Imende-Introduccion a Los Ensayos No Destructivos.

Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos, A. C.

Fundamentos a los Ensayos No Destructivos

Alfonso R. Garca Cueto

Mxico, 18 de Abril 2007

Intruduccin a los Ensayos No Destructivos es una obra protegida por la legislacin sobre Derechos de Autor vigente en la materia. Est prohibido copiar o transferir la informacin que este documento contiene por cualquier medio o tecnologa S1l1 autorizacin previa y por escrito del autor.

Mxico, D. F., 2005

Alfonso R. Garca Cueto Introduccin a los Ensayos No Destructivos

Tabla de Contenidos

Presentacin .............................................................................................................................. V

Captulo 1, Introduccin Los Ensayos de Materiales ....................................................................................................... 1-1

Captulo 2, Los Ensayos Destructivos Visin General .......................................................................................................................... 2-1 Informacin General de las Pruebas Mecnicas ....................................................................... 2-2 Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecnicas ............................................................... 2-3 Pruebas de Tensin ................................................................................................................... 2-5 Pruebas de Doblado (Bend Testing) ........................................................................................ .2-8 Pruebas de Dureza .................................................................................................................... 2-9 Pruebas de Impacto ................................................................................................................... 2-12 Pruebas Qumicas ..................................................................................................................... 2-14 Pruebas Metalogrficas ........ : .................................................................................................... 2-16

Captulo 3, Los Ensayos No Destructivos (END) Visin General .......................................................................................................................... 3-1 Informacin General Sobre los Ensayos No Destructivos (END) ........................................... 3-2 Mtodos de END ...................................................................................................................... 3-4 Limitaciones del Campo de Accin de los END ........................................... , .......................... 3-8 Ventajas y Limitaciones de los END ........................................................................................ 3-10 Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos ............................................................ 3-11 Beneficios de los END en las Distintas reas de una Empresa ............................................... 3-14

Captulo 4, Mtodos de Inspeccin Superficial Visin General .......................................................................................................................... 4-1 El Mtodo de Inspeccin Visual (VT) ..................................................................................... .4-2 El Mtodo de Lquidos Penetrantes (PT) ................................................................................. 4-7 El Proceso General de PT ......................................................................................................... 4-12 Los Consumibles para la Inspeccin por PT ........................................................................... .4-20 El Mtodo de Partculas Magnticas (MT) .............................................................................. .4-22 El Proceso General de MT ........................................................................................................ 4-28 El Mtodo de Electromagnetismo (ET) ................................................................................... .4-37 El Proceso General de ET ......................................................................................................... 4-41 Las Sondas para la Inspeccin con ET .................................................................................... .4-46

Captulo 5, Mtodos de Inspeccin Volumtrica Visin General .......................................................................................................................... 5-1 El Mtodo de Radiografa Industrial (RT) ............................................................................... 5-2 El Proceso General de RT: Actividades Previas ...................................................................... 5-8 El Proceso General de RT: Actividades de Inspeccin ............................................................ 5-13 Los Equipos y Materiales para RT ........................................................................................... 5-18 El Mtodo de Ultrasonido Industrial (UT) ............................................................................... 5-24 El Proceso General de UT ........................................................................................................ 5-30 Los Equipos y Materiales para UT ........................................................................................... 5-35

III


Captulo 6, La Capacitacin, la Calificacin y la Certificacin en END Visin General .......................................................................................................................... 6-1 La Capacitacin ........................................................................................................................ 6-2 La Calificacin .......................................................................................................................... 6-3 La Certificacin ........................................................................................................................ 6-5 Las Normas de la Capacitacin, la Calificacin y la Certificacin en END ............................ 6-6 Los Niveles de Habilidad en END ........................................................................................... 6-8

Bibliografa .............................................................................................................................. A

IV


Presentacin

Durante la segunda mitad del siglo XX, tras la generacin de nuevas tecnologas, tambin

cambiaron las formas de produccin y surgi la necesidad de mejorar los productos y los

serVICIOS.

Un efecto de esta situacin es el desarrollo de los Ensayos de Materiales o pruebas de materiales,

diseadas para asegurar que los materiales, las piezas, los componentes y las uniones soldadas

cumplan su funcin con eficiencia.

Este texto es un acercamiento a esta disciplina y trata acerca de:

los Ensayos Destructivos los Ensayos No Destructivos; y el proceso que avala la formacin y capacidad de un individuo para realizar END

Esperamos que estas pginas sean de utilidad para el lector, al coi1tener informacin actualizada

en una presentacin amigable y til.

Asimismo, agradecemos a todas aquellas personas e instituciones que hicieron posible la

realizacin de esta obra en sus distintos aspectos.

A.R.G.C.

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Utilice esta pgina para anotar sus observaciones

VI

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Alfon so R. Ga rca Cueto Introduccin a los Ensayos No Destructivos

Captu lo 1

Introduccin

Los Ensayos de Materiales

Qu son?

Para qu sirven?

Por qu se aplican?

Los Ensayos de Materiales son pruebas que evalan las propiedades mecnicas, qumicas y fisicas de :

los materiales que la industria usa los productos que sta consume, y los productos que sta fabrica

Los Ensayos de Materiales sirven para:

determinar las caractersticas especficas de los materiales, como la composicin qumica y las propiedades mecnicas y metalrgicas

detectar, dimensionar y evaluar discontinuidades o defectos como grietas, inclusiones de escoria y falta de penetracin y fusin incompletas

El ensayo ideal es la operacin de un componente o una estructura en las condiciones reales de funcionamiento ; pero de ser posible, resultara caro y consumira mucho tiempo.

Debido a esto , se usan los Ensayos de Materiales, cuyos resultados pueden relacionarse con los materiales, los componentes y las estructuras que se han cOf!1portado satisfactoriamente durante el servicio.

Contina en la siguiente pgina

1- 1


Los Ensayos de Materiales, Continuacin

Cundo se aplican?

Qu tipos hay?

Los Ensayos de Materiales se aplican en las distintas etapas de un proceso productivo:

Materias primas Procesos de fabricacin Productos finales Materiales en servicio Reparaciones o reconstrucciones

Como se mencion anteriormente, existen dos tipos de Ensayos de Materiales:

Ensayos Destructivos Ensayos No Destructivos (END)

La diferencia fundamental que distingue a estos ensayos es la condicin de las propiedades fisicas, qumicas, mecnicas o dimensionales del material o componente sujeto a inspeccin despus de aplicar el ensayo:

en los Ensayos Destructivos, una o varias de estas caractersticas se alteran permanentemente y la muestra queda destruida o inservible

en los END, no hay alteracin permanente de las propiedades de la muestra y se puede usar o reparar

Este texto trata principalmente de los END y es una introduccin que proporciona al lector una pnorama general de los distintos mtodos que componen esta disciplina.

1-2

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Captulo 2

Los Ensayos Destructivos

Visin General

Qu son?

Para qu sirven?

En qu cantidad se realizan?

Importante

Contenido

Los Ensayos Destmctivos son mtodos fisicos directos que daan o alteran de forma permanente las propiedades fisicas , qumicas, mecnicas o dimensionales del material, parte o componente suj eto a inspeccin.

Los Ensayos Destmctivos sirven para conocer las propiedades intrnsecas (mecnicas, qumicas y fisicas) de un material como:

resistencia a la tensin composicin qumica real tenacidad resistencia al desgaste o a la corrosin dureza YWPI ~ODt>lP 1,.J.J.ret-v t:-S l)~1- ,()"rr:~ el4 L-

Los Ensayos Destructivos se realizan slo sobre muestras representativas obtenidas de un lote de producto.

Este captulo es un acercamiento general a los Ensayos Destmctivos. El tema es muy amplio y no es el objeto de estudio del presente texto.

Es una referencia que perniite al lector ahondar por su propia cuenta en investigaciones posteriores.

Este captulo contiene los siguientes temas:

Tema Pgina Informacin General de las Pruebas Mecnicas 2-2 Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecnicas 2-3 Pruebas de Tensin 2-5 Pruebas de Doblado (Bend Testin~) 2-8 Pruebas de Dureza 2-9 Pruebas de Impacto 2-12 Pruebas Qumicas 2-14 Pruebas Metalogrficas 2- 16

2- 1


Informacin General de las Pruebas Mecnicas

Qu son?

