CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
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CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
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CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
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CAPÍTULO IV
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
En este capítulo se presentan y analizan los resultados obtenidos con la
aplicación de los diferentes pasos de la metodología , según las fases
contenidas al desarrollar procedimientos operacionales para la realización de
ensayos no destructivos en el laboratorio de procesos de manufactura de una
institución de educación superior, así como también los instrumentos para la
recolección de los datos, lo que permitirá cumplir con el objetivo general, a
los fines de presentar la propuesta para la implementación del laboratorio de
ensayos no destructivos en instituciones de educación superior bajo estudio.
1. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
Esta parte presenta los resultados obtenidos, los cuales dan respuesta
a los objetivos específicos planteados al inicio de la investigación. Cada
objetivo se evidencia por separado para una mejor comprensión y análisis de
los mismos. Para el presente estudio la metodología seleccionada como se
indicó en su momento, resulta de un eclecticismo tomada de los siguientes
autores: AEND (2007), ASOVEND (2001) Quintero (1995), Sieend (1997),
Finol y Salazar (1990), Ramires (1975), Stoner (1994).
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RESULTADOS SEGÚN CONTENIDOS PRESENTES EN LA FASE I:
ANÁLISIS PRELIMINAR
Esta fase abarcó el objetivo uno, referido a analizar la aplicación de
los ensayos no destructivos de Líquidos Penetrantes, Partículas Magnéticas,
Radiología Industrial, y Ultrasonido en la industria, en correspondencia con lo
señalado por la Asociación Venezolana de Ensayos no Destructivos
ASOVEND (2001).
Se procedió a realizar un guión de sondeo bajo el modelo de entrevista
no estructurada, a un laboratorio de una institución de educación superior,
dirigida al jefe de laboratorio o supervisor, operadores de laboratorio,
analistas y asistentes, donde se obtuvo en relación a la primera pregunta, la
cual hizo referencia al tipo de laboratorio en el que laboraban; a lo cual
respondieron que era un laboratorio de procesos de manufactura con fines
didácticos. Seguidamente se procedió a preguntar cómo era la aplicación de
ensayos no destructivos en el presente laboratorio a lo que respondieron que
esos experimentos no se aplicaban de forma física puesto que el tema de los
ensayos no destructivos era explicado mediante una clase tipo seminario con
medios audio visuales. Por lo que se prosiguió indagando sobre la
información de ensayos no destructivos con los que contaba el laboratorio.
Respondiendo que en el laboratorio contaban con guías y manuales
sustentados en la asociación de ensayos no destructivos de Venezuela
referentes a los principales END.
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En cuanto al cuarto ítem planteado, que expresó a que ensayos se les
hace referencia en las fuentes de información del laboratorio, los
entrevistados respondieron que en ellas se encuentran los END más
utilizados en la industria, que son: los ensayos de ultrasonido, partículas
magnéticas, tintes penetrantes y radiografías.
El siguiente ítem le pide a los entrevistados que identifican los ensayos
no destructivos referidos anteriormente. Para lo cual los entrevistados
desglosaron lo siguiente: El Ensayo Ultrasónico se puede identificar como
aquel que utiliza ondas sónicas de altas frecuencias para caracterizar
propiedades del material, inspeccionar el buen o mal estado del mismo,
estimar ubicación y tamaño de defectos, superficiales e internos, medición de
espesores, etc.
La radiografía industrial en donde la radiografía detecta características
de la pieza de ensayo que exhibe una diferencia en espesores, densidad
física, o absorciones características debido a variaciones en su composición
comparadas con los alrededores.
Partículas Magnetizables que detecta defectos superficiales y cercanos
a la superficie únicamente en materiales ferromagnéticos. Este método es
ampliamente utilizado en industrias de transporte y construcción tanto como
en la inspección de mantenimiento de plantas, maquinarias y grandes
superficies de componentes.
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La técnica de Líquidos Penetrantes que es un método de END usado
para detectar defectos abiertos a la superficie en materiales no porosos. El
Ensayo Visual es un método de inspección no destructivo muy importante
que debería ser siempre hecho aun cuando se aplique algún otro END.
La sexta pregunta consistió en: considera usted que se necesitan
instrumentos específicos para realizar los END. A lo que se respondió que si
es necesario que cada tipo de ensayo no destructivo tenga sus instrumentos
pertinentes, ya que cada uno de estos ensayos trabaja de manera distinta y
con una secuencia y metodología especifica.
Luego, para el ítem 7, que expresa cual es la finalidad de los ensayos
no destructivos, concuerdan que el propósito de estos ensayos es detectar
discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras,
componentes y partes fabricadas. Los materiales que se pueden
inspeccionar son los más diversos, entre metálicos y no metálicos,
normalmente utilizados en procesos de fabricación, tales como: laminados,
fundidos, forjados y otras conformaciones.
Por su parte, para el ítem 8, que consultó cuales son los resultados que
arrojan los ensayos no destructivos, todos los entrevistados concordaron en
que los resultados están íntimamente relacionados con el objetivo de los
mismo, que es detectar discontinuidades superficiales e internas en
materiales, soldaduras, componentes y partes fabricadas.
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Por otra parte, en cuanto al ítem 9, referido a cuál es el prototipo de
ensayo adecuado para fines didácticos, los entrevistados consideran que se
podría plantear un ensayo de simulación. Los mismos expresaron que la
simulación como estrategia se organiza para que las y los estudiantes
conozcan la metodología, mediante la participación en una situación similar a
la real. Se trata de replicar una situación o construir un modelo para que los
estudiantes participen en una experiencia de aprendizaje fructífera.
En cuanto al ítem 10 que hizo referencia a las recomendaciones para la
aplicación de END en un laboratorio con fines didácticos. Los entrevistados
expresaron que en ellos deben estar en primer lugar los materiales e
instrumentos al alcance de los estudiantes, de manera permanente para
fomentar el apoyo del aprendizaje de los experimentos a realizarse. Asimismo,
se recomienda utilizar los ensayos de líquidos penetrantes, ultrasonido,
partículas magnéticas, y radiografía como ensayos prototipo ya que son los
más utilizados en la industria. Además expresan que la vivencia de estos
ensayos en el laboratorio enriquece el ambiente educativo y posibilita que el
educador ofrezca situaciones de aprendizaje entretenidas y significativas para
que los alumnos desarrollen habilidades en el área industrial.
Finalmente la decima primera pregunta hizo referencia al objetivo general
de los END y su relación con los ensayos destructivos como se puede apreciar
a continuación. El objetivo general de los END, tienen la finalidad de verificar
las condiciones físicas y estructurales de las piezas examinadas. No
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obstante, cuando se aplica este tipo de pruebas no se busca determinar las
propiedades físicas inherentes de las piezas, sino verificar su homogeneidad
y continuidad.
El objetivo principal de las pruebas destructivas es determinar
cuantitativamente el valor de ciertas propiedades de los materiales, como
resistencia mecánica, la tenacidad o la dureza. La ejecución
de las pruebas destructivas involucra el daño del material, la destrucción de
la probeta o la pieza empleada en la determinación correspondiente, por lo
que podemos concluir que los ensayos destructivos son la aplicación de
métodos físicos directos que alteran de forma permanente las
propiedades físicas, mecánicas o dimensionales de un material, parte o
componente sujeto a inspección.
Este tipo de pruebas destructivas han sido necesario para comprobar si
las características de un material cumplen con lo especificado durante el
diseño. Debe observarse que estas pruebas no se pueden aplicar a todas las
partes o componentes, ya que serían destruidos y perderían su utilidad.
Sin embargo, el desarrollo de nuevas tecnologías y la optimización de
los productos o los requisitos de seguridad, como es el caso de la industria
aeroespacial, la nucleoeléctrica o la petroquímica, impusieron también
nuevas condiciones de inspección, en las cuales se estableció la necesidad
de verificar hasta en un 100% los componentes críticos; lo que planteó una
severa dificultad a los departamentos de calidad, hasta que iniciaron el
empleo de otras técnicas de inspección, diferentes a la visual, con las cuales
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se medía la integridad de los componentes sin destruirlos.
En referencia a los resultados de la guía de observación, se obtuvo
que, en los laboratorios de la institución de educación superior en cuestión no
son aplicados los ensayos no destructivos, más si se poseen técnicas
específicas para cada tipo de ensayo no destructivo y se tiene conocimiento
de técnicas didácticas de digitalización e interpretación de imágenes
obtenidas por los END. Y; finalmente, la organización cuenta con personal
instruido con el conocimiento para la identificación de las técnicas de los
ensayos no destructivos.
De igual forma, en el laboratorio se cumplen con las normativas
expuestas en los manuales y guías con los que se disponen para llevar
un orden de los procedimientos llevados a cabo dentro de las
instalaciones del mismo.
RESULTADOS SEGÚN CONTENIDOS PRESENTES EN FASE II
COMPONENTES CRÍTICOS:
Abarca el objetivo dos el cual se propuso identificar los componentes
críticos de ensayos no destructivos; en este caso se sigue las ideas
propuesta por AEND (2007). El mismo explica al respecto que después de
realizar el Guion de sondeo, la inspección directa y revisar los Manuales de
fabricantes y procedimientos se detectan cuales son los componentes
críticos de los ensayos no destructivos.
