INDICE.
1. INTRODUCCION A LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
2. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. FUNDAMENTO
3. FUNDAMENTO. TÉCNICAS OPERATIVAS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.
3.1 Inspección visual
3.2 Inspección por líquidos penetrantes
3.3 Inspección magnética
3.3.1 Métodos magnetoscópicos.
3.3.2 Métodos analíticos.
3.4 Inspección radiográfica
3.4.1 Rayos X.
3.3.2 Rayos γ.
3.5 Inspección por ultrasonidos
3.5.1 Métodos por transmisión
3.5.2 Métodos por reflexión.
3.6 Inspección por métodos eléctricos
4. CONCLUSIÓN-RESUMEN
1. INTRODUCCIÓN
¿Cómo puede asegurarse que el material de un producto cumple con los requisitos de calidad para los que fue diseñado? ¿Cómo es posible conocer las posibles irregularidades interiores de una pieza? Para asegurar la calidad es esencial probar los materiales para asegurarse de que cumplen los requisitos y normas para realizar correctamente su función. Este es el fundamento de los ensayos de tipo no destructivo. Estos métodos de ensayo analizan las propiedades del material sin destruirlo, ya sea por estar la pieza en servicio o por el propio valor de la pieza.
2. ENSAYOS DESTRUCTIVOS: FUNDAMENTACIÓN Y APLICACIONES.
En contraste con los de carácter destructivo, su característica principal es que durante su realización no tiene lugar destrucción o deterioro alguno del material (por lo menos en el aspecto macroscópico). Los ensayos no destructivos son pruebas practicadas a un material que no alteran de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales: implican un daño imperceptible o nulo.
Los ensayos no destructivos se basan en medir alguna propiedad del material (impedancia acústica, densidad, resistencia eléctrica…) cuyas variaciones estén relacionadas con la aparición de defectos de cualquier índole y con el comportamiento de las piezas en servicio.
Como consecuencia de su mayor poder de penetración, se les usa para detectar defectos y fallos invisibles o difícilmente visibles superficialmente, producidos en la conformación (rechupes, sopladuras, inclusiones…etc.), defectos de unión (soldaduras incorrectas, encolados defectuosos…etc.) así como defectos que pueden originarse durante tratamientos térmicos y operaciones de acabado (rectificado, lapeado, superacabado…etc.).
Por otra parte, como están destinados al control de calidad de piezas acabadas, deben ser lo suficientemente rápidos y de manejo sencillo para permitir el control de gran número de piezas.
3. TIPOS. TÉCNICAS OPERATIVAS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS DISTINTOS ENSAYOS
En lo que sigue exponemos los métodos más usuales en la técnica actual:
3.1 Inspección visual.
En primer lugar nos encontramos con el más básico y no por ello menos importante de los métodos de control mediante técnicas no destructivas, la Inspección Visual.
Desde el primer momento en que se fabrica o instala un componente (válvula, engranaje, tubería, etc.) el control visual exhaustivo se pone en marcha como primer elemento de juicio para dar la aceptación de una pieza individualmente o de un sistema en su conjunto.
Para ello nos ayudaremos de equipos de iluminación (linternas, focos, lamparillas), de equipos de visión (espejos articulados, lentes de aumento…etc.) y de equipos de medida (pie de rey, manómetros…etc.) y como elemento más importante la experiencia y propio juicio del operador.
3.2 Inspección por líquidos penetrantes
Estos ensayos se emplean para poner de manifiesto los defectos superficiales de las piezas. Para ello se hace penetrar en ellos un líquido por capilaridad que posteriormente se detecta con medios adecuados.
Es un método muy antiguo descubierto al observar las exudaciones que presentaban las piezas limpias después de haber estado sumergidas en aceite.
3.2.1 Técnica y etapas del ensayo de líquidos penetrantes.
Tanto las técnicas de inspección, como los tipos de penetrantes, están divididos en dos grupos básicos: inspección con líquidos penetrantes fluorescentes e inspección con líquidos coloreados.
En ambas técnicas de inspección es muy importante tener aprobado un procedimiento y seguirlo con minuciosidad. Las principales etapas son:
1. Limpieza exhaustiva de la superficie
2. Aplicación del penetrante
3. Medición del tiempo de aplicación
4. Eliminación del exceso de penetrante
5. Aplicación del revelador (si es requerido)
6. Examen y limpieza final
La inspección con penetrantes fluorescentes incorpora el uso de un líquido con pigmento fluorescente, el cual logra aumentar la sensibilidad para aumentar las exudaciones.
La impregnación de la pieza con el líquido fluorescente se puede realizar por inmersión, por pulverización o con una brocha; dependerá del tamaño y naturaleza de la pieza.