Para qu sirven?

. Qu tipos hay?

Las Pruebas Mecnicas son ensayos que involucran la deformacin plstica o permanente de un material o componente e indican si ste es apto para un servicio mecnico determinado.

Estas pruebas se aplican para determinar las propiedades mecnicas de un material:

resistencia tenacidad ductilidad y

dureza

Estas propiedades mecnicas estn relacionadas con las reacciones elsticas o inelsticas (plsticas) de un material cuando se le aplica una fuerza o involucran la relacin entre esfuerzo y deformacin .

Existen pruebas mecnicas estticas y dinmicas. La mayor parte de stas se realiza a temperatura ambiente, pero hay otras que deben conducirse a temperaturas muy altas o muy bajas.

Las pruebas mecnicas ms frecuentes son las siguientes:

Tensin Impacto Doblado Fatiga Dureza T ermofluencia (Creep)

Estas pruebas se describen ms adelante en este captulo.

2-2

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Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecnicas

Introduccin

Deformacin (Strain)

Ductilidad (Ductility)

Elasticidad

Esfuerzo (Stress)

Fragilidad

Limite elstico

Para estudiar las Pruebas Mecnicas, antes es necesario entender los conceptos que se definen a continuacin.

La deformacin (Strain) es la medida del cambio en la forma o tamao de un cuerpo, referido a su forma o tamao or~ginal.

La ductilidad (Ductility) es la habilidad de un material para defonnarse plsticamente antes de fracturarse.

Por lo general, la ductilidad se evala por la elongacin o la reduccin de rea en una prueba de tensin o por el radio del ngulo de doblez en una prueba de doblado.

La elasticidad es la propiedad de un material en virtud de la que, despus de deformarse bajo la aplicacin de una fuerza (carga), este material tiende a recuperar su tamao y forma originales cuando deja de aplicarse la fuerza.

El esfuerzo (Stress) es la intensidad de la fuerza por unidad de rea, a menudo pensada como la fuerza que acta en una pequea rea dentro de un plano.

El esfuerzo puede dividirse en componentes, normal y paralelo al plano, llamados esfuerzo normal y esfuerzo cortante, respectivamente.

Los esfuerzos se expresan en trminos de fuerza por unidad de rea, tales como libras fuerza por pulgada cuadrada; o en Mega Pascal es.

La fragi lidad es la propiedad de un material a la no deformacin plstica bajo la accin de una carga.

El lmite elstico es el esfuerzo ms grande que un material es capaz de soportar sin ninguna deformacin permanente residual despus de que se deja de aplicar el esfuerzo.

COl/til/a el/ la siguiel/te pgina

2-3


Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecnicas, Continuacin

Plasticidad

Tenacidad (Touglllless)

La plasticidad es la capacidad de un metal para deformarse de forma permanente sin sufrir rotura.

La tenacidad (toughness) es la capacidad de un metal de absorber energa y deformarse plsticamente antes de fracturarse.

Tambin se la define como la habilidad de un metal para resistir a la fractura en presencia de una ranura o entalla; y para absorber las cargas deformndose plsticamente.

Por lo general, la tenacidad se evala al medir la energa absorbida por una muestra muescada durante un ensayo de impacto.

El rea bajo la curva esfuerzo - deformacin de la prueba de resistencia a la tensin tambin se usa como una medida de la tenacidad de un material.

2-4


Pruebas de Tensin

Qu son?

Para qu sirven?

Las Pruebas de tensin son ensayos que se emplean para determinar la resistencia de los materiales bajo esfuerzos de traccin.

Estos esfuerzos son nonnales perpendiculares al plano sobre el que actan y son producto de fuerzas cuyas direcciones se apartan de tal plano.

Estas pruebas tambin sirven para evaluar la ductilidad de los materiales.

La siguiente imagen muestra una prueba de tensin:

Estas pruebas se aplican para determinar las siguientes propiedades de un material:

Resistencia a la tensin (tensile strength) Resistencia de fluencia o cedencia (vield strength) Elongacin, y

Reduccin de rea

A continuacin se describen estas propiedades.

Continla en la siguiente pgina

2-5


Pruebas de Tensin, Continuacin

Propiedades de Las propiedades de los materiales que las Pruebas de Tensin determinan los materiales consisten en:

Resistencia a la tensin (tensile strength) Es el esfuerzo de traccin mximo que un material es capaz de soportar. Tambin se le llama resistencia ltima. ~e calcula al dividir la carga mxima (la de rotura) durante la prueba entre el rea de la seccin transversal original de la muestra.

Resistencia de fluencia o cedencia (vield strength) Es el esfuerzo de ingeniera al que de manera convencional se considera que comienza la elongacin plstica de la muestra en prueba.

Elongacin Es el incremento medido en la longitud calibrada de la muestra en prueba. Por lo general se expresa como un porcentaje de la longitud calibrada original.

Reduccin de rea Es la diferencia entre las reas de las secciones transversales de la muestra en prueba, la original y la ms pequea despus de realizado el ensayo. La reduccin de rea se expresa como un porcentaje del rea de la seccin transversal original.

Nota: la elongacin y la reduccin de rea son una medida de la ductilidad del material.

La siguiente imagen muestra un diagrama de esfuerzo - deformacin de un material metlico:

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DEFORMACION CIILlC/ll.

Contina en la siguiente pgin{/

2-6


Pruebas de Tensin, Continuacin

Por qu se aplican?

Las Pruebas de Tensin se aplican porque gran parte del diseo de los productos, incluso las partes y equipos soldados, se basa en las propiedades de tensin de los materiales empleados.

En el campo de las construcciones soldadas, las pruebas de tensin se emplean para ensayar metales base, metal de soldadura y juntas soldadas. Estas pruebas incluyen regiones de metal base, metal depositado de soldadura y zonas trmicamente afectadas.

Las pruebas de tensin de las muestras obtenidas de cupones de calificacin de procedimientos de soldadura sirven para demostrar que las juntas soldadas que se pueden obtener con el procedimiento calificado tienen las propiedades de tensin iguales o superiores a los metales base soldados.

Otras pruebas de tensin que se emplean con frecuencia son las de:

tensin a corte para determinar la resistencia al corte de las soldaduras de filete y en juntas obtenidas por medio de soldadura fuerte; y

tensin a corte para soldaduras por puntos

La siguiente imagen muestra una prueba de tensin: C~\~l+ ,,,)"

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Pruebas de Doblado (Bend Testing)

Qu son'?

Qu tipos hay'?

Para qu sirven'?

Las Pruebas de Doblado (bend testing) son ensayos que consisten en doblar o plegar una muestra bajo cargas aplicadas gradual y uniformemente; aunque a veces tambin se aplican mediante impactos.

Las Pruebas de Doblado se clasifican en:

libre

guiado semiguiado, y "doblez alrededor de" (wraparound bend test)

Estas pruebas se aplican para evaluar la ductilidad y sanidad (ausencia de defectos) en los materiales.

La ductilidad por lo general se juzga al verificar si la muestra se fractur o no bajo las condiciones especificadas de prueba.

Doblado guiado Las pruebas de doblado guiado se usan como palie del proceso de calificacin de procedimientos de soldadura y habilidad de soldadores y operadores de . equipo para soldar.

Las muestras de doblado guiado pueden ser longitudinales o transversales al eje de la soldadura, y estas ltimas, dependiendo de la superficie que se somete a tensin durante la prueba, pueden ser de doblado de cara, raz o lateral.

Muestras de cupones de prueba Los resultados de las pruebas de doblado que se practican a las muestras tomadas de los cupones de pruebas de calificacin de procedimientos y de habilidad del personal de soldadura sirven para verificar respectivamente que:

el procedimiento de soldadura propuesto (en proceso de calificacin) es capaz de producir juntas soldadas con los niveles de ductilidad mnimos especificados por las normas aplicables

los soldadores o los operadores de equipo para soldar son capaces de depositar metal de soldadura sin defectos y con el nivel de ductilidad requerido

2-8


Pruebas de Du reza

Qu son?

Qu tipos hay?

Para qu sirven?