En esta fase se realizó una entrevista no estructurada en la modalidad de
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guion de sondeo para el cumplimiento del segundo objetivo específico de esta
investigación, donde se investigó sobre la criticidad de los componentes para la
realización de los ensayos no destructibles (END).
Los datos obtenidos de los ítems 1, 4, 7 y 10 del guion de sondeo
especifican que el entrevistado posee conocimientos basados en los contenidos
de los libros y manuales de laboratorio existentes en la institución aunada a su
experiencia de trabajo como ingeniero mecánico.
Referente a los ítems 2 y 3, a través de estos se manifestó que los líquidos
penetrantes son componentes críticos para la realización de los ensayos por
líquidos penetrantes y que son posibles de sustituir siempre y cuando el
sustituto cumpla con el objetivo del ensayo o análisis.
De la misma manera, en los ítems 5 y 6, el profesional entrevistado
contestó que los equipos de inducción de campos magnéticos para hacer
reaccionar las partículas magnéticas son componentes críticos y que no es
posible sustituir el equipo de inducción de campos magnéticos pues dejaría de
ser un END de partículas en el que es indispensable la utilización de partículas
ferromagnéticas sensibles a los campos.
En cuanto a los ítems 8 y 9, respondió que para los ensayos de
radiografías industriales los componentes críticos son el equipo en sí, aunado a
las películas radiográficas, en diferentes tipos y/o tamaños y los reactivos para
el revelado y que no puede ser sustituido por ningún otro componente porque
de lo contrario no se obtendría un resultado.
Finalmente, en los ítems 11 y 12, se obtuvo que los equipos digitales para
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medición de espesores con capacidad de análisis y transformación de los datos
sonoros en lecturas son componentes críticos para la realización de ensayos
cuando se implementa la modalidad del ultrasonido y que no es posible sustituir
los equipos para la medición de espesores porque sin ellos sería imposible
realizar la prueba.
RESULTADOS SEGUN CONTENIDOS PRESENTES EN FASE III:
DESARROLLO
En esta fase se procedió a desarrollar una entrevista al operador del
laboratorio para obtener conocimiento acerca de cuáles son las técnicas a
utilizar en los laboratorios de ensayos no destructivos, donde se procedió a
preguntarles cómo se dividen los ensayos no destructivos. En la cual se
evidencio que, los procesos operacionales se dividen en; a) Técnicas de
Inspección Superficial; b) Técnicas de Inspección Volumétrica; c) Técnicas
de Inspección de la Integridad o hermeticidad.
Para el segundo ítem se le preguntó al operador que preparación se
realiza antes de iniciar el procedimiento para aplicar los ensayos no
destructivos, los entrevistados indicaron que indiferentemente del tipo de
END a utilizar primero se debe hacer una limpieza de la pieza o muestra a
tratar para luego de realizar una primera inspección visual que determinará el
tipo de END a aplicar.
Con respecto a la descripción solicitada al operador sobre el
procedimiento a seguir para la realización del END de radiología industrial se
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obtuvo lo siguiente:
Radiología industrial
Es un método de inspección no destructivo de tipo físico, diseñado
para detectar discontinuidades macroscópicas y variaciones en la estructura
interna o configuración física de un material.
Al aplicar el ensayo radiográfico, normalmente se obtiene una imagen
de la estructura de un material, ya que se emplea radiación de alta energía,
capaz de penetrar materiales sólidos. Este método es uno de los más
antiguos y de mayor uso en la industria y se basa en los pasos siguientes:
a. Se establece una fuente de radiación.
b. Se calcula la distancia entre el objeto y las películas para
obtener la nitidez deseada.
c. Se espera un tiempo razonable y una calidad de imagen
óptima.
d. Se coloca dentro de un porta película que sirve como protección
para evitar que la luz dañe la fotografía.
e. Finalmente se lleva hacia el laboratorio para obtener el
resultado final.
Como cuarto ítem se solicitó lo mismo pero con respecto al END de
ultra sonido a lo que respondió lo siguiente:
Ultrasonido
El ultrasonido permite distinguir si una pieza tiene o no defectos
internos mediante un análisis con ondas ultrasónicas. Este método puede ser
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utilizado en la examinación de productos metálicos y no metálicos y se aplica
de la siguiente manera:
Una pulsación sónica es generada en un instrumento de prueba y
transmitida a un palpador, que convierte la pulsación eléctrica en vibración
mecánica, la cual por medio de un líquido de acoplamiento que se agrega
sobre el objeto que se prueba, en donde la energía ultrasónica se dispersa,
refleja o resuena para indicar las condiciones dentro del material en estudio.
En ese mismo orden se pidió una descripción del procedimiento para
aplicar el END de líquidos penetrantes.
Líquidos penetrantes
También llamado “Tintes Penetrantes”. Es uno de los ensayos
portátiles más sencillos de aplicar. Existen cinco (5) pasos básicos para la
aplicación de este método:
a. Limpieza previa de la superficie. Esta debe estar seca, limpia y
sin contaminantes tales como: polvo, grasa, moho, óxido o e inclusive agua.
b. Aplicación del penetrante. Una vez limpia la superficie se aplica
el penetrante, bien sea por inmersión, brocha o spray. El tiempo de
penetración, es el tiempo que hay que esperar para garantizar que el líquido
llegue a las fisuras.
c. Remoción del exceso. Este consiste en retirar el penetrante de
la superficie de la pieza.
d. Aplicación del revelador. Actúa como papel secante
absorbiendo el penetrante de las discontinuidades hacia la superficie.
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e. Inspección. Inmediatamente después de la aplicación del
revelador se procede a la inspección de la superficie, para detectar las
posibles discontinuidades presentes. La inspección se hace con luz blanca si
el penetrante es coloreado y con luz negra si es fluorescente.
f.Al concluir la inspección se procede a limpiar la pieza para eliminar los
restos de penetrante y evitar la contaminación de la pieza.
Siguiendo con el ítem seis del guion de sondeo se obtuvo una
descripción referente a la aplicación de partículas magnéticas como ensayo
no destructivo.
Partículas magnéticas
Es un método END utilizado para localizar discontinuidades en la
superficie y en la zona cercana a la superficie en materiales ferromagnéticos.
Este ensayo es obviamente de carácter magnético y consiste en:
a. Magnetización de la pieza bajo ensayo.
b. Aplicación de un medio de inspección magnético (partículas).
c. Interpretación de las indicaciones a través del medio magnético
o partículas.
En cuanto al ítem 7, los entrevistados manifestaron sus apreciaciones
sobre los equipos, su distribución y características que se mencionan a
continuación:
Tubo de rayos X.
1. Va montado en una carcasa protectora.
2. La carcasa es de plomo.
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3. La carcasa está diseñada para controlar los serios peligros que
afectaron a los radiólogos en sus inicios.
4. Al producirse los rayos X, estos son emitidos con la misma intensidad
en todas direcciones.
5. Solo se emplean los rayos emitidos a través de una sección especial
del tubo de rayos X.
6. La sección especial mencionada en la parte anterior es llamada
ventana.
7. Es un equipo portátil.
8. Este equipo puede ser utilizado con fines didácticos en el laboratorio.
9. Ocupa un área de aproximadamente 2 metros cuadrados.
Equipo de ultrasonido
1. Es capaz de generar, emitir y captar haces de ondas muy bien
definidas
2. Las ondas están sujetas a las leyes de reflexión al encontrar en su
trayectoria un cambio en las propiedades físicas del medio en el cual se
propagan.
Líquidos penetrantes
1. Existen dos (2) tipos de líquidos penetrantes fluorescentes y no
fluorescentes.
2. La característica distintiva principal entre los dos (2) tipos de líquidos
es:
a. Los líquidos penetrantes fluorescentes contiene un colorante
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que fluoresce bajo la luz negra o ultravioleta
b. Los líquidos penetrantes no fluorescentes contienen un
colorante de alto contraste bajo luz blanca.
3. Para los efectos del método de inspección por líquidos penetrantes, el
penetrante liquido tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u
orificio que se exponga ante él.
4. Este ensayo con líquidos penetrantes en laboratorios con fines
didácticos se puede realizar en un área no mayor de dos (2) metros
cuadrados.
El sexto ítem describe el procedimiento del Ensayo por partículas
magnéticas de la siguiente manera.
1. En la inspección de piezas metálicas se toma ventaja del campo
magnético generado por corrientes eléctricas.
2. También pueden usarse imanes permanentes.
3. Los imanes se utilizan poco porque normalmente se requieren campos
fuertes.
El ítem 7, consultó qué área se requiere para la implementación de ensayos
no destructivos, para la cual los entrevistados expresaron que el área donde
se deben llevar a cabo este tipo de experimentos va determinado por el
tamaño de la pieza o equipo analizado ya que los equipos de END son
relativamente portátiles para ser usados en equipos ya instalados en el
campo de trabajo. Pero en el caso de un laboratorio con fines didácticos el
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área recomendada por los entrevistados fue de entre 2 a 4 metros
cuadrados.