Los defectos se detectan por iluminación con luz ultravioleta filtrada (Método Ziglo).
En el ensayo con líquidos colorados se emplea un líquido generalmente de color rojo y dotado de un gran poder de penetración.
El procedimiento de acción es muy similar al caso anterior, usando aquí como revelador talco, el cual recubre la superficie de la forma más uniforme posible. Las discontinuidades se manifiestan como una indicación roja sobre el fondo blanco.
Independientemente del penetrante utilizado, no se puede extraer de sus resultados una información rigurosamente cuantitativa acerca del tipo y tamaño de la discontinuidad, aunque esos resultados, junto con la experiencia del inspector pueden ser muy aclaradores. De forma general se puede decir cuanto mayor es el brillo, la extensión y la persistencia en la indicación mayor será la grieta o discontinuidad.
3.3 Inspección magnética
Según el fin que persigan se suelen dividir en dos grupos: Métodos magnetoscópicos y métodos analíticos.
3.3.1 Métodos magnetoscópicos.
Se aplican exclusivamente a piezas de material ferromagnético y sólo permite la detección de discontinuidades superficiales y subsuperficiales.
Se basan en las perturbaciones que en las líneas de fuerza de un campo magnético producen las grietas, rechupes, sopladuras y heterogeneidades en general, pues estas hacen variar la permeabilidad magnética del metal.
La magnitud de la perturbación depende de la posición del defecto (la más favorable para su detección es la superficial), de su orientación con respecto al campo magnético (la más favorable es la perpendicular a las líneas de fuerzas) y de su extensión.
La sensibilidad del método es tanto mayor cuanto mayor es la intensidad del campo magnético aplicado.
Como fase previa a la detección de los defectos es necesario imantar la pieza, lo cual se puede realizar por los siguientes procedimientos:
Mediante campos longitudinales. Conocido también como imanación polar, debido a que se forman los polos, por los cuales entran y salen las líneas de fuerza. Para ello se introduce la pieza en el interior de una bobina por la que se hace circular una corriente.
Se emplea para detectar fallos cuya orientación longitudinal es perpendicular a las líneas de fuerza.
Mediante campos transversales, al que también se le llama magnetización circular. Al hacer circular una corriente eléctrica por el eje de una pieza el campo magnético producido sigue una trayectoria circular y perpendicular al eje de la corriente. Este caso se presta especialmente para detectar discontinuidades orientadas según la dirección de la corriente.
Para su detección, los defectos se hacen visibles proyectando sobre la pieza un polvo magnético muy fino cuyas partículas se acumulan en mayor cantidad (formando un relieve) en los lugares donde la perturbación tiene lugar. La aplicación del polvo magnético se puede hacer en seco, espolvoreándolo uniformemente sobre la pieza o en suspensión en líquidos (aceites) mejorando los resultados.
Al igual que con los líquidos penetrantes esta técnica no permite conocer con precisión ni la profundidad ni magnitud de las imperfecciones si bien se puede afirmar cuanto mayor sea la cantidad de partículas mayor será el espesor de la grieta o fisura.
Desimanación de las piezas. Las piezas ensayadas sufren una fuerte imanación, sobretodo cuando se utiliza imanación polar. Puesto que se trata de piezas acabadas o semiacabadas será necesario eliminar el intenso magnetismo remanente. Esto se realiza sometiéndolas a un campo alterno continuamente decreciente producido por una bobina.
3.3.2 Métodos magnéticos analíticos.
En este caso la detección del defecto responde a variaciones en valores numéricos obtenidos. Se basan en el hecho de que un comportamiento magnético distinto en el material es índice siempre de variación en su estructura física, de modo que características esenciales de aquel, como su composición en la aleación, tensiones internas o dureza están relacionadas con diversas propiedades magnéticas como imanación de saturación, permeabilidad y fuerza coercitiva. La detección se realiza por medio de equipos adecuados.
3.4 Inspección radiográfica
La radiografía de piezas y soldaduras permite obtener e interpretar la imagen fotográfica producida al incidir rayos X o γ sobre una placa sensible después de haber atravesado el material a analizar.
Los rayos X y γ son radiaciones electromagnéticas al igual que la luz visible, pero de longitudes de onda menores y por lo tanto de mayor energía. Esto les permite atravesar materiales que resultan opacos para otras radiaciones.
3.4.1 Rayos X
La fuente de los rayos X son tubos electrónicos cuyo funcionamiento exige cierto consumo de energía eléctrica suministrada a través de un circuito especialmente diseñado para esta finalidad.
