Introduccion a Los Ensayos No Destructivos

Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos, A. C.
Fundamentos a los
Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
México, 18 de Abril 2007
Intruducción a los Ensayos No Destructivos es
una obra protegida por la legislación sobre
Derechos de Autor vigente en la materia. Está
prohibido copiar o transferir la información que
este documento contiene por cualquier medio o
tecnología S1l1 autorización previa y por escrito
del autor.
México, D. F., 2005
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Tabla de Contenidos
Presentación .............................................................................................................................. V
Capítulo 1, Introducción
Los Ensayos de Materiales ....................................................................................................... 1-1
Capítulo 2, Los Ensayos Destructivos
Visión General .......................................................................................................................... 2-1
Información General de las Pruebas Mecánicas ....................................................................... 2-2
Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas ............................................................... 2-3
Pruebas de Tensión ................................................................................................................... 2-5
Pruebas de Doblado (Bend Testing) ........................................................................................ .2-8
Pruebas de Dureza .................................................................................................................... 2-9
Pruebas de Impacto ................................................................................................................... 2-12
Pruebas Químicas ..................................................................................................................... 2-14
Pruebas Metalográficas ........ :.................................................................................................... 2-16
Capítulo 3, Los Ensayos No Destructivos (END)
Visión G·eneral .......................................................................................................................... 3-1
Información General Sobre los Ensayos No Destructivos (END) ........................................... 3-2
Métodos de END ...................................................................................................................... 3-4
Limitaciones del Campo de Acción de los END ........................................... ,.......................... 3-8
Ventajas y Limitaciones de los END ........................................................................................ 3-10
Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos ............................................................ 3-11
Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una Empresa ............................................... 3-14
Capítulo 4, Métodos de Inspección Superficial
Visión General .......................................................................................................................... 4-1
El Método de Inspección Visual (VT) ..................................................................................... .4-2
El Método de Líquidos Penetrantes (PT) ................................................................................. 4-7
El Proceso General de PT ......................................................................................................... 4-12
Los Consumibles para la Inspección por PT ........................................................................... .4-20
El Método de Partículas Magnéticas (MT) .............................................................................. .4-22
El Proceso General de MT ........................................................................................................ 4-28
El Método de Electromagnetismo (ET) ................................................................................... .4-37
El Proceso General de ET ......................................................................................................... 4-41
Las Sondas para la Inspección con ET .................................................................................... .4-46
Capítulo 5, Métodos de Inspección Volumétrica
Visión General .......................................................................................................................... 5-1
El Método de Radiografía Industrial (RT) ............................................................................... 5-2
El Proceso General de RT: Actividades Previas ...................................................................... 5-8
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección ............................................................ 5-13
Los Equipos y Materiales para RT ........................................................................................... 5-18
El Método de Ultrasonido Industrial (UT) ............................................................................... 5-24
El Proceso General de UT ........................................................................................................ 5-30
Los Equipos y Materiales para UT ........................................................................................... 5-35
III
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Capítulo 6, La Capacitación, la Calificación y la Certificación en END
Visión General .......................................................................................................................... 6-1
La Capacitación ........................................................................................................................ 6-2
La Calificación .......................................................................................................................... 6-3
La Certificación ........................................................................................................................ 6-5
Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la Certificación en END ............................ 6-6
Los Niveles de Habilidad en END ........................................................................................... 6-8
Bibliografía .............................................................................................................................. A
IV
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Presentación
Durante la segunda mitad del siglo XX, tras la generación de nuevas tecnologías, también
cambiaron las formas de producción y surgió la necesidad de mejorar los productos y los
serVICIOS.
Un efecto de esta situación es el desarrollo de los Ensayos de Materiales o pruebas de materiales,
diseñadas para asegurar que los materiales, las piezas, los componentes y las uniones soldadas
cumplan su función con eficiencia.
Este texto es un acercamiento a esta disciplina y trata acerca de:
• los Ensayos Destructivos
• los Ensayos No Destructivos; y
• el proceso que avala la formación y capacidad de un individuo para realizar END
Esperamos que estas páginas sean de utilidad para el lector, al coi1tener información actualizada
en una presentación amigable y útil.
Asimismo, agradecemos a todas aquellas personas e instituciones que hicieron posible la
realización de esta obra en sus distintos aspectos.
A.R.G.C.
v
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Utilice esta página para anotar sus observaciones
VI
1
Alfon so R. Ga rcía Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
1
1
Capítu lo 1
I
Introducción
I
Los Ensayos de Materiales
J
1
¿Qué son?
I
Los Ensayos de Materiales son pruebas que evalúan las propiedades
mecánicas, químicas y fi sicas de :
• los materiales que la industria usa
• los productos que ésta consume, y
• los productos que ésta fabrica
I
1
¿Para qué
sirven?
Los Ensayos de Materiales sirven para:
• determinar las características específicas de los materiales, como la
composición química y las propiedades mecánicas y metalúrgicas
• detectar, dimensionar y evaluar discontinuidades o defectos como grietas,
inclusiones de escoria y falta de penetración y fusión incompletas
¿Por qué se
aplican?
El ensayo ideal es la operación de un componente o una estructura en las
condiciones reales de funcionamiento ; pero de ser posible, resu ltaría caro y
consumiría mucho tiempo.
Debido a esto , se usan los Ensayos de Materiales, cuyos resultados pueden
relacionarse con los materiales, los componentes y las estructuras que se han
cOf!1portado satisfactoriamente durante el servicio.
Continúa en la siguiente página
1- 1
Alfonso R. García Cueto
Los Ensayos de Materiales,
¿Cuándo se
aplican?
hay?
Continuación
Los Ensayos de Materiales se aplican en las distintas etapas de un proceso
productivo:
•
•
•
•
•
¿Qué tipos
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Materias primas
Procesos de fabricación
Productos finales
Materiales en servicio
Reparaciones o reconstrucciones
Como se mencionó anteriormente, existen dos tipos de Ensayos de
Materiales:
• Ensayos Destructivos
• Ensayos No Destructivos (END)
La diferencia fundamental que distingue a estos ensayos es la condición de las
propiedades fisicas, químicas, mecánicas o dimensionales del material o
componente sujeto a inspección después de aplicar el ensayo:
• en los Ensayos Destructivos, una o varias de estas características se alteran
permanentemente y la muestra queda destruida o inservible
• en los END, no hay alteración permanente de las propiedades de la muestra
y se puede usar o reparar
Este texto trata principalmente de los END y es una introducción que
proporciona al lector una pánorama general de los distintos métodos que
componen esta disciplina.
1-2
I
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
1
Capítulo 2
J
Los Ensayos Destructivos
I
Visión General
I
1
¿Qué son?
Los Ensayos Destmctivos son métodos fisicos directos que dañan o alteran de
forma permanente las propiedades fisicas, químicas, mecánicas o
dimensionales del material, parte o componente suj eto a inspección.
¿Para qué
sirven?
Los Ensayos Destmctivos sirven para conocer las propiedades intrínsecas
(mecánicas, químicas y fisicas) de un material como:
I
r
i
• composición química real
• resistencia al desgaste o a la corrosión
• resistencia a la tensión
• tenacidad
• dureza
J
YWPI ~ODt>lP
J
1,.J¡.J.ret- v t:-S
l)~1- ,()"rr:~ el4
¿En qué
cantidad se
realizan?
Los Ensayos Destructivos se realizan sólo sobre muestras representativas
obtenidas de un lote de producto.
Importante
Este capítulo es un acercamiento general a los Ensayos Destmcti vos. El tema
es muy amplio y no es el objeto de estudio del presente texto.
Es una referencia que perniite al lector ahondar por su propia cuenta en
investigaciones posteriores.
Contenido
Este capítulo contiene los siguientes temas:
Tema
Información General de las Pruebas Mecánicas
Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas
Pruebas de Tensión
Pruebas de Doblado (B end Testin~)
Pruebas de Dureza
Pruebas de Impacto
Pruebas Químicas
Pruebas Metalográficas
2- 1
Página
2-2
2-3
2-5
2-8
2-9
2- 12
2- 14
2- 16
L-
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Información General de las Pruebas Mecánicas
¿Qué son?
Las Pruebas Mecánicas son ensayos que involucran la deformación plástica o
permanente de un material o componente e indican si éste es apto para un
servicio mecánico determinado.
¿Para qué
sirven?
Estas pruebas se aplican para determinar las propiedades mecánicas de un
material:
•
•
•
•
resistencia
tenacidad
ductilidad y
dureza
Estas propiedades mecánicas están relacionadas con las reacciones elásticas o
inelásticas (plásticas) de un material cuando se le aplica una fuerza o
involucran la relación entre esfuerzo y deformación .
. Qué tipos
hay?
Existen pruebas mecánicas estáticas y dinámicas. La mayor parte de éstas se
realiza a temperatura ambiente, pero hay otras que deben conducirse a
temperaturas muy altas o muy bajas.
Las pruebas mecánicas más frecuentes son las siguientes:
• Tensión
• Doblado
• Dureza
• Impacto
• Fatiga
• T ermofluencia (Creep)
Estas pruebas se describen más adelante en este capítulo.
2-2
1
I
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
1
}
J
Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas
Introducción
Para estudiar las Pruebas Mecánicas, antes es necesario entender los
conceptos que se definen a continuación.
Deformación
(Strain)
La deformación (Strain) es la medida del cambio en la forma o tamaño de un
cuerpo, referido a su forma o tamaño or~ginal.
Ductilidad
(Ductility)
La ductilidad (Ductility) es la habilidad de un material para defonnarse
plásticamente antes de fracturarse.
I
1
t
I
I
t
Por lo general, la ductilidad se evalúa por la elongación o la reducción de área
en una prueba de tensión o por el radio del ángulo de doblez en una prueba de
doblado.
I
I
1
Elasticidad
La elasticidad es la propiedad de un material en virtud de la que, después de
deformarse bajo la aplicación de una fuerza (carga), este material tiende a
recuperar su tamaño y forma originales cuando deja de aplicarse la fuerza.
Esfuerzo
(Stress)
El esfuerzo (Stress) es la intensidad de la fuerza por unidad de área, a menudo
pensada como la fuerza que actúa en una pequeña área dentro de un plano.
El esfuerzo puede dividirse en componentes, normal y paralelo al plano,
llamados esfuerzo normal y esfuerzo cortante, respectivamente.
Los esfuerzos se expresan en términos de fuerza por unidad de área, tales
como libras fuerza por pulgada cuadrada; o en Mega Pascal es.
Fragilidad
La fragi lidad es la propiedad de un material a la no deformación plástica bajo
la acción de una carga.
Limite elástico
El límite elástico es el esfuerzo más grande que un material es capaz de
soportar sin ninguna deformación permanente residual después de que se deja
de aplicar el esfuerzo.
COl/til/úa el/ la siguiel/te página
2-3
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas,
Continuación
Plasticidad
La plasticidad es la capacidad de un metal para deformarse de forma
permanente sin sufrir rotura.
Tenacidad
(Touglllless)
La tenacidad (toughness) es la capacidad de un metal de absorber energía y
deformarse plásticamente antes de fracturarse.
También se la define como la habilidad de un metal para resistir a la fractura
en presencia de una ranura o entalla; y para absorber las cargas deformándose
plásticamente.
Por lo general, la tenacidad se evalúa al medir la energía absorbida por una
muestra muescada durante un ensayo de impacto.
El área bajo la curva esfuerzo - deformación de la prueba de resistencia a la
tensión también se usa como una medida de la tenacidad de un material.
2-4
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Pruebas de Tensión
¿Qué son?
Las Pruebas de tensión son ensayos que se emplean para determinar la
resistencia de los materiales bajo esfuerzos de tracción.
Estos esfuerzos son nonnales perpendiculares al plano sobre el que actúan y
son producto de fuerzas cuyas direcciones se apartan de tal plano.
Estas pruebas también sirven para evaluar la ductilidad de los materiales.
La siguiente imagen muestra una prueba de tensión:
¿Para qué
sirven?
Estas pruebas se aplican para determinar las siguientes propiedades de un
material:
•
•
•
•
Resistencia a la tensión (tensile strength)
Resistencia de fluencia o cedencia (vield strength)
Elongación, y
Reducción de área
A continuación se describen estas propiedades.
ContinlÍa en la siguiente página
2-5
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Pruebas de Tensión,
Propiedades de
los materiales
Continuación
Las propiedades de los materiales que las Pruebas de Tensión determinan
consisten en:
Resistencia a la tensión (tensile strength)
Es el esfuerzo de tracción máximo que un material es capaz de soportar.
También se le llama resistencia última. ~e calcula al dividir la carga máxima
(la de rotura) durante la prueba entre el área de la sección transversal original
de la muestra.
Resistencia de fluencia o cedencia (vield strength)
Es el esfuerzo de ingeniería al que de manera convencional se considera que
comienza la elongación plástica de la muestra en prueba.
Elongación
Es el incremento medido en la longitud calibrada de la muestra en prueba. Por
lo general se expresa como un porcentaje de la longitud calibrada original.
Reducción de área
Es la diferencia entre las áreas de las secciones transversales de la muestra en
prueba, la original y la más pequeña después de realizado el ensayo. La
reducción de área se expresa como un porcentaje del área de la sección
transversal original.
Nota: la elongación y la reducción de área son una medida de la ductilidad del
material.
La siguiente imagen muestra un diagrama de esfuerzo - deformación de un
material metálico:
_..
_~-~,.".-
/-.~.
r~
o,
:.::
o
N
'"w
:::l
"-
VI
W
i L/ ESFUERZO MAXIMO
/L)
-~ (U.T.)
\
\
\ LIMITE ELASTICO
-
(Y.S.)
DEFORMACION
CIILlC/ll.
Continúa en la siguiente págin{/
2-6
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Pruebas de Tensión,
Continuación
Las Pruebas de Tensión se aplican porque gran parte del diseño de los
productos, incluso las partes y equipos soldados, se basa en las propiedades
de tensión de los materiales empleados.
¿Por qué se
aplican?
En el campo de las construcciones soldadas, las pruebas de tensión se
emplean para ensayar metales base, metal de soldadura y juntas soldadas.
Estas pruebas incluyen regiones de metal base, metal depositado de soldadura
y zonas térmicamente afectadas.
Las pruebas de tensión de las muestras obtenidas de cupones de calificación
de procedimientos de soldadura sirven para demostrar que las juntas soldadas
que se pueden obtener con el procedimiento calificado tienen las propiedades
de tensión iguales o superiores a los metales base soldados.
Otras pruebas de tensión que se emplean con frecuencia son las de:
• tensión a corte para determinar la resistencia al corte de las soldaduras de
filete y en juntas obtenidas por medio de soldadura fuerte; y
• tensión a corte para soldaduras por puntos
C~\~l+ ,,,)"
La siguiente imagen muestra una prueba de tensión:
-AA
(J
J)(1 (~('
~\rY~1
r.'\!
,(,\0 J le' : ¿Plc\,
(
(fU v d ,\,
liU"!
"
')
rF
t~)Vl(f) f/''''!l/I"''
..;f
"
"
.'/
,1!
({
¡-{
('
l
r::-
[1' (
í
('('J,('
V' O':'..
L'.
L'(1
1
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Pruebas de Doblado (Bend Testing)
¿Qué son'?
Las Pruebas de Doblado (bend testing) son ensayos que consisten en doblar o
plegar una muestra bajo cargas aplicadas gradual y uniformemente; aunque a
veces también se aplican mediante impactos.
¿Qué tipos
hay'?
Las Pruebas de Doblado se clasifican en:
¿Para qué
sirven'?
•
•
•
•
libre
guiado
semiguiado, y
"doblez alrededor de" (wraparound bend test)
Estas pruebas se aplican para evaluar la ductilidad y sanidad (ausencia de
defectos) en los materiales.
La ductilidad por lo general se juzga al verificar si la muestra se fracturó o no
bajo las condiciones especificadas de prueba.
Doblado guiado
Las pruebas de doblado guiado se usan como palie del proceso de calificación
de procedimientos de soldadura y habilidad de soldadores y operadores de
.equipo para soldar.
Las muestras de doblado guiado pueden ser longitudinales o transversales al
eje de la soldadura, y estas últimas, dependiendo de la superficie que se
somete a tensión durante la prueba, pueden ser de doblado de cara, raíz o
lateral.
Muestras de cupones de prueba
Los resultados de las pruebas de doblado que se practican a las muestras
tomadas de los cupones de pruebas de calificación de procedimientos y de
habilidad del personal de soldadura sirven para verificar respectivamente que:
• el procedimiento de soldadura propuesto (en proceso de calificación) es
capaz de producir juntas soldadas con los niveles de ductilidad mínimos
especificados por las normas aplicables
• los soldadores o los operadores de equipo para soldar son capaces de
depositar metal de soldadura sin defectos y con el nivel de ductilidad
requerido
2-8
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Pruebas de Du reza
¿Qué son?
Las Pmebas de Dureza son ensayos que miden la resistencia que ofrece un
material a:
• la deformación, en particular a la deformación permanente
• la depresión (indentation), o
• al rayado
La dureza puede considerarse como la resistencia que ofrece un metal a ser
penetrado.
Los métodos de pmeba de dureza a emplear en una aplicación específica
dependen de factores como la dureza o resistencia del metal, el tipo de metal
o aleación y su espesor y la información requerida.
Hay métodos de pmeba y escalas de dureza apropiadas para cubrir diferentes
necesidades. También hay pmebas de microdureza adecuadas para medir la
dureza de las juntas soldadas en sus diferentes regiones.
¿Qué tipos
hay?
Las Pmebas de Dureza se clasifican en:
•
•
•
•
¿Para qué
sirven?
Brinell
Vickers
Knoop
Rockwell (varias escalas)
Estas pmebas se aplican para evaluar metales base, metal de soldadura
depositado y zonas afectadas térmicamente.
Las mediciones de dureza pueden proporcionar información acerca de los
cambios metalúrgicos causados por las operaciones de soldadura.
En los aceros simples al carbono y en los de baja aleación, una dureza alta por
lo general indica la presencia de mmiensita ~n la zona afectada térmicamente;
mientras que valores bajos de dureza puedei1' indicar condiciones de soldadura
en las que el material se reblandeció debido a efectos similares a los
producidos por el tratamiento térmico de revenido o incluso el de recocido.
ContinlÍa en la siguiente página
2-9
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Pruebas de Dureza,
Durómetl'OS
Continuación
Las siguientes imágenes muestran distintos tipos de durómetros:
Durómetro Vickers
Durómetro de
Brinell
Durómetro Telebrineller
Durómetro de Rocwell
ContinlÍa en la siguiente página
2-10
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Pruebas de Dureza,
Otros equipos
Continuación
Las siguientes imágenes de otros equipos para realizar pruebas de dureza:
Escleroscopio o durómetro de
rebote
Indentador de cono
de diamante para
dureza Rocwell
Indentador de
esfera para dureza
Rocwell
Pantalla con la huella de
una dureza Vickers
2-11
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Pruebas de Impacto ((/
¿Qué son?
J ..,(
. f( /{/l':~'Ut/U
Las Pruebas de Impacto son ensayos que miden la tenacidad de un material.
