algn contaminante (como carbn, escoria, etc.) y que no pueden ser detectadas en una inspeccin por lquidos penetrantes.



7. Examen por Ultrasonido

El ultrasonido es una onda acstica tipo electromecnica la cual su frecuencia esta dentro de un rango que va desde 0.25 hasta 25 MHz.

Cuando una onda acstica choca contra un objeto, esta rebota hacia atrs o como se le suele denominar hace eco. Poder medir estas ondas causadas por este eco es posible determinar algunas caractersticas de este objeto como son la distancia a la que se encuentra, la forma que este tiene, su tamao, consistencia(solido o liquido) o si es uniforme o no.

Para lograrlo el aparato de ultrasonido genera a travs de un transductor (generalmente llamado palpador, Figura 17) ondas ultrasnicas producidas por la vibracin de este a altas frecuencias producto de una excitacin elctrica, cuando estas ondas rebotan haciendo eco este mismo transductor transforma las seales ultrasnicas en elctricas las que sern enviadas a un osciloscopio (Figura 18) de rayos catdicos encargado de cuantificar estas seales elctricas.

Figura 17. Transductor Figura 18. Osciloscopio

7.1. Forma de aplicacin:

- Antes de utilizar los equipos para realizar alguna tarea en especifica se debe configurar el osciloscopio o medidor de tal manera que el transductor genere ondas con las que se propaga el sonido en dicho material, por ejemplo si se quiere estudiar un objeto de acero inoxidable se calibra con 5660 m/s (norma ASTM)

- Se debe aplicar el palpador sobre la superficie a estudio pero antes se le debe aplicar a este un lquido o gel acoplante (Fig.19.a) para facilitar el contacto entre el palpador y la

superficie (Fig.19.b)

Figura 19. Aplicacin de la inspeccin por Ultrasonido

(a) (b)

7.2. Clasificacin

A nivel industrial segn su utilidad se puede clasificar

- Vista tipo A-SCAN (Ecogramas)- Vista tipo B-SCAN (Construir dados de perfiles- Vista tipo C-SCAN (Cartografas)

7.3. Ejemplos de uso industrial7.3.1. LSI (Large Structure Inspection System)

Medidas de espesores residuales deSCAN). Inspeccin por ultrasonido forma rpida y eficiente

7.3.2. TA-LRUT (TankAnnular Long Tcnica de inspeccin quealmacenaje de acero al carbono.El ensayo es realizado por la parte externa del tanque y utiliza la tcnica de ultrasonido automatizado de larga d

7.3.3. Mtodo TOFD

Inspeccin de soldaduras por ultrasonidos automticosprofundidad, etc) de fisuras en las soldaduras

Deteccin y caracterizacin

7.3.4. IRIS(Inspeccin de tubos por ultrasonidos por inmersin)Control peridico de la iInspeccin, seguimiento y evolucin de las prdidas de espesor

Mecnica de Slidos II (541211-1)

A nivel industrial segn su utilidad se puede clasificar en:

cogramas) onstruir dados de perfiles)

Cartografas)

Ejemplos de uso industrial (Large Structure Inspection System)

residuales de pared en forma de perfil (vista B-ScanInspeccin por ultrasonido en recipientes a presin, techos, costados, fondos de tanque y tuberas en

(TankAnnular Long RangeUltrasonics) que evala la condicin de la chapa anular de los fondos de tanques

almacenaje de acero al carbono.El ensayo es realizado por la parte externa del tanque y utiliza la tcnica de ultrasonido automatizado de larga distancia.

Mtodo TOFD

de soldaduras por ultrasonidos automticos, deteccin y caracterizacin (dimensin, profundidad, etc) de fisuras en las soldaduras

caracterizacin (dimensin, profundidad, etc.) de fisuras en las soldaduras

Inspeccin de tubos por ultrasonidos por inmersin)peridico de la integridad de los tubos y tuberas, calderas, condensadores,

Inspeccin, seguimiento y evolucin de las prdidas de espesor

Figura 20. Medicin de espesores

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Scan) o decartografa (vista C-en recipientes a presin, techos, costados, fondos de tanque y tuberas en

hapa anular de los fondos de tanques de almacenaje de acero al carbono.El ensayo es realizado por la parte externa del tanque y utiliza la

, deteccin y caracterizacin (dimensin,

fisuras en las soldaduras.

Inspeccin de tubos por ultrasonidos por inmersin) ras, calderas, condensadores, etc.



7.4. Limitacin del examen por Ultrasonido

- Requiere de personal tcnico con mucha experiencia para la interpretacin y evaluacin de resultados.

- Las piezas que son rugosas, de forma irregular, muy pequea o delgada, son difciles de examinar.

- Se requiere de informacin suficiente sobre la pieza o componente a examinar para la correcta interpretacin de los resultados.

- Se requiere el empleo de bloques estandarizados para la calibracin del sistema y para la descripcin de la discontinuidad.

- No se obtiene una imagen permanente de las discontinuidades, salvo que se adapten a otros equipos computarizados que almacenen informacin y estos a graficadores o equipos de video grabacin.

7.5. Ventajas del examen por Ultrasonido

- Alto poder de penetracin, lo que permite detectas discontinuidades profundas en piezas de varios metros de longitud

- Se puede realizar el examen teniendo acceso por solo una de las superficies del componente

- Alta sensibilidad, que permite detectas discontinuidades extremadamente pequeas

- Mayor precisin que otros exmenes no destructivos, ya que permite determinar la posicin, tamao, orientacin, forma y naturaleza de las discontinuidades

- Se puede aplicar en cualquier tipo de material

- No resulta peligrosa su operacin para el personal y no tiene ningn efecto adverso sobre el equipo y materiales circundantes

- Es porttil



8. Radiografa Industrial

La radiografa industrial es un mtodo que utiliza la radiacin ionizante de alta energa que al pasar a travs de un material slido, parte de su energa es atenuada debido a diferencias de espesores, densidad o presencia de discontinuidades.

