Ensayos No Destructivos (END)

Ensayos No Destructivos (END)

• Los END permiten detectar y evaluar discontinuidades, estructuras o propiedades de materiales, componentes o piezas sin alterar su uso o función.
• Los END se rigen por una metodología de aplicación específica, influenciada por factores económicos de la actividad productiva.
• Los END tienen como objetivos primordiales:
  • Asegurar la calidad y confiabilidad
  • Prevenir accidentes
  • Producir beneficios económicos
  • Contribuir al desarrollo de la ciencia de los materiales

Aplicaciones Industriales y Científicas de los END

• Los END garantizan que los productos cumplan con los estándares de calidad durante los procesos de producción primarios.
• Los END son importantes en la fabricación para asegurar que las variables que afectan el comportamiento de los materiales se mantengan dentro de especificaciones.
• Los END son necesarios para supervisar procesos "in situ" en la instalación de plantas y complejos industriales, así como en obras civiles.
• Los END se utilizan para verificar el estado de mantenimiento e identificar defectos estructurales en equipos industriales durante su funcionamiento.
• La detección temprana de fallas mediante END puede prevenir accidentes, reducir daños económicos y salvar vidas.
• En la investigación científica, los END son auxiliares para estudiar materiales, sus propiedades y comportamientos.

Características Distintivas de los END

• Los END tienen una aplicación específica según el tipo de información deseada y, en algunos casos, según el tipo y estado del material.
• No hay un método de END universal; cada uno tiene un campo específico limitado por la información requerida, diseño del componente y factores económicos.
• La información obtenida mediante END proviene de las propiedades del material, que pueden o no estar relacionadas con las estructuras o propiedades que se buscan detectar.
• Un método no destructivo (propiedades magnéticas) detecta discontinuidades superficiales o subsuperficiales que afectan la resistencia del material (acero en una estructura).
• La verdadera experiencia y el conocimiento científico residen en determinar las relaciones entre propiedades primarias (resistencia mecánica) y variables estructurales que pueden ser verificadas y monitoreadas.

Inspección Visual

• La inspección visual es tanto el método de ensayo no destructivo más antiguo como el menos comprendido y utilizado adecuadamente.
• Requiere una observación realizada con ojos entrenados, a diferencia de simplemente mirar un objeto.
• Se define como la examinación de un objeto utilizando la vista, sola o con instrumentos de amplificación sin alterar el objeto.
• La exactitud visual es esencial para el personal que realiza inspecciones visuales.

Inspección Visual Indirecta

• En escenarios donde la geometría de los componentes dificulta la inspección visual directa, se emplea la inspección visual indirecta.
• Espejos y accesorios facilitan la inspección visual indirecta.
• La "inspección visual remota" se aplica cuando la inspección es complicada debido a la geometría o profundidad, y ciertas herramientas como el endoscopio y otros equipos son usados.

Inspección Visual Remota y Endoscopios

• El "endoscopio", también llamado baroscopio, es el equipo más utilizado en la inspección visual remota.
• Los endoscopios son comunes para inspeccionar áreas o equipos inaccesibles o que requieren desmontaje, y en áreas peligrosas para el personal técnico.
• Los endoscopios son utilizados para gas turbinas, estructuras de aviones, reactores nucleares, etc, y algunos con características especiales en ambientes corrosivos o explosivos.
• Los boroscopios se dividen en:
  • Endoscopios Rígidos: Utilizan lentes clásicas o fibras ópticas para transmitir la imagen.
    • Su diseño es similar a un telescopio
    • económicos con gran variedad de diámetros y dimensiones.
    • No pueden girar en las esquinas.
  • Endoscopios de fibra óptica flexible o Fibroscopios: Constan de miles de pequeñas fibras ensambladas en grupos.
    • Recubiertas para crear gran diferencia en índices refractivos entre la fibra y la superficie, produciendo reflexión interna total.
    • El grupo de fibras debe ser coherente.