Las Pmebas de Dureza son ensayos que miden la resistencia que ofrece un material a:

la deformacin, en particular a la deformacin permanente la depresin (indentation), o al rayado

La dureza puede considerarse como la resistencia que ofrece un metal a ser penetrado.

Los mtodos de pmeba de dureza a emplear en una aplicacin especfica dependen de factores como la dureza o resistencia del metal, el tipo de metal o aleacin y su espesor y la informacin requerida.

Hay mtodos de pmeba y escalas de dureza apropiadas para cubrir diferentes necesidades. Tambin hay pmebas de microdureza adecuadas para medir la dureza de las juntas soldadas en sus diferentes regiones.

Las Pmebas de Dureza se clasifican en:

Brinell Vickers Knoop Rockwell (varias escalas)

Estas pmebas se aplican para evaluar metales base, metal de soldadura depositado y zonas afectadas trmicamente.

Las mediciones de dureza pueden proporcionar informacin acerca de los cambios metalrgicos causados por las operaciones de soldadura.

En los aceros simples al carbono y en los de baja aleacin, una dureza alta por lo general indica la presencia de mmiensita ~n la zona afectada trmicamente; mientras que valores bajos de dureza puedei1' indicar condiciones de soldadura en las que el material se reblandeci debido a efectos similares a los producidos por el tratamiento trmico de revenido o incluso el de recocido.


2-9


Pruebas de Dureza, Continuacin

Durmetl'OS Las siguientes imgenes muestran distintos tipos de durmetros:

Durmetro de Brinell

Durmetro de Rocwell

2-10

Durmetro Vickers

Durmetro Telebrineller



Pruebas de Dureza, Continuacin

Otros equipos Las siguientes imgenes de otros equipos para realizar pruebas de dureza:

Escleroscopio o durmetro de rebote

Indentador de cono de diamante para

dureza Rocwell

2-11

Indentador de esfera para dureza

Rocwell

Pantalla con la huella de una dureza Vickers


Pruebas de Impacto ((/ J .. ,( . f( /{/l':~'Ut/U

Qu son?

(,Para qu sirven?

Tenacidad y grietas

Las Pruebas de Impacto son ensayos que miden la tenacidad de un material.

Existen materiales que se consideran dctiles por los resultados de las Pruebas de Tensin y de Doblado; pero que independientemente de esto son frgiles porque se fracturan con muy poca o ninguna deformacin plstica y al aplicarles muy poca energa.

La siguiente imagen muestra una mquina para pruebas de impacto de ltima generacin:

Estas pruebas se aplican para verificar la tenacidad de materiales que se comportan de forma dctil durante las Pruebas de Tensin o de Doblado; pero que podran ser frgiles, porque tenacidad y ductilidad son propiedades distintas.

Algunos metales, en particular los aceros ferrticos, muestran un cambio de comportamiento (de dctil a frgil) en el modo de falla en las siguientes circunstancias:

al descender la temperatura al tener muescas o ranuras, o por la forma de aplicarles las cargas

La tenacidad con respecto a la fractura (Facture toughness) es un trmino genrico empleado para referirse a la resistencia de los materiales el) relacin con la extensin de las grietas.

La propagacin de las grietas requiere de una fuente de energa que, en las estructuras en servicio, procede de la energa de deformacin elstica almacenada. En los ensayos de tenacidad en fractura, la mquina de prueba es la fuente de energa.

COllfinla I:'n la siguiente pgina

2-12


Pruebas de Impacto, Continuacin

Qu tipos hay?

Prueba de impacto Charpy

Pndulos

Las Pruebas de Impacto para medir la tenacidad ms empleadas son:

la prueba de impacto Charpy en probeta con ranura en "Y" el desgarre dinmico la tenacidad de fractura en plano de deformacin (plane strain fi'acture

toughness), y la cada de peso (drop weight)

De stas, la prueba de impacto Charpy es la ms empleada y por ello aqu se describen sus campos de aplicacin.

La prueba de impacto Charpy puede reproducir el cambio de comportamiento dctil a frgil de los aceros en un intervalo de temperaturas similar al que sucede en condiciones reales de servicio de las estructuras o los componentes.

Esto no sucede en las Pruebas de Tensin ordinarias, en las que la transicin dctil - frgil ocurre a temperaturas mucho ms bajas.

Los resultados generalmente se reportan en trminos de energa absorbida por los espeimenes (en libras / pie o en joules), aunque tambin se reportan como el porcentaje de fractura frgil y la expansin lateral.

Importante: los resultados de la prueba de impacto Charpy en probeta con ranura en "Y" no deben usarse directamente para valorar el comportamiento de una estructura o componente.

Las siguientes imgenes muestran dos pndulos para pruebas de impacto:

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2-13


Pruebas Qumicas

Qu son?

Para qu sirven?

.lu es la t 'rrosin?

Las Pruebas Qumicas son ensayos que consisten principalmente en determinar la composicin qumica elemental de un material; pero tambin se aplican para conocer el comportamiento de las aleaciones ante ambientes que pueden ser extremos, como es el caso de ambientes salinos, cidos o custicos y que ocasionan diferentes tipos de oxidacin o corrosin.

La siguiente imagen muestra una prueba qumica de anlisis por va hmeda:

Las Pruebas Qumicas se aplican con dos propsitos principales:

determinar la composicin qumica de los metales, y evaluar su resistencia a la corrosin el e ;"":, \ e '\f I t, 0.\ O\J (r, 1(" ':.

La corrosin es el deterioro de un metal debido a la reaccin qumica o electroqumica con su ambiente. Puede atacar de manera uniforme a la junta soldada o atacar de manera preferencial el metal base, el de soldadura o la zona afectada trmicamente.

EXlsten varios tipos o mecanismos de cOlTosin:

picadura o cOlTosin diseminada (pitting) corrosin en lnea (fine co/'rosion) corrosin generalizada (gcneral corrosion) "ranuramiento" (groovi ng) cOlTosin galvnica (galvan ic corrosion)

, ataque de hidrgeno (hydrogen attack) fragilizacin causada por hidrgeno (hydrogen embrittlel71ent); y

agrietamiento por corrosin bajo esfuerzo (stress corrosion cmcking)

Contina en lu siguiente pgina

2-14


Pruebas Qumicas, Continuacin

Espectrmetros Las siguientes imgenes muestran espectrmetros que se usan para pruebas qumicas:

Espectrmetro de emisin por plasma

2-15

Espectrmetro de emisin atmica


Pruebas Metalogrficas

Qu son?

.

Las Pruebas Metalogrficas son ensayos que consisten en seleccionar una muestra representativa de la estructura metlica que se requiere evaluar, prepararla y examinarla.

La muestra se prepara mediante distintas tcnicas:

corte desbaste pulido ataque qumico o ataque electroqumico

El examen de la muestra puede hacerse:

a simple vista con una lente de pocos aumentos (lupa) con un microscopio ptico con un microscopio electrnico, o con la tcnica de difraccin de rayos X

La siguiente imagen muestra una preparacin de muestras metalogrficas:

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2-16

Contina ell la siguiente pgina


Pruebas Metalogrficas, Continuacin

Para qu sirven?

Estas pruebas se aplican para determinar uno o ms de los siguientes aspectos:

la sanidad (ausencia de defectos) de los materiales la distribucin de inclusiones no metlicas la estructura metalrgica del metal

En general, las Pruebas Metalogrficas permiten revelar aspectos tales como la estructura y configuracin generales de los cordones de soldadura y su penetracin, as como la presencia de poros, grietas e inclusiones.

2-17


Utilice esta pgina para anotar sus observaciones

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2-18


Captulo 3

Los Ensayos No Destructivos (END)

Visin General

Introduccin

Contenido

Al evolucionar los modos de produccin, la industria y el mercado exigen el cumplimiento de requisitos de seguridad ms estrictos. Ahora se requieren procesos de inspeccin y pruebas para verificar los componentes crticos hasta en un 100% en algunas industrias como la aeronutica, la aeroespacial, la nucleoelctrica y la petroqumica, entre otras.

Tal circunstancia plantea una severa dificultad para las reas de Calidad y de Seguridad Industrial. La solucin al problema es la aplicacin de los Ensayos No Destructivos (END).

Los END ocupan un amplio campo de estudio. Se han desarrollado a partir de las diferentes necesidades de informacin y del mbito de trabajo que cada mtodo puede abarcar.