Las variaciones de atenuacin o absorcin son detectadas y registradas en una pelcula radiogrfica o pantalla fluorescente obtenindose una imagen de la estructura interna de una pieza o componente.

El principio fsico en el que se basa esta tcnica es la interaccin entre la materia y la radiacin electromagntica, siendo esta ltima de una longitud de onda muy corta y de alta energa.

La atenuacin de la radiacin ionizante puede ser directamente proporcional al espesor y densidad del material, o tambin puede ser inversamente proporcional a la energa del haz de radiacin.

Las diferencias de atenuacin producen diferencias en la ionizacin del bromuro de plata de la pelcula radiogrfica, y al ser revelada la pelcula se provocara cambios de densidad radiogrfica, en otras palabras el grado de ennegrecimiento.

Un rea obscura o alta densidad en una radiografa, puede deberse a un menor espesor o a la presencia de un material de menor densidad como escoria en una soldadura o una cavidad por gas atrapado en una pieza de fundicin. Un rea ms clara o menor densidad en una radiografa, puede deberse a secciones de mayor espesor o un material de mayor densidad como una inclusin de tungsteno en una soldadura de arco elctrico con electrodo de tungsteno y gas de proteccin.

En la figura X se aprecia como los rayos atraviesan un material de estructura no uniforme, que contiene defectos como grietas, cavidades o porciones de densidades variables. La parte menos densa del material absorbe en menor grado los rayos que se atraviesan la parte ms densa.

La evaluacin de la radiografa se basa en la comparacin de las diferencias de la densidad fotogrfica con caractersticas conocidas del objeto mismo, o con estndares derivados de radiografas de objetos similares de calidad aceptable.

Figura 21. Esquema funcionamiento de la radiografa industrial.



8.1. Procedimiento Bsico para obtener una Radiografa

Cuando se desea realizar un ensayo de radiografa se sigue una secuencia de aplicacin del examen:

- Conocer el tipo de material, espesor y geometra de la pieza a inspeccionar. - Seleccionar la energa de la radiacin. - Determinar la distancia fuente - pelcula y distancia objeto - pelcula. - Tipo de densidad radiogrfica requerida. - Seleccin de la disposicin del conjunto fuente-objeto-pelcula para la realizacin de la toma

radiogrfica. - Exposicin. - Proceso de revelado. - Evaluacin y registro de los resultados.

En la figura 22 y 23 se muestran los pasos ms relevantes del procedimiento bsico de una radiografa industrial.

Figura 22. (a) Paso 1 procedimiento bsico, (b) Paso 2 procedimiento bsico

Figura 23.Paso 6 procedimiento bsico.



8.2. Limitacin del examen por Radiografa - Se requiere tener acceso a dos superficies opuestas de la pieza.

- Poca sensibilidad para la deteccin de una discontinuidad laminar.

- Se requiere de medidas de proteccin contra la radiacin para el personal que realiza la prueba utilizando para ello las tres medidas bsicas de la proteccin radiolgica que son: el blindaje, la distancia y el tiempo.

- No detecta discontinuidades superficiales.

- No es recomendable utilizarla en piezas de geometra complicada.

- No debe emplearse cuando la orientacin de la radiacin sobre el objeto sea inoperante, ya que no es posible obtener una definicin correcta.

- Requiere personal altamente capacitado, calificado y con experiencia.

- Requiere de instalaciones especiales como son: el rea de exposicin, equipo de seguridad y un cuarto oscuro para el proceso de revelado.

8.3. Ventajas del examen por Radiografa - Es un excelente medio de registro de inspeccin.

- Su uso se extiende a diversos materiales.

- Se obtiene una imagen visual del interior del material.

- Se obtiene un registro permanente de la inspeccin.

- Descubre los errores de fabricacin y ayuda a establecer las acciones correctivas.

8.4. Tcnicas de radiografa industrial En la actualidad, dentro del campo de la industria existen dos tcnicas comnmente empleadas para la inspeccin radiogrfica

8.4.1. Rayos X Se trata de una radiacin electromagntica, con una longitud de onda menor que la luz visible, producida bombardeando un blanco con electrones a alta velocidad. Cuanto menor es la longitud de onda de los rayos x, mayores son su energa y poder de penetracin. Tanto la luz visible como los rayos X se producen a raz de las transiciones de los electrones atmicos de una rbita a otra. La luz visible corresponde a transiciones de electrones externos y los rayos X a transiciones de electrones internos.



Figura 24. Espectro de difraccin de la luz

Los rayos X se producen siempre que se bombardea un objeto o material con electrones de alta velocidad. Gran parte de la energa de los electrones se pierde en forma de calor; el resto produce rayos X al provocar cambios en los tomos del blanco como resultado del impacto. Los rayos X emitidos no pueden tener una energa mayor que la energa cintica de los electrones que los producen. La radiacin emitida no es monocromtica, sino que se compone de una amplia gama de longitudes de onda, con un marcado lmite inferior que corresponde a la energa mxima de los electrones empleados para el bombardeo.

Para generar rayos X necesitamos un tubo de rayos de estos mismo. Este tubo est formado por distintos componentes que cumplen funciones determinadas para una emisin de rayos x sobre el material a prueba.