Existen materiales que se consideran dúctiles por los resultados de las
Pruebas de Tensión y de Doblado; pero que independientemente de esto son
frágiles porque se fracturan con muy poca o ninguna deformación plástica y
al aplicarles muy poca energía.
La siguiente imagen muestra una máquina para pruebas de impacto de última
generación:
(,Para qué
sirven?
Estas pruebas se aplican para verificar la tenacidad de materiales que se
comportan de forma dúctil durante las Pruebas de Tensión o de Doblado; pero
que podrían ser frágiles, porque tenacidad y ductilidad son propiedades
distintas.
Algunos metales, en particular los aceros ferríticos, muestran un cambio de
comportamiento (de dúctil a frágil) en el modo de falla en las siguientes
circunstancias:
• al descender la temperatura
• al tener muescas o ranuras, o
• por la forma de aplicarles las cargas
Tenacidad y
grietas
La tenacidad con respecto a la fractura (Facture toughness) es un término
genérico empleado para referirse a la resistencia de los materiales el) relación
con la extensión de las grietas.
La propagación de las grietas requiere de una fuente de energía que, en las
estructuras en servicio, procede de la energía de deformación elástica
almacenada. En los ensayos de tenacidad en fractura, la máquina de prueba es
la fuente de energía.
COllfinlÍa I:'n la siguiente página
2-12
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Pruebas de Impacto,
¿Qué tipos
hay?
Continuación
Las Pruebas de Impacto para medir la tenacidad más empleadas son:
• la prueba de impacto Charpy en probeta con ranura en "Y"
• el desgarre dinámico
• la tenacidad de fractura en plano de deformación (plane strain fi'acture
toughness), y
• la caída de peso (drop weight)
De éstas, la prueba de impacto Charpy es la más empleada y por ello aquí se
describen sus campos de aplicación.
Prueba de
impacto
Charpy
La prueba de impacto Charpy puede reproducir el cambio de comportamiento
dúctil a frágil de los aceros en un intervalo de temperaturas similar al que
sucede en condiciones reales de servicio de las estructuras o los componentes.
Esto no sucede en las Pruebas de Tensión ordinarias, en las que la transición
dúctil - frágil ocurre a temperaturas mucho más bajas.
Los resultados generalmente se reportan en términos de energía absorbida por
los espeéimenes (en libras / pie o en joules), aunque también se reportan
como el porcentaje de fractura frágil y la expansión lateral.
Importante: los resultados de la prueba de impacto Charpy en probeta con
ranura en "Y" no deben usarse directamente para valorar el comportamiento
de una estructura o componente.
Péndulos
Las siguientes imágenes muestran dos péndulos para pruebas de impacto:
t
/
._0:
'T~
2-13
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Pruebas Químicas
¿Qué son?
Las Pruebas Químicas son ensayos que consisten principalmente en
determinar la composición química elemental de un material; pero también se
aplican para conocer el comportamiento de las aleaciones ante ambientes que
pueden ser extremos, como es el caso de ambientes salinos, ácidos o cáusticos
y que ocasionan diferentes tipos de oxidación o corrosión.
La siguiente imagen muestra una prueba química de análisis por vía húmeda:
¿Para qué
sirven?
Las Pruebas Químicas se aplican con dos propósitos principales:
• determinar la composición química de los metales, y
• evaluar su resistencia a la corrosión e ;"é":, \ e '\f té,
el
.lué es la
t 'rrosión?
I
0.\
O\J (r, 1(" ':.
La corrosión es el deterioro de un metal debido a la reacción química o
electroquímica con su ambiente. Puede atacar de manera uniforme a la junta
soldada o atacar de manera preferencial el metal base, el de soldadura o la
zona afectada térmicamente.
EXlsten varios tipos o mecanismos de cOlTosión:
•
•
•
•
•
,•
•
picadura o cOlTosión diseminada (pitting)
corrosión en línea (fine co/'rosion)
corrosión generalizada (gcneral corrosion)
"ranuramiento" (groovi ng)
cOlTosión galvánica (galvan ic corrosion)
ataque de hidrógeno (hydrogen attack)
fragilización causada por hidrógeno (hydrogen embrittlel71ent); y
agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo (stress corrosion cmcking)
Continúa en lu siguiente página
2-14
Alfonso R. García Cueto
Pruebas Químicas,
Espectrómetros
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
Las siguientes imágenes muestran espectrómetros que se usan para pruebas
químicas:
Espectrómetro de emisión por plasma
2-15
Espectrómetro de emisión
atómica
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Pruebas Metalográficas
¿Qué son?
Las Pruebas Metalográficas son ensayos que consisten en seleccionar una
muestra representativa de la estructura metálica que se requiere evaluar,
prepararla y examinarla.
La muestra se prepara mediante distintas técnicas:
•
•
•
•
•
corte
desbaste
pulido
ataque químico
o ataque electroquímico
El examen de la muestra puede hacerse:
•
•
•
•
•
a simple vista
con una lente de pocos aumentos (lupa)
con un microscopio óptico
con un microscopio electrónico, o
con la técnica de difracción de rayos X
La siguiente imagen muestra una preparación de muestras metalográficas:
¡
.
,,(
.
\
~
~ r /'
,(.
)
Continúa ell la siguiente página
2-16
Alfonso R. García Cueto
Pruebas Metalográficas,
¿Para qué
sirven?
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
Estas pruebas se aplican para determinar uno o más de los siguientes
aspectos:
• la sanidad (ausencia de defectos) de los materiales
• la distribución de inclusiones no metálicas
• la estructura metalúrgica del metal
En general, las Pruebas Metalográficas permiten revelar aspectos tales como
la estructura y configuración generales de los cordones de soldadura y su
penetración, así como la presencia de poros, grietas e inclusiones.
2-17
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Utilice esta página para anotar sus observaciones
toV\ t t'~\(j
Y i'
¡;.
I
!
!"", (. ('
v () (
A /:
\ \ ,:
i
'(,'
!
te
';
rYr
"
f\,,·
YJG' ..·.
p
\1 ,::\,.
(
¡--)'.'
,
I
((/lVl
'c
"¡i,-,
(/, {
,('
,..: , "
'!
/1
!¡
/"
!
f
tI
./
1\
"
,t
\
¿, (;, ,..
('
I
1 ,;\
')1 ,
i
¡JI!
..
,
I
I
~
v' ( /\ /, (
I i /
,r ..
1
t
,
t,,~
..
,.
yt
'1,...."'(1,
,
{J{:
,
t
f' I
I
! ,,' ,
.(
I
I
~
»l
.,
2-18
()..
"\,1/;
/'
"
VV'1./'
,
,
"
"
/
.J
¡('
..
/
"
/11
1/(
il""/"f·
(
(
r
/
t":"
/
d
/J
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Capítulo 3
Los Ensayos No Destructivos (END)
Visión General
Introducción
Al evolucionar los modos de producción, la industria y el mercado exigen el
cumplimiento de requisitos de seguridad más estrictos. Ahora se requieren
procesos de inspección y pruebas para verificar los componentes críticos hasta
en un 100% en algunas industrias como la aeronáutica, la aeroespacial, la
nucleoeléctrica y la petroquímica, entre otras.
Tal circunstancia plantea una severa dificultad para las áreas de Calidad y de
Seguridad Industrial. La solución al problema es la aplicación de los Ensayos
No Destructivos (END).
Los END ocupan un amplio campo de estudio. Se han desarrollado a partir de
las diferentes necesidades de información y del ámbito de trabajo que cada
método puede abarcar.
Este capítulo es una introducción a los Ensayos No Destructivo, que facilita al
lector entender los distintos métodos de END y ubicar su campo de acción.
Contenido
Este capítulo contiene los siguientes temas:
Tema
Información General sobre los Ensayos No Destructivos
(END)
Métodos de END
Limitaciones del Campo de Acción de los END
Ventajas y Limitaciones de los END
A~licaciones de los END en los Procesos Productivos
Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una Empresa
3-1
Página
3-2
3-4
3-8
3-10
3-11
3-14
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Información General Sobre los Ensayos No Destructivos
(END)
¿Qué son?
Los Ensayos No Destructivos son métodos físicos indirectos, que no dañan o
alteran de forma permanente las propiedades físicas, químicas, mecánicas o
dimensionales del material, parte o componente sujeto a inspección.
Estos métodos fisicos indirectos aprovechan fenómenos como:
•
•
•
•
la capilaridad de los líquidos
la alteración de los campos magnéticos
la transmisión del sonido
la opacidad al paso de la radiación
Los Ensayos No Destructivos también se conocen como Pruebas No
Destructivas y se abrevian con las siglas END.
¿Para qué
sirven?
Los END se usan para:
• evaluar la homogeneidad de un material
• inspeccionar todo un lote sin destruir una muestra
• conocer el cambio de una propiedad cuando el material está en servicio
como:
- su espesor remanente
- la ausencia de daños por servicio
Importante: los END no sustituyen a los Ensayos Destructivos porque sus
campos de acción son distintos. Éstos últimos se usan para determinar las
propiedades fisicas inherentes de los materiales, como la resistencia a la
tensión, la dureza y la maleabilidad.
¿En qué
cantidad se
realizan?
Dado que los END no afectan permanentemente las propiedades fisicas,
químicas o mecánicas del material sujeto a inspección, se pueden aplicar en la
totalidad de una pieza o en todo un lote de producción y se realizan de
acuerdo con el tipo de discontinuidad o daño que se requiere detectar.
ContinLÍa en la siglliente página
3-2
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Información General Sobre los Ensayos No Destructivos
(END), Continuación
Clasificación
Los END se clasifican según su campo de aplicación en:
•
•
•
•
Inspección Superficial
Inspección Volumétrica
Inspección de la Integridad o Hermeticidad
Otros métodos de inspección no destructivos
El siguiente tema, "Métodos de Ensayos No Destructivos", describe de forma
general cada uno de estos grupos y los métodos que los integran.
3-3
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Métodos de END
Introducción
Como se mencionó en el tema anterior los Ensayos No Destructivos (END) se
clasifican en tres grupos:
•
•
•
•
Inspección Superficial
Inspección Volumétrica
Inspección de la Integridad o Hermeticidad
Otros métodos de inspección no destructivos
A continuación se describen éstos.
Método y
técnica
A menudo los términos método y técnica se usan indistintamente. Para el
ámbito de los END, se definen de la siguiente manera:
Método es una disciplina que aplica un principio físico para realizar una
inspección no destructiva; por ejemplo, los Líquidos Penetrantes son un
método.
Técnica es la aplicación específica de un método de END; por ejemplo, los
líquidos penetrantes posemulsificables son una técnica de Líquidos
Penetrantes.
En este texto se procura respetar y aplicar estas definiciones.
Nota: la NMX-B-133-l987, ASME, SEC V, SE-165, ASTM E-165 y la
especificación militar MIL-I-6866 denominan a las distintas técnicas de PT
como métodos.
Inspección
Superficial
La Inspección Superficial se usa para detectar solamente discontinuidades
abiertas o muy cercanas a la superficie del material o pieza en inspección (3
mm de profundidad como máximo).
Los métodos de Inspección Superficial son:
Método
Inspección Visual
Líquidos Penetrantes
Partículas Magnéticas
Electromagnetismo (ET)
• Corrientes de Eddy (materiales no ferromagnéticos)
• Campo remoto (materiales ferromagnéticos)
Siglas en inglés
VT
PT
MT
ET
Estos métodos de END se describen ampliamente en el capítulo 4 de este
manual.
ContinlÍa
3-4
1'1/
la siglliente página
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Métodos de END,
Inspección
Volumétrica
Continuación
La Inspección Volumétrica se usa para detectar las discontinuidades o daños
dentro del material u objeto en inspección y que nos son visibles en la
superficie de la pieza.
Los métodos de Inspección Volumétrica son:
Método·
Siglas en inglés
UT
Ultrasonido Industrial
Radiografía Industrial
Radiografía Neutrónica
Emisión Acústica
RT
NT
AET
Estos métodos de END se describen ampliamente en el capítulo 5 de este
manual.
Inspección de la
Integridad o de
Hermeticidad
La Inspección de la Integridad o de la Hermeticidad se usa para verificar la
capacidad de un recipiente para contener un fluido (sólido o gaseoso) a una
presión superior, igualo inferior a la atmosférica; pero sin que existan
pérdidas apreciables de presión o del volumen del fluido de prueba en un
periodo previamente establecido.
En resumen, esta prueba sirve para detectar si un recipiente tiene fugas.
Los métodos de Inspección de la Integridad o de la Hermeticidad son:
Método
Siglas en inglés
Pruebas por cambio de presión:
• Hidrostática
HLT
• Neumática
Pruebas por pérdidas de fluido:
PLT
• Cámara de burbujas
• Detector de halógeno
BLT
SLT
• Espectrómetro de masas
ULT
• Detector ultrasónico
Importante: la Inspección de la Integridad o de la Hermeticidad no sirve para
probar la resistencia de un material.
COlltillúa en la siguiente págilla
3-5
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Métodos de END,
Otros métodos
de inspección
no destructivos
Continuación
Existen otros métodos de inspección no destructivos y se describen
brevemente a continuación:
Termografia infrarroja
Este método se basa en la detección mediante cámaras o sensores especiales
de las zonas donde existe un diferencial de temperatura que puede poner en
riesgo la operación segura de un equipo. Sus aplicaciones más comunes son:
• en la industria aeronáutica, para inspeccionar estructuras en forma de panal
para conocer la presencia de contaminación con agua que puede congelarse
y dañar los tecnolaminados
• en la industria de energía, para inspeccionar:
- los "puntos calientes" en las líneas de transmisión de energía eléctrica,
debidas a problemas de corto circuitos yen la zona de contacto de las
navajas de los interruptores de alta tensión
• los aislantes dieléctricos en las líneas de conducción de media y baja tensión
• en la industria química y petroquímica, para detectar
- las zonas de altas temperaturas en el caso de calderas o calentadores que
indican daños en los aislantes térmicos o en los refractarios
-las zonas sobre enfriadas en el manejo de materiales criogénicos o que son
indicio de contaminación por condensación de humedad
• en el mantenimiento de instalaciones comerciales de oficinas o
habitacionales, para detectar zonas de mal aislamiento que ocasionan
pérdidas en los sistemas de aire acondicionado
Emisión acústica
Este método se basa en la detección, por medio de sensores, de la emisión de
energía que los átomos o moléculas emiten cuando un material se deforma o
se fractura. Los sensores se colocan en ciertos puntos y la emisión que captan
permite conocer en qué lugar está creciendo el defecto.
Este método tiene como limitación que sólo detecta discontinuidades que
están creciendo y que el esfuerzo que debe aplicarse siempre debe ser un poco
superior al esfuerzo al que opera el equipo ~le se inspecciona.
Continúa en I({ siguiente página
3-6
Alfonso R. García Cueto
Métodos de END,
Otros métodos
de inspección
no destructivos
(Continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
La aplicación principal de la Emisión Acústica es en materiales cargados
dinámicamente, como es el caso de:
•
•
•
•
estructuras de puentes y edificios
los ejes de carros de ferrocarril
partes de algunas estructuras aeronáuticas, y
los brazos telescópicos empleados en la inspección de líneas elevadas de
energía eléctrica o tuberías
Holografía con luz láser
Este método se emplea para detectar daños superficiales en materiales como
son las llantas de servicio aeronáutico o las partes fabricadas con materiales
compuestos, como las fibras de carbono monodireccionadas o los materiales
cerámico metálicos.
Complemento
entre métodos
Los métodos de un grupo de END no sustituyen a los métodos de otro grupo;
se complementan entre sí.
El Ultrasonido Industrial no sustituye a los Líquidos Penetrantes y las
Partículas Magnéticas no sustituyen a la Radiografía Industrial. Unos métodos
son efectivos en la superficie del material y otros lo son al interior de su
cuerpo.
Esta circunstancia de expone con más detalle en el siguiente tema,
"Limitaciones del Campo de Acción de los Ensayos No Destructivos".
3-7
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Limitaciones del Campo de Acción de los END
Introducción
Una de las actividades más importantes relacionadas con la aplicación de los
END es elegir el método y la técnica que generen resultados útiles y
confiables para el usuario.
Este tema describe algunas circunstancias que se deben considerar para elegir
el método de Ensayo No Dest1l1ctivo adecuado, principalmente de acuerdo
con el campo de acción y sensibilidad de cada grupo de métodos.
Los grupos de
ensayos no son
sustituibles
Los distintos métodos y técnicas de un mismo grupo (Inspección Superficial,
Inspección Volumétrica'e Inspección de la Integridad o Hermeticidad) se '
pueden intercambiar entre sí. Esto permite aumentar la velocidad de la
inspección o la sensibilidad en la detección de discontinuidades
Sin -.:mbargo. los ensayos de un grupo de métodos no sustituyen a los de otro
grupo. Lo anterior es porque, como se mencionó anteriormente, unos métodos
son efectivos en la superficie del material o a muy poca profundidad; y otros
lo > \1 sólo al interior de su cuerpo.
"taClOnes lA':
la Inspección
Supe:' licial
Los métodos de Inspección Superficial tienen grandes limitaciones para
detectar discontinuidades subsuperficiales.
Los Líquidos Penetrantes no pueden detectar discontinuidades que no estén
abiertas a la superficie del material en inspección. De igual modo, las
Partículas Magnéticas (MT) y el Electromagnetismo (ET) disminuyen
notablemente su sensibilidad cuando aumenta el espesor de la muestra que se
insp.ecciona. Esto es consecuencia de que la intensidad del campo magnético
generado o la corriente inducida decrecen de forma cuadrática o exponencial
con la profundidad, representada por el espesor del material.
Limitaciones de
la Inspección
Volumétrica
Las pruebas de Inspección Volumétrica tienen limitaciones cuando se intenta
encontrar defectos cercanos a la superficie.
Éste es el caso del campo muelio del haz ultrasónico o la faIta de definición
,(penumbra) en una radiografía.
COlltillúa ('11 la siguiente págil/({
3-8
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Limitaciones del Campo de Acción de los END,
Limitaciones de
la Inspección de
la Integridad o
Hermeticidad
Continuación
En el caso de las pruebas de hermeticidad éstas no sustituyen de modo alguno
a los ensayos de los otros grupos; ya que tan sólo aseguran que un recipiente
pueda contener un fluido sin que existan pérdidas apreciables del mismo.
Debido a lo anterior es posible que, en una primera prueba, el recipiente pase
con éxito. No obstante, el recipiente puede contener un defecto que debió
detectarse previamente con alguno de los demás ensayos.
Al paso del tiempo, el defecto podría crecer hasta convertirse en una falla del
material del recipiente. La consecuencia podría ser desastrosa, al acarrear.
pérdidas de bienes materiales e incluso de vidas humanas.
Conclusión
En conclusión, los ensayos de distintos grupos se complementan; pero no se
sustituyen debido a sus propias limitaciones.
Sustituir el ensayo de un grupo con el de otro genera riesgos.
3-9
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Ventajas y Limitaciones de los END
Ventajas
Las principales ventajas de los END son que:
• El material inspeccionado es útil después de la inspección si está sano.