Este captulo es una introduccin a los Ensayos No Destructivo, que facilita al lector entender los distintos mtodos de END y ubicar su campo de accin.


Tema Pgina Informacin General sobre los Ensayos No Destructivos

3-2 (END) Mtodos de END 3-4 Limitaciones del Campo de Accin de los END 3-8 Ventajas y Limitaciones de los END 3-10 A~licaciones de los END en los Procesos Productivos 3-11 Beneficios de los END en las Distintas reas de una Empresa 3-14

3-1


Informacin General Sobre los Ensayos No Destructivos (END)

Qu son?

Para qu sirven?

En qu cantidad se realizan?

Los Ensayos No Destructivos son mtodos fsicos indirectos, que no daan o alteran de forma permanente las propiedades fsicas, qumicas, mecnicas o dimensionales del material, parte o componente sujeto a inspeccin.

Estos mtodos fisicos indirectos aprovechan fenmenos como:

la capilaridad de los lquidos la alteracin de los campos magnticos la transmisin del sonido la opacidad al paso de la radiacin

Los Ensayos No Destructivos tambin se conocen como Pruebas No Destructivas y se abrevian con las siglas END.

Los END se usan para:

evaluar la homogeneidad de un material inspeccionar todo un lote sin destruir una muestra conocer el cambio de una propiedad cuando el material est en servicio

como: - su espesor remanente - la ausencia de daos por servicio

Importante: los END no sustituyen a los Ensayos Destructivos porque sus campos de accin son distintos. stos ltimos se usan para determinar las propiedades fisicas inherentes de los materiales, como la resistencia a la tensin, la dureza y la maleabilidad.

Dado que los END no afectan permanentemente las propiedades fisicas, qumicas o mecnicas del material sujeto a inspeccin, se pueden aplicar en la totalidad de una pieza o en todo un lote de produccin y se realizan de acuerdo con el tipo de discontinuidad o dao que se requiere detectar.

ContinLa en la siglliente pgina

3-2


Informacin General Sobre los Ensayos No Destructivos (END), Continuacin

Clasificacin Los END se clasifican segn su campo de aplicacin en:

Inspeccin Superficial Inspeccin Volumtrica Inspeccin de la Integridad o Hermeticidad Otros mtodos de inspeccin no destructivos

El siguiente tema, "Mtodos de Ensayos No Destructivos", describe de forma general cada uno de estos grupos y los mtodos que los integran.

3-3


Mtodos de END

Introduccin

Mtodo y tcnica

Inspeccin Superficial

Como se mencion en el tema anterior los Ensayos No Destructivos (END) se clasifican en tres grupos:

Inspeccin Superficial Inspeccin Volumtrica Inspeccin de la Integridad o Hermeticidad Otros mtodos de inspeccin no destructivos

A continuacin se describen stos.

A menudo los trminos mtodo y tcnica se usan indistintamente. Para el mbito de los END, se definen de la siguiente manera:

Mtodo es una disciplina que aplica un principio fsico para realizar una inspeccin no destructiva; por ejemplo, los Lquidos Penetrantes son un mtodo.

Tcnica es la aplicacin especfica de un mtodo de END; por ejemplo, los lquidos penetrantes posemulsificables son una tcnica de Lquidos Penetrantes.

En este texto se procura respetar y aplicar estas definiciones.

Nota: la NMX-B-133-l987, ASME, SEC V, SE-165, ASTM E-165 y la especificacin militar MIL-I-6866 denominan a las distintas tcnicas de PT como mtodos.

La Inspeccin Superficial se usa para detectar solamente discontinuidades abiertas o muy cercanas a la superficie del material o pieza en inspeccin (3 mm de profundidad como mximo).

Los mtodos de Inspeccin Superficial son:

Inspeccin Visual

Lquidos Penetrantes

Partculas Magnticas Electromagnetismo (ET)

Mtodo

Corrientes de Eddy (materiales no ferromagnticos) Campo remoto (materiales ferromagnticos)

Siglas en ingls VT

PT

MT

ET

Estos mtodos de END se describen ampliamente en el captulo 4 de este manual.

Continla 1'1/ la siglliente pgina

3-4


Mtodos de END, Continuacin

Inspeccin Volumtrica

Inspeccin de la Integridad o de Hermeticidad

La Inspeccin Volumtrica se usa para detectar las discontinuidades o daos dentro del material u objeto en inspeccin y que nos son visibles en la superficie de la pieza.

Los mtodos de Inspeccin Volumtrica son:

Ultrasonido Industrial

Radiografa Industrial

Radiografa Neutrnica

Emisin Acstica

Mtodo Siglas en ingls UT RT

NT

AET

Estos mtodos de END se describen ampliamente en el captulo 5 de este manual.

La Inspeccin de la Integridad o de la Hermeticidad se usa para verificar la capacidad de un recipiente para contener un fluido (slido o gaseoso) a una presin superior, igualo inferior a la atmosfrica; pero sin que existan prdidas apreciables de presin o del volumen del fluido de prueba en un periodo previamente establecido.

En resumen, esta prueba sirve para detectar si un recipiente tiene fugas.

Los mtodos de Inspeccin de la Integridad o de la Hermeticidad son:

Mtodo Pruebas por cambio de presin:

Hidrosttica

Neumtica Pruebas por prdidas de fluido:

Cmara de burbujas

Detector de halgeno

Espectrmetro de masas

Detector ultrasnico

Siglas en ingls

HLT PLT

BLT SLT

ULT

Importante: la Inspeccin de la Integridad o de la Hermeticidad no sirve para probar la resistencia de un material.

COlltilla en la siguiente pgilla

3-5



Otros mtodos de inspeccin no destructivos

Existen otros mtodos de inspeccin no destructivos y se describen brevemente a continuacin:

Termografia infrarroja Este mtodo se basa en la deteccin mediante cmaras o sensores especiales de las zonas donde existe un diferencial de temperatura que puede poner en riesgo la operacin segura de un equipo. Sus aplicaciones ms comunes son:

en la industria aeronutica, para inspeccionar estructuras en forma de panal para conocer la presencia de contaminacin con agua que puede congelarse y daar los tecnolaminados

en la industria de energa, para inspeccionar: - los "puntos calientes" en las lneas de transmisin de energa elctrica,

debidas a problemas de corto circuitos yen la zona de contacto de las navajas de los interruptores de alta tensin

los aislantes dielctricos en las lneas de conduccin de media y baja tensin

en la industria qumica y petroqumica, para detectar - las zonas de altas temperaturas en el caso de calderas o calentadores que

indican daos en los aislantes trmicos o en los refractarios -las zonas sobre enfriadas en el manejo de materiales criognicos o que son

indicio de contaminacin por condensacin de humedad

en el mantenimiento de instalaciones comerciales de oficinas o habitacionales, para detectar zonas de mal aislamiento que ocasionan prdidas en los sistemas de aire acondicionado

Emisin acstica Este mtodo se basa en la deteccin, por medio de sensores, de la emisin de energa que los tomos o molculas emiten cuando un material se deforma o se fractura. Los sensores se colocan en ciertos puntos y la emisin que captan permite conocer en qu lugar est creciendo el defecto.

Este mtodo tiene como limitacin que slo detecta discontinuidades que estn creciendo y que el esfuerzo que debe aplicarse siempre debe ser un poco superior al esfuerzo al que opera el equipo ~le se inspecciona.

Contina en I({ siguiente pgina

3-6



Otros mtodos de inspeccin no destructivos (Continuacin)

Complemento entre mtodos

La aplicacin principal de la Emisin Acstica es en materiales cargados dinmicamente, como es el caso de:

estructuras de puentes y edificios los ejes de carros de ferrocarril partes de algunas estructuras aeronuticas, y los brazos telescpicos empleados en la inspeccin de lneas elevadas de

energa elctrica o tuberas

Holografa con luz lser Este mtodo se emplea para detectar daos superficiales en materiales como son las llantas de servicio aeronutico o las partes fabricadas con materiales compuestos, como las fibras de carbono monodireccionadas o los materiales cermico metlicos.

Los mtodos de un grupo de END no sustituyen a los mtodos de otro grupo; se complementan entre s.