El tubo de rayos X, siempre est montado en una carcasa protectora, formada de plomo, y diseada para controlar los serios peligros que afectaron a la radiologa, ya sea exposicin excesiva a la radiacin o descarga elctrica. La carcasa protectora proporciona tambin un soporte mecnico al tubo de rayos X, y lo protege frente al posible dao producido por la manipulacin descuidada. Al momento de producir los rayos x, estos son emitidos con la misma intensidad en todas las direcciones, pero nosotros solo empleamos los emitidos a travs de una seccin especial del tubo de rayos X, llamada ventana. Los rayos X emitidos a travs de la ventana se conocen como haz til, los restantes que se escapan a travs de la carcasa protectora son, la radiacin de fuga.

La carcasa protectora, alrededor de algunos tubos de rayos X, contiene aceite que acta como aislante tcnico y refrigerador.

EL tubo de rayos x pose una zona de envoltura de cristal, que es un tipo especial de tubo de vaco. Esta envoltura, que debe de ser fabricada de un vidrio que pueda soportar el tremendo calor generado, mantiene el vaco, lo cual hace posible una produccin ms eficaz de rayos X, y prolonga la vida del tubo. Si estuviera lleno de gas, disminuira el flujo de electrones que van del ctodo al nodo, se produciran menos rayos X y se creara ms calor. La ventana del tubo es de un cristal ms fino que deja filtrar los rayos X. Es un segmento que permite una mxima emisin de rayos X con absorcin mnima por la envoltura de cristal.

Adems el tubo de rayos x contiene un Ctodo, que es la parte negativa del tubo de rayos X, tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque.

El Filamento es una espiral de alambre que emite electrones al ser calentado. Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo suficientemente intensa, de aproximadamente 4 a 5 Ampere o superior, los electrones de la copa externa del filamento entran en ebullicin y son expulsados del filamento, este fenmeno se conoce como emisin termoinica. Los filamentos suelen estar formados por Tungsteno Trico, el Tungsteno proporciona una emisin termoinica mayor que otros metales. Su punto de fusin es de 3410 C, de forma que no es probable que se funda con el calor, adems no se evaporiza, puesto que si lo hiciera el tubo se llenara rpidamente de gas. La adicin de un uno a un dos por ciento de Torio al filamento de Tungsteno, incrementa la eficacia de la emisin de electrones y prolonga la vida del tubo.



La copa de enfoque es un refuerzo metlico del filamento, su funcin es condensar el haz de electrones en un rea pequea del ctodo. La efectividad de la copa de enfoque depende de tres factores:

- La corriente del filamento que regula la cantidad de rayos X de salida.

- El tamao del filamento impone el tamao del foco efectivo que se produce en el nodo. Los tubos de rayos X suelen llevar dos filamentos de diferente tamao, que proporcionan dos puntos focales; el punto focal de tamao pequeo se asocia con el filamento menor y se emplea cuando se necesitan imgenes de alta resolucin. El punto focal de tamao grande se asocia con el filamento mayor y se emplea cuando se necesitan tcnicas que produzcan gran cantidad de calor.

- La situacin de uno u otro suele hacerse con el selector que se encuentra en la consola de control.

El punto focal que existe en los filamentos es el rea donde comienza a la emisin de los rayos x, es decir la fuente de radiacin.

nodo que contiene el tubo de rayos x, es el lado positivo del tubo y existen dos tipos: estacionarios y rotatorios

El nodo tiene tres funciones en el tubo de rayos X:

- Es un conductor elctrico

- Proporciona soporte mecnico al blanco.

- Debe ser un buen conductor trmico, cuando los electrones chocan con el nodo, ms del 99% de su energa cintica se convierte en calor, que debe ser eliminado rpidamente antes de que pueda fundir el nodo. El cobre es el material ms utilizado en el nodo.

El rea del nodo donde chocan los electrones procedentes del ctodo es el Blanco. En los tubos de nodo estacionario, el blanco consiste en una pequea placa de tungsteno que se encuentra encajada en un bloque de cobre. En los tubos de nodo rotatorio, el disco que gira es el blanco, normalmente est formado por una aleacin de Tungsteno mezclada con Torio, que proporciona una resistencia adicional para soportar el esfuerzo de la rotacin rpida.

Figura 25. Tubo de Rayos X.



8.4.2. Rayos Gamma Se define los rayos gamma como aquella radiacin electromagntica de altas energas asociada a la radiactividad. La radiactividad es la desintegracin espontanea de ncleos atmicos mediante la emisin de partculas sub atmicas llamadas partculas alfa, que solo penetran unas milsimas de centmetro en aluminio y las partculas beta, que son casi 100 veces ms penetrantes. En experimentos posteriores se sometieron las emisiones radiactivas a campos elctricos y magnticos, y estas pruebas pusieron de manifiesto la presencia de un tercer componente, los rayos gamma, que resultaron ser mucho ms penetrantes que las partculas beta. En un campo elctrico, la trayectoria de las partculas beta se desva mucho hacia el polo positivo, mientras que la de las partculas alfa lo hace en menor medida hacia el polo negativo; los rayos gamma no son desviados en absoluto. Esto indica que las partculas beta tienen carga negativa, las partculas alfa tienen carga positiva (se desvan menos porque son ms pesadas que las partculas beta) y los rayos gamma son elctricamente neutros.

Los rayos gamma no poseen carga ni masa; por tanto, la emisin de rayos gamma por parte de un ncleo no conlleva cambios en su estructura, sino simplemente la prdida de una determinada cantidad de energa radiante. Con la emisin de estos rayos, el ncleo compensa el estado inestable que sigue a los procesos alfa y beta. La partcula alfa o beta primaria y su rayo gamma asociado se emiten casi simultneamente. Sin embargo, se conocen algunos casos de emisin alfa o beta pura, es decir, procesos alfa o beta no acompaados de rayos gamma; tambin se conocen algunos istopos que emiten rayos gamma de forma pura. Esta emisin gamma pura tiene lugar cuando un istopo existe en dos formas diferentes, los llamados ismeros nucleares, con el mismo nmero atmico y nmero msico pero distintas energas. La emisin de rayos gamma acompaa a la transicin del ismero de mayor energa a la forma de menor energa.