La novena pregunta, referida a: Existen normas referentes a la
distribución de los equipos dentro del laboratorio. Las normas que se utilizan
para la distribución de equipos son las emanadas, tanto a nivel nacional,
como internacional a través de las normas COVENIN.
De acuerdo con la decima interrogante: cuáles códigos, normas o
procedimientos se llevan a cabo para realizar los END. Se respondió que, se
rigen por las normas del Departamento de Inspección con Pruebas No
Destructivas el cual fue creado en 1998 y cuenta con técnicos Nivel II en los
diferentes métodos de PND como son Ultrasonido Industrial, Partículas
Magnéticas, Líquidos Penetrantes y Radiografía Industrial.
La décima primera pregunta, consistió en: qué normas de SHA se toman
en cuenta para la interacción de los END y el entorno. La cual obtuvo como
respuesta que para este tipo de procedimientos no se debe utilizar materiales
tóxicos que dañen la atmosfera. Asimismo, utilizar los mecanismos adecuados
para proteger a la persona que esté haciendo dicho trabajo.
En cuanto a las normas de seguridad del laboratorio, los entrevistados
acordaron que las normas de seguridad en el laboratorio son: no fumar,
comer o beber dentro del laboratorio, utilizar una bata y tenerla siempre bien
abrochada, guardar las prendas de abrigo y los objetos personales en un
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armario o taquilla y no dejarlos sobre la mesa de trabajo, no usar bufandas,
pañuelos largos ni prendas u objetos que dificulten la movilidad de los
operadores, no correr dentro del laboratorio, no probar ni ingerir los
productos o sustancias, en caso de producirse un accidente, quemadura o
lesión, comunicarlo inmediatamente al jefe de seguridad, debe disponerse de
un botiquín de primeros auxilios. En cuanto a los aparatos de tipo eléctrico
que se usan; antes de manipular un aparato o montaje eléctrico,
desconectarlo de la red eléctrica. No poner en funcionamiento un circuito
eléctrico sin que el jefe de seguridad haya revisado la instalación. No utilizar
ninguna herramienta o máquina sin conocer su uso, funcionamiento y normas
de seguridad específicas.
Manejar con especial cuidado el material frágil, por ejemplo, el vidrio.
Informar al supervisor del material roto o averiado. Observar las advertencias
de peligro que aparecen en los frascos de los productos químicos. Lavarse
las manos con jabón después de tocar cualquier producto químico. Al
finalizar la práctica, limpiar y ordenar el material utilizado. Evitar el contacto
con fuentes de calor y no manipular cerca de estas, sustancias inflamables.
Para sujetar el instrumental de vidrio y retirarlo del fuego, utilizar pinzas de
madera. Al calentar los tubos de ensayo con la ayuda de dichas pinzas,
procurar dar cierta inclinación. Nunca mirar directamente al interior del tubo
por su abertura, ni dirigir esta hacia algún compañero.
En lo que concierne a la logística del laboratorio, se procedió a analizar
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cuáles son los procedimientos operacionales a seguir para llevar a cabo los
ensayos no destructivos, los cuales se estructuran a continuación:
a) PARTÍCULAS MAGNÉTICAS (TÉCNICA DE INSPECCIÓN
SUPERFICIAL)
La inspección por Partículas Magnéticas permite detectar
discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferro-
magnéticos. Se selecciona usualmente cuando se requiere una inspección
más rápida que con los líquidos penetrantes.
El principio del método de acuerdo con AEND (2007) es la formación de
distorsiones del campo magnético o de polos cuando se genera o se induce
un campo magnético en un material ferromagnético; es decir, cuando la pieza
presenta una zona en la que existen discontinuidades perpendiculares a las
líneas del campo magnético, éste se deforma o produce polos. Las
distorsiones o polos atraen a las partículas magnéticas, que fueron aplicadas
en forma de polvo o suspensión en la superficie sujeta a inspección y que por
acumulación producen las indicaciones que se observan visualmente de
manera directa o bajo luz ultravioleta.
Actualmente según ASOVEND (2001) existen 32 variantes del método,
que al igual que los líquidos penetrantes sirven para diferentes aplicaciones y
niveles de sensibilidad. En este caso, antes de seleccionar alguna de las
variantes, es conveniente estudiar el tipo de piezas a inspeccionar, su
cantidad, forma y peso, a fin de que el equipo a emplear sea lo más versátil
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posible; ya que con una sola máquina es posible efectuar al menos 16 de las
variantes conocidas.
• REQUISITOS DE LA INSPECCIÓN POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
Antes de iniciar la inspección por Partículas Magnéticas, es conveniente
tomar en cuenta los siguientes datos: La planificación de este tipo de
inspecciones se inicia al conocer cuál es la condición de la superficie del
material y el tipo de discontinuidad a detectar. Así mismo deben conocerse las
características metalúrgicas y magnéticas del material a inspeccionar; ya que de
esto dependerá el tipo de corriente, las partículas a emplear y, en caso
necesario, el medio de eliminar el magnetismo residual que quede en la pieza.
Si se trabaja bajo normas internacionales (Código ASME, API, AWS) o
de compañías (Bell, Pratt & Whitney o GE), las partículas a emplear deben
ser de los proveedores de las listas de proveedores aprobados o confiables
publicados por ellas. En caso necesario, se solicita al proveedor una lista de
qué normas, códigos o especificaciones de compañías satisfacen sus
productos.
Al igual que en el caso de los líquidos penetrantes, una vez
seleccionado uno ó varios proveedores, nunca se deben mezclar sus
productos, como puede ser el caso de emplear las partículas del proveedor A
con un agente humectante del proveedor B o las partículas de diferentes
colores o granulometrías fabricadas por el mismo proveedor.
Es importante destacar que con este método sólo pueden detectarse
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las discontinuidades perpendiculares a las líneas de fuerza del campo
magnético. De acuerdo al tipo de magnetización, los campos inducidos son
longitudinales o circulares. Además, la magnetización se genera o se induce,
dependiendo de si la corriente atraviesa la pieza inspeccionada, o si ésta es
colocada dentro del campo generado por un conductor adyacente.
• CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN
Se seleccionará en función de la localización probable de las
discontinuidades; si se desea detectar sólo discontinuidades superficiales,
debe emplearse la corriente alterna, ya que ésta proporciona una mayor
densidad de flujo en la superficie y por lo tanto mayor sensibilidad para la
detección de discontinuidades superficiales; pero es ineficiente para la
detección de discontinuidades subsuperficiales.
Si lo que se espera es encontrar defectos superficiales y subsuperficiales,
es necesario emplear la corriente rectificada de media onda; ya que ésta
presenta una mayor penetración de flujo en la pieza, permitiendo la detección de
discontinuidades por debajo de la superficie. Sin embargo, es probable que se
susciten dificultades para desmagnetizar las piezas.
Magnetización lineal. - La forma de magnetizar es también importante,
ya que conforme a las normas comúnmente adoptadas, la magnetización con
yugo sólo se permite para la detección de discontinuidades superficiales. Los
yugos de AC o DC producen campos lineales entre sus polos y por este
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motivo tienen poca penetración.
Otra técnica de magnetización lineal es emplear una bobina (solenoide).
Si se selecciona esta técnica, es importante procurar que la pieza llene lo
más posible el diámetro interior de la bobina; problema que se elimina al
enredar el cable de magnetización alrededor de la pieza. Entre mayor
número de vueltas (espiras) tenga una bobina, presentará un mayor poder de
magnetización.
Magnetización circular. Cuando la pieza es de forma regular (cilíndrica),
se puede emplear la técnica de cabezales, que produce magnetización
circular y permite la detección de defectos paralelos al eje mayor de la pieza.
Una variante de esta técnica es emplear contactos en los extremos de la
pieza, que permiten obtener resultados similares.
Otra forma de provocar un magnetismo circular es emplear puntas de
contacto, pero sólo se recomienda su empleo para piezas burdas o en
proceso de semiacabado. Se deben utilizar puntas de contacto de aluminio,
acero o plomo para evitar los depósitos de cobre, que pudieran iniciar puntos
de corrosión. Esta técnica permite cierta movilidad con los puntos de
inspección, pudiéndose reducir la distancia hasta 7 cm entre los polos o
aumentarse hasta 20 cm, con lo cual es factible inspeccionar configuraciones
relativamente complicadas.
Para la inspección de piezas con alta permeabilidad y baja retentividad,
como es el caso de los aceros al carbono o sin tratamiento térmico de
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endurecimiento, es recomendada la técnica de magnetización continua; esto es,
mantener el paso de la energía eléctrica mientras se efectúa la inspección.
Cuando las piezas son de alta retentividad, se acostumbra emplear el campo
residual (magnetismo residual). En este caso se hace pasar la corriente de
magnetización y posteriormente se aplican las partículas. Cualquiera que
sea la técnica seleccionada, siempre se debe procurar que la inspección
se realice con dos magnetizaciones aproximadamente perpendiculares
entre sí; por ello, en la práctica es común combinar dos o más métodos.
• APLICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS. TIPO DE PARTÍCULAS
Por término general, se prefieren las partículas secas cuando se
requiere detectar discontinuidades relativamente grandes. Las partículas en
suspensión se emplean preferentemente para detectar discontinuidades muy
pequeñas y cerradas.
Color de las partículas.- Dependerá de contraste de fondo. De este modo
se emplearán partículas de color oscuro (negras o azules) para piezas recién
maquinadas y partículas de colores claros (grises o blancas) para piezas con
superficies oscuras. Las partículas de color rojo están en un punto intermedio y
fueron desarrolladas para que su observación se facilite empleando una tinta de
contraste blanco; esta tinta tiene un color y consistencia parecidos al del
revelador no acuoso de los PT, pero con mayor poder de adherencia.
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Cuando se desea una mayor sensibilidad en un método, es necesario
emplear las partículas fluorescentes. Las partículas se aplican conforme se
realiza la inspección, para lo que existen dos prácticas comunes que son: ?
Si se emplean partículas secas, primero se hace pasar la corriente de
magnetización y al mismo tiempo se rocían las partículas.
Si se emplean partículas en suspensión, primero se aplica la solución
sobre la superficie a inspeccionar e inmediatamente se aplica la corriente de
magnetización. Generalmente se recomienda que la corriente de
magnetización se mantenga durante el tiempo de aplicación de las partículas,
ya que es cuando el campo magnético es más intenso y permite que las
partículas sean atraídas hacia cualquier distorsión o fuga de campo, para así
indicar la presencia de una posible discontinuidad.
• VENTAJAS DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS.
Con respecto a la inspección por líquidos penetrantes, este método
tiene las siguientes ventajas:
Requiere de un menor grado de limpieza.
Generalmente es un método más rápido y económico.
Puede revelar discontinuidades que no afloran a la superficie.
Tiene una mayor cantidad de alternativas.
• LIMITACIONES DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
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Son aplicables sólo en materiales ferro-magnéticos.
No tienen gran capacidad de penetración.
El manejo del equipo en campo puede ser caro y lento.
Generalmente requieren del empleo de energía eléctrica.
Sólo detectan discontinuidades perpendiculares al campo.
b) LÍQUIDOS PENETRANTES (TÉCNICA DE INSPECCIÓN
SUPERFICIAL)
La inspección por Líquidos Penetrantes es empleada para detectar e
indicar discontinuidades que afloran a la superficie de los materiales
examinados. En términos generales, esta prueba consiste en aplicar un
líquido coloreado o fluorescente a la superficie a examinar, el cual penetra en
las discontinuidades del material debido al fenómeno de capilaridad.
Después de cierto tiempo, se remueve el exceso de penetrante y se
aplica un revelador, el cual generalmente es un polvo blanco, que absorbe el
líquido que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa de
revelador se delinea el contorno de ésta.
Actualmente existen 18 posibles variantes de inspección empleando
este método; cada una de ellas ha sido desarrollada para una aplicación y
sensibilidad especifica. Así por ejemplo, si se requiere detectar
discontinuidades con un tamaño de aproximadamente medio milímetro
(0.012" aprox.), debe emplearse un penetrante fluorescente, removible por
post-emulsificación y un evelador seco. Por otra parte, si lo que se necesita
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es detectar discontinuidades mayores a 2.5 mm (0.100" aprox.), conviene
emplear un penetrante contrastante, lavable con agua y un revelador en
suspensión acuosa.
• REQUISITOS DE LA INSPECCIÓN POR LÍQUIDOS PENETRANTES
Antes de iniciar las pruebas de Líquidos Penetrantes, es conveniente
tener en cuenta la siguiente información: Es muy importante definir las
características de las discontinuidades y el nivel de sensibilidad con que se
las quiere detectar, ya que si son relativamente grandes o se quiere una
sensibilidad entre baja y normal, se recomienda emplear penetrantes visibles;
pero si la discontinuidad es muy fina y delgada o se requiere de una alta o
muy alta sensibilidad, es preferible emplear los penetrantes fluorescentes.
Otro factor de selección es la condición de la superficie a inspeccionar;
ya que si es una superficie rugosa o burda, como sería el caso de una unión
soldada o una pieza fundida, se debe emplear un penetrante líquido
removible con agua. Pero si la superficie es tersa y pulida, es preferible
emplear un penetrante removible con solvente. Finalmente cuando se
requiere una inspección de alta calidad o con problemas de sensibilidad, se
puede emplear un penetrante post-emulsificable.
Si el material a examinar es acero inoxidable, titanio o aluminio (para
componentes aeronáuticos, por ejemplo) o aleaciones de níquel (monel),
entonces los penetrantes deberán tener un control muy rígido de
contaminantes, como son los compuestos halogenados (derivados del flúor,
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cloro, bromo, iodo) o de azufre (sulfatos o sulfuros), ya que si quedan
residuos de ellos, pueden ocasionar fracturas o fragilidad del material. Todos
los proveedores de productos de alta calidad proporcionan un certificado de
pureza de sus productos sin cargo adicional.
Si se trabaja bajo normas internacionales (Código ASME, API, AWS) o
de compañías (Belí, Pran & Whitney o GE), los líquidos deben ser de los
proveedores de las listas de proveedores aprobados o confiables publicados
por ellos. En caso necesario, se solicitará al proveedor una lista de qué
normas, códigos o especificaciones de compañías cubren sus productos.
Una vez seleccionado uno o varios proveedores, nunca se deberán
mezclar sus productos; como por ejemplo, emplear el revelador del
proveedor A con un penetrante del proveedor B o un penetrante de una
sensibilidad con un revelador de otra sensibilidad, aunque ambos sean
fabricados por el mismo proveedor.
• APLICACIONES DE LOS LÍQUIDOS PENETRANTES
Las aplicaciones de los Líquidos Penetrantes son amplias y por su gran
versatilidad se utilizan desde la inspección de piezas críticas, como son los
componentes aeronáuticos, hasta los cerámicos como las vajillas de uso
doméstico. Muchas de las aplicaciones descritas son sobre metales, pero
esto no es una limitante, ya que se pueden inspeccionar otros materiales, por
ejemplo cerámicos vidriados, plásticos, porcelanas, recubrimientos
136
electroquímicos, etc.
• VENTAJAS GENERALES DE LOS LÍQUIDOS PENETRANTES
La inspección por Líquidos Penetrantes es extremadamente sensible a
las discontinuidades abiertas a la superficie.
La configuración de las piezas a inspeccionar no representa un
problema para la inspección.
Son relativamente fáciles de emplear.
Brindan muy buena sensibilidad.
Son económicos.
Son razonablemente rápidos en cuanto a la aplicación, además de que
el equipo puede ser portátil.
Se requiere de pocas horas de capacitación de los Inspectores. II.2.2.4
Limitaciones generales de los líquidos penetrantes.
Sólo son aplicables a defectos superficiales y a materiales no porosos.
Se requiere de una buena limpieza previa a la inspección.
No se proporciona un registro permanente de la prueba no destructiva.
Los Inspectores deben tener amplia experiencia en el trabajo.
Una selección incorrecta de la combinación de revelador y penetrante
puede ocasionar falta de sensibilidad en el método.
Es difícil quitarlo de roscas, ranuras, huecos escondidos y superficies
ásperas. II.2.3
137
c) RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL (TÉCNICA DE INSPECCIÓN
VOLUMÉTRICA)
La inspección por RT se define corno un procedimiento de inspección no
destructivo de tipo físico, diseñado para detectar discontinuidades macroscópicas
y variaciones en la estructura interna o configuración física de un material.
Al aplicar RT, normalmente se obtiene una imagen de la estructura
interna de una pieza o componente, debido a que este método emplea
radiación de alta energía, que es capaz de penetrar materiales sólidos, por lo
que el propósito principal de este tipo de inspección es la obtención de
registros permanentes para el estudio y evaluación de discontinuidades
presentes en dicho material.
Por lo anterior, esta prueba es utilizada para detectar discontinuidades
internas en una amplia variedad de materiales. Dentro de los END, la
Radiografía Industrial es uno de los métodos más antiguos y de mayor uso
en la industria. Debido a esto, continuamente se realizan nuevos desarrollos
que modifican las técnicas radiográficas aplicadas al estudio no sólo de
materiales, sino también de partes y componentes; todo con el fin de hacer
más confiables los resultados durante la aplicación de la técnica.
El principio físico en el que se basa esta técnica es la interacción entre
la materia y la radiación electromagnética, siendo esta última de una longitud
de onda muy corta y de alta energía. Durante la exposición radiográfica, la
energía de los rayos X o gamma es absorbida o atenuada al atravesar un
138
material. Esta atenuación es proporcional a la densidad, espesor y
configuración del material inspeccionado.