Endoscopios Industriales de Fibra Óptica

• Los Fibroscopios son flexibles y están protegidos con grupos de miles de fibras individuales.
• Una fibra es guía o medio transportador de la imagen otro ayuda a iluminar el objeto bajo prueba.
• Hay dos tipos de guias:
  • Guías portadoras de imagen: transporta la imagen formada por los lentes a través de la longitud del endoscopio hasta la posición donde el ojo observa (eye piece).
    • Los diámetros de las fibras varían de 9 a 17 micrómetros (el ajuste preciso es más importante para la resolución).
  • Guías portadoras de iluminación: transporta la alta intensidad desde la fuerte externa para iluminar la superficie del objeto durante la prueba
    • El diámetro típico de las fibras es de 30 micrómetros

Ejemplo de Inspección Visual Remota

• Se utiliza un equipo de inspección visual remota para revisar un segmento de tubería
• Se inspecciona la pared del tubo moviendo la sonda hacia adentro y hacia fuera moviendo la sonda con un controlador.

Conclusión sobre Inspección Visual Remota

• Para obtener los resultados apropiados de una IVR se requiere disciplina, procedimientos de rastreo documentados y un personal debidamente entrenado y capacitado,
• Métodos de IVR incorrectos pueden resultar en condiciones rechazables no interpretadas, incrementando riesgos en la operación de la pieza sometida a prueba.

Introducción a Líquidos Penetrantes

• El ensayo no destructivo por líquidos penetrantes usa la capilaridad de los líquidos para detectar defectos superficiales en diversos materiales.
• Entre los materiales se incluyen metales (ferrosos y no ferrosos), cerámicos, plásticos y vidrios no porosos
• Este método es independiente de la geometría de la pieza, requiere equipo mínimo y detecta fisuras mejor que la radiografía o el ultrasonido.
• El método tiene su origen en la técnica de "aceite y blanqueo" para detectar fisuras en locomotoras y vagones desde fines del siglo XIX.

Técnica de "Aceite y Blanqueo"

• El procedimiento involucraba limpiar, sumergir en aceite y keroseno calientes, remover la mezcla superficial, blanquear con cal y observar manchas de aceite.
• Este ensayo tenía limitaciones por las características del líquido y falta de contraste.

Desarrollo Moderno de Líquidos Penetrantes

• Roberto y José Switzer patentaron un método mejorado en 1941.
• Los procesos actuales tienen gran sensibilidad, capaz de detectar fisuras cuyo espesor está en el orden de décimas de micra.

Fundamentos de los Líquidos Penetrantes

• El método se basa en la capacidad de ciertos líquidos para penetrar y ser retenidos en grietas y poros abiertos en la superficie del material.
• Esta capacidad depende de la mojabilidad, tensión superficial y viscosidad.
• El líquido debe penetrar bien y removerse fácilmente, lo que se logra con mezclas de líquidos orgánicos.
• El método de ensayo con líquidos penetrantes comprende las siguientes operaciones:
  • Limpieza efectiva de la parte a examinar
  • Aplicación del líquido penetrante de manera que cubra
  • Dejar transcurrir el tiempo necesario para la penetración del líquido
  • Remover el líquido penetrante de la superficie para eliminar el liquido residual removido de manera suave
  • Se aplica el revelador como talco pulverizada o en suspensión alcohólica para extraer fallos
  • Se observa si la luz ultravioleta se deberá observar si es fluorescente

Clasificación de líquidos penetrantes

• El tipo de líquido penetrante usado determina variantes en la aplicación del método. Los diferentes tipos de penetrantes han sido motivo de normas que los definen y clasifican
• Los líquidos penetrantes se les clasifica según:
• Pigmento
• Características:
  • Lavables con agua, post-emulsificables, removibles con solvente.
  • Post-emulsificables: El lavado de este tipo de penetrantes complica la realización del ensayo, pero mejora la sensibilidad para la detección de defectos poco profundos y abiertos.

Consideraciones Fundamentales para el Examen con Líquidos Penetrantes

• El éxito y la confiabilidad de un examen con líquidos penetrantes dependen del cuidado y exactitud en la ejecución de cada etapa
• Principios básicos para el examen con líquidos penetrantes:

1. El penetrante debe penetrar en el defecto (limpio y libre de materias contaminantes). Se debe dejar el tiempo apropiado de penetración.
2. No hay que extraerlo, removiendo el penetrante, tanto de la superficie como del interior del defecto. Al utilizar liquido lavable no afecta la fisura y grieta finas.
3. Las grietas y fisuras limpias son usualmente fáciles de detectar. La presencia de contaminantes pueden provocar las siguientes variables:
   • el contaminante puede llenar completamente el defecto e impedir la entrada de penetrante
   • el contaminante puede reaccionar con el penetrante y reducir su coloración o su fluorescencia
   • el contaminante puede ser de tal naturaleza que reduzca o anule la actividad capilar del penetrante.
4. Cuanto menor sea la abertura del defecto, mayor debe ser el tiempo requerido para la penetración
5. Defectos que presentan aberturas anchas requieren técnicas especiales. Si la discontinuidad superficial es más ancha que profunda el lavado o enjuague puede remover el penetrante
6. Se requiere compatibilidad entre el método de lavado, líquido penetrante, líquido removedor, emulsificador y medio revelador y es preciso evitar la mezcla de productos que correspondan a distintos procesos.

Observación y Evaluación de Indicaciones con líquidos penetrantes

• La observación de las indicaciones debe iniciarse inmediatamente después de secado el revelador y debe repetirse por lo menos una vez después de transcurridos 15 a 20 minutos
• Para líquidos penetrantes coloreados, la observación debe hacerse con luz natural o artificial asegurándose que la iluminación no sea inferior a 500 lux en la superficie bajo examen
• Evitar resplandores para mantener sensibilidad visual

La observación de líquidos penetrantes coloreados

• Con penetrantes coloreados pueden verse indicaciones de color rojo intenso
• La profundidad del color y la velocidad con que se extiende puede relacionarse con la profundidad del defecto

En general se puede observar

• En la pieza poros gruesos (Pg)
• En la unión soldada fisuras anchas conectadas con cavidades (FaC), poros gruesos(Pg) y fisuras finas(Ff)

Al observar líquidos penetrantes fluorescentes

• Utilice iluminación de luz negra de 900 a 1000 lux para gran sensibilidad o de 200 a 250 para trabajos menos exigentes
• Las indicaciones deben verse mediante luminiscencia amarilla para contrastar con la superficie

Al evaluar las indicaciones

• Las discontinuidades grandes extienden la muestra a lo largo de la superficie

Ventajas y desventajas del ensayo de LPT

• El método tiene alta sensibilidad a la detección de pequeños defectos superficiales
• pocas limitaciones respecto a metalicos y no metálicos
• permite inspeccionar rápidamente y a bajo costo
• las indicaciones visuales presentan representaciones visuales
• vaporizadores pueden hacer a los materiales penetrantes muy portátiles y son baratos.

En cambio, las desventajas del método LPT

• Solo detecta discontinuidades superficiales sobre materiales no porosos
• Requiere una limpieza profunda y acceso a las areas que se inspeccionarán
• La terminación superficial afecta la sensibilidad de la inspección, requiriendo una manipulación química y es difícil.

Partículas Magnetizables

• Este método fue concebido por W.E.Hoke del Bureau of Standards en 1920, e introducido a una aplicación industrial por A.V.de Forest en 1928, quien juntamente con F.B.Doane formó en 1954 Magnaflux Corporation.
• Un imán es cuerpo que tiene la propiedad de atraer otras sustancias llamadas “ferromagnéticas”
• La inducción magnética es la característica que explica el magnetismo
• Un cuerpo magnético se divide en:
  • Ferromagnéticos: fuertemente atraídos por un imán. Ejemplos: hierro, níquel, cobalto y aceros
  • Paramagnéticos: ejemplos de materiales que son levemente atraídos por un imán: platino, aluminio y cromo
  • Diamagnéticos: ejemplos de materiales que son repelidos levemente por un imán: plata, plomo, cobre y mercurio
• El campo magnético es el espacio exterior al imán dentro del cual se ejerce la inducción
• Una línea de fuerza representa una curva que es tangente a la dirección en la aguja. Las líneas de fuerza forman lazos cerrados que buscan la menor resistencia y tienen un sentido definido (dentro del imán van de sur a norte, y fuera de él de norte a sur)

Definiciones en magnetismo

• Se define intensidad de campo magnético “H” como la fuerza que actúa sobre un polo norte ubicado dentro de un campo magnético con una unidad de medida en “oersted”
• La inducción o densidad de flujo “B”, el número de líneas de fuerza por unidad de área con una unidad de medida de “gauss”