La radiación, después de atravesar la pieza, producirá sobre una película fotográfica una imagen, que al presentar distintas tonalidades, permitirá conocer los defectos y heterogeneidades interiores. Esto se debe a que, irregularidades como poros, sopladuras, grietas…etc. en las que hay distinta densidad de material, se traducirá en un ennegrecimiento variable, según sean más o menos densas que el material base.
3.4.2 Rayos γ
Cuando la dureza de los rayos X no es suficiente para penetrar hasta donde requiere el análisis, se recurre a los rayos γ, de longitudes menores y mayor energía.
En la actualidad los rayos γ se obtienen a través de elementos radiactivos artificiales, es decir, de isótopos radiactivos.
El fundamento del ensayo es análogo al de los rayos X, la pieza a examinar se somete a la radiación que, después de atravesarla, impresiona una placa fotográfica. A partir del aspecto reflejado detectaremos las irregularidades del material.
En contrapunto a los rayos X, los análisis gammográficos no necesitan una fuente de energía y pueden atravesar mayores espesores. Sin embargo, para espesores delgados su sensibilidad es mucho menor, es un proceso más lento unido al peligro por contaminación radiológica que conlleva el uso de isótopos radiactivos.
En consecuencia cuando no exista ninguna razón para el uso de una fuente de isótopos, debe emplearse un equipo normal de rayos X, pues se gana en rapidez y seguridad.
Para identificar la naturaleza de los defectos, existen radiografías patrones con las imágenes de defectos más comunes en orden creciente de severidad y con las cuales pueden compararse las radiografías a interpretar.
3.4 Inspección por ultrasonidos
El examen por ultrasonidos utiliza la propagación del sonido para realizar un control de cualquier material susceptible de ser atravesado por ellos.
Los ultrasonidos son vibraciones elásticas de una frecuencia tan elevada (por encima de los 20Khz), que no entran dentro de la percepción acústica humana.
La dirección y velocidad de propagación de los ultrasonidos en un medio depende de la impedancia acústica, relacionada directamente con la densidad del medio. Así, una onda ultrasónica propagándose en un material, es desviada o reflejada cuando se encuentra otro medio de diferente densidad, como puede ser el aire de una porosidad. De esta propiedad se hace uso para descubrir los defectos en el interior de las piezas.
Los métodos utilizados más usuales son los de transmisión y los de reflexión, siendo de menor importancia los de resonancia y absorción.
3.4.1 Métodos de transmisión
Los aparatos empleados en este método van equipados con emisor y receptor independientes. La pieza se somete a la radiación producida por el emisor de alta frecuencia la es cual es captada por el receptor situado enfrente.
Cuanto mayor es el tamaño del defecto encontrado por las ondas en su camino tanto mayor es su acción interruptora y tanto menor por tanto la energía captada por el receptor.
Este método se encuentra en desuso pues sólo es valido para piezas de pequeño espesor ya que en piezas grandes se producen reflexiones múltiples.
3.4.2 Métodos por reflexión
Estos aparatos captan, mediante un receptor situado en el mismo lado que el emisor, los ultrasonidos reflejados (ecos) en las paredes de la pieza y en los eventuales defectos.
El elemento utilizado como generador-receptor es un material piezoeléctrico (cuarzo o Titanato de Bario generalmente) bien de carácter longitudinal o angular (para superficies irregulares-cordones de soldadura). La sensibilidad del método depende de la elección de las frecuencias empleadas así como del poder resolutivo del elemento emisor (también conocido como palpador).Cuanto mayor sea su sensibilidad con mayor nitidez aparecerán los ecos en las pantallas de visualización.
Este método permite determinar con mayor precisión la profundidad de los defectos.
3.4 Inspección por métodos eléctricos
Están basados en las variaciones de resistencia eléctrica que introducen en un metal conductor las impurezas, grietas o inclusiones no magnéticas. La intensidad eléctrica entre dos palpadores se mide con un amperímetro que acusa cualquier variación en la resistencia.
Este método es usado, por ejemplo, para inspeccionar los raíles ferroviarios en EEUU.
- CONCLUSIÓN
Estos ensayos vistos hacen uso de las variaciones físicas ante fenómenos como el magnetismo o los ultrasonidos para revelar fallos en el material sin producir la destrucción de la pieza estudiada. Además hemos de recordar la importancia de un método tan simple pero no menos importante como es la inspección visual.
El tipo de ensayo a utilizar para detectar los posibles defectos dependerá de numerosos factores si bien la experiencia del operario será de gran importancia, tanto para la elección del método idóneo como su ejecución y sobretodo la interpretación de los resultados obtenidos.