El Ultrasonido Industrial no sustituye a los Lquidos Penetrantes y las Partculas Magnticas no sustituyen a la Radiografa Industrial. Unos mtodos son efectivos en la superficie del material y otros lo son al interior de su cuerpo.

Esta circunstancia de expone con ms detalle en el siguiente tema, "Limitaciones del Campo de Accin de los Ensayos No Destructivos".

3-7


Limitaciones del Campo de Accin de los END

Introduccin

Los grupos de ensayos no son sustituibles

"taClOnes lA': la Inspeccin Supe:' licial

Limitaciones de la Inspeccin Volumtrica

Una de las actividades ms importantes relacionadas con la aplicacin de los END es elegir el mtodo y la tcnica que generen resultados tiles y confiables para el usuario.

Este tema describe algunas circunstancias que se deben considerar para elegir el mtodo de Ensayo No Dest1l1ctivo adecuado, principalmente de acuerdo con el campo de accin y sensibilidad de cada grupo de mtodos.

Los distintos mtodos y tcnicas de un mismo grupo (Inspeccin Superficial, Inspeccin Volumtrica'e Inspeccin de la Integridad o Hermeticidad) se ' pueden intercambiar entre s. Esto permite aumentar la velocidad de la inspeccin o la sensibilidad en la deteccin de discontinuidades

Sin -.:mbargo. los ensayos de un grupo de mtodos no sustituyen a los de otro grupo. Lo anterior es porque, como se mencion anteriormente, unos mtodos son efectivos en la superficie del material o a muy poca profundidad; y otros lo > \1 slo al interior de su cuerpo.

Los mtodos de Inspeccin Superficial tienen grandes limitaciones para detectar discontinuidades subsuperficiales.

Los Lquidos Penetrantes no pueden detectar discontinuidades que no estn abiertas a la superficie del material en inspeccin. De igual modo, las Partculas Magnticas (MT) y el Electromagnetismo (ET) disminuyen notablemente su sensibilidad cuando aumenta el espesor de la muestra que se insp.ecciona. Esto es consecuencia de que la intensidad del campo magntico generado o la corriente inducida decrecen de forma cuadrtica o exponencial con la profundidad, representada por el espesor del material.

Las pruebas de Inspeccin Volumtrica tienen limitaciones cuando se intenta encontrar defectos cercanos a la superficie.

ste es el caso del campo muelio del haz ultrasnico o la faIta de definicin ,(penumbra) en una radiografa.

COlltilla ('11 la siguiente pgil/({

3-8


Limitaciones del Campo de Accin de los END, Continuacin

Limitaciones de la Inspeccin de la Integridad o Hermeticidad

Conclusin

En el caso de las pruebas de hermeticidad stas no sustituyen de modo alguno a los ensayos de los otros grupos; ya que tan slo aseguran que un recipiente pueda contener un fluido sin que existan prdidas apreciables del mismo.

Debido a lo anterior es posible que, en una primera prueba, el recipiente pase con xito. No obstante, el recipiente puede contener un defecto que debi detectarse previamente con alguno de los dems ensayos.

Al paso del tiempo, el defecto podra crecer hasta convertirse en una falla del material del recipiente. La consecuencia podra ser desastrosa, al acarrear. prdidas de bienes materiales e incluso de vidas humanas.

En conclusin, los ensayos de distintos grupos se complementan; pero no se sustituyen debido a sus propias limitaciones.

Sustituir el ensayo de un grupo con el de otro genera riesgos.

3-9


Ventajas y Limitaciones de los END

Ventajas

Limitaciones

Las principales ventajas de los END son que:

El material inspeccionado es til despus de la inspeccin si est sano.

No hace falta detener la produccin, pues no son pruebas intrusivas.

Se aplican con relativa rapidez.

Los resultados son repetibles y reproducibles.

Se pueden aplicar en procesos de produccin con un control automatizado (inspeccin on line).

Slo hay "prdidas" cuando se detecta un material defectuoso.

Aumentan la seguridad y confiabilidad de un producto.

Se pueden emplear en cualquier parte del proceso de produccin.

Las principales limitaciones de los END son que:

La inversin inicial en equipo es alta; pero se justifica al analizar la relacin costo - beneficio; en especial en lo referente a tiempos muertos en las lneas de produccin. En EUA los END aplicados a los componentes aeronuticos representan un 0.03% del precio al consumidor.

El personal que realiza los END se debe capacitar, calificar y certificar; adems de contar con experiencia acumulada para interpretar correctamente las indicaciones y evaluar los resultados.

Sus determinaciones son slo cualitativas o'semicuantitativas.

Sus resultados siempre dependen del patrn de referencia empleado en la calibracin.

Cuando no existen procedimientos de inspeccin debidamente preparados y calificados; o cuando no hay patrones de referencia o calibracin adecuados, distintos inspectores pueden interpretar y ponderar una misma indicacin de forma diferente.

La confiabilidad de los resultados depende en gran medida de la habilidad y experiencia del inspector.

3-10


Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos

Introduccin

Recepcin de materias primas

Los END pueden usarse en cualquier etapa de un proceso productivo:

Recepcin de materias primas Subprocesos de fabricacin Inspeccin final o de liberacin Inspeccin y comprobacin de partes y componentes en servicio

A continuacin se describen estas aplicaciones de los END.

Se aplican END durante la recepcin de las materias primas que llegan al almacn para comprobar la homogeneidad, la composicin qumica y evaluar ciertas propiedades mecnicas.

Este tipo de inspeccin es muy rentable cuando se inspeccionan partes o componentes crticos, en los procesos de fabricacin controlada o en la produccin de piezas en gran escala.

La siguiente imagen muestra una inspeccin durante la recepcin de materiales:


3-11


Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos, Continuacin

Subprocesos de fabricacin

Durante los diferentes subprocesos de un proceso de fabricacin, los END sirven para comprobar si el componente est libre de defectos producto de:

un mal maquinado un tratamiento trmico incorrecto, o una soldadura mal aplicada

La siguiente imagen muestra una inspeccin durante el proceso de fabricacin:

Inspeccin final En la inspeccin final o de liberacin de productos terminados; para garantizar al usuario que la pieza cumple o supera sus requisitos de aceptacin; que la parte es del material que se haba prometido o que la parte o componente cumplir de manera satisfactoria la funcin para la que fue creada.


3-12


Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos, Continuacin

Inspeccin y comprobacin de partes y componentes en servicio

En la inspeccin y comprobacin de componentes y partes que se encuentran en servicio, los END permiten:

verificar que stos todava se pueden emplear de forma segura conocer el tiempo de vida remanente, o programar adecuadamente los paros de mantenimiento para no afectar el

proceso productivo

La siguiente imagen muestra una inspeccin de una tubera en servicio:

3-13


Beneficios de los END en las Distintas reas de una Empresa

Introduccin

Beneficios

Produccin

Para generar beneficios, los END deben ser parte de un buen programa de aseguramiento de calidad.

La infonnacin que de ellos se obtiene se debe analizar y aplicar en medidas de tipo preventivo para evitar la repeticin de los problemas. De lo contrario, la aplicacin de los END no reduce los costos de produccin o de mantenimiento; pero s aumenta los costos de inspeccin.

Los END generan beneficios en las distintas reas dentro de una empresa:

Produccin Mantenimiento Aseguramiento de la Calidad


En el rea de Produccin, los END generan estos beneficios:

Aplicados correctamente reducen los costos de produccin.

Reducen la entrada de materia prima defectuosa.

Reducen tiempos muertos en proceso.

Aumentan la productividad sin aumentar la capacidad instalada.

Penniten detectar los errores y corregirlos en los diferentes pasos de un proceso: - mal maquinado - tratamientos trmicos incompletos -'- defectos de soldadura

Colltina en /a siguiente pgina

3-14


Beneficios de los END en las Distintas reas de una Empresa, Continuacin

Mantenimiento En el rea de Mantenimiento, los END generan estos beneficios:

Aseguramiento de la Calidad

Beneficio de los END como medida preventiva

Ayudan a predecir el estado del equipo o material inspeccionado.

Ayudan a programar las fechas ms convenientes de reparacin.

Aumentan la seguridad de las reparaciones.

Permiten vigilar la vida remanente de los materiales.