8.5. Comparacin Radiografa en base de Rayos X y Rayos Gamma

- El uso de los rayos x estn limitados a 9 pulg de espesor mientras que los rayos gamma pueden usarse para espesores de hasta 10 pulg.

- Los rayos x son mejores que los gamma para la deteccin de pequeos defectos en secciones menores a 2 pulg de espesor, los dos poseen igual sensibilidad para secciones de 2 a 4 pulg.

- El mtodo de rayos x es mucho ms rpido que el de rayos gamma y requiere de segundos o minutos en vez de horas.

- Debido a su menor dispersin, los rayos gamma son ms satisfactorios que los rayos x para examinar objetos de espesor variables.

- Para un espesor de material uniforme los rayos x parecen proporcionar negativos ms claros que los gamma.

- La principal diferencia entre estas dos tcnicas es el origen de la radiacin electromagntica; ya que, mientras los rayos X son generados por un alto potencial elctrico, los rayos gamma se producen por desintegracin atmica espontnea de un radioistopo.

- Los rayos X son generados por dispositivos electrnicos y los rayos gamma por fuentes radioactivas naturales o por istopos radioactivos artificiales producidos para fines especficos de Radiografa Industrial, tales como: iridio 192, cobalto 60, cesio 137 y tulio 170.



8.6. Aplicaciones radiografa

Las aplicaciones en las que se mide la atenuacin de la radiacin, como es el caso de la medicin de espesores en procesos de alta temperatura; la medicin de niveles de fluidos; la determinacin de densidades en procesos de produccin continua.

Resta aclarar que la corta longitud de onda de la radiacin que emplea la radiografa le permite penetrar materiales slidos, que absorben o reflejan la luz visible; lo que da lugar al uso de esta tcnica en el control de calidad de productos soldados, fundiciones, forjas, etc.; para la deteccin de defectos internos microscpicos tales como grietas, socavados, penetracin incompleta en la raz, falta de fusin, etc.

Figura 26.Mtodo de END mediante rayos X

9. Rplicas Metalogrficas

Esta prctica es utilizada en forma no rutinaria y previo a su realizacin se debe preparar la superficie (lijada y pulida). Este ensayo no destructivo consiste en copiar la textura y relieves (interfaces como junturas de grano, lmites de maclas, depresiones por presencia carburos, micro grietas, etc.) de la superficie de cualquier aleacin o metal mediante la utilizacin de un celuloide (mezcla de Tambin se utilizan otros tipos de materiales de acuerdo al tipo de rplicas que sebarniz (de base nitrocelulsica), Acetatos, etc. pero el celuloide es el ms utilizado a nivel industrialdebe preparar adecuadamente y se presiona sobre la superficie que se complementa con un sobre ataque qumico para magnificar las interfaces mencionadas y relieves que puedan ser copiados por el celuloide.

La rplica metalogrfica permite detectar cambios micro estructural a nivel superficial como:

- Grafitizacin de aceros al carbono

- Crecimiento de grano

- Descarburizacin y globulizacin de la perlita ocementita en la perlita.

- Carburizacin superficial

- Micro grietas de fatiga

- Mecanismos de re cristalizacin

- Evaluacin del grado de coalescencia de los carburos para aceros micro aleados, (como la familia CrMo)

- Evidencias de bandas de deformacin, maclado u otras transformaciones de fases

Figura 27. Tubos de sobrecalentado, material acero al carbono


ficas

Esta prctica es utilizada en forma no rutinaria y previo a su realizacin se debe preparar la superficie (lijada y pulida). Este ensayo no destructivo consiste en copiar la textura y relieves (interfaces como junturas de grano,

nes por presencia carburos, micro grietas, etc.) de la superficie de cualquier aleacin o metal mediante la utilizacin de un celuloide (mezcla de nitrocelulosa y alcanforTambin se utilizan otros tipos de materiales de acuerdo al tipo de rplicas que sebarniz (de base nitrocelulsica), Acetatos, etc. pero el celuloide es el ms utilizado a nivel industrialdebe preparar adecuadamente y se presiona sobre la superficie que se complementa con un sobre ataque

nificar las interfaces mencionadas y relieves que puedan ser copiados por el celuloide.


Grafitizacin de aceros al carbono

y globulizacin de la perlita ocementita en la perlita.

Mecanismos de re cristalizacin

Evaluacin del grado de coalescencia de los carburos para aceros micro aleados, (como la familia Cr

cias de bandas de deformacin, maclado u otras transformaciones de fases

Figura 28. Identificacin zona a replicar

Tubos de sobrecalentado, material acero al carbono

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Esta prctica es utilizada en forma no rutinaria y previo a su realizacin se debe preparar la superficie (lijada y pulida). Este ensayo no destructivo consiste en copiar la textura y relieves (interfaces como junturas de grano,

nes por presencia carburos, micro grietas, etc.) de la superficie de cualquier alcanfor)

Tambin se utilizan otros tipos de materiales de acuerdo al tipo de rplicas que se necesite, estos son el barniz (de base nitrocelulsica), Acetatos, etc. pero el celuloide es el ms utilizado a nivel industrial. Este se debe preparar adecuadamente y se presiona sobre la superficie que se complementa con un sobre ataque

nificar las interfaces mencionadas y relieves que puedan ser copiados por el celuloide.