• No hace falta detener la producción, pues no son pruebas intrusivas.
• Se aplican con relativa rapidez.
• Los resultados son repetibles y reproducibles.
• Se pueden aplicar en procesos de producción con un control automatizado
(inspección on line).
• Sólo hay "pérdidas" cuando se detecta un material defectuoso.
• Aumentan la seguridad y confiabilidad de un producto.
• Se pueden emplear en cualquier parte del proceso de producción.
Limitaciones
Las principales limitaciones de los END son que:
• La inversión inicial en equipo es alta; pero se justifica al analizar la relación
costo - beneficio; en especial en lo referente a tiempos muertos en las líneas
de producción. En EUA los END aplicados a los componentes aeronáuticos
representan un 0.03% del precio al consumidor.
• El personal que realiza los END se debe capacitar, calificar y certificar;
además de contar con experiencia acumulada para interpretar correctamente
las indicaciones y evaluar los resultados.
• Sus determinaciones son sólo cualitativas o'semicuantitativas.
• Sus resultados siempre dependen del patrón de referencia empleado en la
calibración.
• Cuando no existen procedimientos de inspección debidamente preparados y
calificados; o cuando no hay patrones de referencia o calibración adecuados,
distintos inspectores pueden interpretar y ponderar una misma indicación de
forma diferente.
• La confiabilidad de los resultados depende en gran medida de la habilidad y
experiencia del inspector.
3-10
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos
Introducción
Los END pueden usarse en cualquier etapa de un proceso productivo:
•
•
•
•
Recepción de materias primas
Subprocesos de fabricación
Inspección final o de liberación
Inspección y comprobación de partes y componentes en servicio
A continuación se describen estas aplicaciones de los END.
Recepción de
materias
primas
Se aplican END durante la recepción de las materias primas que llegan al
almacén para comprobar la homogeneidad, la composición química y evaluar
ciertas propiedades mecánicas.
Este tipo de inspección es muy rentable cuando se inspeccionan partes o
componentes críticos, en los procesos de fabricación controlada o en la
producción de piezas en gran escala.
La siguiente imagen muestra una inspección durante la recepción de
materiales:
Continúa en la siguiente página
3-11
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos,
Continuación
Subprocesos de
fabricación
Durante los diferentes subprocesos de un proceso de fabricación, los END
sirven para comprobar si el componente está libre de defectos producto de:
• un mal maquinado
• un tratamiento térmico incorrecto, o
• una soldadura mal aplicada
La siguiente imagen muestra una inspección durante el proceso de
fabricación:
Inspección final
En la inspección final o de liberación de productos terminados; para
garantizar al usuario que la pieza cumple o supera sus requisitos de
aceptación; que la parte es del material que se había prometido o que la parte
o componente cumplirá de manera satisfactoria la función para la que fue
creada.
Continúa en la siguiente página
3-12
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos,
Continuación
Inspección y
comprobación
de partes y
componentes en
servicio
En la inspección y comprobación de componentes y partes que se encuentran
en servicio, los END permiten:
• verificar que éstos todavía se pueden emplear de forma segura
• conocer el tiempo de vida remanente, o
• programar adecuadamente los paros de mantenimiento para no afectar el
proceso productivo
La siguiente imagen muestra una inspección de una tubería en servicio:
3-13
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una
Empresa
Introducción
Para generar beneficios, los END deben ser parte de un buen programa de
aseguramiento de calidad.
La infonnación que de ellos se obtiene se debe analizar y aplicar en medidas
de tipo preventivo para evitar la repetición de los problemas. De lo contrario,
la aplicación de los END no reduce los costos de producción o de
mantenimiento; pero sí aumenta los costos de inspección.
Beneficios
Los END generan beneficios en las distintas áreas dentro de una empresa:
• Producción
• Mantenimiento
• Aseguramiento de la Calidad
A continuación se describen éstos.
Producción
En el área de Producción, los END generan estos beneficios:
• Aplicados correctamente reducen los costos de producción.
• Reducen la entrada de materia prima defectuosa.
• Reducen tiempos muertos en proceso.
• Aumentan la productividad sin aumentar la capacidad instalada.
• Penniten detectar los errores y corregirlos en los diferentes pasos de un
proceso:
- mal maquinado
- tratamientos térmicos incompletos
-'- defectos de soldadura
Colltinúa en /a siguiente página
3-14
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una
Empresa, Continuación
Mantenimiento
En el área de Mantenimiento, los END generan estos beneficios:
• Ayudan a predecir el estado del equipo o material inspeccionado.
• Ayudan a programar las fechas más convenientes de reparación.
• Aumentan la seguridad de las reparaciones.
• Permiten vigilar la vida remanente de los materiales.
• Reducen los riesgos de accidentes.
• Reducen los paros imprevistos.
• Aumentan los tiempos de operación sin arriesgar la seguridad.
Aseguramiento
de la Calidad
En el área de Aseguramiento de la Calidad, los END generan estos
beneficios:
• Ayudan a reducir el recibir materias primas defectuosas.
• Ayudan a conocer y corregir los defectos ocasionados en la fabricación.
• Permiten mejorar la confiabilidad del producto.
• Ayudan a reducir los costos de otros tipos de inspección.
Beneficio de los
END como
medida
preventiva
Si se desean altos beneficios a partir de los END, debe aplicar éstos como
medida preventiva y no como medida correctiva.
Prevenir permite economizar.
Corregir cuesta más que prevenir.
3-15
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Utilice esta página para (//1otar sus observaciones
3-16
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Capítulo 4
Métodos de Inspección Superficial
Visión General
Introducción
Los métodos de Inspección Superficial son aquéllos que se usan
exclusivamente para comprobar la integridad superficial de un material.
Estos ensayos detectan únicamente discontinuidades que están abiertas a la
superficie o a profundidades menores de "6 mm.
Los métodos de Inspección Superficial por lo general se aplican en
combinación, a fin de obtener resultados más confiables. La Inspección
Visual (VI) y los Líquidos Penetrantes (PI) detectan cualquier
discontinuidad abierta a la superficie; en tanto que las Partículas Magnéticas
(MI) y el Electromagnetismo (EI) detectan discontinuidades
subsuperficiales, siempre y cuando éstas no sean profundas.
Este capítulo describe dichos métodos de END.
Contenido
Este capítulo contiene los siguientes temas:
Tema
Inspección Visual (VT)
El Método de Inspección Visual (VI)
Líquidos Penetrantes (PT)
El Método de Líquidos Penetrantes (PI)
El -Proceso General de PI
Los Consumibles para la Inspección por PI
Partículas Magnéticas (MT)
El Método de Partículas Magnéticas (MI)
El Proceso General de MI
Electromagnetismo (ET)
El Método de Electromagnetismo (EI)
El Proceso General de EI
Las Sondas para la Inspección con EI
4-1
Página
4-2
4-7
4-12
4-20
4-22
4-28
4-37
4-41
4-46
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Inspección Visual (VT)
¿Qué es?
La Inspección Visual (VI) es un método de Inspección Superficial que
consiste en la observación de los materiales a simple vista o con la ayuda de
instrumentos ópticos.
Las actividades e infonnación relacionadas con la Inspección Visual se
identifican por medio de las siglas VI (Visual Testing).
La siguiente imagen muestra una inspección visual de recubrimientos
auxiliada de un detector electrostático:
¿En qué se
basa?
La VI se basa en la capacidad y experiencia del inspector para detectar
indicaciones relevantes mediante el sentido de la vista.
Las observaciones que el inspector realiza durante la Inspección Visual no
son arbitrarias o improvisadas.
La VI como método de END requiere que el inspector posea la mayor
cantidad posible de información acerca de las características de la pieza eI1
inspección. Esta condición asegura que el inspector interprete acertadamente
las posibles indicaciones que detecte en su labor.
¿Para qué
sirve?
La VI sirve para detectar con relativa rapidez las indicaciones de posibles
discontinuidades expuestas en la superficie de los materiales en inspección.
La VI es un paso inicial de la inspección no destructiva y debe
complementarse con otros métodos y técnicas de END.
Cuntinúa en /a siglliente págin([
4-2
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Método de Inspección Visual (VT),
¿Qué requisitos
Continuación
Para realizar una correcta VT, el inspector debe satisfacer estos requisitos:
exige?
• Debe tener un "ojo entrenado". Esto significa que ha aprendido a ver las
cosas en detalle. Tal habilidad requiere de ardua preparación y amplia
expenenCla.
• Debe someterse a un examen de la agudeza visual cercana y lejana cada 6 ó
12 meses y aprobarlo.
• De ser necesario por prescripción médica, debe usar lentes para toda labor
de VT e interpretación de indicaciones. Este examen únicamente verifica
que la persona posee una vista con cierto nivel de sensibilidad.
• Para algunas actividades de inspección, debe someterse a un examen de
discriminación cromática, que se aplica a fin de comprobar que detecta
variaciones de color o tonos cromáticos. En algunos casos, la capacidad
para detectar pequeñas variaciones de un tono de color o la de distinguir un
color en particular es fundamental.
• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o
rechaza¡: una indicación.
• Debe saber qué tipo de discontinuidades pueden detectarse visualmente y
cuáles son las que aparecen con más frecuencia a partir de ciertas
condiciones. Este requisito involucra el conocimiento que tenga el inspector
acerca de la historia previa del material o pieza en inspección.
Nota: el examen de discriminación cromática se realiza sólo una vez; ya que
quien no distingue colores sufre de daltonismo y ésta es una alteración
genética incorregible.
¿Cómo se
realiza?
La VT es un proceso que abarca las siguientes etapas:
Inicio
Preparación de la
superficie
Inspección
Interpretación y
Evaluación
C
Fin
)
/
Continúu en lo siglliente págil/o
4-3
Alfonso R. García Cueta
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Inspección Visual (VT),
¿Con qué se
realiza?
Continuación
Para realizar la VT, el inspector cuenta con varias henamientas, como
equipos de metrología dimensional o de observación directa. A continuación
se describen éstos.
Lentes de aumento o lupas
Normalmente las lentes de aumento o lupas tienen aumentos de 5x y de lOx,
como máximo para los estudios llamados macroscópicos. Sus ventajas son su
bajo costo y que abarcan una amplia área de inspección.
Sistemas de interferencia cromática a con"""luz polarizada
Estos sistemas consisten en emplear luz polarizada sobre una superficie
reflectora. Posteriormente, por medio de los patrones cromáticos fonnados,se
detenninan las zonas con discontinuidades, como en el caso de la inspección
de porcelanas o recubrimientos vidriados.
Endoscopios
Los endoscopios son herramientas que permiten ver al interior de una pieza o
componente sin desarmarlo.
Los endoscopios antiguamente eran llamados "boroscopios" (del inglés bore,
hoyo y scope, ver u observar. Originalmente los endoscopios se usaron para
inspeccionar el interior de los cañones de artillería o los rifles. Actualmente
en españolo ingles se les llama endoscopios, del griego endos (dentro de) y
scopeos (ver).
Existen diferentes tipos de endoscopios:
• ngidos
• flexibles
• remotos
La siguiente imagen muestra un endoscopio rígido:
ContinlÍa cn {(/ siguicllle página
4-4
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Inspección Visual (VT),
¿Con qué se
realiza?
(continuación)
Continuación
Los siguientes avances tecnológicos incorporados a los endoscopios
contribuyen a su versatilidad:
• Sistemas de iluminación intensa por medio de fibras ópticas
• Sistemas de video para registrar permanentemente la inspección
• Sistemas cromáticos (a colores) para una mejor inspección de interiores así
como
• Procesos automatizados que emplean pequeños robots, unidades de control
remoto y sondas
Un endoscopio debe tener las siguientes características para ser una inversión
rentable:
• El sistema de registro primario de la imagen debe ser por medio de CCD.
Los sistemas de fibra óptica y lente no son recomendables para la
digitización de imágenes.
• La presentación de la imagen debe ser preferentemente digitizada. Esto
asegura una mejor calidad de las pequeñas indicaciones.
• La pantalla de video debe tener la más alta resolución posible.
• Los sistemas de video deben ser preferentemente cromáticos. Esto permite
conocer mejor en términos generales el estado del equipo o maquinaria en
inspección.
• Los sistemas de almacenamiento de la información (grabación de la
imagen) deben ser compatibles con los nuevos sistemas de análisis de
imagen por digitización.
La siguiente imagen muestra un endoscopio digital:
CominLÍ(/ el/ I({ siguiel/te págil/o
4-5
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Inspección Visual (VT),
Ventajas
Continuación
La VI tiene las siguientes ventajas:
• Es el método de END más barato y también puede producir grandes ahorros
si se aplica correctamente.
• Si se aplica correctamente como inspección preventiva, detecta problemas
que pudieran ser mayores en los pasos subsecuentes de producción o
durante el servicio de la pieza.
• Se puede aplicar durante cualquier etapa de un proceso productivo o durante
las operaciones de mantenimiento preventivo o correctivo.
• Muestra las discontinuidades más grandes y generalmente señala otras que
pueden detectarse de forma más precisa por otros métodos, como los
Líquidos Penetrantes (PI), Partículas Magnéticas (MI) o
Electromagnetismo (EI).
• Puede detectar y ayudar en la eliminación de discontinuidades que podrían
convertirse en defectos.
Limitaciones
La VT tiene las siguientes limitaciones:
• La calidad de la Inspección Visual depende en gran parte de la experiencia y
conocimiento del Inspector.
• Está limitada a la detección de discontinuidades superficiales.
• Cuando se emplean sistemas de observación directa, como las lupas y los
endoscopios sencillos, la calidad de la inspección depende de la agudeza
visual del inspector o de la resolución del monitor de video.
• La detección de discontinuidades puede ser dificil si las condiciones de la
superficie sujeta a inspección no son correctas.
4-6
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Líquidos Penetrantes (PT)
¿Qué son?
Los Líquidos Penetrantes (PT) son un método de Inspección Superficial de
tipo físico - químico, que consiste en el uso de líquidos coloreados o
fluorescentes para detectar las indicaciones de posibles discontinuidades.
Las actividades e información relacionadas con los END por Líquidos
Penetrantes se identifican por medio de ,las s~glas PI (Penetran! Tes!ing) ,
La siguiente imagen muestra a unos inspectores trabajando con Líquidos
Penetrantes:
¿En qué se
basan?
Los PI se basan en la propiedad que algunos líquidos tienen para filtrarse a
través de las discontinuidades, por efecto de la acción capilar.
Esta misma acción capilar se combina con otras propiedades físicas
específicas de los penetrantes. Así, una sustancia llamada revelador facilita la
extracción del penetrante filtrado en las discontinuidades. Finalmente, éste
emerge a la superficie y genera una indicación visible de la discontinuidad.,
La siguiente imagen muestra varias discontinuidades (porosidades) detectadas
con PI:
Continúa ('n fa siguiclITc página
4-7
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Líquidos Penetrantes (PT),
¿Para qué
sirven?
Continuación
Los PT sirven para:
• detectar y exponer discontinuidades presentes en la superficie de los
materiales; y
• detectar discontinuidades sub superficiales de los materiales, siempre que
estén abiertas a la superficie
Los PT permiten detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras y otras.
discontinuidades superficiales rápida y económicamente con un alto grado de
confiabilidad.
¿Qué requisitos
exigen?
Para realizar una correcta inspección con PT, el inspector deben satisfacer
estos requisitos:
• Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se
buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. De lo
anterior depende qué penetrante seleccionar.
• Debe conocer las condiciones fisicas de la superficie a inspeccionar. Esta
circunstancia influye en la selección del penetrante.
• Debe tomar en cuenta el tipo de material con el que se fabricó la parte o
componente a inspeccionar para evitar reacciones inconvenientes con las
sustancias de los penetrantes (fracturas o fragilidad del material).
• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o
rechazar una indicación.
• Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar los
penetrantes de los que están en las listas de proveedores aprobados o
confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor
una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren
sus productos.
• Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe mezclar productos
de distintos proveedores en un mismo proceso de inspección.
Continú([ en la siguiente página
4-8
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Líquidos Penetrantes (PT),
¿Cómo se
realizan?
Continuación
La inspección por PI abarca las siguientes etapas:
Etapa
1
2
3
4
5
6
7
8
Descripción
Preparación de la superficie
Aplicación del penetrante
Tiempo de penetración
Remoción del exceso de penetrante
Aplicación del revelador
Tiempo de revelado
Inspección, interpretación y evaluación
Limpieza final
Este proceso es extenso y por esa razón se explica con detalle más adelante en
un tema aparte.
¿Con qué se
realizan?
Los materiales consumibles empleados en la inspección por PI son lo
siguientes:
• Removedores
• Penetrantes
• Reveladores
• Agentes emulsificantes
.Estos consumibles se describen a detalle más adelante en un tema aparte.
Continúa en lo siguiente página
4-9
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Líquidos Penetrantes (PT),
Ventajas
Continuación
Las ventajas más notables de los PT respecto de otros métodos de END son
que:
• son efectivos, confiables, rápidos y fáciles de realizar, además de ser
relativamente económicos
• arrojan resultados confiables para determinar discontinuidades superficiales
sin importar su orientación
• son altamente sensibles y permiten detectar discontinuidades pequeñas,
sobre todo si son lineales
• tienen una resolución aceptable tal que permite identificar y distinguir
discontinuidades próximas entre sí
• requieren acceso por un solo lado del material a examinar
• no contaminan
• no requieren condiciones especiales de seguridad para trabajar
• pueden realizarse en campo con un equipo portátil o con sistemas
automatizados
• son adecuados para la inspección de piezas con geometría compleja
• son efectivos tanto en piezas muy pequeñas como en grandes superficies
Además, el personal que realiza la inspección con PT requiere de pocas horas
de entrenamiento para realizar su trabajo en forma confiable.
Continúa en la siguiente página
4-10
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Líquidos Penetrantes (PT),
Limitaciones
Continuación
Las limitaciones de los PT respecto de otros métodos de END son que:
• las características estructurales del material pueden dificultar la inspección y
sus resultados porque:
- la superficie del material a inspeccionar no debe ser porosa
- la técnica sólo detecta discontinuidades superficiales o abietias a la
superficie
- los penetrantes no deben reaccionar químicamente con el acabado
superficial de la pieza en inspección
• se requiere de una muy buena limpieza superficial para poder detectar las
discontinuidades
• la rugosidad superficial de material a inspeccionar puede dar problemas en
la remoción del exceso de penetrante y en la interpretación de las
indicaciones
• una selección incorrecta del tipo de penetrante puede ocasionar problemas
durante su remoción
• una selección incorrecta del revelador puede ocasionar pérdida de la
sensibilidad del método de inspección
• la sensibilidad del método depende en gran medida de la secuencia de
aplicación y de los tiempos del proceso; por lo que las inspecciones deben
ejecutarse siguiendo un orden estricto
• las técnicas de inspección basadas en penetrantes fluorescentes requieren
iluminación especial
4-11
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT
Introducción
La inspección con PI es un proceso que abarca las siguientes etapas
generales:
Inicio
•
Preparación de
la superficie
----.
Aplicación del
penetrante
W
I
Tiempo de
penetración
¡-.