• APLICACIONES DE LA RADIOGRAFÍA EN LA INDUSTRIA
La radiación ionizante que logra traspasar el objeto puede ser
registrada por medio de la impresión en una placa o papel fotosensible, que
posteriormente se somete a un proceso de revelado para obtener la imagen
del área inspeccionada; o bien, por medio de una pantalla fluorescente o un
tubo de video, para después analizar su imagen en una pantalla de televisión
o grabarla en una cinta de video. En términos generales, es un proceso
similar a la fotografía, con la diferencia principal de que la radiografía emplea
rayos X o rayos Gamma y no energía luminosa.
En la actualidad, dentro del campo de la industria existen dos técnicas
comúnmente empleadas para la inspección radiográfica:
Radiografía con rayos X.
Radiografía con rayos gamma. La principal diferencia entre estas
dos técnicas es el origen de la radiación electromagnética; ya que,
mientras los rayos X son generados por un alto potencial eléctrico, los
rayos gamm2a se producen por desintegración atómica espontánea de
un radioisótopo.
• PROCESO DE INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA
Los rayos X son generados por dispositivos electrónicos y los rayos
gamma por fuentes radioactivas naturales o por isótopos radioactivos
139
artificiales producidos para fines específicos de Radiografía Industrial, tales
como: iridio 192, cobalto 60, cesio 137 y tulio 170. La fuente de rayos X es el
ánodo en un tubo eléctrico de alto voltaje. Cuando se prende, el haz de
electrones generado en el cátodo impacta sobre el ánodo y esto provoca la
emisión de los rayos X en todas direcciones; la capa de blindaje alrededor
del tubo absorbe los rayos X, excepto aquellos que escapan a través de un
orificio o ventana que existe para tal fin.
Los rayos que pasan se emplean para producir la radiografía. Cuando
se apaga la máquina de rayos X, la radiación cesa y la pieza inspeccionada
no conserva radioactividad. Aunque existen arreglos especiales, diseñados
para casos determinados, el equipo que se emplea con más frecuencia para
la inspección radiográfica es el siguiente:
Fuente de radiación (rayos X o rayos gamma).
Controles de la fuente.
Película radiográfica.
Pantallas intensificadoras.
Indicadores de calidad de la imagen.
Accesorios.
• REQUISITOS Y SECUENCIA DE LA INSPECCIÓN POR
RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL
El procedimiento que normalmente se sigue para obtener una
140
radiografía se describe de la siguiente forma: Inicialmente, deben conocerse
algunas características del material que se va a examinar, como son: tipo del
metal, su configuración, el espesor de la pared a ser radiografiada, etc. Todo
ello con el fin de seleccionar el radioisótopo o el kilo voltaje más adecuado.
Una vez establecida la fuente de radiación, se deben calcular las
distancias entre ésta, el objeto y la película, para así poder obtener la nitidez
deseada. Igualmente, se selecciona la película con ciertas características
que permitan una exposición en un tiempo razonable y una calidad de
imagen óptima. Esta se coloca dentro de un porta película que sirve como
protección para evitar que la luz dañe la emulsión fotográfica, y que además
contiene las pantallas intensificadoras que sirven para reducir el tiempo de
exposición, mejorando con esto la calidad de la imagen. Este último proceso
se efectúa en el laboratorio.
Una vez realizado lo anterior expuesto, se procede a poner en práctica
las medidas de seguridad radiológica en la zona en la que se va a efectuar la
radiografía con el fin de evitar una sobredosis al personal que pueda estar
laborando cerca de la zona de inspección.
A continuación, se hace el arreglo para colocar la fuente a la distancia
calculada con respecto al objeto y se coloca la película radiográfica del otro
lado de éste para registrar la radiación que logre atravesar al material sujeto
a inspección. Esta radiación provoca la impresión de la película radiográfica,
que corresponde al negativo de una fotografía.
Entre mayor sea la cantidad de radiación que incida sobre la película,
141
más se ennegrecerá ésta. Con el objeto de determinar la sensibilidad y la
calidad de una radiografía, se emplean indicadores de calidad de imagen,
mal llamados penetrámetros.
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 colocarán del lado de la fuente de radiación.
La exposición se realiza, bien sea sacando la cápsula que contiene al
radioisótopo o encendiendo al aparato de rayos X; esto se lleva a cabo
durante el tiempo previamente calculado para realizar la exposición. Una vez
terminada la exposición, se recupera la cápsula o se apaga el instrumento de
rayos X y la película se lleva a revelar.
Si se comprueba que la imagen es satisfactoria, entonces se
interpreta para conocer qué tipo de indicaciones están presentes; las
cuales posteriormente serán evaluadas para conocer su nivel de
severidad y su posible efecto en el material que se inspecciona.
• APLICACIONES DE LA RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL
Las propiedades particulares de la radiografía facilitan su aplicación a
nivel industrial, médico y de investigación; pues adicionalmente de que la
energía de la radiación puede ser absorbida por la materia, también puede
hacer fluorescer ciertas sustancias; siendo por todo esto que la técnica tiene
diversas aplicaciones en diferentes ramas.
142
En primer lugar, están las aplicaciones en las que se emplea la energía
radiante y su efecto sobre la materia, como es el caso de las aplicaciones
físicas (efectos de fluorescencia), médicas (destrucción de ciertas células) y
biológicas (mutaciones o aplicaciones de esterilización biológica).
En segundo lugar, deben mencionarse las aplicaciones en las cuales se
emplean los efectos físicos, como son la difracción (determinación de
estructuras cristalográficas), fluorescencia (determinación de composición
química) y la ionización (detección de la radiación), etc.
En tercer lugar, se tienen las aplicaciones en las que se mide la
atenuación de la radiación, como es el caso de la medición de espesores en
procesos de alta temperatura; la medición de niveles de fluidos; la
determinación de densidades en procesos de producción continua y la
Radiografía Industrial.
Finalmente, resta aclarar que la corta longitud de onda de la radiación
que emplea la radiografía le permite penetrar materiales sólidos, que
absorben o reflejan la luz visible; lo que da lugar al uso de esta técnica en el
control de calidad de productos soldados, fundiciones, forjas, etc.; para la
detección de defectos internos microscópicos tales como grietas, socavados,
penetración incompleta en la raíz, falta de fusión, etc.
• VENTAJAS DE LA RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL
Es un excelente medio de registro de inspección.
143
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.
• LIMITACIONES DE LA RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL
No es recomendable utilizarla en piezas de geometría complicada.
No debe emplearse cuando la orientación de la radiación sobre el
objeto sea inoperante, ya que no es posible obtener una definición correcta.
La pieza de inspección debe tener acceso al menos por dos lados.
Su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad
Requiere personal altamente capacitado, calificado y con experiencia.
Requiere de instalaciones especiales como son: el área de exposición,
equipo de seguridad y un cuarto oscuro para el proceso de revelado.
Las discontinuidades de tipo laminar no pueden ser detectadas por este
método.
d) ULTRASONIDO INDUSTRIAL (TÉCNICA DE INSPECCIÓN
VOLUMÉTRICA)
La inspección por Ultrasonido Industrial (UT) se define como un
procedimiento de inspección no destructiva de tipo mecánico, que se basa en
la impedancia acústica, la que se manifiesta como el producto de la velocidad
máxima de propagación del sonido entre la densidad de un material.
144
La historia del Ultrasonido Industrial como disciplina científica pertenece
al siglo XX. En 1924, El Dr. Sokolov desarrolló las primeras técnicas de
inspección empleando ondas ultrasónicas. Los experimentos iníciales se
basaron en la medición de la pérdida de la intensidad de la energía acústica
al viajar en un material. Para tal procedimiento se requería del empleo de un
emisor y un receptor de la onda ultrasónica.
Posteriormente, durante la Segunda Guerra Mundial, los ingenieros
alemanes y soviéticos se dedicaron a desarrollar equipos de inspección
ultrasónica para aplicaciones militares. En ese entonces la técnica seguía
empleando un emisor y un receptor (técnica de transparencia) en la
realización de los ensayos.
No fue sino hasta la década de 1940 cuando el Dr. Floyd Firestone
logró desarrollar el primer equipo que empleaba un mismo transductor como
emisor y receptor, basando su técnica de inspección en la propiedad
característica del sonido para reflejarse al alcanzar una interface acústica. Es
así como nace la inspección de pulso eco; esta nueva opción permitió al
ultrasonido competir en muchas ocasiones superar las limitaciones técnicas
de la radiografía, ya que se podían inspeccionar piezas de gran espesor o de
configuraciones que sólo permitían el acceso por un lado.
El perfeccionamiento del instrumento de inspección por ultrasonido se
debe principalmente a los investigadores alemanes Josef y Herbert
Krautkramer, quienes desde 1948 se han dedicado a desarrollar y mejorar el
equipo de inspección ultrasónica.