Evaluacin del grado de coalescencia de los carburos para aceros micro aleados, (como la familia Cr-

cias de bandas de deformacin, maclado u otras transformaciones de fases

Identificacin zona a replicar

Luego del bombardeo qumico ya mencionado se prosigue con el anlisis de la rplica utilizando un microscopio donde se vern con claridad las irregularidades (antes mencionadas) que revelaeste debe ser interpretado por un metalgrafo especialista en debido a que las partes que no pudieron ser copiadas podran tener una interpretacin errnea por parte de un operador con falta de conocimiento.

Figura 29. Superficie preparada (lijada y pulida)

Figura 31. Replica en el celuloide para el anlisis


Luego del bombardeo qumico ya mencionado se prosigue con el anlisis de la rplica utilizando un microscopio donde se vern con claridad las irregularidades (antes mencionadas) que revelaeste debe ser interpretado por un metalgrafo especialista en debido a que las partes que no pudieron ser copiadas podran tener una interpretacin errnea por parte de un operador con falta de conocimiento.

. Superficie preparada (lijada y pulida)

Figura 30. Aplicacin del celuloide y bombardeo

Figura 32. resultados

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Luego del bombardeo qumico ya mencionado se prosigue con el anlisis de la rplica utilizando un microscopio donde se vern con claridad las irregularidades (antes mencionadas) que revela el celuloide, este debe ser interpretado por un metalgrafo especialista en debido a que las partes que no pudieron ser copiadas podran tener una interpretacin errnea por parte de un operador con falta de conocimiento.

Aplicacin del celuloide y bombardeo Qumico

Figura 32. Ejemplos de resultados obtenidos



9.1. Limitacin del examen por Replicas Metalogrficas - Con una incorrecta aplicacin se pueden formar burbujas y adhesin de particulas

- Con una mala manipulacion de estas burbujas puede perjudicar la zona a estudiar con una mala resolucin

9.2. Ventajas del examen por Replicas Metalograficas - Con la adecuada interpretacin se logra identificar de manera mas precisa las distintas

irregularidades

- Muchas veces se tiene una buena resolucin en el microscopio

- Execelente para estudiar formas irregulares,porososas y fisuras principalmente



10. Exmenes visuales

La inspeccin visual y ptica es aquella que utiliza la energa de la porcin visible del espectro electromagntico. Los cambios en las propiedades de la luz, despus de entrar en contacto con el objeto inspeccionado, pueden ser detectados por el ojo humano o por un sistema de inspeccin visual.

La deteccin puede realizarse o puede ser resaltada mediante el uso de espejos, amplificadores o magnificadores boroscopios y otros accesorios, o instrumentos visuales.

Algunas inspecciones visuales y de ptica se basan en leyes simples de pticageometrica. Otras dependen de las propiedades complicadas de la luz.

Una ventaja nica de la inspeccin visual, es que puede proporcionar datos cuantitativos ms confiables que cualquier otra prueba no destructiva.

10.1. Ventajas de la inspeccin visual.

- Casi todo puede ser inspeccionado, en cierto grado.

- Puede ser de muy bajo costo.

- Se puede recurrir a un equipo relativamente simple.

- Se requiere un mnimo de entrenamiento.

- Amplio alcance en usos y beneficios.

10.2. Limitaciones de la inspeccin visual.

- Solamente pueden ser evaluadas en condiciones superficiales.

- Se requiere una fuente efectiva de iluminacin.

- Es necesario tener acceso a la superficie que requiere ser inspeccionada.



10.3. Atributos de las piezas que pueden afectar en la inspeccin visual

10.3.1. Limpieza Es un requisito bsico para la inspeccin visual. Es importante obtener datos visuales a travs de las capas de suciedad opaca, a menos que este examinndose la limpieza, adems de eso obstruye la visin, la suciedad sobre superficies inspeccionadas puede enmascarar discontinuidades presentes con indicaciones falsas. La limpieza puede realizarse utilizando medios mecnicos o qumicos o ambos. La limpieza evita el riesgo de que las discontinuidades no sean detectadas.

Figura 33: Limpieza en zona de inters en pared de un estanque de agua tibia.

10.3.2. Temperatura El calor excesivo obstruye la vista, esto se debe a la distorsin de la onda de calor. Dado un ambiente desrtico y el agua en un recipiente reactor, ambos pueden producir una distorsin debido a la onda de calor.

10.3.3. Cambios de color La evaluacin crtica del color y cambio de color es uno de los principios bsicos de la mayora de las inspecciones visuales

La corrosin u oxidacin de metales o el deterioro de materiales orgnicos esta frecuentemente acompaado por un cambio de color, imperceptible para el ojo. Por ejemplo, el color que cambia cada minuto sobre la superficie de la carne no puede detectarse por el ojo humano, pero puede detectarse mediante dispositivos fotoelctricos diseados para la inspeccin automtica de la carne antes de enlatarla.

10.3.4. Condicin La herrumbre, el pulido, el fresado, el lapeado, el ataque qumico, la limpieza con arena, granilla, etc., y las formas torneadas, todas son condiciones posibles de una superficie que afectan la habilidad de verla. Existencomparadores de acabado superficial, que muestran varias condiciones.

Figura 34. Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparacin visual y tctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricaci

10.3.5. Tamao Si el objeto es ms grande que el haz de luz, sern requeridos pasos mltiples.

Figura 33: Vista general de un cabezal y condicin superficial del interior de un estanque de agua alimentacin, respectivamente.

xido de hematita y magnetita generalizada en


La herrumbre, el pulido, el fresado, el lapeado, el ataque qumico, la limpieza con arena, granilla, etc., y las formas torneadas, todas son condiciones posibles de una superficie que afectan la habilidad de verla. Existencomparadores de acabado superficial, que muestran varias condiciones.

Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparacin visual y tctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricaci

Si el objeto es ms grande que el haz de luz, sern requeridos pasos mltiples.

Vista general de un cabezal y condicin superficial del interior de un estanque de agua alimentacin, respectivamente. Se observa cambio de coloracin en donde se aprecia la formacin de

xido de hematita y magnetita generalizada en el material base.

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La herrumbre, el pulido, el fresado, el lapeado, el ataque qumico, la limpieza con arena, granilla, etc., y las formas torneadas, todas son condiciones posibles de una superficie que afectan la habilidad de verla. Existen

Elementos para evaluar el acabado superficial de piezas por comparacin visual y tctil con superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso de fabricacin.

Vista general de un cabezal y condicin superficial del interior de un estanque de agua Se observa cambio de coloracin en donde se aprecia la formacin de

el material base.

Figura 35. Croquis exterior y vista interna de un estanque de agua alimentacin. Debido al tamao del objeto a inspeccionar, no se alcanza a iluminar el equipo completo, requiriendo pasos mltiples para su inspeccin.

10.3.6. Brillantez El contraste del brillo es generalmente considerado el factor ms importante en la vista. El brillo de una superficie coloreada que refleja difusamente, depende de su factor de reflexin y la cantidad de luz incidente (lux o pie candela de iluminacin). El brillo excesivo (o brillo dentro de un campo visual que vara por ms de 10:1) causa una sensacin no placentera llamada resplandor. crtica y el buen juicio. El resplandor puede evitarse utilizando luz polarizada u otros dispositivos polarizados.

10.3.7. Forma Diferentes ngulos de la superficie causaran que sean reforma determina el ngulo, en cualquier superficie, en la que deba verse.


Croquis exterior y vista interna de un estanque de agua alimentacin. Debido al tamao del objeto inspeccionar, no se alcanza a iluminar el equipo completo, requiriendo pasos mltiples para su inspeccin.

El contraste del brillo es generalmente considerado el factor ms importante en la vista. El brillo de una leja difusamente, depende de su factor de reflexin y la cantidad de luz incidente

El brillo excesivo (o brillo dentro de un campo visual que vara por ms de 10:1) causa una sensacin no El resplandor interfiere con la habilidad de la visin clara, la observacin

crtica y el buen juicio. El resplandor puede evitarse utilizando luz polarizada u otros dispositivos polarizados.

Diferentes ngulos de la superficie causaran que sean reflejadas diferentes cantidades de luz hacia el ojo. La forma determina el ngulo, en cualquier superficie, en la que deba verse.

Zona que abarca el haz de luz

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Croquis exterior y vista interna de un estanque de agua alimentacin. Debido al tamao del objeto inspeccionar, no se alcanza a iluminar el equipo completo, requiriendo pasos mltiples para su inspeccin.

El contraste del brillo es generalmente considerado el factor ms importante en la vista. El brillo de una leja difusamente, depende de su factor de reflexin y la cantidad de luz incidente

El brillo excesivo (o brillo dentro de un campo visual que vara por ms de 10:1) causa una sensacin no El resplandor interfiere con la habilidad de la visin clara, la observacin

crtica y el buen juicio. El resplandor puede evitarse utilizando luz polarizada u otros dispositivos polarizados.

flejadas diferentes cantidades de luz hacia el ojo. La

Zona que abarca el haz de luz



10.3.8. Textura y reflexin (reflectancia)

La reflexin y la textura de la superficie son caractersticas relacionadas.

La iluminacin tiene como funcin muy importante acentuar las zonas de inters, pero no debe permitirse que exista resplandor, porque puede enmascarar la superficie inspeccionada. Una superficie altamente reflectora o una superficie con textura rugosa puede requerir iluminacin especial para iluminar sin enmascarar. La iluminacin suplementaria debe estar protegida para prevenir el resplandor que interfiera con la vista del inspector. El resplandor directo o reflejado reduce la visibilidad y el desempeo visual, y puede ser un problema mayor que no sea fcil de corregir. El resplandor es causado por fuentes de luz o reflexiones de fuentes de luz dentro del campo de observacin (visual). El resplandor produce incomodidad. El resplandor puede ser minimizado disminuyendo la cantidad de luz que llegue al ojo, para lo cual puede ser necesario:

- Reducir la intensidad de la fuente de resplandor

- Incrementar el ngulo entre la fuente del resplandor y la lnea de observacin

- Aumentar la luz de fondo en el rea circundante a la fuente de resplandor, u opacando o reduciendo la fuente de luz

- Reducir las reflexiones utilizando una fuente de luz con un rea mayor y menor intensidad

Tales soluciones son simples para implementar, ya sea para el resplandor directo de una luz suplementaria o el resplandor reflejado de un objeto inspeccionado pequeo El resplandor producido por luz fija permanente es ms difcil de controlar.

Figura 36. Haz de luz permite observar fisura en sector adyacente a la unin soldada de un haz de tubos.



10.4. Mtodos de inspeccin visual La inspeccin visual directa sin ayuda, y directa con ayuda, esta delineada en el Cdigo ASME BPV Seccin V, Pruebas no Destructivas, Artculo 9, la inspeccin visual directa est definida como:

10.4.1. Inspeccin Visual Directa El examen visual directo puede efectuarse cuando el acceso es suficiente para colocar el ojo dentro de 24 pulgadas (610mm) de la superficie que est siendo examinada y a un ngulo no menor a los 30 grados de la superficie que est siendo examinada. Pueden ser usados espejos para mejorar el ngulo de visin.

Los lentes de aumento se enlistan como ayudas o auxiliares. El uso de un espejo para mejorar el ngulo tambin puede considerarse como una ayuda o auxiliar.