Remoción del
exceso de
penetrante
f----.
Limpieza final
r-
--
..
Aplicación del
revelador
----.
Tiempo de
revelado
----.
Inspección,
Interpretación y
Evaluación
~
Fin
Existen 18 técnicas de PI y cada una tiene etapas específicas, de acuerdo con
los tipos de penetrante, revelador e iluminación empleados.
A continuación se describen las etapas generales del proceso de PI.
Preparación de
la superficie
i En qué consiste?
La preparación de la superficie consiste en limpiar la superficie del material o
.
.
.
pieza a 1J1SpeCclOnar.
La limpieza escrupulosa de la superficie es indispensable para obtener
resultados confiables y útiles. Se deben eliminar de la superficie todos los
contaminantes: óxidos, grasas, aceite, pintura, etc.; pues impiden que el
penetrante se introduzca en las discontinuidades.
Normalmente la limpieza previa a la inspección se realiza en dos pasos; el
primero es propiamente una prelimpieza en la que se pueden emplear medios
químicos o mecánicos para remover los contaminantes de la superficie; y el
segundo, que consiste en la limpieza con un solvente (removedor) que sea
afín con el penetrante que se empleará en la inspección.
i Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que el líquido penetrante tenga una vía
de acceso libre a las posibles discontinuidades que el inspector pretende
detectar.
eol/til/lÍa en la siguiente págil/({
4-12
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Preparación de
la superficie
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
¿ Cómo se hace?
La preparación de la superficie es de tres tipos, según la naturaleza de los
medios que se usen: con medios químicos, con medios mecánicos y con
solventes.
La siguiente imagen muestra la preparación de la superficie con solventes:
Aplicación del
Penetrante
¿En qué consiste?
La aplicación del penetrante consiste en humedecer totalmente las superficies
de la pieza o material a inspeccionar con un líquido penetrante, para que éste
se introduzca en las discontinuidades abiertas a la superficie, mediante la
acción capilar.
¿ Para qué sirve?
El propósito esta etapa es asegurar que este líquido se introduzca en las
cavidades de las discontinuidades para ayudar a detectarlas.
i Cómo se hace?
El líquido penetrante se aplica de tres maneras distintas:
• por inmersión
• por aspersión, atomizado o rociado
• con brocha, pincelo rodillo
La siguiente imagen muestra la aplicación de penetrante con brocha:
CominlÍa en la siguiente página
4-13
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
Tiempo de
penetración
El tiempo de penetración es el tiempo necesario que se deja transcurrir para
que el penetrante se introduzca en las discontinuidades.
Remoción del
exceso de
penetrante
i En qué consiste?
La remoción del exceso de penetrante consiste en eliminar el exceso de
penetrante de la superficie de la pieza o material a inspeccionar.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que el exceso de penetrante se elimine y
así evitar que se seque sobre la superficie de la pieza; ya que puede impedir
que el penetrante emerja de las discontinuidades al aplicar el revelador.
¿Cómo se hace?
La remoción del exceso de penetrante removible con agua se efectúa
mediante el lavado de la superficie con alguno de estos tres medios:
• inmersión
• rociado y
• brocha
En el caso de los penetrantes posemulsificables, se vacía sobre la superficie
un líquido que emulsifica al penetrante y lo vuelve soluble en agua. Después
de transcurrido el tiempo de emulsificación, la superficie se lava con agua
como se describió anteriormente.
Continúa en la siguiente página
4-14
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Remoción del
exceso de
penetrante
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
Cuando el penetrante es removible con solvente, el exceso se debe remover
empleando un material absorbente humedecido con un solvente removedor.
En este caso el exceso nunca se debe remover aplicando el solvente
directamente a la superficie que se desea inspeccionar.
La siguiente imagen muestra la remoción con agua del exceso de penetrante:
La siguieúte imagen muestra la remoción de un penetrante removible con
solvente:
Continúa ell la siguiente página
4-15
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Aplicación del
revelador
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
¿En qué consiste?
La aplicación del revelador consiste en aplicar una sustancia en la superficie
del material a inspeccionar, que absorbe y extrae el penetrante atrapado en las
discontinuidades.
Al extraer el penetrante, el revelador se tiñe con éste y genera una indicación.
¿Para qué sirve?
El penetrante que emerge de una discontinuidad es muy poco; por lo que es
necesario hacer más notable su visibilidad para obtener resultados confiables
y útiles.
.
4
El propósito de esta etapa es permitir que las discontinuidades sean visibles al
ojo humano, al hacerlas más notables.
El revelador contribuye a que las indicaciones sean fácilmente visibles.
mediante:
• un fonc 1 de color claro que proporciona un buen contraste para el color de
los pe]
mtes
• la extni, _ión del penetrante de las discontinuidades por absorción
• la reducción de la intensidad de la luz ultravioleta reflejada durante la
observación de las indicaciones cuando se utilizan penetrantes fluorescentes
¿Cómo se hace?
La acción del revelador es una combinación de tres efectos:
• solvencia (capacidad de una sustancia para disolver y producir con otra una
mezcla homogénea)
• adsorción (capacidad de un líquido o un gas de adherirse en la superficie de
un sólido)
• absorción (capacidad de un sólido para ejercer atracción sobre un fluido con
el que está en contacto, de modo que las moléculas del líquido penetran en
el sólido)
ContinlÍa en la siguiente página
4-16
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Aplicación del
revelador
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
El polvo revelador ejerce un efecto adsorcivo y absorcivo sobre los residuos
del penetrante, llevándolos hacia la superficie de la pieza. El penetrante se
puede observar fácilmente cuando se dispersa a través del polvo revelador.
La siguiente imagen muestra la aplicación del revelador:
Tiempo de
revelado
¿ En qué consiste?
El tiempo de revelado es el tiempo que se deja transcurrir para que el
revelador extraiga el penetrante de las discontinuidades.
Comienza inmediatamente después de aplicar el revelador, tan pronto como
se evaporan los solventes y se forma la película blanca de revelador.
El tiempo requerido para que aparezca una indicación es inversamente
proporcional al volumen de la discontinuidad; es decir, mientras mayor es la
discontinuidad, el tiempo de absorción del penetrante es menor.
Además, el revelador extrae más fácilmente el penetrante de discontinuidades
grandes.
¿Para qué sirve?
El tiempo de revelado permite que el revelador haga su trabajo.
ContinlÍa en la siglliente página
4-17
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Inspección,
interpretación y
evaluación
Continuación
¿En qué consiste?
La inspección, interpretación y evaluación consiste en:
•
•
•
•
localizar las indicaciones
distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes
detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño, y
elegir la especificación aplicable para su evaluación
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es:
• verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y
• verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad
¿Cómo se hace?
La inspección y evaluación de las indicaciones en la superficie del material en
inspección depende de la técnica aplicada; ya que debe usarse:
• luz blanca de suficiente intensidad para los penetrantes contrastantes
(visibles)
• luz ultravioleta para los penetrantes fluorescentes
El inspector interpreta y evalúa las indicaciones con base en:
• la normatividad vigente en la materia
• los requisitos del cliente, y
• su experiencia profesional
La siguiente imagen muestra la inspección de una pieza por el método de PT:
COlltilllía ell la siglliente página
4-18
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de PT,
Limpieza final
Continuación
¿En qué consiste?
La limpieza final consiste en:
• limpiar totalmente todas las superficies del material en inspección del
penetrante y revelador remanentes; y
• verificar que ninguna sustancia quedó alojada en las cavidades de las
discontinuidades de la pieza o material en inspección
i Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que no se acumule humedad y produzca
.corrosión; o que interfiera en el uso o proceso posterior a la inspección.
¿ Cómo se hace?
La limpieza final de la superficie debe ser:
• similar a la que se empleó en la etapa de preparación:
- con medios químicos
- con medios mecánicos o
- con solventes
• afin al tipo de penetrante que se usó para la inspección
La siguiente imagen muestra la limpieza final de una pieza a la que se le
practicó todo el proceso de PT:
4-19
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Consumibles para la Inspección por PT
Introducción
En la inspección con PT intervienen cuatro sustancias o consumibles
fundamentales:
• los removedores
• los penetrantes
• los reveladores
• los agentes emulsificantes
A continuación se describen éstos.
Los
removedores
~os
penetrantes
Los removedores son mezclas líquidas de diferentes solventes que tienen"la
propiedad de disolver, diluir o remover los contaminantes superficiales y los
líquidos penetrantes, tanto visibles como fluorescentes.
"
Los penetrantes son una mezcla de ingredientes en forma líquida con
propiedades físicas y químicas que les permiten:
• introducirse en pequeñas aberturas y
• revelar, mediante una técnica, las posibles discontinuidades de un material
Además, deben tener estas características:
• alta capacidad de penetración en las discontinuidades
• mínima pérdida de solventes por evaporación
• fácil remoción de la superficie, sin afectar el penetrante de la discontinuidad
• posibilidad de permanecer en estado líquido
•
•
•
•
alta afinidad con el revelador
facilidad para formar películas muy finas
estabilidad del color o de la fluorescencia
fácil visibilidad, aún en bajas concentraciones
•
•
•
•
inocuos respecto del material sujeto a inspección
inodoros, atóxicos y con un alto punto de inflamabilidad
estables bajo condiciones de almacenamiento
económicos en su precio
Lü" penetrantes se clasifican en estos tipos:
• Fluorescentes
- lavables con agua
- posemulsificables
- removibles con solvente
• Contrastantes (Visibles)
- lavables con agua
- removibles con solvente
Continúa en la siguiente págil/{/
4-20
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Consumibles para la Inspección por PT,
Los reveladores
Continuación
Los reveladores son sustancias en polvo que por su composición:
• se adhieren a la superficie del material en inspección y fOfilan una película
muy delgada sobre ésta
• extraen el penetrante atrapado en las discontinuidades y lo hacen más
visible alojo humano
Los reveladores sirven para detectar las discontinuidades por medio de la
acción capilar y una combinación de los efectos de solvencia, adsorción y
absorción.
El polvo revelador, al entrar en contacto con el penetrante infiltrado en la
discontinuidad, lo disuelve, lo adsorbe y lo absorbe hacia la superficie del
material en inspección.
Posteriormente, al salir el penetrante a la superficie, éste se dispersa a través
del polvo revelador que quedó en ésta y forma una indicación. Entonces el
inspector puede detectar la discontinuidad fácilmente.
Los agentes
emulsificantes
Los emulsificantes son sustancias cuya función es emulsionar el exceso de
penetrante de la superficie de un material a inspeccionar, sin afectar el
penetrante que se ha introducido en las discontinuidades. De esta forma el
penetrante emulsionado puede removerse con más facilidad.
4-21
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Partículas Magnéticas (MT)
¿Qué son?
Las Partículas Magnéticas (MI) son un método de Inspección Superficial de
tipo físico, que consiste en el análisis del comportamiento de los campos
magnéticos de los materiales magnetizables.
Las actividades e información relacionadas con los END por Partículas
Magnéticas se identifican por medio de, las siglas MI (Magnetic Testing).
La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con Partículas
Magnéticas:
¿En qué se
basan?
Las MI se basan en el análisis de la~ distorsiones del campo magnético o de,
los polos en un material con características específicas, al que se le denomina
ferromagnético; y en el que se generó o indujo un campo magnético
artificialmente.
Si un material ferromagnético se magnetiza, su campo magnético es
homogéneo a lo largo de todo su cuerpo:
CO/llinlÍa en /a siguiente págin({
4-22
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Partículas Magnéticas (MT),
¿En qué se
basan?
(continuación)
Continuación
Esta característica se puede "ver" al rociar sobre el material un polvo
ferromagnético, al que se le llama partículas magnéticas. Por influencia del
campo magnético, las partículas se acomodan a lo largo de la superficie de
todo el material, de acuerdo con el polo norte y el polo sur del campo
magnético.
Sin embargo, si el material tiene una discontinuidad, ésta interrumpe el
campo magnético o lo distorsiona y provoca que se genere otro campo con
una polaridad opuesta a la del campo original:
N
s
N
Las partículas magnéticas se acumulan en torno a la discontinuidad y la
dibujan, por así decirlo. Esto permite detectar visualmente lo que era
imposible para el ojo humano:
Continúa en la siguiente página
4-23
Alfonso R, García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Partículas Magnéticas (MT),
¿Para qué
sirven?
Continuación
Las MT sirven para:
• detectar y exponer discontinuidades presentes en la superficie de los
materiales; y
• detectar discontinuidades sub superficiales de los materiales, siempre que
estén a una profundidad máxima de aproximadamente 6 mm (114 in),
Las MT permiten detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras y otras
discontinuidades superficiales rápida y económicamente con un alto grado de
confiabilidad,
La siguiente imagen muestra una grieta en un cordón de soldadura detectada
con MT:
¿Qué requisitos
exigen'?
Para realizar una correcta inspección con MT, el inspector deben satisfacer
estos requisitos:
• Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se
buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. De lo
anterior depende el tipo de partículas magnéticas que se debe seleccionar.
• Debe conocer las condiciones físicas de la superficie a inspeccionar y las
características metalúrgicas y magnéticas del material a inspeccionar; ya
que de esto depende el tipo de corriente, las partículas magnéticas a emplear
y, en caso necesario, el medio de eliminar el magnetismo residual que quede
en la pieza,
CominlÍa en la siguiente págil/a
4-24
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Partículas Magnéticas (MT),
¿ Qué requisitos
exigen?
(continuación)
Continuación
• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o
rechazar una indicación.
• Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar las
partículas magnéticas de las que están en las listas de proveedores
aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar
al proveedor una lista de qué normas, códigos o especificaciones de
compaüías cubren sus productos .
• Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe mezclar productos
de distintos proveedores en un mismo proceso de inspección.
¿Cómo se
realizan?
La inspección con MT abarca las siguientes etapas:
Etapa
1
2
3
4
5
6
Descripción
Preparación de la superficie
Magnetización de la superficie
Aplicación de las partículas magnéticas
Inspección, interpretación y evaluación
Desmagnetización de la superficie
Limpieza final
Este proceso es extenso y por esa razón se explica con detalle más adelante en
un tema aparte.
COl1tinúa en {([siglliente págin([
4-25
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Método de Partículas Magnéticas (MT),
¿Con qué se
realizan?
Continuación
Para inspeccionar un material con MT, se requiere de:
• un medio de magnetización:
-yugo
- bobina, o
- puntas de contacto
• una fuente de poder extema
• las partículas magnéticas
• un equipo de desmagnetización, si se requiere
El equipo y materiales empleados en la inspección por MT son aplicaciones
simples de principios fundamentales de electromagnetismo y Física.
La influencia del medio de magnetización en los resultados de la inspección
depende fundamentalmente de la intensidad y tipo de las corrientes eléctricas
que esta unidad genera.
La concentración, tipo, tamaño y color de las partículas magnéticas y la
técnica de aplicación de éstas también son un factor importante en el
desarrollo de la inspección.
Para una inspección que arroje resultados útiles y confiables, el inspector
debe conocer y entender:
• el arreglo, funcionamiento y operación del equipo de inspección con MT
• la naturaleza y características de los materiales de la inspección, y
• las distintas técnicas del método y su campo de aplicación
Conrinúa en la siguiente página
4-26
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Partículas Magnéticas (MT),
Ventajas
Continuación
Las ventajas más notables de las MT respecto de otros métodos de END son
que:
• son más rápidas que la inspección por PT
• requieren menos limpieza en el material en inspección que los PT
• detectan discontinuidades superficiales y sub superficiales
• son más efectivas para detectar discontinuidades abiertas a la superficie que
se encuentren tapadas por contaminant~s
• son más precisas para localizar la posición de las discontinuidades internas
• son un método que se adapta a la inspección de piezas grandes y pequeñas
• las indicaciones producidas con partículas magnéticas:
- se forman directamente en la superficie
- penniten estimar las dimensiones, orientación y naturaleza de las
discontinuidades
- son fácilmente observables
- se pueden interpretar de forma inmediata
• el equipo de inspección:
- es de fácil operación
- puede ser portátil
- no requiere mantenimiento exhaustivo o especializado
Además, el personal que realiza la inspección con MT requiere de pocas horas
de entrenamiento para realizar su trabajo en forma confiable.
Limitaciones
Las limitaciones de las MT respecto de otras técnicas de END son que:
• son aplicables sólo en materiales con características específicas, a los que se
les llama ferromagnéticos
• no detectan discontinuidades sub superficiales a mayor profundidad de los 6
mm (1/4 in)
• la profundidad y la orientación de las discontinuidades afecta la sensibilidad
del método para generar las indicaciones
• al trabajar con componentes críticos, como partes aeronáuticas y recipientes
a presión, el inspector debe tener mucha experiencia en la interpretación de
las indicaciones
4-27
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT
Introducción
La inspección por MI es un proceso que abarca las siguientes etapas
generales:
Inicio
•
Preparación de la
superiicie
•
Inspección,
Interpretación y
Evaluación
~
Magnetización de
la superiicie
r
Desmagnetización
de la superiicie
4
~
Aplicación de las
particulas
magnéticas
Limpieza final
~
Fin
)
Existen 32 técnicas de MI. Al igual que las técnicas de PI, sirven para
diferentes aplicaciones y tienen distintos niveles de sensibilidad.
A continuación se describen las etapas generales del proceso de MI.
Preparación de
la superficie
¿En qué consiste?
La preparación de la superficie consiste en cuatro actividades que se realizan
en el material o pieza a inspeccionar:
•
•
•
•
Verificación de la perrrieabilidad magnética
Desmontaje
Obturación o cobertura de aberturas y orificios
Limpieza de la superficie
La verificación de la permeabilidad magnética consiste en comprobar si el
material a inspeccionar se puede magnetizar lo suficiente como para
inspeccionarlo con MI.
El desmontaje y la obturación son actividades que no se realizan
forzosamente en todas las inspecciones. Dependen de la pieza o componente a
inspeccionar y de la técnica específica de MI.
CO/1tinú({ C/1 /a slguicnte jJiÍgil1({
4-28
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Preparación de
la superficie
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
La limpieza de la superficie debe ser escrupulosa. Es indispensable para
obtener resultados confiables y útiles. Se deben eliminar de la superficie todos
los contaminantes: óxidos, grasas, aceite, pintura, etc.
i Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie a inspeccionar
no haya contaminantes que oculten las posibles discontinuidades que el
inspector pretende detectar.
¿Cómo se hace?
La preparación de la superficie es de tres tipos, según la naturaleza de los
medios que se usen: con medios químicos, con medios mecánicos y con
solventes.
Magnetización
de la superficie
i En qué consiste?
La magnetización consiste en imantar la pieza o componente en inspección.
¿Para qué sirve?
La magnetización sirve para que, al aplicar las partículas magnéticas, éstas se
distribuyan sobre la superficie de la pieza o componente en inspección de
acuerdo con los campos magnéticos del material y los tracen.
i Cómo se hace?