145
Aplicaciones de UT en la industria. Los equipos de ultrasonido que
empleamos actualmente permiten detectar discontinuidades superficiales,
subsuperficiales e internas, dependiendo del tipo de transductor utilizado y de
las frecuencias que se seleccionen dentro de un ámbito de 0.25 hasta 25 MHz
Las ondas ultrasónicas son generadas por un cristal o un cerámico
piezoeléctrico dentro del transductor; este elemento, que llamaremos
transductor, tiene la propiedad de transformar la energía eléctrica en energía
mecánica y viceversa. Al ser excitado eléctricamente, y por el efecto
piezoeléctrico, el transductor vibra a altas frecuencias (lo que genera
ultrasonido); estas vibraciones son transmitidas al material que se desea
inspeccionar.
Durante el trayecto en el material, la intensidad de la energía sónica
sufre una atenuación, que es proporcional a la distancia del recorrido.
Cuando el haz sónico alcanza la frontera del material, dicho haz es reflejado.
Los ecos o reflexiones del sonido son recibidos por otro (o por el mismo)
elemento piezoeléctrico y su señal es filtrada e incrementada para ser
enviada a un osciloscopio de rayos catódicos, en donde la trayectoria del haz
es indicada por las señales de la pantalla; también puede ser transmitida a
un sistema de graficado, donde se obtiene un perfil acústico de la pieza a
una pantalla digital, donde se leerá un valor o a una computadora, para el
análisis matemático de la información lograda.
En muchos aspectos la onda de ultrasonido es similar a las ondas de
luz; ambas son ondas y obedecen a una ecuación general de onda. II.2.4.1
146
Equipos de inspección ultrasónica Existe una gran variedad de equipos
ultrasónicos de diferentes marcas, modelos, tamaños, forma, presentación de
resultados, etc. La selección deberá ser de acuerdo a las necesidades de
inspección y al sistema de transmisión apropiado. Sin embargo, el sistema de
transmisión pulso-eco es el más utilizado en la actualidad. El equipo de
inspección ultrasónica se compone de:
Equipo básico pulso eco (detector de fallas, medidor de espesores)
Transductores
Block de calibración
Cable coaxial
Acoplante
• EQUIPO BÁSICO PULSO-ECO
La mayoría de los sistemas de inspección ultrasónica incluye el siguiente
equipo básico: Un generador electrónico de señales que produce pulsos
eléctricos de corta duración. Un palpador (transductor) que emite el haz de
ondas ultrasónicas cuando recibe los pulsos eléctricos. Un acoplante que
transfiere las ondas del haz ultrasónico a la pieza de prueba. Un palpador
(que puede ser el mismo que se utilizó para emitir las ondas de ultrasonido)
para aceptar y convertir las ondas de ultrasonido de la pieza de prueba a
pulsos eléctricos. Un dispositivo electrónico para amplificar y si es necesario,
desmodular o de otra manera modificar las señales del transductor.
Asimismo, un dispositivo de despliegue para indicar las características o
147
marcas de salida de la pieza de prueba, el dispositivo puede ser un tubo de
rayos catódicos (TRC), pantalla electroluminiscente o de cuarzo líquido. Un
reloj electrónico o contador (timer) para controlar la operación de los
componentes del sistema, para servir como punto de referencia primario, y
para proporcionar coordinación del sistema completo
• TRANSDUCTORES
Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un
determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente de salida. El
nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza,
aunque no necesariamente la dirección de la misma. Es un dispositivo usado
principalmente en las ciencias eléctricas para obtener la información de
entornos físicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos
eléctricos o viceversa.
Los transductores pueden ser clasificados en los siguientes grupos de
acuerdo a: 1. Forma de propagar el haz ultrasónico: haz recto y haz angular.
2. Técnica de inspección: de contacto y de inmersión.
3. Número de cristales: un cristal, 2 cristales o dual y de cristales
múltiples.
4. Grado de amortiguamiento: de banda ancha, banda angosta y de
amortiguamiento interno.
5. Aplicaciones especiales: transductores libres, súper amortiguados,
148
puntuales, periscópicos y con línea de retardo. Diferentes tipos de
transductores.
El transductor de haz angular: puede ser de dos tipos: como una unidad
integral ó desmontable (transductor de haz recto y zapata). Una cuña de
plástico entre el elemento piezoeléctrico y la superficie de contacto establece
el ángulo de incidencia de la unidad de rastreo. La cuña debe diseñarse para
reducir o eliminar las interferencias internas dentro de la cuña que pueden
traer como resultado ecos falsos.
Transductores de contacto: Estos transductores son colocados
directamente sobre la superficie de inspección utilizando un medio de acople
y presionando el transductor sobre la misma para que puedan ser
transmitidas las ondas ultrasónicas.
Transductores de inmersión: La transmisión del ultrasonido desde el
transductor a la pieza bajo prueba se efectúa a través de una columna de
líquido, es decir, sin que exista contacto directo, presión o rozamiento entre
el transductor y la pieza.
Transductor normal de un solo cristal (emisor y receptor): Este tipo de
transductor contiene un solo cristal piezoeléctrico que realiza las funciones
de emisor y receptor y cuyas características fueron descritas anteriormente
en los transductores de haz recto.
Transductor dual o de doble cristal: Un transductor dual está compuesto
en sí por dos cristales completamente independientes, incorporados en una
misma carcasa. Uno trabaja como emisor y el otro como receptor.
De cristales múltiples: Está compuesto por tres o más cristales y
149
diseñado para aplicaciones especiales tales como: o Medida simultánea de
varios espesores. 26 o Inspección de superficies curvas. o Inspección de
muestras grandes. En el primer caso, está formado por varios transductores
dúplex (emisor-receptor), con diferentes inclinaciones y frecuencias
Transductor de banda ancha. Presentan gran resolución, pero menor
sensibilidad y capacidad de penetración.
Transductor de banda angosta. Presentan buena capacidad de
penetración y sensibilidad pero una resolución relativamente pobre.
Transductor de amortiguamiento intermedio. Para aplicaciones generales.
• BLOCK DE CALIBRACIÓN
El ensayo ultrasónico es un método de inspección por comparación, es
decir, las indicaciones de las discontinuidades son comparadas con las
indicaciones obtenidas en los patrones de referencia.
Los bloques patrones son usados para estandarizar la calibración del
equipo y evaluar en forma comparativa las indicaciones obtenidas de la pieza de
ensayo. Los patrones de referencia están hechos de materiales debidamente
seleccionados para garantizar su sanidad interna y que satisfagan los requisitos
de atenuación, tamaño de grano y tratamiento térmico.
• BLOCK ESCALONADO
El block de escalones sirve para efectuar calibraciones cuando se requiere
un alto grado de exactitud en la determinación de espesores de pared: para la
verificación del desgaste que se ha tenido, por ejemplo, una tubería en servicio.
150
El número de escalones así como el intervalo de sus incrementos respectivos
estará en función del límite de calibración deseado. El transductor de doble
cristal o dúplex y este tipo de bloque es la clásica combinación, usando un
equipo ultrasónico tipo pulso-eco con barrido tipo "A"
• CABLE COAXIAL
Un accesorio del sistema de ultrasonido es el cable coaxial, el cual en
sus extremos posee conectores los cuales unen al instrumento y al
transductor. Los tipos de conectores más comunes son:
Microdot: para transductores muy pequeños (con rosca).
BNC: de medio giro.
UHF:para muy alta frecuencia (con rosca), usado en inmersión.
Lemo:de media presión, los hay en dos tamaños: 0 y 00.
Tuchel: en la actualidad fuera de uso. Diferentes tipos de cables y
conectores.
• ACOPLANTES
Los acoplantes normalmente usados para la inspección por contacto
son agua, aceites, glicerina, grasas de petróleo, grasa de silicón, pasta de
tapiz y varias sustancias comerciales tipo pasta. Pueden usarse algunos
plásticos suaves que transmiten las ondas de sonido donde puede lograrse
un buen acoplamiento aplicando presión con la mano a la unidad de rastreo.
• SELECCIÓN Y USO DE LOS ACOPLANTES
151
La técnica ultrasónica necesita de un acoplante adecuado para
transmitir el ultrasonido entre el transductor y la pieza de prueba. El
acoplante puede ser líquido, semilíquido o pastoso con las características
siguientes:
1. Proporcionar un acoplamiento acústico positivo para una prueba
confiable (amplitudes de ecos de pared posterior consistentes). 2. Mojar la
superficie de la pieza de prueba y la cara del transductor, excluyendo el aire
entre ellas. 3. Pueda ser fácilmente aplicado
• REQUISITOS Y SECUENCIA DE LA INSPECCIÓN POR
ULTRASONIDO INDUSTRIAL
Antes de iniciar una inspección por UT, es necesario definir los
siguientes parámetros, a fin de hacer una correcta selección del equipo de
trabajo: Cuál es el tipo de discontinuidad que puede encontrarse. Qué
extensión y orientación puede tener en la pieza. Qué tolerancias se pueden
aplicar para aceptar o rechazar la indicación. En la inspección de soldaduras
se utiliza generalmente el método de pulso-eco en la presentación SCAN-A.
Este sistema (SCAN-A) utiliza un tubo de rayos catódicos que muestra la
información del ensayo.