10.4.2. Inspeccin Visual Indirecta (Remota) En algunos casos, la inspeccin visual remota puede ser sustituta de la inspeccin visual directa. La inspeccin visual remota puede usar cmaras u otros instrumentos adecuados. Tales sistemas deben tener la capacidad de resolucin al menos equivalente a la que sea obtenida por la observacin visual directa.

La lgica parece ser que cualquier instrumento o herramienta que evite una observacin directa, por ejemplo, que el ojo se localice a una distancia mayor de 24 pulgadas (610 mm) y al ngulo menor a los 30 grados, se considera indirecto.

Incluir un espejo en las definiciones de directa e indirecta permite interpretar la habilidad de ver el rea de inters sin auxiliares o espejos. Lo anterior parece indicar que si el espejo es la nica forma de inspeccionar visualmente el rea de inters entonces es visual remota (indirecta). Inversamente, si el espejo resalta la observacin y la inspeccin puede hacerse sin el auxiliar ser considerada como inspeccin visual directa con un auxiliar.

Figura 37. Angulo mnimo para inspecciones visuales tpicas



10.5. Equipos para inspecciones visuales

10.5.1. Equipo para la inspeccin visual directa

10.5.1.1. Ayudas pticas

a. Espejos b. Lentes (amplificador o magnificador) c. Prismas

10.5.1.2. Iluminacin

a. Iluminacin general b. Dispositivos especficos de iluminacin

10.5.1.3. Medicin dimensional

a. Dispositivo de medicin Medicin lineal (reglas, escalas de vernier, micrmetros, comparadores pticos, calibradores, indicadores de cartula (dial), calibradores especiales, calibradores para inspeccin de soldadura: Cambridge, calibrador para soldaduras de filete, calibrador Hi-Lo.

b. Dispositivos indicadores de temperatura - Termmetros bimetlicos - Pirmetro digital - Crayones sensibles a la temperatura

10.5.1.4. Microscopio

10.5.2. Equipo para la inspeccin visual indirecta

Boroscopios rgidos

Boroscopios flexibles (Fibroscopios)

Videoscopios



En resumen, podemos obtener la siguiente tabla presentada en la figura 38:

ACCESORIOS

TIPOS DE VT BUENAS PRACTICAS LENTES ESPEJOS VISTA ILUMINACION DISTANCIA REGISTRO AUXILIARES

DIRECTA

a. Conocer el plan de inspeccin

Vista normal o corregida

Motivo de resaltar

ngulo mayor a 30

de la superficie

Mayor a 1000 Lx

Menor a 24 (610 mm)

de la superficie

a. Una fotografa general

Ayudas pticas

b. Revisar previamente croquis Iluminacin

c. Conocer histricos

Medicin dimensional

b. una fotografa localizada

microscopios

INDIRECTA d. Ambientacin e identificacin de componentes y partes

nica forma de llegar al rea de inters

nica forma de llegar al rea de inters

ngulo menor a 30

de la superficie

Mayor a 24 (610 mm)

de la superficie

boroscopios

Figura 38. Mtodos para la inspeccin visual de acuerdo a las prescripciones del cdigo ASME BPV Seccin V, Pruebas no Destructivas, Artculo 9.



11. Conclusin

Como parte del mantenimiento predictivo, encontramos los ensayos nos destructivos que permiten conocer con anterioridad los posibles defectos e imperfecciones presentes, y el posible modo de falla de una pieza o equipo.

Concluimos que existen dos grandes grupos de este tipo de ensayos:

- Los que permiten realizar exmenes superficiales y subsuperficiales

- Y los que permite ver un estado de la integridad interior de la pieza o equipo, siendo de este tipo los ensayos de tipo volumtricos.

Consideramos mltiples razones para hacer uso de los END:

- La identificacin o separacin de materiales

- La identificacin de propiedades de materiales y la confiabilidad asociada con su existencia.

- Uniformidad en la produccin

- Ahorro en los costos de produccin

- Para eliminar materia prima defectuosa. -

- Para realizar mejoras en los sistemas de produccin. -

- Buscando asegurar la calidad en el funcionamiento de sistemas en servicio, en plantas o diversos tipos de instalaciones industriales.

- Buscando prevenir la falla prematura de materiales durante su servicio.

- Como herramientas de diagnstico despus de haberse presentado la falla, para determinar las razones de la misma.

Comprendemos que el xito de cualquier END es afectado principalmente por el personal que la realiza, interpreta y/o evala los resultados de la inspeccin. Mediante lo anterior, los tcnicos que ejecutan los END deben estar calificados y certificados.

Los programas para la calificacin y certificacin del personal que realiza un END, aceptados internacionalmente son los siguientes:

- La prctica recomendada SNT-TC-1A, editada por la ASNT

- La norma ISO 9712, editada por ISO

A grueso modo, debemos tener en cuenta los 3 niveles de certificacin de este tipo de ensayos, los cuales aseguran la correcta prctica de estos ensayos:



Nivel I

Es el individuo calificado para efectuar calibraciones especficas, para efectuar END especficos, para realizar evaluaciones especficas para la aceptacin o rechazo de materiales de acuerdo con instrucciones escritas, y para realizar el registro e resultados. Debe recibir una instruccin o supervisin necesaria de un nivel III o su designado.

Nivel II

Es el individuo calificado para ajustar y calibrar el equipo y para interpretar y evaluar los resultados de prueba con respecto a cdigos, normas y especificaciones. Est familiarizado con los alcances y limitaciones del mtodo y puede tener la responsabilidad asignada del entrenamiento en el lugar de trabajo de los niveles I y aprendices. Es capaz de preparar instrucciones escritas y organizar y reportar los resultados de prueba.