La magnetización se efectúa al poner la pieza o componente en inspección en
contacto con una fuente de energía magnética o electromagnética. Estas
fuentes son:
• un imán permanente
• un electroimán o
• una coniente eléctrica que fluye a través de la pieza
ContinlÍa en la siguiente págin({
4-29
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Magnetización
de la superficie
(continuación)
Continuación
El tipo de magnetización de la superficie en inspección se selecciona con base
en los siguientes factores:
• el tipo de pieza o componente a inspeccionar
• la infraestructura disponible para la inspección
• el tipo de discontinuidad que se requiere detectar y su localización
Para magnetizar el material en inspección, hay dos tipos de corriente eléctrica
que se pueden usar: alterna y rectificada.J~a corriente eléctrica se elige según
la posible localización de las discontinuidades a detectar:
Si se requiere detectar
discontinuidades ...
superficiales
superficiales y subsuperficiales
Entonces se usa •••
corriente alterna (AC)
corriente rectificada de media onda (OC)
El campo magnético puede tener orientación longitudinal o circular, según la
herramienta empleada para magnetizar el material en inspección y sus
aplicaciones se describen en la siguiente tabla:
La magnetización con
campo magnético ...
longitudinal
circular
Se realiza con ...
un yugo o una bobina
cabezales o puntas de
contacto
y se usa para detectar
discontinuidades ...
superficiales
superficiales y subsuperficiales:
• paralelas al eje mayor de la
pieza, o
• radiales en los extremos
La siguiente imagen muestra la magnetización longitudinal de una pieza con
un yugo y con una bobina:
Magnetización con un yugo
Magnetización con una bobina
ContinLÍa en la siguiente página
4-30
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Aplicación de
las partículas
magnéticas
Continuación
¿En gué consiste?
La aplicación de las partículas magnéticas consiste en depositar esta sustancia
sobre la superficie del material en inspección.
i Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es que las partículas magnéticas tracen las posibles
discontinuidades del material en inspección para facilitar su detección.
Según su color, hay cinco tipos de partículas magnéticas y cada una tiene una
función específica:
Las partículas magnéticas ...
contrastantes (visibles) de color oscuro
(negro o azul)
contrastantes (visibles) de color claro
(gris o blanco)
Se emplean para ...
detectar discontinuidades muy pequeñas
y cerradas
inspeccionar piezas recién maquinadas
inspeccionar piezas con superficies
oscuras
obtener mayor sensibilidad en la
detección de discontinuidades
contrastantes (visibles) rojas
fluorescentes
En algunos casos, para facilitar la detección de discontinuidades, antes de
aplicar las partículas magnéticas, la superficie del material en inspección se
baña con un medio de contraste blanco. Éste es similar al revelador usado en
los PI; pero tiene mayor adherencia.
La siguiente imagen muestra distintos tipos de partículas magnéticas
contrastantes:
ContinlÍa en la siguiclIle página
4-31
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Aplicación de
las partículas
magnéticas
(continuación)
Continuación
¿Cómo se hace?
Las partículas magüéticas se aplican de distintos modos:
• con una pera de hule (perilla o bulbo) o
• con un rociador
Según su estado fisico, las partículas magnéticas son de dos tipos: secas y en
suspensión. Tienen características distintas y por lo mismo se aplican de en
momentos diferentes:
Las partículas
magnéticas ...
secas
en suspensión
Se aplican ...
al mismo tiempo que se pasa
la corriente eléctrica en el
material en inspección
antes de pasar la corriente
eléctrica en el material en
inspección
Y se emplean para ...
detectar discontinuidades
relativamente grandes
detectar discontinuidades
muy pequeñas y cerradas
La siguiente imagen muestra la aplicación de partículas magnéticas secas con
un rociador:
Continúa en la siguiente págil/a
4-32
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Inspección,
interpretación y
evaluación
Continuación
¿En qué consiste?
La inspección, interpretación y evaluación consiste en:
•
•
•
•
localizar las indicaciones
distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes
detectar las discontinuidades, detenninar su tipo y tamaño, y
elegir la especificación aplicable para su evaluación
i Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es:
• verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y
• verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad
¿Cómo se hace?
La inspección y evaluación de las indicaciones en la superficie del material en
inspección depende de la técnica aplicada; ya que debe usarse:
• luz blanca de suficiente intensidad para las partículas magnéticas
contrastantes (visibles)
• luz ultravioleta para los penetrantes fluorescentes
La inspección visual de las indicaciones se efectúa en parte durante la
magnetización y continúa el tiempo necesario después de que las pm1ículas
magnéticas se hayan estabilizado.
Las indicaciones surgen por la retención de las partículas magnéticas en
donde el campo magnético sufrió alteraciones.
Con base en lo anterior, se puede determinar la existencia de discontinuidades
así como su forma, tamaño y localización.
COlltilllÍa ell la siguiellte página
4-33
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Inspección,
interpretación y
evaluación
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
El inspector interpreta y evalúa las indicaciones con base en:
• la normatividad vigente en la materia
• los requisitos del cliente, y
• su experiencia profesional
Las siguientes imágenes muestran las indicaciones de discontinuidades con
partículas magnéticas contrastantes (visibles) y fluorescentes:
Partículas magnéticas visibles
con un medio contrastante
Partículas magnéticas
fl uorescentes
Continúa en la siguiente página
4-34
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Desmagnetización de la
superficie
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
¿En qué consiste?
La desmagnetización de la superficie consiste eliminar la magnetización
residual que algunos materiales presentan tras la inspección.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es evitar que el magnetismo residual afecte el
funcionamiento o el procesamiento posterior de las piezas o componentes en
inspección.
¿Cómo se hace?
La desmagnetización de la superficie se realiza al aplicar un campo magnético
al material en inspección que se reduce de intensidad paulatinamente. Así
mismo, se cambia su dirección de forma alternada, hasta que el magnetismo
residual en el material queda dentro de los límites de aceptación.
Como regla general, se recomienda que si se emplea cOlTiente alterna, la
superficie se desmagnetice con cOlTiente alterna. De manera similar, si se
magnetiza con cOlTiente rectificada, se debe desmagnetizar con corriente
rectificada.
La siguiente imagen muestra un equipo de desmagnetización:
Continúa
4-35
C!l
fa siguicnte página
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de MT,
Limpieza final
Continuación
¿En qué consiste?
La limpieza final consiste en:
• limpiar totalmente todas las superficies del material en inspección de las
partículas magnéticas y el medio de contraste si éste se usó; y
• verificar que ninguna sustancia quedó alojada en las cavidades de las
discontinuidades de la pieza o material en inspección
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es evitar que queden humedad o partículas
magnéticas en la superficie del material en inspección, que interfieran en el
uso o proceso posterior a la inspección.
¿ Cómo se hace?
La limpieza final de la superficie debe ser:
• similar a la que se empleó en la etapa de preparación:
- con medios químicos
- con medios mecánicos o
- con solventes
• afin al tipo de partículas magnéticas que se usaron para la inspección
4-36
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Electromagnetismo (ET)
¿Qué es?
El Electromagnetismo (ET) es un método de Inspección Superficial que
consiste en el análisis de las variaciones de los campos electromagnéticos
inducidos en un material.
El Electromagnetismo también es conocido como Corrientes de Eddy o
Corrientes de Foucault.
Las actividades e información relacionadas con los END por Electromagnetismo
se identifican por medio de las siglas ET (Electromagnetic Testing).
La siguiente imagen muestra una pieza que es inspeccionada con
Electromagnetismo:
El efecto electromagnético se conoce desde mediados del siglo XIX. De
hecho, el primer registro de aplicación del ET como END data de 1879,20
ailos antes del descubrimiento de los rayos X.
¿En qué se
basa?
La inspección por ET se basa en el efecto de inducción electromagnética. El
electromagnetismo es una energía que se genera entre cuerpos conductores
adyacentes, en el momento en que entre éstos fluye una corriente eléctrica
alterna.
Un generador de corriente alterna se conecta a una bobina de prueba o sonda,
que en su momento produce un campo magnético. Si la sonda se coloca cerca
de un material que es eléctricamente conductor, el campo magnético de la
bobina, llamado primario, induce una corriente eléctrica en el material
inspeccionado. A su vez, esta corriente genera un nuevo campo magnético, el
campo secundario, que es proporcional al primario, pero de signo contrario.
En el momento en que la corriente de la sonda se vuelve cero, el campo
magnético secundario induce una nueva corriente eléctrica en la sonda. Este
efecto se repite cuantas veces cambie de fase la corriente (al pasar de positivo
a negativo y viceversa).
ContinlÍa en la siguiente página
4-37
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Electromagnetismo (ET),
¿En qué se
basa?
(continuación)
Continuación
Las variaciones de la conductividad eléctrica, la permeabilidad magnética, la
geometría de la pieza o de la estructura metalúrgica del material en inspección
causan modificaciones en la corriente inducida. En consecuencia, esto
provoca que también varíe el campo magnético inducido en el material.
Dicho cambio se detecta a partir de la variación del voltaje total que fluye en
la sonda del generador eléctrico que se emplea para producir la corriente
eléctrica alterna. Tales variaciones reflejan la profundidad y forma de las
posibles discontinuidades y se usan para generan indicaciones en forma de
coordenadas cartesianas, que se trazan en la pantalla del equipo de inspección.
Los equipos de inspección de ET se calibran, según lo requiera la inspección,
para detectar:
• fracturas superficiales
• cambios de conductividad eléctrica, o
• cambios en el espesor de una pared
¿Para qué
sirve?
El ET sirve principalmente para inspeccionar y detectar discontinuidades en
materiales electroconductores que no son ferromagnéticos.
Es decir, el ET es una alternativa de inspección para los componentes y piezas
que no pueden inspeccionarse con Partículas Magnéticas.
Continúa
4-38
('/1
la siguiente página
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Electromagnetismo (ET),
¿Qué requisitos
exige?
Continuación
Para realizar una correcta inspección con (ET) el inspector deben satisfacer
estos requisitos:
• Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se
buscan; porque para detectar discontinuidades con ET, éstas deben estar
orientadas perpendicularmente a la corriente electromagnética inducida.
• Debe conocer la forma y las características eléctricas, metalúrgicas y
magnéticas del material a inspeccionar; ya que de esto depende la elección
del tipo de frecuencia, la sonda, la técn~a y, en caso necesario, el medio
para eliminar las posibles interferencias que se produzcan en la pieza o
componente.
• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o
rechazar una indicación.
• Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar las los
instmmentos de inspección y las sondas que están en las listas de
proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario,
debe solicitar al proveedor una lista de qué normas, códigos o
especificaciones de compañías cubren sus productos.
• Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe combinar
productos de distintos proveedores en un mismo proceso de inspección.
¿Cómo se
realiza?
La inspección con ET abarca las siguientes etapas:
Etapa
1
2
3
4
5
Descripción
Preparación de la superficie
Selección de la sonda
Selección de la frecuencia de inspección
Inspección, interpretación y evaluación
Limpieza final
Este proceso es extenso y por esa razón se explica con detalle más adelante en
un tema aparte.
¿Con qué se
realiza'?
Para inspeccionar un material con ET, se requiere de:
• un generador de corriente alterna, con una frecuencia generalmente
comprendida entre .5 y 5 000 kHz
• sondas
ContinlÍa en la siguienlc página
4-39
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Electromagnetismo (ET),
Ventajas
Continuación
Las ventajas más notables del ET respecto de otros métodos de END son que:
• detecta y generalmente evalúa discontinuidades sub superficiales en casi
cualquier conductor eléctrico
• en muchos casos, la inspección por ET puede ser completamente
automatizada
• puesto que no requiere contacto directo, puede aplicarse a altas velocidades
para la inspección continua a bajo costo
• con este método es posible clasificar y diferenciar materiales de aleaciones,
tratamientos térmicos o estructura metalúrgica distintos, siempre y cuando
presenten una diferencia significativa de conductividad
• es excelente para la inspección de productos tubulares, de preferencia
fabricados con materiales no ferromagnéticos, como son los empleados en:
- algunos tipos de intercambiadores de calor
- condensadores, y
- sistemas de aire acondicionado
Limitaciones
Las limitaciones más notables del ET respecto de otros métodos de END son
que:
• debe eliminarse de la superficie cualquier tipo de contaminación o suciedad
que sea magnética o eléctricamente conductora
• generalmente la bobina de prueba debe diseñarse en especial paú una pieza
específica
• la" Jfundidad de la inspección está limitada a aproximadamente 6 mm (1/4
in) ue penetración y depende de la frecuencia elegida para excitar el campo
electromagnético y el tipo de material que se esté inspeccionando
• el Il1spector requiere de entrenamiento y experiencia para calibrar y operar
,: ¡ecuadamente el equipo de prueba
• la señal es sensible a las diferencias en composición y estructura de
material, lo que enmascara pequeños defectos o proporciona indicaciones
falsas
4-40
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de ET
Introducción
La inspección con ET es un proceso que abarca las siguientes etapas:
Inicio
Preparación de la
superficie
Selección de la
sonda
Inspección,
Interpretación y
Evaluación
Limpieza final
Selección de la
frecuencia de
inspección
Fin
A continuación se describen las etapas generales del proceso de ET.
Preparación de
la superfiCie
¿En qué consiste?
La preparación de la superficie consiste en limpiar la superficie del material o
.
.
.
pIeza a 1l1SpeCClOnar.
La limpieza escrupulosa de la superficie es indispensable para obtener
resultados confiables y útiles. Se deben eliminar de la superficie todos los
contaminantes: óxidos, grasas, aceite, pintura, etc.
La importancia de esta etapa radica en que, si bien los equipos de ET pueden
operar sin necesidad de establecer un contacto físico con la pieza, se pueden
producir falsas indicaciones por la presencia de óxidos de fierro, capas de
pintura muy gruesas o algún tipo de recubrimiento que sea conductor de la
electricidad.
Normalmente la limpieza previa se realiza en dos pasos; el primero es
propiamente una prelimpieza en la que se pueden emplear medios químicos o
mecánicos para remover los contaminantes de la superficie; y el segundo. que
consiste en la limpieza con un solvente (removedor).
ContinlÍa en la siguiente pág/¡/{/
4-41
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de ET,
Preparación de
la superficie
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie en inspección no
haya contaminantes que oculten las posibles discontinuidades que el inspector
pretende detectar.
¿Cómo se hace?
La preparación de la superficie es de tres tipos, según la naturaleza de los
medios que se usen: con medios quimico~ con medios mecánicos y con
solventes.
Nota: en caso de existir algún impedimento para remover las pinturas o
recubrimientos del material en inspección, es recomendable que el patrón de
calibración sea similar en su acabado superficial al de la parte sujeta a
inspección.
Selección de la
sonda
¿En qué consiste?
La selección de la sonda consiste en escoger la sonda para la inspección de
acuerdo con la variable sujeta a evaluación.
Ésta es una etapa crítica del proceso de inspección por ET; por lo que es
necesario conocer las ventajas y limitaciones de cada configuración.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es obtener la sensibilidad que se requiere del
método para detectar las discontinuidades.
¿ Cómo se hace?
La selección de la sonda se hace con base en su capacidad de detección. Esta
capacidad es proporcional a:
• la magnitud de la cOlTiente aplicada
• la velocidad (frecuencia) de oscilación de la corriente
• las características de disei'io de la sonda, que incluyen:
- inductancia
- diámetro del enrollamiento
- longitud de la bobina
- número de espiras
Más adelante se describen los distintos tipos de sondas para la inspección por
ET.
Continú({ el/ la siguiel/te página
4-42
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de ET,
Selección de la
frecuencia de
inspección
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
¿En qué consiste?
La selección de la frecuencia de inspección consiste en escoger la que se
refiere:
• al valor de una penetración normal (std depth penetration) del material
• al tipo de discontinuidad que se espera detectar, y
• a la profundidad a la que se encuentra la discontinuidad
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es, al igual que en el caso de la selección de la .
sonda, obtener la sensibilidad que se requiere del método para detectar las
discontinuidades.
¿ Cómo se hace?
Normalmente la selección de la frecuencia se realiza aplicando las tablas con
los valores preestablecidos en función del espesor del material que se
inspecciona, el tipo de aleación y de defecto que se debe localizar.
La frecuencia final de inspección normalmente se ajusta de forma práctica y
dependiendo de la calidad de la señal que se obtenga.
Inspección,
interpretación y
evaluación
i En qué consiste?
La inspección, interpretación y evaluación consiste en:
•
•
•
•
localizar las indicaciones
distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes
detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño, y
elegir la especificación aplicable para su evaluación
En esta etapa, el inspector debe ser cuidadoso en la interpretación de los
resultados, bien sean por observación en pantalla o por lectura; ya que un
cambio en las propiedades del material también afecta las lecturas. Por este
motivo, la interpretación la debe realizar un inspector con amplia experiencia
en este tipo de trabajos.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es:
• verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y
• verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad
ContinlÍa en la siguiente' págil/a
4-43
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de ET,
Inspección,
interpretación y
evaluación
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
i.Cómo ~C' hace?
Cuando se inspeccionan superficies, las sondas se hacen pasar cuidando que
exista un contacto constante entre la superficie y la sonda de inspección. Esto
se logra mediante un resorte que mantiene la sonda los más cerca posible de
la superficie.
En el caso de la inspección externa de productos cilíndricos sólidos o huecos,
la sonda es una bobina que rodea al material y mediante guías se mantiene la
distancia entre el material y la sonda. La velocidad de avance se regula de
forma manual o automática dependiendo del tamaño y cantidad de piezas a
.
.
ll1SpeCclOnar.
En el ( ) de la inspección de tuberías de pared delgada, como es el caso de
los hace" de tubos de los intercambiadores, la sonda es cilíndrica y se hace
pasar por la luz del tubo. La separación entre la pared del tubo y la sonda se
mantiene constante mediante guías y el avance se controla de forma manual o
por medio de sistemas automáticos o semiautomáticos.
Debido a que esta técnica tiene diversas aplicaciones, en algunos casos sólo
se desea determinar el valor de la permeabilidad o de la resistividad del
material para compararlo de forma cualitativa y aceptar o rechazar un
material. En este caso, las lecturas comúnmente son de forma digital. En otros
casos. se compara una curva de conductividad de referencia con la que se
obtiene del material sujeto a inspección.
La siguiente imagen muestra la pantalla de un equipo de ET calibrada para
detectar discontinuidades en tubos:
Continúa en la siguiente página
4-44
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de ET,
Inspección,
interpretación y
evaluación
(continuación)
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
Cuando se desea evaluar daüos superficiales, la presentación es mediante una
pantalla A scan y se marcan los puntos en función de la profundidad que
presenten las indicaciones presentes en un bloque de referencia.
En otros casos, en la pantalla se pueden mostrar los datos en un diagrama de
impedancias y se obtienen curvas que permiten conocer la profundidad y
ubicación de los daüos en el material.
En términos generales, la pantalla de rayos catódicos del equipo de inspección
muestra cómo la pieza o componente en inspección afecta a la corriente
electromagnética. Si existe una discontinuidad, la corriente electromagnética
se reduce. Esto es, las discontinuidades alteran el patrón observado en la
pantalla.
Existe la presentación de resultados por medio de escalas analógicas, en las
que una aguja indica el valor de la lectura en una escala calibrada
previamente.