Reducen los riesgos de accidentes.

Reducen los paros imprevistos.

Aumentan los tiempos de operacin sin arriesgar la seguridad.

En el rea de Aseguramiento de la Calidad, los END generan estos beneficios:

Ayudan a reducir el recibir materias primas defectuosas.

Ayudan a conocer y corregir los defectos ocasionados en la fabricacin.

Permiten mejorar la confiabilidad del producto.

Ayudan a reducir los costos de otros tipos de inspeccin.

Si se desean altos beneficios a partir de los END, debe aplicar stos como medida preventiva y no como medida correctiva.

Prevenir permite economizar.

Corregir cuesta ms que prevenir.

3-15


Utilice esta pgina para (//1otar sus observaciones

3-16


Captulo 4

Mtodos de Inspeccin Superficial

Visin General

Introduccin

Contenido

Los mtodos de Inspeccin Superficial son aqullos que se usan exclusivamente para comprobar la integridad superficial de un material.

Estos ensayos detectan nicamente discontinuidades que estn abiertas a la superficie o a profundidades menores de "6 mm.

Los mtodos de Inspeccin Superficial por lo general se aplican en combinacin, a fin de obtener resultados ms confiables. La Inspeccin Visual (VI) y los Lquidos Penetrantes (PI) detectan cualquier discontinuidad abierta a la superficie; en tanto que las Partculas Magnticas (MI) y el Electromagnetismo (EI) detectan discontinuidades subsuperficiales, siempre y cuando stas no sean profundas.

Este captulo describe dichos mtodos de END.


Tema Pgina Inspeccin Visual (VT)

El Mtodo de Inspeccin Visual (VI) 4-2 Lquidos Penetrantes (PT)

El Mtodo de Lquidos Penetrantes (PI) 4-7 El -Proceso General de PI 4-12 Los Consumibles para la Inspeccin por PI 4-20

Partculas Magnticas (MT) El Mtodo de Partculas Magnticas (MI) 4-22 El Proceso General de MI 4-28

Electromagnetismo (ET) El Mtodo de Electromagnetismo (EI) 4-37 El Proceso General de EI 4-41 Las Sondas para la Inspeccin con EI 4-46

4-1


El Mtodo de Inspeccin Visual (VT)

Qu es?

En qu se basa?

Para qu sirve?

La Inspeccin Visual (VI) es un mtodo de Inspeccin Superficial que consiste en la observacin de los materiales a simple vista o con la ayuda de instrumentos pticos.

Las actividades e infonnacin relacionadas con la Inspeccin Visual se identifican por medio de las siglas VI (Visual Testing).

La siguiente imagen muestra una inspeccin visual de recubrimientos auxiliada de un detector electrosttico:

La VI se basa en la capacidad y experiencia del inspector para detectar indicaciones relevantes mediante el sentido de la vista.

Las observaciones que el inspector realiza durante la Inspeccin Visual no son arbitrarias o improvisadas.

La VI como mtodo de END requiere que el inspector posea la mayor cantidad posible de informacin acerca de las caractersticas de la pieza eI1 inspeccin. Esta condicin asegura que el inspector interprete acertadamente las posibles indicaciones que detecte en su labor.

La VI sirve para detectar con relativa rapidez las indicaciones de posibles discontinuidades expuestas en la superficie de los materiales en inspeccin.

La VI es un paso inicial de la inspeccin no destructiva y debe complementarse con otros mtodos y tcnicas de END.

Cuntina en /a siglliente pgin([

4-2


El Mtodo de Inspeccin Visual (VT), Continuacin

Qu requisitos Para realizar una correcta VT, el inspector debe satisfacer estos requisitos: exige?

Cmo se realiza?

Debe tener un "ojo entrenado". Esto significa que ha aprendido a ver las cosas en detalle. Tal habilidad requiere de ardua preparacin y amplia expenenCla.

Debe someterse a un examen de la agudeza visual cercana y lejana cada 6 12 meses y aprobarlo.

De ser necesario por prescripcin mdica, debe usar lentes para toda labor de VT e interpretacin de indicaciones. Este examen nicamente verifica que la persona posee una vista con cierto nivel de sensibilidad.

Para algunas actividades de inspeccin, debe someterse a un examen de discriminacin cromtica, que se aplica a fin de comprobar que detecta variaciones de color o tonos cromticos. En algunos casos, la capacidad para detectar pequeas variaciones de un tono de color o la de distinguir un color en particular es fundamental.

Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechaza: una indicacin.

Debe saber qu tipo de discontinuidades pueden detectarse visualmente y cules son las que aparecen con ms frecuencia a partir de ciertas condiciones. Este requisito involucra el conocimiento que tenga el inspector acerca de la historia previa del material o pieza en inspeccin.

Nota: el examen de discriminacin cromtica se realiza slo una vez; ya que quien no distingue colores sufre de daltonismo y sta es una alteracin gentica incorregible.

La VT es un proceso que abarca las siguientes etapas:

Inicio

Preparacin de la superficie Inspeccin

4-3

Interpretacin y Evaluacin

) /

C Fin Continu en lo siglliente pgil/o

Alfonso R. Garca Cueta Introduccin a los Ensayos No Destructivos


Con qu se realiza?

Para realizar la VT, el inspector cuenta con varias henamientas, como equipos de metrologa dimensional o de observacin directa. A continuacin se describen stos.

Lentes de aumento o lupas Normalmente las lentes de aumento o lupas tienen aumentos de 5x y de lOx, como mximo para los estudios llamados macroscpicos. Sus ventajas son su bajo costo y que abarcan una amplia rea de inspeccin.

Sistemas de interferencia cromtica a con """luz polarizada Estos sistemas consisten en emplear luz polarizada sobre una superficie reflectora. Posteriormente, por medio de los patrones cromticos fonnados,se detenninan las zonas con discontinuidades, como en el caso de la inspeccin de porcelanas o recubrimientos vidriados.

Endoscopios Los endoscopios son herramientas que permiten ver al interior de una pieza o componente sin desarmarlo. Los endoscopios antiguamente eran llamados "boroscopios" (del ingls bore, hoyo y scope, ver u observar. Originalmente los endoscopios se usaron para inspeccionar el interior de los caones de artillera o los rifles. Actualmente en espaolo ingles se les llama endoscopios, del griego endos (dentro de) y scopeos (ver).

Existen diferentes tipos de endoscopios:

ngidos flexibles remotos

La siguiente imagen muestra un endoscopio rgido:

Continla cn {(/ siguicllle pgina

4-4



Con qu se realiza? ( continuacin)

Los siguientes avances tecnolgicos incorporados a los endoscopios contribuyen a su versatilidad:

Sistemas de iluminacin intensa por medio de fibras pticas Sistemas de video para registrar permanentemente la inspeccin Sistemas cromticos (a colores) para una mejor inspeccin de interiores as

como Procesos automatizados que emplean pequeos robots, unidades de control

remoto y sondas

Un endoscopio debe tener las siguientes caractersticas para ser una inversin rentable:

El sistema de registro primario de la imagen debe ser por medio de CCD. Los sistemas de fibra ptica y lente no son recomendables para la digitizacin de imgenes.

La presentacin de la imagen debe ser preferentemente digitizada. Esto asegura una mejor calidad de las pequeas indicaciones.

La pantalla de video debe tener la ms alta resolucin posible.

Los sistemas de video deben ser preferentemente cromticos. Esto permite conocer mejor en trminos generales el estado del equipo o maquinaria en inspeccin.

Los sistemas de almacenamiento de la informacin (grabacin de la imagen) deben ser compatibles con los nuevos sistemas de anlisis de imagen por digitizacin.

La siguiente imagen muestra un endoscopio digital:

CominL(/ el/ I({ siguiel/te pgil/o

4-5



Ventajas

Limitaciones

La VI tiene las siguientes ventajas:

Es el mtodo de END ms barato y tambin puede producir grandes ahorros si se aplica correctamente.

Si se aplica correctamente como inspeccin preventiva, detecta problemas que pudieran ser mayores en los pasos subsecuentes de produccin o durante el servicio de la pieza.

Se puede aplicar durante cualquier etapa de un proceso productivo o durante las operaciones de mantenimiento preventivo o correctivo.