Todas las normas exigen que el instrumento de inspección ultrasónica
sea revisado y, en caso necesario, recalibrado por un taller de servicio
autorizado por el fabricante. Este último punto es de vital importancia si se
152
está trabajando bajo códigos o normas de aceptación internacional como
AWS o ANSI/ASME. Con base en lo anterior, 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.
A continuación se deben seleccionar el palpador y el cable coaxial a ser
empleados: Los cables son del tipo coaxial para prevenir problemas de
interferencia eléctrica y sus conexiones deben ser compatibles con las del
instrumento y el transductor a emplear. Por lo común, las normas establecen
las condiciones mínimas que deben cumplir los transductores. En la
inspección por ultrasonido se utiliza por lo general ondas longitudinales (haz
recto) u ondas transversales (haz angular). Las frecuencias más
comúnmente utilizadas son de 1 a 5 MHz con haces de sonido o ángulos de
0º, 45º, 60º y 70º. En la inspección con haz recto; el sonido es transmitido
perpendicularmente a la superficie de entrada del sonido.
• INSPECCIÓN MEDIANTE ULTRASONIDO INDUSTRIAL CON HAZ
ANGULAR
Es frecuente su empleo para la medición de espesores, detección de
zonas de corrosión, detección de defectos en piezas que han sido fundidas
forjadas, roladas o soldadas; en las aplicaciones de nuevos materiales como
son los metal cerámicos y los materiales compuestos, ha tenido una gran
aceptación, por lo sencillo y fácil de aplicar como método de inspección para
153
el control de calidad. Las nuevas tendencias indican que su campo de
aplicación se mejorará con el apoyo de las computadoras para el análisis
inmediato de la información obtenida.
VENTAJAS DEL ULTRASONIDO INDUSTRIAL
Se detectan discontinuidades superficiales y subsuperficiales.
Puede delinearse claramente el tamaño de la discontinuidad, su
localización y su orientación
Sólo se requiere acceso por un lado del material a inspeccionar.
Tiene alta capacidad de penetración y los resultados de prueba son
conocidos inmediatamente.
LIMITACIONES DEL ULTRASONIDO INDUSTRIAL
Está limitado por la geometría, estructura interna, espesor y acabado
superficial de los materiales sujetos a inspección.
Localiza mejor aquellas discontinuidades que son perpendiculares al
haz de sonido.
Las partes pequeñas o delgadas son difíciles de inspeccionar por este
método.
El equipo puede tener un costo elevado, que depende del nivel de
sensibilidad y de sofisticación requerido.
El personal debe estar calificado y generalmente requiere de mucho
mayor entrenamiento y experiencia para este método que para cualquier otro
de los métodos de inspección.
La interpretación de las indicaciones requiere de mucho entrenamiento
154
y experiencia de parte del operador
FASE IV: CULMINACION
Según Barrios, Oldenburg y Villadiego y tomando en consideración
todas las variables y técnicas expuestas en las fases anteriores. Para la
realización de END se proponen una serie de pautas para la realización de
un laboratorio de END en una institución de educación superior así como una
distribución de espacios para el laboratorio sin afectar de manera drástica la
infraestructura de la misma.
A continuación se presenta la estructura de un laboratorio para pruebas
y ensayos no destructivos;
INTRODUCCIÓN
El Laboratorio para Pruebas y Ensayos no destructivos. Su campo de
trabajo incluye: instalaciones industriales, las materias primas, materiales en
proceso y de producto final. Entre los ensayos que actualmente debería
disponer el laboratorio, se encuentran: Detección de defectología por
ultrasonido a materiales y soldaduras; detección de defectos superficiales y
subsuperficiales por tintas penetrantes y partículas magnéticas, coloredades
y fluorescentes; medición de espesores de tuberías por ultrasonido;
detección de grietas en ejes de transmisión; análisis de falla de materiales y
radiografía industrial. Todos estos métodos son portátiles por lo que pueden
ser trasladados al lugar donde se encuentre el material a analizar.
155
MISIÓN
El laboratorio de ensayos no destructivos tiene como misión desarrollar
actividades de investigación, docencia y extensión basados en el análisis de
materiales de uso industrial y de obra civil, mediante procedimientos
normalizados por códigos nacionales COVENIN y por códigos
internacionales como AWS, ASME, API, JIS, ASTM, entre otros, para
responder a las necesidades de la institución educativa .
VISIÓN
El laboratorio de Ensayos No Destructivos de las Universidades
deberan desenvolverse como centro de excelencia en investigación,
extensión y docencia en el campo de los ensayos no destructivos, apoyando
los procesos de matenimiento preventivo y predictivo en las industrias,
mediante la utilización de tecnologías apropiadas.
POLÍTICA DE CALIDAD
El laboratorio de Ensayos no Destructivos deberá ser creado con el fin
de fortalecer las funciones de docencia, investigacón y extensión de la
Universidad y que cuente con autonomía, imparcialidad e integridad para la
realización de estos ensayos que no afectan condiciones físicas ni químicas
en los materiales.
Los métodos utilizados se basan en normas específicas, garantizando a
los usuarios, la confiabilidad y calidad en los procesos, además de
156
confidencialidad en los resultados de la prueba. Como parte de la
Universidad debe hacer parte del sistema de calidad ISO 9001 y sus
procedimientos se rigen bajo la norma ISO 17025.
OBJETO
La presente manual tiene por objeto recomendar los criterios en los que
deben basarse para las técnicas a implementar de los laboratorios de
ensayos no destructivos (END) de las estructuras, sistemas y componentes
relacionados con la seguridad de las instalaciones, con el fin de que dicho
usuarios esté debidamente cualificado.
El laboratorio o la organización a la cual pertenece el laboratorio debe
ser una entidad que pueda asumir responsabilidad legal. Es responsabilidad
del laboratorio llevar a cabo sus actividades de ensayo no destructivos de tal
manera que cumpla con los requisitos de esta norma internacional y que
satisfaga las necesidades del usuarios, de las autoridades reguladoras u
organizaciones que otorgan el reconocimiento.
Asimismo, el sistema de gestión del laboratorio debe cubrir las
actividades realizadas en el local permanente del laboratorio, en lugares
fuera de este o en instalaciones móviles o temporales.
Entonces, si el laboratorio forma parte de una organización que realiza
actividades diferentes a las de ensayo no destructivo, se deben definir las
responsabilidades del personal clave que participe o influya en las
actividades de ensayo no destructivo del laboratorio, a fin de identificar
potenciales conflictos de interés.
157
Asimismo, cuando un laboratorio forme parte de una organización
mayor, los acuerdos organizacionales deberían establecerse de tal manera
que los departamentos que tengan conflictos de interés como producción,
mercadotecnia o finanzas no influyan negativamente en el cumplimiento de
los requisitos de esta norma internacional.
Por ello, si el laboratorio desea ser reconocido como un laboratorio de
tercera parte, deberá ser capaz de demostrar que es imparcial y que tanto el
laboratorio como su personal están libres de cualquier presión indebida, sea
comercial, financiera o institucional de otro tipo, que pudiera influenciar su
juicio técnico. El laboratorio de ensayo no destructivo de tercera parte no
debe comprometerse en actividades que pongan en peligro la confianza en
su independencia de juicio e integridad respecto a sus actividades.
Ahora bien, el laboratorio debe, disponer de personal administrativo y
técnico que cuente con la autoridad y recursos necesarios para llevar a cabo
sus funciones y para identificar desviaciones del sistema de calidad o de los
procedimientos de ensayo no destructivos, e iniciar acciones para prevenirlas
o minimizarlas
De esta menara, el laboratorio deberá establecer disposiciones para
asegurar que su administración y personal estén libres de presiones e
influencias indebidas, ya sea comerciales, financieras internas y externas u
otras que pudieran afectar negativamente la calidad de su trabajo;
Asimismo, establecer políticas y procedimientos para asegurar la
protección de la información confidencial y de los derechos de propiedad de
158
sus clientes, incluidos los procedimientos para proteger el almacenamiento
electrónico y la transmisión de resultados; establecer políticas y
procedimientos para evitar la participación en actividades que pudieran
disminuir la confianza en su competencia, imparcialidad, juicio o integridad
operacional.
De igual forma, el laboratorio deberá definir la organización y estructura
administrativa del mismo, su lugar en la organización matriz y las relaciones
entre la gerencia de calidad, operaciones técnicas y servicios de apoyo; y,
especificar la responsabilidad, autoridad e interrelaciones de todo el personal
que administra, efectúa o verifica el trabajo que afecta la calidad de los
ensayos no destructivos.
Es importante que se supervisen adecuadamente al personal de ensayo
no destructivo, incluido los practicantes; los supervisores deberán estar
familiarizados con los métodos y procedimientos, con el propósito de cada
ensayo, obtenga la evaluación de los resultados. Así como, disponer de una
dirección técnica que tenga responsabilidad general de las operaciones
técnicas y la provisión de recursos necesarios para asegurar la calidad en las
operaciones del laboratorio.
Nombrar un coordinador de calidad quien, independientemente de otros
deberes y responsabilidades, deberá tener responsabilidad y autoridad para
asegurar que el sistema de calidad se aplique y se siga en todo momento. El
coordinador de calidad deberá tener acceso directo al más alto nivel de
159
gestión, en el cual se toman las decisiones sobre las políticas y recursos del
laboratorio.