Los resultados también se presentan a través de pantallas digitales, en las que
se lee un valor, que posteriormente se correlaciona con la variable a medir.
El inspector interpreta el oscilograma y evalúa las indicaciones con base en:
• la normatividad vigente en la materia
• los requisitos del cliente, y
su experiencia profesional
Técnicas de
inspección
Las siguientes imágenes muestran algunos técnicas de inspección con ET:
Inspección de tubos de una caldera
4-45
Inspección automatizada
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Las Sondas para la Inspección con ET
Intl"Oducción
En la inspección por ET se requiere el uso de sondas, que se clasifican en dos
grupos:
• absolutas y
• diferenciales
Este tema describe las características de dichos instmmentos de inspección.
¿Qué son?
Las sondas son dispositivos que generan las corrientes inducidas y al mismo
tiempo permiten su detección para efectuar el análisis de la señal obtenida.
En el campo de los END, a las sondas empleadas en ET también se les llama
bobinas.
Las sondas sirven para inspeccionar:
• superficies exteriores, que pueden tener la forma de un lapicero o de un
transductor
• superficies interiores o exteriores de partes tubulares en las que la
inspección se realiza desde el exterior del componente, en este caso tienen
la f0TI11a de una bobina envolvente, en la que el núcleo es la pieza sujeta a
inspección
• superficies exteriores o interiores de partes tubulares en las que la
inspección se realiza desde el interior del tubo, en este caso tienen la forma
de una bobina en forma de cápsula y se hacen pasar por la luz del tubo.
La siguientes imágenes muestran distintos tipos de sondas:
II1
ContinlÍa en I({ siguiente página
4-46
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Las Sondas para la Inspección con ET,
Sondas
absolutas
Continuación
Las sondas absolutas son aquéllas que realizan la medición sin necesidad de
una referencia directa o de un patrón de comparación. Este tipo de arreglo
tiene aplicaciones en la medición de la conductividad, permeabilidad,
dimensiones o dureza de ciertos materiales.
Ventajas
Las ventajas de las sondas absolutas son que
• responden a cambios bruscos o progresivos de la característica que se mide
• cuando existe más de una indicación, éstas son relativamente fáciles de
separar (interpretación sencilla)
• pueden detectar la longitud real de una discontinuidad
Limitaciones
Las limitaciones de las sondas absolutas son que:
• son muy sensibles a cambios de temperatura (térmicamente son inestables)
• registran cualquier variación de la distancia entre la sonda y la pieza (falsas
indicaciones)
Sondas
diferenciales
Las sondas diferenciales consisten en dos o más bobinas conectadas entre sí;
pero con diferente dirección de enrollamiento. Este arreglo se puede dividir
en dos grupos:
• sondas diferenciales autorreferidas
• sondas diferenciales con referencia externa
A continuación se describen éstas, sus ventajas y sus limitaciones.
ContinIÍa en la siguiente página
4-47
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Las Sondas para la Inspección con ET,
Sondas
diferenciales
autorreferidas
Continuación
Las sondas diferenciales auto referidas cuentan con una bobina que es la que
realiza las mediciones y en un punto cercano, normalmente dentro del cuerpo
del portabobina, existe una segunda bobina con un núcleo de ferrita o zirconio
y con el que se balancea el equipo cuando se calibra el sistema.
La siguiente imagen muestra una sonda diferencial autorreferida:
Sondas
diferenciales
con referencia
externa
Las sondas diferenciales con referencia externa se han diseñado con dos
variantes:
En el primer arreglo, se coloca la bobina de referencia en el material que será
el patrón de comparación y la bobina de medición en el material que se desea
inspeccionar; es decir, las bobinas se encuentran separadas físicamente.
En el segundo arreglo, las bobinas de medición y referencia se colocan sobre
el mismo objeto. Este arreglo tiene la ventaja de que se reducen los efectos de
variaciones por cambios de separación o por características de la pieza que en
.
"
ll1SpeCClOn.
La siguiente imagen muestra una sonda diferencial con referencia externa:
Contillúa ell I({ siguiellte págil/({
4-48
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Las Sondas para la Inspección con ET,
Ventajas y
limitaciones de
las sondas
diferenciales
Continuación
A continuación se presentan las ventajas y limitaciones de las sondas
diferenciales:
Ventajas
• Se reducen las indicaciones falsas provenientes de las variables no
estudiadas.
• Se mejora la calidad de la indicación lograda.
Limitaciones
• Sólo se conoce el fin o el principio de una discontinuidad longitudinal.
• Se reduce la sensibilidad de la inspección.
4-49
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Utilice este e.spacio para anotar SIIS observaciones
4-50
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Capítulo 5
Métodos de Inspección Volumétrica
Visión General
Introducción
Los métodos de Inspección Volumétrica son aquéllos que se usan para:
• comprobar la integridad de un material en su interior, y
• detectar discontinuidades internas que no son visibles desde la superficie de
la pieza
Estos métodos deben considerarse como complementarios entre sí, ya que
cada uno es especialmente sensible a un tipo detenninado de indicación; por
lo que al combinarlos las discontinuidades localizadas en el interior de un
material se detectan y evalúan con mucha precisión.
Métodos
Los métodos de Inspección Volumétrica son:
•
•
•
•
Radiografía Industrial (RT)
Ultrasonido Industrial (UT)
Radiografía Neutrónica (NT)
Emisión Acústica (AET)
En este capítulo se describen las dos técnicas que la Industria latinoamericana
emplea con mayor frecuencia: la Radiografía Industrial (RT) y el Ultrasonido
Industrial (RT).
Contenido
Este capítulo contiene los siguientes temas
Tema
Radiof(rafía Industrial (RT)
El Método de Radiografía Industrial (RT)
El Proceso General de RT: Actividades Previas
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección
Los Eqlti20s y Materialespara R T
Ultrasonido Industrial (UT)
El Método de Ultrasonido Industrial (UT)
El Proceso General de UI
Los Equipos y Materiales para UT
5-1
Página
..
5-2
5-8
5-13
5-18
5-24
5-30
5-35
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Radiografía Industrial (RT)
¿Qué es?
La Radiografía Industrial (RT) es un método de Inspección Volumétrica de
tipo físico que consiste en exponer un material a la radiación electromagnética
para que ésta genere una imagen en un medio de registro.
Las actividades e infonnación relacionadas con la Radiografía Industrial se
identifican por medio de las siglas RT (Radiographic Testing).
La siguiente imagen muestra una inspección con RT:
¿En qué se
basa?
La RT se basa en la interacción de un material y la radiación electromagnética
a la que este material se expone.
La RT usa rayos X o rayos gamma, cuya radiación electromagnética tiene una
longitud de onda muy corta y es de alta energía.
Al atravesar un material con rayos X o gamma, éste absorbe o atenúa la
radiación electromagnética. Tal absorción es proporcional a la densidad,
espesor, y configuración del material en inspección.
La radiación que traspasa el material se registra en un medio como una
película radiográfica. La radiación electromagnética afecta la emulsión
fotográfica de la película del mismo modo que lo hace la luz.
Continúa en la siguiente púgin(/
5-2
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Radiografía Industrial (RT),
¿En qué se
basa?
(continuación)
Continuación
Posteriormente, al revelar la película radiográfica, las zonas de mayor
densidad aparecen en tonos claros y las de menor densidad, en tonos oscuros.
Una discontinuidad aparece como una indicación en tonos oscuros.
La imagen que la radiación genera en el medio de registro es la información
en la que se basa la evaluación e interpretación de los resultados de este tipo
de ensayo.
Actualmente también se usan otros medios de registro como el video
convencional y el video digital. En estos casos, el inspector interpreta y
evalúa la información que aparece en la pantalla de los equipos de video
incorporados a los equipos radiográficos.
La siguiente imagen muestra la inspección de una radiografía:
Continúa en la siguiente pági1la
5-3
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Radiografía Industrial (RT),
Técnicas de RT
Continuación
Existen dos técnicas de RT:
• radiografía con rayos X
• radiografía con rayos gamma
La principal diferencia entre éstas es el origen de la radiación
el ectromagn éti ca:
• Los rayos X se generan por medio de un alto potencial eléctrico.
• Los rayos gamma se producen por desintegración atómica espontánea de un
radioisótopo.
¡,Para qué
sirve?
La RT sirve para detectar:
• discontinuidades macroscópicas en el interior de un cuerpo, y
• variaciones en su estructura interna o en su confíguración física
Así mismo, la RT permite obtener información para:
• asegurar la integridad y confiabilidad de un producto
• desarrollar mejores técnicas de producción, y
• perfeccionar un producto en particular
Las siguientes imágenes muestran discontinuidades detectadas con RT:
ContinlÍa en la siguiente página
5-4
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Radiografía Industrial (RT),
¿ Qué requisitos
exige?
Continuación
Para realizar una correcta inspección con RT, el inspector debe satisfacer
estos requisitos:
• Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se
buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar.
• Debe tomar en cuenta el tipo de material del que está fabricada la parte o
componente a inspeccionar y otros aspectos como son las condiciones
físicas de la superficie a inspeccionar, el tipo de metal, su configuración y el
espesor de la pared a radiografiar. De lo anterior depende la selección del
radioisótopo o el kilovoltaje que se use durante la inspección.
• Debe aplicar todas las medidas obligatorias de seguridad radiológica
(distancia física entre el inspector y la fuente, barreras de protección y
tiempo de exposición), que eviten que el inspector sufra dosis de radiación
innecesarias.
• Debe vigilar, si usa película radiográfica, que ésta cumpla con los requisitos
de densidad radiográfica y de calidad de la imagen.
• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o
rechazar una indicación.
• Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar los
equipos y materiales que están en las listas de proveedores aprobados o
confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor
una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren
sus productos.
ContinLÍa en la siguiente página
5-5
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Radiografía Industrial (RT),
¿Cómo se
realiza?
Continuación
La inspección con R T abarca estos dos procesos:
I. Actividades previas
Etapa
1
2
3
4
5
6
Descripción
Selección de la fuente de radiación
Selección de la película radiográfica o el medio de registro
Cálculo de la distancia entre la fuente, el material y el medio de registro
Preparación de la superficie
Arreglo del equipo para la inspección
Verificación de la Aplicación de las medidas de seguridad radiológica
II. Actividades de inspección
Etapa
1
2
3
"t
5
Descripción
Radiación del material en inspección
Evaluación de la radiografía
Revelado de la película radiográfica
Interpretación y evaluación de los resultados
Limpieza final
Estos procesos son extensos y por esa razón se explican con detalle más
adelante en un tema aparte.
¿Con qué se
realiza?
Los equipos y materiales empleados en la inspección por RT son lo
siguientes:
• Fuente de radiación (rayos X o
rayos gamma)
• Consola de controles de la fuente
• Película radiográfica o medio de
registro
• Pantallas intensificado ras
• Indicadores de calidad de imagen
• Accesorios
Estos equipos y materiales se describen a detalle más adelante en un tema
aparte
COlltinlÍa en lu siguiente págino
5-6
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Radiografía Industrial (RT),
Ventajas
Las ventajas más notables de la RT respecto de otros métodos de END son
que:
•
•
•
•
•
Limitaciones
Continuación
son un excelente medio de registro de inspección
su uso se extiende a diversos materiales
se obtiene una imagen visual del interior del material
se obtiene un registro permanente de la inspección
descubre los errores de fabricación y ayuda a establecer las acciones
correctivas
Las limitaciones de la RT respecto de otros métodos de END son que:
• no se recomienda su aplicación en piezas de geometría complicada
• no deben emplearse cuando la orientación de la radiación sobre el objeto sea
inapropiada, ya que no es posible obtener una definición correcta
• la pieza o componente a inspeccionar debe ser accesible al menos por dos
lados
• su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad
• requieren personal altamente capacitado, calificado y con experiencia
• requieren de instalaciones especiales como son: el área de exposición,
equipo de seguridad y, si se usa película radiográfica, un cuarto oscuro para
el proceso de revelado
• las discontinuidades de tipo laminar no se pueden detectar con este método
5-7
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de RT: Actividades Previas
Introducción
La inspección con RT es un proceso divido en dos partes. La primera es de
actividades previas a la inspección y abarca las siguientes etapas generales:
Inicio
...
Selección de la
fuente de radiación
-.
Preparación de la
superficie
--.
Actividades
de inspección
¡-.
Cálculo de la
distancia entre la
fuente, el material
y el medio de
registro
del equipo
¡-.
---. Arreglo
para la inspección
Verificación de la
aplicación de las
medidas de
seguridad
radiológica
¡-.
Selección de la
película
rad iog ráfic.a o
medio de registro
A continuación se describen estas primeras etapas del proceso de RT.
Selección de la
fuente de
radiación
¿En qué consiste?
La selección de la fuente de radiación consiste en decidir si el material a
inspeccionar se radiará con rayos X o rayos gamma; y el kilovoltaje o el
radio isótopo adecuados respectivamente.
¿ Para qué sirve?
Seleccionar la fuente de radiación tiene como propósito definir cuál es la que
puede proporcionar los mejores resultados para la detección de
discontinuidades.
¿ Cómo se hace?
La fuente de radiación se selecciona con base en dos criterios:
• aspectos físicos del material en inspección (tipo de metal, configuración y
espesor de la pared a radiografiar)
.• disponibilidad de energía eléctrica para hacer la inspección
Continúa E'n la siguientE' páginu
5-8
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades Previas,
Selección de la
película
radiográfica o
medio de
registro
Continuación
¿En qué consiste?
La selección de la película radiográfica o el medio de registro consiste en
decidir qué película radiográfica se debe usar para registrar la inspección
radiográfica; o si se prefiere cinta de video analógico o digital.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta selección es obtener la mejor imagen posible de acuerdo
con las características de cada medio de registro.
¿Cómo se hace?
La selección se hace con base la relación entre la sensibilidad del medio de
registro y el tiempo necesario de exposición a la radiación electromagnética.
Cálculo de la
distancia entre
la fuente, el
material y el
medio de
registro
i En qué consiste?
El cálculo de la distancia entre la fuente de radiación y el material en
inspección y el medio de registro consiste en determinar cuánto espacio debe
separar a unas de otras.
i Para qué sirve?
El propósito de calcular la distancia entre estos elementos es determinar el
espacio adecuado para lograr los mejores resultados en la inspección.
Cuntinú{{ en I({ siglliente página
5-9
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades Previas,
Preparación de
la superficie
Continuación
¿En qué consiste?
En la RT no es necesaria una preparación escrupulosa de la superficie del
material en inspección como sucede con los métodos de Inspección
Superficial.
Sin embargo, no está de sobra limpiar la superficie del material o pieza a
inspeccionar, sobre todo para proteger el equipo de RT.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie a inspeccionar
no haya contaminantes que:
• interfieran la detección de las posibles discontinuidades al generar
indicaciones falsas
• dañen el equipo de RT
¿Cómo se hace?
Por lo general la preparación de la superficie para la inspección con RT se
realiza al lavar ésta con agua y jabón o al tallarla con un solvente ligero que
elimine óxidos, grasas, aceite, etc.
La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con una fuente de
rayos X en una superficie preparada:
Continúa en la siguiente púgil/a
5-10
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades Previas,
Arreglo del
equipo para la
inspección
Continuación
¿En qué consiste?
El aneglo del equipo para la inspección es colocar a la distancia previamente
calculada:
• la fuente de radiación frente al material en inspección, y
• la película radiográfica del otro lado del material en inspección
¿Para qué sirve?
Este aneglo tiene el propósito de que el espacio entre la fuente, el material y
el medio contribuya a lograr la mayor nitidez posible de la imagen que la
radiación electromagnética genere en el medio de registro.
¿ Cómo se hace?
El aneglo del equipo para la inspección se hace en dos pasos:
l. Se mide el espacio que separa a un componente del otro con una cinta
métrica o con un aparato de precisión como un micrómetro o un vernier
y se marca esta distancia.
2. Se emplazan la fuente de radiación y el medio de registro a la distancia
previamente marcada.
Las siguientes imágenes muestran a dos inspectores arreglando el equipo para
la inspección con rayos X y con rayos gamma respectivamente:
COllfinúa en la siguiente púgina
5-11
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades Previas,
Verificación de
la aplicación de
las medidas de
seguridad
radiológica
Continuación
¿En qué consiste?
La verificación de la aplicación de las medidas de seguridad consiste en
constatar que para realizar la inspección se están cumpliendo las reglas
obligatorias que eviten dosis innecesarias de radiación para el inspector o el
operario del equipo de rayos X o rayos gamma.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta verificación es evitar el riesgo y las consecuencias para la
salud de estar innecesariamente expuesto a la radiación electromagnética.
i Cómo se hace?
Las medidas de seguridad contemplan:
• mantener una distancia determinada entre el inspector u operario y la fuente
de radiación
• usar una barrera física de protección (plomo, acero o concreto) durante el
lapso de exposición
• emplear el tiempo mínimo indispensable para estar expuesto a la radiación
La siguiente imagen muestra un radiómetro, equipo que se usa para verificar
el índice de radiación en una zona:
5-12
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección
Introducción
La segunda parte del proceso de RT son las actividades de inspección:
Actividades
previas
•
I
Radiación del
material en
inspección
I
Interpretación y
~ evaluación de los
resultados
--.
I
Revelado de la
película
radiográfica
¡--.
Limpieza final
re
Evaluación de la
radiografía
!
r---.
Fin
~
A continuación se describen éstas.
COlltinúa en la siguiente página .
5-13
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección,
Continuación
Radiación del
material en
inspección
i En qué consiste?
La radiación del material en inspección consiste en exponer éste a la radiación
electromagnética por un tiempo determinado.
¿Para qué sirve?
Exponer un material a la radiación electromagnética tiene el propósito de que
ésta atraviese el material, genere una imagen virtual del cuerpo y ésta imagen
se registre en un medio.
¿Cómo se hace?
Tras arreglar la fuente de radiación y de verificar las medidas de seguridad,
un material se radia de la siguiente manera:
Sí la fuente
es de...
rayos X
rayos gamma
y al terminar el tiempo
Entonces el operario .•.
de exposición ...
enciende el generador de rayos X para que
produzca la radiación electromagnética
saca del contenedor la cápsula del
radioisótopo para liberar la emisión de
radiación electromagnética
apaga el aparato
guarda la cápsula en su
contenedor
La siguiente imagen muestra una fuente de rayos X y un contenedor de
radio isótopos respectivamente:
Contenedor de radioisótopos
Generador de rayos X
ContinlÍa en /a siglliente págin(/
5-14
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección,
Continuación
Revelado de la
película
radiográfica
¿En qué consiste?
El revelado de la película radiográfica consiste en convertir la imagen virtual,
producto de la radiación que pasó por el cuerpo, llegó hasta la película y la
marcó, en una imagen real.
¿Para qué sirve?
El revelado tiene como propósito obtener un registro material útil, la
radiografia en sí, para su interpretación posterior.
i Cómo se hace?
El revelado de la película radiográfica es un conjunto de reacciones químicas,
similar al proceso fotográfico de película fotosensible:
Etapa
1
2
3
4
5
Evaluación de
la radiografía
Descripción
Revelado de la película
Baño ácido o de parada
Baño de fijado
Lavado final
Secado
¿En qué consiste?