Muestra las discontinuidades ms grandes y generalmente seala otras que pueden detectarse de forma ms precisa por otros mtodos, como los Lquidos Penetrantes (PI), Partculas Magnticas (MI) o Electromagnetismo (EI).

Puede detectar y ayudar en la eliminacin de discontinuidades que podran convertirse en defectos.

La VT tiene las siguientes limitaciones:

La calidad de la Inspeccin Visual depende en gran parte de la experiencia y conocimiento del Inspector.

Est limitada a la deteccin de discontinuidades superficiales.

Cuando se emplean sistemas de observacin directa, como las lupas y los endoscopios sencillos, la calidad de la inspeccin depende de la agudeza visual del inspector o de la resolucin del monitor de video.

La deteccin de discontinuidades puede ser dificil si las condiciones de la superficie sujeta a inspeccin no son correctas.

4-6


El Mtodo de Lquidos Penetrantes (PT)

Qu son?

En qu se basan?

Los Lquidos Penetrantes (PT) son un mtodo de Inspeccin Superficial de tipo fsico - qumico, que consiste en el uso de lquidos coloreados o fluorescentes para detectar las indicaciones de posibles discontinuidades.

Las actividades e informacin relacionadas con los END por Lquidos Penetrantes se identifican por medio de ,las s~glas PI (Penetran! Tes!ing) ,

La siguiente imagen muestra a unos inspectores trabajando con Lquidos Penetrantes:

Los PI se basan en la propiedad que algunos lquidos tienen para filtrarse a travs de las discontinuidades, por efecto de la accin capilar.

Esta misma accin capilar se combina con otras propiedades fsicas especficas de los penetrantes. As, una sustancia llamada revelador facilita la extraccin del penetrante filtrado en las discontinuidades. Finalmente, ste emerge a la superficie y genera una indicacin visible de la discontinuidad.,

La siguiente imagen muestra varias discontinuidades (porosidades) detectadas con PI:

Contina ('n fa siguiclITc pgina

4-7


El Mtodo de Lquidos Penetrantes (PT), Continuacin

Para qu sirven?

Qu requisitos exigen?

Los PT sirven para:

detectar y exponer discontinuidades presentes en la superficie de los materiales; y

detectar discontinuidades sub superficiales de los materiales, siempre que estn abiertas a la superficie

Los PT permiten detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras y otras. discontinuidades superficiales rpida y econmicamente con un alto grado de confiabilidad.

Para realizar una correcta inspeccin con PT, el inspector deben satisfacer estos requisitos:

Debe definir las caractersticas de las posibles discontinuidades que se buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. De lo anterior depende qu penetrante seleccionar.

Debe conocer las condiciones fisicas de la superficie a inspeccionar. Esta circunstancia influye en la seleccin del penetrante.

Debe tomar en cuenta el tipo de material con el que se fabric la parte o componente a inspeccionar para evitar reacciones inconvenientes con las sustancias de los penetrantes (fracturas o fragilidad del material).

Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicacin.

Si trabaja bajo normas internacionales o de compaas, debe usar los penetrantes de los que estn en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qu normas, cdigos o especificaciones de compaas cubren sus productos.

Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe mezclar productos de distintos proveedores en un mismo proceso de inspeccin.

Contin([ en la siguiente pgina

4-8



Cmo se realizan?

Con qu se realizan?

La inspeccin por PI abarca las siguientes etapas:

Etapa 1 2 3 4 5 6 7 8

Preparacin de la superficie Aplicacin del penetrante Tiempo de penetracin

Descripcin

Remocin del exceso de penetrante Aplicacin del revelador Tiempo de revelado Inspeccin, interpretacin y evaluacin Limpieza final

Este proceso es extenso y por esa razn se explica con detalle ms adelante en un tema aparte.

Los materiales consumibles empleados en la inspeccin por PI son lo siguientes:

Removedores Reveladores Penetrantes Agentes emulsificantes

. Estos consumibles se describen a detalle ms adelante en un tema aparte.

Contina en lo siguiente pgina

4-9



Ventajas Las ventajas ms notables de los PT respecto de otros mtodos de END son que:

son efectivos, confiables, rpidos y fciles de realizar, adems de ser relativamente econmicos

arrojan resultados confiables para determinar discontinuidades superficiales sin importar su orientacin

son altamente sensibles y permiten detectar discontinuidades pequeas, sobre todo si son lineales

tienen una resolucin aceptable tal que permite identificar y distinguir discontinuidades prximas entre s

requieren acceso por un solo lado del material a examinar

no contaminan

no requieren condiciones especiales de seguridad para trabajar

pueden realizarse en campo con un equipo porttil o con sistemas automatizados

son adecuados para la inspeccin de piezas con geometra compleja

son efectivos tanto en piezas muy pequeas como en grandes superficies

Adems, el personal que realiza la inspeccin con PT requiere de pocas horas de entrenamiento para realizar su trabajo en forma confiable.


4-10



Limitaciones Las limitaciones de los PT respecto de otros mtodos de END son que:

las caractersticas estructurales del material pueden dificultar la inspeccin y sus resultados porque: - la superficie del material a inspeccionar no debe ser porosa - la tcnica slo detecta discontinuidades superficiales o abietias a la

superficie - los penetrantes no deben reaccionar qumicamente con el acabado

superficial de la pieza en inspeccin

se requiere de una muy buena limpieza superficial para poder detectar las discontinuidades

la rugosidad superficial de material a inspeccionar puede dar problemas en la remocin del exceso de penetrante y en la interpretacin de las indicaciones

una seleccin incorrecta del tipo de penetrante puede ocasionar problemas durante su remocin

una seleccin incorrecta del revelador puede ocasionar prdida de la sensibilidad del mtodo de inspeccin

la sensibilidad del mtodo depende en gran medida de la secuencia de aplicacin y de los tiempos del proceso; por lo que las inspecciones deben ejecutarse siguiendo un orden estricto

las tcnicas de inspeccin basadas en penetrantes fluorescentes requieren iluminacin especial

4-11


El Proceso General de PT

Introduccin

Preparacin de la superficie

La inspeccin con PI es un proceso que abarca las siguientes etapas generales:

Inicio

Preparacin de Aplicacin del W Tiempo de -. Remocin del

la superficie ----. penetrante I penetracin exceso de penetrante --

.. Aplicacin del ----. Tiempo de ----. Inspeccin, f----. revelador revelado Interpretacin y Limpieza final Evaluacin ~

Fin

r-

Existen 18 tcnicas de PI y cada una tiene etapas especficas, de acuerdo con los tipos de penetrante, revelador e iluminacin empleados.

A continuacin se describen las etapas generales del proceso de PI.

i En qu consiste? La preparacin de la superficie consiste en limpiar la superficie del material o . . . pieza a 1J1SpeCclOnar.

La limpieza escrupulosa de la superficie es indispensable para obtener resultados confiables y tiles. Se deben eliminar de la superficie todos los contaminantes: xidos, grasas, aceite, pintura, etc.; pues impiden que el penetrante se introduzca en las discontinuidades.

Normalmente la limpieza previa a la inspeccin se realiza en dos pasos; el primero es propiamente una prelimpieza en la que se pueden emplear medios qumicos o mecnicos para remover los contaminantes de la superficie; y el segundo, que consiste en la limpieza con un solvente (removedor) que sea afn con el penetrante que se emplear en la inspeccin.

i Para qu sirve? El propsito de esta etapa es asegurar que el lquido penetrante tenga una va de acceso libre a las posibles discontinuidades que el inspector pretende detectar.

e ol/til/la en la siguiente pgil/({

4-12


El Proceso General de PT, Continuacin

Preparacin de la superficie ( continuacin)

Aplicacin del Penetrante

Cmo se hace? La preparacin de la superficie es de tres tipos, segn la naturaleza de los medios que se usen: con medios qumicos, con medios mecnicos y con solventes.

La siguiente imagen muestra la preparacin de la superficie con solventes:

En qu consiste? La aplicacin del penetrante consiste en humedecer totalmente las superficies de la pieza o material a inspeccionar con un lquido penetrante, para que ste se introduzca en las discontinuidades abiertas a la superficie, mediante la accin capilar.