SISTEMA DE CALIDAD
El laboratorio debe establecer, aplicar y mantener un sistema de calidad
apropiado al alcance de sus actividades. De igual forma debe documentar
sus políticas, sistemas, programas, procedimientos e instrucciones en el nivel
necesario para asegurar la calidad de los resultados de los ensayos no
destructivos. La documentación del sistema debe estar a disposición del
personal apropiado para su correspondiente comprensión y aplicación.
Asimismo, las políticas y objetivos del sistema de calidad del laboratorio
deben definirse en un manual de calidad. Los objetivos generales deben
documentarse en una declaración de política de calidad. Dicha declaración
debe ser emitida por la autoridad máxima del laboratorio y debe incluir como
mínimo el compromiso de la dirección del laboratorio con las buenas
prácticas profesionales y calidad en la entrega de sus servicios de ensayo no
destructivos; la declaración de la dirección sobre la calidad del servicio del
laboratorio; los objetivos del sistema de calidad.
De igual forma, debe incluir la exigencia de que el personal del
laboratorio relacionado con las actividades de ensayos no destructivos esté
familiarizado con la documentación de calidad y que aplique las políticas y
procedimientos en su trabajo; y el compromiso de la dirección del laboratorio
de cumplir con esta norma internacional.
160
En este sentido, el manual de calidad debe incluir o hacer referencia a
los procedimientos de apoyo, incluidos los procedimientos técnicos. Deberá
describir la estructura de la documentación usada en el sistema de calidad.
Así como, las funciones y responsabilidades de la dirección técnica y del
gerente de calidad, incluida su responsabilidad de asegurar el cumplimiento
de esta norma internacional, deben definirse en el manual de calidad.
EQUIPO
El laboratorio debe contar con todos los elementos de muestreo, medición y
equipos de ensayo no destructivos requeridos para la correcta ejecución de los
mismos. En aquellos casos en que el laboratorio necesite emplear equipo que no
esté bajo su control permanente, este debe asegurar que reúna los requisitos de
esta norma internacional.
En este sentido, el equipo y el software empleados para los ensayos
no destructivos deben estar en capacidad de lograr la exactitud requerida
y deben cumplir con las especificaciones pertinentes para los mismos.
Se deben establecer programas de calibración para valores y cantidades
clave de los instrumentos cuando tales propiedades tengan un efecto
significativo en los resultados. Antes de su uso, el equipo debe ser
calibrado para verificar que cumple los requisitos especificados por el
laboratorio y las especificaciones de la norma.
Asimismo, el equipo debe ser operado por el personal autorizado, el
cual deberá tener fácil acceso a las instrucciones actualizadas sobre su
161
uso y mantenimiento (inclusive cualquier manual proporcionado por el
fabricante del equipo). Cada elemento del equipo y su software usado
para el ensayo y calibración que sea importante para los resultados debe
tener una identificación única, cuando sea factible.
Por ello, se debe mantener un registro de cada elemento importante del
equipo y su software para los ensayos no destructivos. El registro debe incluir
lo siguiente:
a) la identidad del ítem del equipo y su software;
b) el nombre del fabricante, modelo, número de serie u otra
identificación única;
c) verificación de que el equipo cumple los requisitos especificados
d) la ubicación actual, cuando sea necesaria;
e) las instrucciones del fabricante, si están disponibles, o la referencia
de su ubicación;
f) fechas, resultados y copias de los informes y certificados de todas las
calibraciones, ajustes, criterios de aceptación, así como la fecha de la
próxima calibración;
g) el plan de mantenimiento, cuando sea necesario, y el mantenimiento
realizado hasta la fecha, y
h) cualquier daño, funcionamiento inadecuado, modificación o
reparación del equipo.
Por lo tanto, el laboratorio deberá disponer de procedimientos para el
manejo seguro, transporte, almacenamiento, uso y mantenimiento planificado
162
del equipo de medición a fin de asegurar el funcionamiento adecuado y
prevenir la contaminación o deterioro.
Seguidamente, el equipo sometido a sobrecarga o manejo inadecuado,
que proporcione resultados dudosos, o demuestre ser defectuoso o fuera de
los límites específicos, debe aislarse para evitar su uso o se debe etiquetar o
marcar claramente como “fuera de servicio” hasta que sea reparado y
demuestre su correcto funcionamiento mediante ensayos y calibraciones. El
laboratorio deberá examinar la consecuencia del defecto o desviación de los
límites especificados en los ensayos no destructivos previos e iniciar el
procedimiento de “control de no conformidades en el trabajo”
De esta manera, cuando sea factible, todo el equipo bajo el control
del laboratorio que requiera calibración debe ser etiquetado, codificado o
identificado para indicar el estado de calibración, la fecha de la última
calibración y el criterio. Así como, por cualquier razón el equipo quede
fuera del control directo del laboratorio, éste debe asegurar que se
verifique su óptimo funcionamiento y estado de calibración antes de
reanudar su uso.
De igual forma, cuando se requiera de verificaciones intermedias para
mantener la confianza en el estado de calibración del equipo, éstas deben
efectuarse de acuerdo con un procedimiento definido. Además, cuando las
calibraciones den lugar a un conjunto de factores de corrección, el laboratorio
deberá disponer de procedimientos para asegurar que las copias (por ejemplo
en software) se actualicen correctamente.
163
Finalmente, el equipo de ensayos no destructivos, incluido el
software y hardware, deberá ser protegido de ajustes o cambios que
puedan invalidar los resultados de los mismos
ESTRUCTURA DE UN LABORATORIO DE ENSAYOS NOS
DESTRUCTIVOS
El área de trabajo es de aproximadamente 2 m2 para cada ensayo.
Asimismo, el laboratorio debe contar con equipos tales como: Ultrasonido,
Partículas Magnéticas, líquidos Penetrantes, Radiografía Industrial X, entre
otros.
Por otra parte, dentro de las Facultades que reciben servicios por parte
de los laboratorios de ensayos nos destructivos están: Ing. Mecánica, ing.
Aeronáutica, Ing. Química, Ing. Textil, Ing. Agroindustrial, Ing. Industrial, ing.
Eléctrica/Electrónica, Diseño Industrial.
Aunado a esto, los servicios que presta el laboratorio a sus usuarios
son; Inspección por Partículas Magnéticas y Líquidos Penetrantes; Medición
de Espesores y Detección de Defectos por Ultrasonido. Así como,
Inspecciones Radiográficas.
SERVICIOS
ANÁLISIS POR ULTRASONIDO DE MATERIALES Y SOLDADURAS
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Este método se desarrolla mediante la aplicación de ondas ultrasónicas
a través del material de estudio, que al regresar a la superficie indicarán la
presencia o no de imperfeccíones internas las cuales se evalúan según
criterios establecidos en las normas de referencia.
Es especial para determinar grietas internas en ejes y otros elementos
de máquina, dada su gran capacidad de penetración, así como para evaluar
la calidad de los materiales y soldaduras de estructuras. Este método es
portátil, por lo cual puede ser desarrollado en cualquier lugar donde se
requiera este tipo de inspección.
ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES COLOREADAS Y
FLUORESCENTES
Este método de ensayo puede determinar defectos superficiales y
subsuperficiales no detectables a simple vista, mediante la aplicación de
tintas especiales que penetran en las imperfecciones y que luego son
reveladas al exterior mostrando la magnitud de la misma. Su evaluación bajo
normas, permite determinar si un componente industrial o civil ha sufrido
daños durante su uso y si éste puede continuar.
ENSAYO DE PARTÍCULAS PENETRANTES COLOREADAS Y
FLUORESCENTES
Este método de partículas magnéticas consiste en la aplicación de finas
partículas ferrosas sobre la superficie del acero a analizar y en medio de un
campo magnético inducido por un electroimán. Este método solo es aplicable
165
a materiales magnetizables, en especial aceros, para determinar defectos
subsuperficiales en estructuras metálicas y elementos de máquina.
MEDICIÓN DE ESPESORES DE TUBERÍA
Este método basado en el principio de ultrasonido, permite detectar las
condiciones del espesor o pared de una tubería cerrada, permitiendo
establecer si ha sufrido deterioro por corrosión. El equipo portátil permite
realizar seguimiento a todo lo largo de una tubería en pleno servicio de
conduccíon de fluido.
PLANO ESQUEMÁTICO DE UN LABORATORIO DE PROCESOS DE
MANUFACTURA CON ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS CON FINES
DIDÁCTICOS PARA UNA INSTITUCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR.
Para la elaboración del plano mostrado como anexo H, dentro de esta
investigación; se tomaron en consideración las características y
procedimientos operacionales recomendados para la ejecución de ensayos
de no destructivos, en laboratorios de educación superior, adaptando los
métodos y técnicas ejecutados en el campo industrial, a las limitaciones de
dichas instituciones. Mejorando y consolidando así, las experiencias
brindadas a los estudiantes.