En el caso de la RT, las radiografias se evalúan para comprobar si reúnen los
requisitos de calidad que el procedimiento de inspección determina. Tales
requisitos son la densidad radiográfica y la calidad de imagen.
¡,Para qué sirve?
La película radiográfica se evalúa para asegurar que la calidad de la imagen es
suficiente y confiable como para que el inspector interprete acertadamente los
resultados,
i Cómo se hace?
La densidad radiográfica de una película es su grado de "ennegrecimiento"; es
decir, la cantidad de luz que puede pasar de un lado a otro de ésta. Para que
interpretar una película radiográfica confiablemente, ésta debe tener una
densidad entre 2 y 4, dependiendo del tipo de fuente empleada,
Con el objeto de determinar la sensibilidad y la calidad de una radiografía, se
emplean indicadores de calidad de imagen,
,
,?
Contil/IÍ(/
5-15
1'1/
la siguiel/te págil/a
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección,
Continuación
Interpretación
y evaluación de
los resultados
¿En qué consiste?
La interpretación y evaluación consiste en:
•
•
•
•
localizar las indicaciones registradas en la imagen radiográfica
distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes
detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño, y
elegir la especificación aplicable para su evaluación
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es:
• verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y
• verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad
La siguiente imagen muestra a un inspector interpretando una imagen
radiográfica:
Continúa en la siguiente página
5-16
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de RT: Actividades de Inspección,
Continuación
Limpieza final
¿En qué consiste?
La limpieza final en R T consiste en limpiar totalmente las superficies del
material en inspección sobre las que se trabajo. Al igual que la preparación de
la superficie, esta etapa no requiere ser tan escrupulosa como con los métodos
de Inspección Superficial y ésta es una de sus ventajas.
¿Para qué sirve?
-...:
El propósito de esta etapa es evitar que queden sustancias en la superficie del
material en inspección que interfieran en el uso o el proceso posterior a la
inspección.
¿ Cómo se hace?
La limpieza final de la superficie debe ser similar a la que se empleó en la
etapa de su preparación.
5-17
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
Los Equipos y Materiales para RT
Introducción
En la inspección por RT intervienen estos equipos y materiales:
• Fuente de rayos X
• Fuente de rayos gamma
• Consola de controles de la
fuente de rayos X
•
•
•
•
Película radiográfica o medio de registro
Pantallas intensificadoras
Indicadores de calidad de imagen
Accesorios
A continuación éstos se describen detalladamente.
Fuente de rayos
X
Los rayos X se generan con un dispositivo electrónico que convierte la
energía cinética de los electrones en rayos X, al incidir en el ánodo. Según su
potencia, se clasifican en generadores de baja o alta energía. En RT
generalmente se usan tubos de rayos X de baja energía (100 a 400 kV).
Un tubo de rayos X está constituido básicamente por las siguientes partes:
Tubo de rayos X
~
l. Cátodo
2. Ánodo o anticátodo
3. Filamento del cátodo
4. Colimador
5. Blanco
6. Ventana
ContinlÍa en la siguiente página
5-18
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para RT,
Fuente de rayos
X (continuación)
Continuación
El tubo está blindado y su interior se encuentra al alto vacío.
Al pasar energía eléctrica por el filamento del cátodo, éste se calienta y
genera electrones. Los electrones se aceleran por una diferencia de potencial
entre el cátodo y el ánodo.
El colimador que rodea al cátodo evita que los electrones se dispersen y los
dirige como un haz hacia el ánodo. En este viaje, parte de la energía cinética
de los electrones se convierte en fotones de rayos X.
El blanco recibe los rayos X, los focaliza y los dirige a la ventana; por la que
escapan al exterior del tubo para atravesar el material en inspección y generar
la radiografia.
Fuente de rayos
gamma
Los rayos gamma provienen de fuentes radiactivas artificiales producidas para
fines específicos de radiografia industrial, como el iridio 192, el cobalto 60, el
cesio 137yel tulio 170.
Un radioisótopo emite radiación constante; por lo que es indispensable
aislarlo en un contenedor especial. El radioisótopo se encuentra en forma de
pequeñas lentejas dentro de una cápsula conectada a un cable de control. La
cápsula se encuentra, a su vez, dentro de un contenedor blindado.
Cuando la cápsula está dentro del contenedor, el blindaje absorbe la mayor
parte de los rayos gamma.
Cuando la cápsula se saca del contenedor por medio del cable de control, la
radiación del radio isótopo se dispersa en todas direcciones y es así como se
emplea para generar las radiografias.
La siguiente imagen muestra dos cápsulas de radioisótopos unidas con su
cable de control:
Cable de control
Cápsula
Continúa en la siguiente página
5-19
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para RT,
Consola de
controles de la
fuente de rayos
X
Continuación
La consola de controles de la fuente es el arreglo desde el que se regula la
generación de los rayos X. A través de los controles, el operario selecciona las
variables de operación del equipo.
La siguiente imagen muestra a un operario manejando la consola de controles
de un equipo de rayos X:
Peltcula
radiográfica o
medio de
rpgistro
El medio de registro más empleado en RT es la película radiográfica; pero
también existen otros medios como la cinta de video convencional, los
registros polaroid en papel fotográfico y más recientemente el video digital.
La película radiográfica es una hoja delgada de plástico o acetato
transparente, cubierta de por uno o ambos lados de una emulsión de bromuro
de plata, protegida por una capa de gelatina.
La siguiente imagen muestra un esquema de una película radiográfica:
-+-~~,"O'''''"'''-C-:-C~:-C-C~'~'~'~,,":-''''C~ + - -
Capa protectora
Emulsión
¿"C';"~.,..,.}"".""" ""_'_~"'~'...,,_,'."''''''.''''',., """7.""C~'-~~ + - - Base de acetato
·--r'"""-'-'-'-'--''------'-~''''O-'~~~-'-'--'-..C.~'l
+ - - Emulsión
,......,._...._,,,,......,_.,,,... ,,. .,,,..,,,....,,,,...__• + - - Capa protectora
Él estudio detallado de las características de los distintos tipos de película
radiográfica y su respuesta a los rayos X permiten al inspector seleccionar
aquélla que posea la sensibilidad adecuada para detectar las discontinuidades
en los materiales, de acuerdo con su densidad, configuración y composición.
Continúa en /0 siguicnle págin({
5-20
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para RT,
Pantallas
intensificadoras
Continuación
Las pantallas intensificadoras son láminas delgadas de metal o de sustancias
cristalinas, fluorescentes a los X y a los rayos gamma y entre las que se
coloca la película radiográfica.
Las pantallas intensificadoras se emplean para:
• filtrar la radiación incidente y así eliminar la radiación dispersa y de baja
energía
• intensificar la acción fotográfica de la radiación ionizante por la emisión de
electrones libres o de luz ultravioleta o visible que imprimen la placa; y
• reducir el tiempo de exposición de la película radiográfica
En RT se usan pantallas intensificadoras:
• metálicas
• fluorometálicas y
• fluorescentes
ContinlÍa el/ /a siguiente página
5-21
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para RT,
Indicadores de
calidad de
imagen
Continuación
Los indicadores de calidad de imagen son dispositivos que tienen las
siguientes funciones:
• establecer un método común para determinar el valor mínimo de
sensibilidad que se considera aceptable en una imagen radiográfica
• señalar la sensibilidad obtenida en una película radiográfica
• establecer la variación mínima de espesor que se puede observar en la
radiografía
Al realizar la inspección, los indicadores de calidad de imagen se eligen
normalmente de manera que el espesor de éstos represente aproximadamente
el 2% del espesor de la parte a inspeccionar; y, siempre que sea humanamente
posible, se colocan del lado de la fuente de radiación.
Las siguientes imágenes muestran dos tipos de indicadores de lámina
Indicadores de calidad de imagen de
lámina
Indicadores de calidad de imagen de hilo
Continúa en la siguiente página
5-22
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para RT,
Accesorios
Continuación
Los accesorios más empleados en RT son:
• Máscaras y colimadores
• Filtros
• Portapelículas
Máscaras y colimadores
Son dispositivos para reducir la radiación dispersa o secundaria.
Filtros
Son láminas delgadas de metal que se colocan frente al haz de radiación.
Los filtros tienen dos funciones:
• Reducir la sobreexposición en zonas muy delgadas de piezas con diferentes
espesores, cuando no es posible modificar el kilovoltaje de la fuente de
radiación; y
• Reducir el socavado de la imagen radiográfica producido por la radiación
secundaria
Portapelículas
Son fundas de plástico o de lona, en las que se colocan las pantallas y la
película radiográfica.
La función de los portapelículas es proteger a la película radiográfica y a la
pantalla de la luz.
5-23
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Ultrasonido Industrial (UT)
¿.Qué es?
El Ultrasonido Industrial (UT) es un método de Inspección Volumétrica de
tipo mecánico que consiste en atravesar un material con las vibraciones
mecánicas generadas por una onda ultrasónica y medir la transferencia de
energía ultrasónica que sucede en ese cuerpo.
Las actividades e información relacionadas con el Ultrasonido Industrial se
identifican por medio de las siglas UT (Ultrasonic Tesring).
La siguiente imagen muestra una inspección con UT:
¿En qué se
basa?
El UT se basa en la capacidad de un material para transmitir el sonido y la
interacción del sonido con el material en inspección.
Al someter un material al ultrasonido, sus partículas vibran a la misma
frecuencia que el ultrasonido. Es decir, las partículas del material reaccionan
al ultrasonido.
Ahora bien, la propagación de una onda ultrasónica se caracteriza por un
transpOlie de energía y no de masa. Esto significa que cuando un material se
encuentra en equilibrio elástico y se le aplica cierta cantidad de energía, las
paIiículas superficiales comunican la energía recibida a las partículas vecinas.
COlltilllÍo ell la siguiente págillo
5-24
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Ultrasonido Industrial (UT),
¿En qué se
basa?
(continuación)
Continuación
Esta propagación continúa a través de todas las partículas del material. Sin
embargo, el material permanece prácticamente estático.
En una inspección ultrasónica, la vibración que atraviesa un material se
~omporta de manera distinta si el material es uniforme ( está sano) o si tiene
discontinuidades (está dañado).
Esta diferencia puede detectarse y evaluarse:
Si la lectura de la onda es ...
uniforme
variable
El material está presumiblemente ...
sano
dañado
Continúa en fa siguiente página
5-25
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Ultrasonido Industrial (UT),
¿Para qué
sirve?
Continuación
El UT sirve para detectar:
• discontinuidades macroscópicas en el interior de un cuerpo
• variaciones en su estructura interna o en su configuración fisica
Así mismo, el UT permite obtener información para:
• asegurar la integridad y confiabilidad de un producto
• desarrollar mejores técnicas de producción, y
• perfeccionar un producto en particular
OLa inspección ultrasónica tiene, entr~ otras, las siguientes aplicaciones:
• Detección, caracterización y evaluación de discontinuidades internas como:
- laminaciones
- inclusiones
- fracturas, y
- porosidades
• Monitoreo de daños por servicio como:
- medición de espesores de pared
- extensión y profundidad de los daños por corrosión o erosión en la pared
interna de un material
- extensión de los daños por hidrógeno
• Determinación del grado y calidad de la adherencia en uniones bimetálicas
como acero con babbit y acero con stelitte
• Determinación del grado y calidad de la adherencia en uniones materiales
compuestos como compuestos tipo "panal" y plásticos sobre metales
La siguiente imagen muestra la indicación de una discontinuidad en la
pantalla de un equipo de UT:
· ,.. · ,.. · ,..
·· ·· ·· ·· · .. .1 "'3 i 4 iiiI
· ··
·· · · ·
•
.
·
,
,
1110,; n; \. · ·, 'lb ' ·· ·· 11
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
•
+
rOANAtf?'¡OA
in.J
L
50.0 clB
"
+
+
+
+
LLAMAR
+
+
+
+
+
l. O
~
.]
+
OFF
DATOS
12
1f'J
+ •
P=1.138
=,OO~
MEt10.
D=0.657
BASIC REC EMIS PUERTA CAL
-w.;w
DRC
O
OFF
CominlÍa en fa siguiente página
5-26
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Ultrasonido Industrial (UT),
¿ Qué requisitos
exige?
Continuación
Para realizar una correcta inspección con UT, el inspector debe satisfacer
estos requisitos:
• Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se
buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar.
• Debe tomar en cuenta el tipo de material del que está fabricada la parte o
componente a inspeccionar y otros aspectos como son las condiciones
físicas de la superficie a inspeccionar, el tipo de metal, su configuración y
su espesor. De esta información depende la técnica a emplear.
• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o
rechazar una indicación.
• Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar los
equipos y materiales que están en las listas de proveedores aprobados o
confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor
una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren
sus productos.
De igual modo, el equipo ultrasónico debe cumplir con estos requisitos:
• La ganancia del equipo debe ser de por lo menos 60 db; esto es, que pueda
amplificar las señales del orden de 1 000 veces como mínimo.
• La ganancia debe estar calibrada en pasos discretos de 2 db.
• La pantalla, sea de tubo de rayos catódicos o digital, debe tener una retícula
grabada graduada en valores no menores del 2% del total de la escala.
• El ruido del instrumento (señal de fondo) no debe exceder del 20% del total
de la escala vertical cuando la ganancia esté al máximo de operación.
• En el caso de los medidores con lectura digital o analógica, la repetitividad
del instrumento debe ser de 5% como mínimo.
.
• El equipo debe ser revisado y, en caso necesario, recalibrado por un taller de
servicio autorizado por el fabricante. Esto es indispensable si se trabaja con
base en códigos o normas de aceptación internacional como A WS o
ANSIIASME.
Nota: antes de adquirir un equipo es recomendable visitar al proveedor y
comprobar que cuenta con la licencia por parte del fabricante para dar el
servicio de mantenimiento preventivo y correctivo al equipo.
Continúa en /0 sig/liente página
5-27
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
.EI Método de Ultrasonido Industrial (UT),
¿Cómo se
realiza?
Continuación
La inspección con UI abarca los siguientes procesos:
Etapa
1
2
3
4
5
6
7
Descripción
Preparación de la superficie
Generación del haz ultrasónico
Transmisión del haz ultrasónico en el material
Procesamiento del eco ultrasónico
Interpretación de la señal
Evaluación de la indicación
Limpieza final
Estos procesos son extensos y por esa razón se explican con detalle más
adelante en un tema aparte.
¿Con qué se
realiza?
Los equipos y materiales consumibles empleados en la inspección por UI son
lo siguientes .
• Equipo ultrasónico
• Palpadores
• Bloques de calibración
• Acoplantes
Estos equipos y materiales se describen a detalle más adelante en un tema
aparte
Ventajas
Las ventajas más notables del UI respecto de otros métodos de END son que:
•
•
•
•
es una técnica que se aplica rápidamente
arroja resultados exactos para determinar discontinuidades internas
es altamente sensible y pennite detectar discontinuidades pequeñas
tiene una resolución tal que permite identificar y distinguir discontinuidades
próximas entre sí
•
•
•
•
requiere acceso por un solo lado del material a examinar
el inspector interpreta los resultados de fonna inmediata, en tiempo real
no requiere condiciones especiales de seguridad para realizarla
no contamina
Colltinúa en /(/ siguiellle págin([
5-28
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Método de Ultrasonido Industrial (UT),
Limitaciones
Continuación
Las limitaciones del UT respecto de otros métodos de END son que:
•
•
•
•
requiere tiempo si se realiza en forma manual
requiere personal preparado, cuidadoso y con experiencia
el equipo ultrasónico requiere bloques de calibración
las características estructurales del material pueden dificultar la inspección y
sus resultados
• el acabado superficial del material que se examina afecta la calidad de la
inspección
• la inspección se dificulta cuando la microestructura metalúrgica es muy
burda
• no es conveniente para la inspección de piezas con geometría compleja,
espesores muy delgados o configuración irregular
• no es conveniente para detectar o evaluar discontinuidades cercanas a la
cara frontal del material
• el costo del equipo, los accesorios y su mantenimiento es alto
5-29
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de UT
Introducción
La inspección con PT es un proceso que abarca las siguientes etapas
generales:
•
Preparación de
la superficie
~
Generación del
haz ultrasónico
-------
~
Procesamiento del
eco ultrasónico
~
Limpieza final
Interpretación
de la señal
M
k
11
Transmisión del
haz ultrasónico
en el material
Evaluación de
la indicación
n
¡-
Fin
A continuación se describen las etapas generales del proceso de UT.
ContinlÍa e/1 la siguiente página
5-30
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de UT,
Preparación de
la superficie
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
En el UT no es necesaria una preparación escrupulosa de la superficie del
material en inspección como sucede con los métodos de Inspección
Superficial.
Sin embargo, limpiar la superficie del material o pieza a inspeccionar ayuda a
proteger el palpador del equipo de UT.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie a inspeccionar
no haya contaminantes que:
• interfieran la detección de las posibles discontinuidades al generar
indicaciones falsas
• dañen el equipo de UT
¿Cómo se hace?
Por lo general la preparación de la superficie para la inspección con UT se
realiza al lavar ésta con agua y jabón o al tallarla con un solvente ligero que
elimine óxidos, grasas, aceite, etc.
La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con un equipo de UT
en una superficie preparada:
ContinlÍa en la siguiente página
5-31
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de UT,
Generación del
haz ultrasónico
Continuación
i Qué es?
La generación del haz ultrasónico es la conversión de energía eléctrica en
energía mecánica.
¿ Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es generar el haz ultrasónico con el que se explora
el material en inspección
¿Cómo se hace?
El haz ultrasónico se genera así:
Etapa
1
2
3
4
"lllsmisión
del haz
ultrasónico en
el material
Descripción
El equipo ultrasónico genera pulsos eléctricos.
El cable coaxial conduce los pulsos eléctricos hasta el transductor.
El transductor convierte los pulsos eléctricos en vibraciones mecánicas o
ultrasonido.
El transductor transmite el haz ultrasónico al material que se inspecciona desde
la pared frontal.
i En qué consiste?
La transmisión del haz ultrasónico en el material es el viaje que el ultrasonido
realiza en el interior del material en inspección.
¿ Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es que el haz ultrasónico detecte las posibles
discontinuidades que haya al interior de la pieza o componente en inspección.
i Cómo se hace?
El haz ultrasónico viaja por el material, llega hasta la pared final o posterior y
una porción de éste regresa al origen en forma de un eco.
Continúa en la siguiente página
5-32
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
El Proceso General de UT,
Procesamiento
del eco
ultrasónico
Continuación
¿En qué consiste?
El procesamiento del eco ultrasónico es la conversión de éste en una imagen
interpretable.
i Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es que la información obtenida por el haz
ultrasónico se traduzca a un formato que el inspector pueda interpretar.
¿Cómo se hace?
El eco ultrasónico se procesa así:
Etapa
1
2
3
Interpretación
de la señal
Descripción
El transductor recibe el eco ultrasónico y lo reconvierte en pulsos eléctricos.