Nivel III

Es el individuo calificado para ser el responsable de establecer tcnicas y procedimientos; interpretar cdigos, normas y especificaciones para establecer el mtodo de prueba y tcnica a utilizarse para satisfacer los requisitos; debe tener respaldo prctico en tecnologa de materiales y proceso de manufactura y estar familiarizado con los mtodos de END comnmente empleados; es responsable del entrenamiento y exmenes de niveles I y II para su certificacin.

Por ltimo, debemos mencionar que para la experiencia prctica, no se puede certificar personal que no tenga experiencia anterior en la aplicacin de los mtodos, porque:

- El tcnico nivel I: debe adquirir experiencia como aprendiz.

- El tcnico nivel II: debe trabajar durante un tiempo como nivel I.

- El tcnico nivel III: debi ser aprendiz, nivel I y haber trabajado al menos uno o dos aos como nivel II.

Entendemos que para la industria es de suma importancia, ya que ante un END, se pueden tomar decisiones de cmo mantener un equipo y evitar posibles fallos catastrficos, dependiendo de la criticidad de estos; alargar la vida til del equipo e instalaciones y prevenir la suspensin de las actividades laborales por imprevistos, adems de evitar prdidas econmicas para la empresa.

Otra ventaja de gran importancia, es que los ensayos no destructivos permiten realizar las pruebas sin deteriorar ni maltratar la pieza o equipo, arrojando informacin valiosa de su estado.

- Son dependientes en mayor o menor medida del operador

- No proveen informacin cuantitativa

- La orientacin y el tipo de discontinuidad debe ser considerado

- La evaluacin de los resultados puede ser muy subjetiva



-

Concluimos, de forma comparativa, los principios y aplicaciones de cada mtodo estudiado anteriormente, a modo tener una idea macro de cada uno de estos:

MTODO PRINCIPIOS APLICACIONES VENTAJAS LIMITACIONES

VT

La luz del objeto es reflejada o

transmitida al ojo humano u

otro dispositivo de deteccin

de la luz.

Mltiples aplicaciones en

industrias que van desde la

materia prima hasta los

productos terminados y en

servicio de inspeccin

Puede ser de bajo costo, con

un mnimo de instruccin

requerida. Es la base para las

interpretaciones de otros

ensayos.

Pueden ser evaluadas

solamente condiciones

superficiales, es efectiva

nicamente con una fuente

de iluminacin requerida y

acceso necesario.

PT

Aplicacin de un lquido que

contiene un colorante visible

o fluorescente y entra en

discontinuidades por accin

capilar.

Prcticamente cualquier

material slido no

absorbente que tiene

superficies sin

recubrimientos y que no

estn contaminados.

Relativamente fcil y de bajo

costo. Extremadamente

sensible, muy verstil.

Formacin mnima.

Slo para discontinuidades

abiertas a la superficie.

Condicin superficial lisa y

libre de contaminantes.

MT

La parte a inspeccionar se

magnetiza y las partculas

ferromagnticas finas se

aplican a la superficie,

alineando a la discontinuidad

Todo Material

ferromagnticos,

superficiales y

subsuperficiales; piezas

grandes y pequeas

Uso relativamente fcil.

Material de equipo

relativamente econmico.

Altamente sensible y rpido,

en comparacin con PT

Pueden ser detectados slo

materiales ferromagnticos

y unos pocos

diamagnticos. Pueden ser

detectadas

discontinuidades

superficiales y

subsuperficiales

RT

Pelcula radiogrfica que

expone discontinuidades

internas cuando la radiacin

pasa a travs del objeto a

evaluar.

La mayora de los

materiales, formas o

estructuras. Los ejemplos

incluyen las soldaduras,

piezas de fundicin,

materiales compuestos,

etc.; como fabricados o en

servicio

Proporciona un registro

permanente y de alta

sensibilidad. Ms utilizado y

aceptado examen volumtrico

Espesores limitados,

basados en la densidad del

material. Orientacin

crtica de discontinuidades

planas. Riesgo de

radiacin.

UT

Pulsos de sonido de alta

frecuencia emitidos por un

transductor, que se propagan

a travs del material de

prueba, lo que se refleja en

las interfaces

La mayora de los

materiales se pueden

examinar si la transmisin

del sonido y el acabado de

la superficie son buenos, y

si la forma del material a

inspeccionar no es

compleja.

Proporciona resultados

precisos y de alta sensibilidad

rpidamente. Datos como el

espesor, profundidad y el tipo

de defecto se pueden obtener

de un solo lado del

componente.

No efecta un registro

permanente

(generalmente). Depende

del acabado superficial.

Requiere acoplante.

Replicas

Metalogrficas

Obtencin de datos del metal,

a partir de una muestra

superficial mediante la

utilizacin de un celuloide.

Cualquier aleacin o metal,

siendo previamente

preparada superficialmente

para el ensayo.

Identificacin de

irregularidades de forma ms

precisa

Posible formacin de

burbujas que pueden

alterar el resultado del

ensayo



12. Referencias

- http://endalloy.net/DOCUMENTOS_FAINCA/ENDYLAB%20PRACTICA%20ESCRITA%203003.pdf

- http://nethd.zhongsou.com/wtimg/i_6253417/109439-ANSIASNT%20CP-189-2001.pdf

- http://190.105.160.51/~material/materiales/presentaciones/ensayos_no_destruct_web.pdf

- http://www.llogsa.mx/aprende/presentaciones/curso_particulasMagneticas2014.pdf

- Manual de la inspeccin visual

- ASME V Boiler & Pressure Vessel Code Ed 2013

Documents

Ensayos No Destructivos