Los pulsos eléctricos reconvertidos viajan por el cable coaxial de vuelta al equipo
ultrasónico.
El equipo ultrasónico procesa los pulsos y los convierte en una señal en forma de
osciloqrama.
¿En qué consiste?
La interpretación de la señal consiste en:
• localizar las indicaciones registradas en el oscilograma del equipo
ultrasónico
• distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es:
• verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y
• detectar las indicaciones de posibles discontinuidades para su evaluación
posterior
¿ Cómo se hace?
• El inspector interpreta el oscilograma con base su experiencia profesional y
en los valores de tolerancia establecidos.
Continúa en /a siguiente página
5-33
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
El Proceso General de UT,
Evaluación de
la indicación
Continuación
¿En qué consiste?
La evaluación consiste en:
• detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño
• elegir la especificación aplicable para su evaluación; y
• definir si las discontinuidades detectadas son relevantes o no relevantes
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es determinar la gravedad de las discontinuidades
detectadas y su impacto en la operatividad o calidad de la pieza o componente
inspeccionado.
¿Cómo se hace?
El inspector evalúa el oscilograma con base en:
• la normatividad vigente en la materia para la aceptación y rechazo
• los requisitos del cliente, y
• su experiencia profesional
Limpieza final
¿En qué consiste?
La limpieza final en UT consiste en limpiar totalmente las superficies del
material en inspección sobre las que se trabajo. Al igual que la preparación de
la superficie, esta etapa UT no requiere ser tan escrupulosa como con los
métodos de Inspección Superficial y ésta es una de sus ventajas.
¿Para qué sirve?
El propósito de esta etapa es evitar que queden sustancias, como el acoplante,
en la superficie del material en inspección que interfieran en el uso o el
proceso posterior a la inspección.
¿ Cómo se hace?
La limpieza final de la superficie debe ser similar a la que se empleó en la
etapa de su preparación.
5-34
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para UT
Introducción
En la inspección por UT intervienen estos equipos y materiales:
• Equipo ultrasónico
• Palpadores
• Bloques de calibración
• Acoplantes
A continuación éstos se describen detanadaIDente.
Equipo
ultrasónico
El equipo ultrasónico es la herramienta física fundamental de la inspección
ultrasónica. El desarrollo de este equipo es producto de los avances de la
ciencia y la tecnología.
Aunque hay una evolución notable entre los primeros equipos ultrasónicos y
los de más reciente creación, existen características y funciones que
permanecen constantes porque son las que permiten realizar los trabajos de
inspección básicos y más frecuentes.
La siguiente imagen muestra un equipo ultrasónico de pantalla de plasma:
Un equipo ultrasónico debe tener los siguientes componentes básicos:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Suministro de energía
Circuito de reloj
Tubo de rayos catódicos
Generador de barrido
Circuito transmisor
Circuito receptor
Pantalla
Cable coaxial y terminales
Indicador de baterías descargadas
ContinlÍa ('n la siglliente págil/o
5-35
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para UT,
Palpadores
Continuación
En el ámbito de los Ensayos No Destructivos es común que los conceptos
transductor y palpador se usen como sinónimos.
El transductor es el elemento que transforma la energía eléctrica en energía
mecánica o vibraciones (ultrasonido) y viceversa.
El palpador es el arreglo o dispositivo que permite manipular un material
transductor para hacer una inspección ultrasónica.
Un palpador común tiene las siguientes partes y funciones:
---
Función
Parte
Carcasa metálica, que es un
envolvente del cristal de material
piezoeléctrico
Placa protectora o de uso
•
•
•
•
Blindar el transductor
Proporcionarle resistencia mecánica
Facilitar su manipulación
Proteger al transductor del desgaste por abrasión
Partes no visibles
Transductor, que es una pequeña
placa de material piezoeléctrico
Electrodos
• Transformar la energía eléctrica en energía mecánica o
vibraciones (ultrasonido) y viceversa
• Conducir la energía eléctrica hasta el transductor
Material de respaldo
• Soportar al transductor
• Amortiguar las vibraciones mecánicas acústicas
producto de la inercia
• Absorber las vibraciones generadas en el sentido
opuesto al deseado
Interfaces con el equipo ultrasónico
Conector
Cable coaxial
• Conectar de forma segura el cable coaxial a los
electrodos del palpado
• Transmitir pulsos eléctricos del equipo ultrasónico al
palpador y viceversa.
Continúa en la siguiente página
5-36
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para UT,
Continuación
Palpadores
(continuación)
Existe una gran variedad de palpadores, diseñados para necesidades
específicas de inspección. La siguiente imagen muestra algunos de éstos:
Bloques de
Los bloques de calibración, ya sean únicos o en juegos de bloques, son los
patrones de referencia con los que:
calibJ"ación
• se revisa o calibra el equipo ultrasónico
• se ajusta el sistema de inspección, y
• se evalúan las discontinuidades detectadas
Los bloques de calibración también se llaman:
• bloques de pmeba
• bloques de referencia
La siguiente imagen muestra unos bloques de calibración:
CO/1tinlÍa e/1 la siguiente pági/1a
5-37
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Equipos y Materiales para UT,
Acoplantes
Continuación
Los acoplantes son compuestos orgánicos en estado líquido más o menos
viscoso, que se utilizan como un medio acústicamente conductor interpuesto
entre el palpador y el material que se inspecciona.
Los acoplantes desplazan la fina película de aire que existe entre el palpador y
el material que se inspecciona. El acoplante une el palpador y la muestra en
inspección en una interfaz que facilita la' tran~misión de la onda ultrasónica
incidente.
Esto es útil para la inspección ultrasónica porque el aire y todos los gases
atenúan fuertemente el sonido. Entonces, al eliminar el espacio de aire entre
el palpador y la muestra, el acoplante contribuye a conservar la intensidad de
la energía de la onda ultrasónica.
Existen acoplantes con diversos grados de viscosidad, ya que cuanto mayor es
la rugosidad superficial, mayor debe ser la viscosidad del acoplante. Los que
se usan con más frecuencia son los siguientes:
• Agua
• Queroseno
• Gel de celulosa
• Pasta de celulosa
5-38
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Capítulo 6
La Capacitación, la Calificación y la Certificación en END
Visión General
Introducción
En la secciones C, D y E de este capítulo se habló acerca de la información
general relacionada con los END.
Para efectuar una aplicación correcta de los END, debe seleccionarse
previamente con un esquema a seguir para capacitar, calificar y certificar al
personal que realiza este tipo de inspecciones.
En el caso de los END, existen normas intemacionales y nacionales que rigen
la forma en que un individuo debe prepararse para realizar actividades de
END y los medios documentados con que debe demostrar esta preparación y
su experiencia práctica.
Este capítulo trata acerca de:
• la normatividad que regula la preparación en END
• la definición de los conceptos de capacitación, calificación y certificación
en el campo de los END
• las jerarquías de preparación y experiencia END
Contenido
Este capítulo contiene los siguientes temas:
Tema
La Capacitación
La Calificación
La Certificación
Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la
Celiificación en END
Los Niveles de Habilidad en END
6-1
Página
6-2
6-3
6-5
6-6
6-8
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
La Capacitación
¿Qué es?
La capacitación es el desarrollo de las habilidades teóricas y prácticas de un
individuo para que realice una actividad de forma:
•
•
•
•
¿Qué
características
(lene?
Confiable
Segura
Repetitiva
Reproducible
La capacitación en END debe tener estas características:
• Se debe realizar con base en un temario preparado según la norma e igual
para todos los técnicos.
• El instructor debe tener conocimiento y experiencia en el método,
demostrable con documentos.
• El participante debe ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos al
término del curso.
¡,OUf abarca?
Una buena capacitación abarca:
• Textos preparados para el método
• Principios básicos del método
• Lectura de las normas aplicables
• Sesiones teóricas y sesiones prácticas
• Equipo y materiales para las prácticas
• Exámenes de evaluación de la capacitación
6-2
1
1
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
1
1
La Calificación
1
¿Qué es?
I
1
La calificación es la demostración mediante exámenes de que un individuo
posee los conocimientos y habilidades necesarios para realizar correctamente
su trabajo de forma:
•
•
•
•
1
r
J
¿Qué
características
tiene?
Confiable
Segura
Reproducible
Repetitiva
Un examen de calificación en END debe tener estas características:
• Debe evaluar la habilidad o el conocimiento deseados.
• Debe calificar al individuo de forma clara y definida.
Tipos de
exámenes
Los exámenes de calificación en END se dividen en tres grupos:
• de Aptitud Física (e~n
• de Conocimientos
• de Habilidad Práctica
vY'éJ,Ic.o q~\
'J
lo ~ m eVI-
(JI
'SilO! \)
A continuación se describe éstos y las condiciones de aprobación.
Exámenes de
aptitud física
Los exámenes de aptitud física verifican la capacidad física del individuo para
realizar determinadas actividades relacionadas con los END de forma correcta
y sin riesgo para su salud. Se aplican en periodos no mayores de un año.
Los exámenes de aptitud física son los siguientes:
• Agudeza visual
- Agudeza visual lejana
- Agudeza visual cercana
• Discriminación cromática (para descartar daltonismo)
• Estado de salud general (para radiógrafos)
Continúa en la sig lliente pág ina
6-3
Alfonso R. García Cueto
La Calificación,
Exámenes de
conocimientos
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Continuación
Los exámenes de conocimientos evalúan la teoría en relación con los END
que un individuo debe poseer y su capacidad para entender y obedecer las
instmcciones de un procedimiento.
Estos exámenes son distintos según el nivel de capacitación y calificación del
individuo que se requiere comprobar.
Niveles 1 Y II
Los exámenes de conocimientos para los niveles 1 y II son los siguientes:
• El examen general, que evalúa los conocimientos sobre el método.
• El examen específico, que evalúa la comprensión de un procedimiento de
inspección.
Nivel III
Los exámenes de conocimientos para el nivel
nI son los siguientes:
• El examen básico, que evalúa los conocimientos generales de las disciplinas
relacionadas con los END.
• El examen de método, que evalúa a profundidad los conocimientos sobre
los principios y aplicaciones del método de END.
• El examen específico, que evalúa la comprensión de los criterios de
aplicación de un procedimiento de inspección.
Exámenes de
habilidad
práctica
Condiciones de
aprobación
El examen de habilidad práctica evalúa al individuo en su desempeño:
iJ-'
• al realizar una inspección
• al aplicar los criterios de aceptación o rechazo fJ"\\
• al redactar o revisar un procedimiento de inspección IV - " I
Para aprobar los exámenes de calificación el individuo debe cumplir estas
condiciones:
• Aprobar cada examen con un mínimo de 70 aciertos de 1OO.
• Lograr un promedio mínimo de 80 sobre 100 al sumar los tres exámenes.
Importante: un examen con promedio de 60 sobre 100 se considera
reprobado.
I
I
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
I
1
I
La Certificación
¿Qué es?
I
1
La celiificación en END es el procedimiento seguido por el cuerpo de
certificación para confirmar que los requisitos de calificación para un método,
nivel y sector industrial han sido cumplidos antes de emitir un certificado.
I
Importante: la certificación no incluye la licencia de trabajo.
I
El certificado es el documento emitido por el cuerpo certificador bajo las
recomendaciones de la norma ISO 9712, qpe indica que la persona ha
demostrado la competencia definida en el certificado y es el testimonio
documental de que un individuo ha demostrado poseer:
• la capacitación adecuada en el método
• la habilidad necesaria para realizar las inspecciones
• la experiencia necesaria para asegurar que su trabajo es confiable, seguro,
repetitivo y reproducible
¿Qué
características
tiene?
La entidad que emite los documentos de certificación debe mantener registros
que permitan demostrar que el inspector ha cumplido con los requisitos de
certificación.
Importante
Toda la información de la certificación en END debe estar debidamente
documentada y registrada para que sea demostrable por una auditoría técnica
de Aseguramiento de la Calidad.
6-5
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la
Certificación en END
Introducción
La capacitación, la calificación y la certificación en Ensayos No Destructivos
(END) se regula a patiir de normas internacionales que definen entre otros
requisitos:
•
•
•
•
•
•
•
los contenidos
la duración
las actividades teóricas y prácticas
los requisitos para la aprobación
los tipos de exámenes y los contenidos de éstos
los tiempos de experiencia práctica
los documentos que dan constancia de la preparación
A continuación se describen las normas relacionadas con estas actividades en
el campo de los END.
ISO 9712
Es la norma internacional que rige las actividades de todas las sociedades
afiliadas al Comité Internacional de Ensayos No Destructivos (ICNDT) y que
define:
La ISO es una norma de reconocimiento internacional.
•
•
•
•
el programa de capacitación
la forma de realizar los exámenes de calificación
el tiempo de experiencia de los inspectores
la emisión de los certificados de habilidad
Al Comité Internacional están asociados poco más de 105 países miembros de
ISO y de Naciones Unidas. México está representado en este organismo por
el IMENDE, A. C.
ContinlÍa en la siguiente piÍgina
6-6
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la
Certificación en END, Continuación
ANSI/ASNT
CP 189
La ANSI/ASNT CP 189 es la norma americana que sustituirá a la práctica
recomendada SNT-TC-IA.
La ANSI/ASNT CP 189 está elaborada según la norma ISO 9712. Además es
obligatoria, no es sólo una práctica recomendada.
NormaNMX
482
La Norma NMX 482 es la norma oficial mexicana elaborada para establecer
los lineamientos de capacitación, calificación y certificación de personal de
END.
Está elaborada según la norma ISO 9712.
SNTC-TC-IA
La SNTC- TC-1 A es un documento emitido por la ASNT y es la práctica
recomendada para definir respecto de los END:
• el programa de capacitación dentro de una empresa
• la forma de realizar los exámenes de calificación para actividades dentro de
una empresa
• el tiempo de experiencia de los inspectores
• la emisión de los celiificados de habilidad
Ha sido por mucho tiempo el documento más conocido para preparar los
programas de calificación y certificación de personal.
La SNTC-Te -1 A es de adopción voluntaria y las responsabilidades de l~
certificación tan sólo son asumidas por el contratante del personal.
Actualmente, la SNTC-TC-1A esta siendo sustituida por la norma ANSI/ASNT
CP 189.
6-7
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Niveles de Habilidad en END
\
Introducción
~
Los técnicos en END están organizados en niveles de habilidad que reflejan:
• el grado de conocimientos, habilidad y experiencia acumulados
• las actividades pueden realizar con autorización
A esta clasificación se le conoce como los niveles de habilidad en END y son:
•
•
•
•
Aprendiz
Nivel 1
Nivel II
Nivel III
A continuación se describe estos niveles.
Aprendiz
El aprendiz en END es el individuo que está en etapa de entrenamiento inicial
y que:
• no puede realizar una inspección de forma autónoma
• siempre debe realizar su trabajo bajo la supervisión directa de un Nivel 1, II
oIlI
• debe registrarse para posteriormente comprobar que ha acumulado el tiempo
de experiencia necesario para celiificarse
Nivel 1
El Nivel 1 en END es el individuo capacitado y calificado para:
•
•
•
•
conocer los principios básicos del método
realizar una inspección con base en un procedimiento calificado
realizar inspecciones específicas
aplicar criterios de inspección establecidos en un procedimiento
El Nivel 1 en END es el nivel de habilidad más frecuente entre el personal
operativo de inspección.
Para obtener el certificado como Nivel 1 en END, se recomienda acumular
una experiencia en la aplicación del método de por lo menos 6 meses.
Continúa en la siguiente página
6-8
1
I
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Alfonso R. García Cueto
1
I
,
1
Los Niveles de Habilidad en END,
Nivel II
Continuación
El Nivel II en END es el individuo capacitado y calificado para:
• realizar las mismas actividades de un Nivel 1
• ajustar y/o verificar la calibración de un instrumento o sistema de
inspección
• interpretar los resultados de la inspección con base en un código o norma
• supervisar a los niveles 1
• ser el responsable de los resultados
1
1
1
El Nivel II en END es el nivel de habilidad por excelencia de los inspectores
de END y esun verdadero experto en el método de END en el que está
certificado.
Para obtener el certificado como Nivel JI en END, se recomienda acumular
una experiencia previa en la aplicación del método como Nivel 1, de por lo
menos un año.
Nivel III
El Nivel III en END es el individuo capacitado y calificado para:
• ser el responsable de todo el trabajo de inspección en el método en el que
está calificado
• ser el responsable de preparar y calificar los procedimientos de inspección
• entrenar a los niveles 1 y II en la aplicación de los procedimientos de
inspección
• evaluar los resultados discordantes
Para obtener el cetiificado como Nivel III en END, se requiere :
• acumular una experiencia previa en la aplicación del método de por lo
menos 4 o 5 años como Nivel Il .
• tener conocimiento de los otros métodos de END
• tener conocimiento y experiencia en Aseguramiento de la Calidad
o
ó"" \1\..0
b~ Ae..
'W\.Gvkd ~~-e-~
~~6c..Ju-(-~
\ ~ lt-s ~~("14 ¡c.o
\>,,€>c_J¿
6-9
Continúa en la página siguiente
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Los Niveles de Habilidad en END,
Conclusión
Continúa
Concluye aquí la Introducción a los Ensayos No Destructivos.
Elaboramos este texto pensando en los profesionales preocupados por
actualizarse y por contar con henamientas de trabajo acordes con el desarrollo
tecnológico que experimenta la industria moderna.
En nuestros títulos específicos, Ultrasonido Industrial, Líquidos penetrantes,
Partículas magnéticas, Radiografía industrial e Inspección de Soldadura,se
profundiza en cada una de los distintos métodos de END y en las técnicas de
inspección de uniones soldadas, sus requisitos y su aplicación en el campo de
trabajo.
6-10
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Bibliografía
A continuación se presenta la bibliografía de referencia y consulta que apoya
la información que este texto contiene.
American Society for Nondestructive Testing, Recommended practice No.
SNT- TC- I A. Personnel qualification and certification in nondestructive
testing. Ed. Aug 84, USA, Columbus Oh., 1984
AVNER, Sidney H., Introducción a la metalurgiafísica. 2 a ed., México, Ed.
Mc Graw-Hill, 1979
GARCÍA Cueto, Alfonso R., Ensayos No Destructivos por el método de
Líquidos Penetrantes. 2a ed., México, 2004
--- Ensayos No Destructivos por el método de Partículas iVlagnéticas. México,
1989
--- Ensayos No Destructivos por el método de Ultrasonido Industrial. 2 a ed.,
México, 2004
--- Ensayos No Destructivos por el método de Radiografia industrial. México,
2005
-c-
Inspección de soldadura. México, 2005
Gran enciclopedia del mundo. Durvan, S. A., de ediciones, T. 16
Introducción a los métodos de ensayos no destructivos de cont1'01 de calidad de
los materiales. 2a ed., Madrid, Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial
(INTA) "Esteban Torradas", 1968
NA VA Jaimes, Héctor, et al., El sistema internacional de unidades. México;
Centro Nacional de Metrología, 2001
A
Alfonso R. García Cueto
Introducción a los Ensayos No Destructivos
Utilice este e.spacio para anotar SIIS observaciones
B