Para qu sirve? El propsito esta etapa es asegurar que este lquido se introduzca en las cavidades de las discontinuidades para ayudar a detectarlas.

i Cmo se hace? El lquido penetrante se aplica de tres maneras distintas:

por inmersin por aspersin, atomizado o rociado con brocha, pincelo rodillo

La siguiente imagen muestra la aplicacin de penetrante con brocha:

Cominla en la siguiente pgina

4-13



Tiempo de penetracin

Remocin del exceso de penetrante

El tiempo de penetracin es el tiempo necesario que se deja transcurrir para que el penetrante se introduzca en las discontinuidades.

i En qu consiste? La remocin del exceso de penetrante consiste en eliminar el exceso de penetrante de la superficie de la pieza o material a inspeccionar.

Para qu sirve? El propsito de esta etapa es asegurar que el exceso de penetrante se elimine y as evitar que se seque sobre la superficie de la pieza; ya que puede impedir que el penetrante emerja de las discontinuidades al aplicar el revelador.

Cmo se hace? La remocin del exceso de penetrante removible con agua se efecta mediante el lavado de la superficie con alguno de estos tres medios:

inmersin rociado y

brocha

En el caso de los penetrantes posemulsificables, se vaca sobre la superficie un lquido que emulsifica al penetrante y lo vuelve soluble en agua. Despus de transcurrido el tiempo de emulsificacin, la superficie se lava con agua como se describi anteriormente.


4-14



Remocin del exceso de penetrante ( continuacin)

Cuando el penetrante es removible con solvente, el exceso se debe remover empleando un material absorbente humedecido con un solvente removedor. En este caso el exceso nunca se debe remover aplicando el solvente directamente a la superficie que se desea inspeccionar.

La siguiente imagen muestra la remocin con agua del exceso de penetrante:

La siguiete imagen muestra la remocin de un penetrante removible con solvente:

Contina ell la siguiente pgina

4-15



Aplicacin del revelador

En qu consiste? La aplicacin del revelador consiste en aplicar una sustancia en la superficie del material a inspeccionar, que absorbe y extrae el penetrante atrapado en las discontinuidades.

Al extraer el penetrante, el revelador se tie con ste y genera una indicacin.

Para qu sirve? 4 El penetrante que emerge de una discontinuidad es muy poco; por lo que es necesario hacer ms notable su visibilidad para obtener resultados confiables y tiles. .

El propsito de esta etapa es permitir que las discontinuidades sean visibles al ojo humano, al hacerlas ms notables.

El revelador contribuye a que las indicaciones sean fcilmente visibles. mediante:

un fonc1 de color claro que proporciona un buen contraste para el color de los pe] mtes

la extni, _ in del penetrante de las discontinuidades por absorcin la reduccin de la intensidad de la luz ultravioleta reflejada durante la

observacin de las indicaciones cuando se utilizan penetrantes fluorescentes

Cmo se hace? La accin del revelador es una combinacin de tres efectos:

solvencia (capacidad de una sustancia para disolver y producir con otra una mezcla homognea)

adsorcin (capacidad de un lquido o un gas de adherirse en la superficie de un slido)

absorcin (capacidad de un slido para ejercer atraccin sobre un fluido con el que est en contacto, de modo que las molculas del lquido penetran en el slido)


4-16



Aplicacin del revelador (continuacin)

Tiempo de revelado

El polvo revelador ejerce un efecto adsorcivo y absorcivo sobre los residuos del penetrante, llevndolos hacia la superficie de la pieza. El penetrante se puede observar fcilmente cuando se dispersa a travs del polvo revelador.

La siguiente imagen muestra la aplicacin del revelador:

En qu consiste? El tiempo de revelado es el tiempo que se deja transcurrir para que el revelador extraiga el penetrante de las discontinuidades.

Comienza inmediatamente despus de aplicar el revelador, tan pronto como se evaporan los solventes y se forma la pelcula blanca de revelador.

El tiempo requerido para que aparezca una indicacin es inversamente proporcional al volumen de la discontinuidad; es decir, mientras mayor es la discontinuidad, el tiempo de absorcin del penetrante es menor.

Adems, el revelador extrae ms fcilmente el penetrante de discontinuidades grandes.

Para qu sirve? El tiempo de revelado permite que el revelador haga su trabajo.

Continla en la siglliente pgina

4-17



Inspeccin, En qu consiste? interpretacin y La inspeccin, interpretacin y evaluacin consiste en: evaluacin

localizar las indicaciones distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamao, y elegir la especificacin aplicable para su evaluacin

Para qu sirve? El propsito de esta etapa es:

verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspeccin, y verificar que la indicacin es una seal verdadera de una discontinuidad

Cmo se hace? La inspeccin y evaluacin de las indicaciones en la superficie del material en inspeccin depende de la tcnica aplicada; ya que debe usarse:

luz blanca de suficiente intensidad para los penetrantes contrastantes (visibles)

luz ultravioleta para los penetrantes fluorescentes

El inspector interpreta y evala las indicaciones con base en:

la normatividad vigente en la materia los requisitos del cliente, y su experiencia profesional

La siguiente imagen muestra la inspeccin de una pieza por el mtodo de PT:

COlltillla ell la siglliente pgina

4-18



Limpieza final En qu consiste? La limpieza final consiste en:

limpiar totalmente todas las superficies del material en inspeccin del penetrante y revelador remanentes; y

verificar que ninguna sustancia qued alojada en las cavidades de las discontinuidades de la pieza o material en inspeccin

i Para qu sirve? El propsito de esta etapa es asegurar que no se acumule humedad y produzca . corrosin; o que interfiera en el uso o proceso posterior a la inspeccin.

Cmo se hace? La limpieza final de la superficie debe ser:

similar a la que se emple en la etapa de preparacin: - con medios qumicos - con medios mecnicos o - con solventes

afin al tipo de penetrante que se us para la inspeccin

La siguiente imagen muestra la limpieza final de una pieza a la que se le practic todo el proceso de PT:

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Los Consumibles para la Inspeccin por PT

Introduccin En la inspeccin con PT intervienen cuatro sustancias o consumibles fundamentales:

los removedores los reveladores los penetrantes los agentes emulsificantes


Los Los removedores son mezclas lquidas de diferentes solventes que tienen"la removedores propiedad de disolver, diluir o remover los contaminantes superficiales y los

lquidos penetrantes, tanto visibles como fluorescentes. "

~os penetrantes Los penetrantes son una mezcla de ingredientes en forma lquida con propiedades fsicas y qumicas que les permiten:

introducirse en pequeas aberturas y revelar, mediante una tcnica, las posibles discontinuidades de un material

Adems, deben tener estas caractersticas: alta capacidad de penetracin en las discontinuidades mnima prdida de solventes por evaporacin fcil remocin de la superficie, sin afectar el penetrante de la discontinuidad posibilidad de permanecer en estado lquido

alta afinidad con el revelador facilidad para formar pelculas muy finas estabilidad del color o de la fluorescencia fcil visibilidad, an en bajas concentraciones

inocuos respecto del material sujeto a inspeccin inodoros, atxicos y con un alto punto de inflamabilidad estables bajo condiciones de almacenamiento econmicos en su precio

L" penetrantes se clasifican en estos tipos: Fluorescentes

- lavables con agua - posemulsificables - removibles con solvente

Contrastantes (Visibles) - lavables con agua - removibles con solvente

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Contina en la siguiente pgil/{/


Los Consumibles para la Inspeccin por PT, Continuacin

Los reveladores Los reveladores son sustancias en polvo que por su composicin:

Los agentes emulsificantes

se adhieren a la superficie del material en inspeccin y fOfilan una pelcula muy delgada sobre sta

extraen el penetrante atrapado en las discontinuidades y lo hacen ms visible alojo humano

Los reveladores sirven para detectar las discontinuidades por medio de la accin capilar y una combinacin de los efectos de solvencia, adsorcin y absorcin.

El polvo revelador, al entrar en contacto con el penetrante infiltrado en la discontinuidad, lo disuelve, lo adsorbe y lo absorbe hacia la superficie del material en inspeccin.

Posteriormente, al salir el penetrante a la superficie, ste se dispersa a travs del polvo revelador que qued en sta y forma una indicacin. Entonces el inspector puede detectar la discontinuidad fcilmente.

Los emulsificantes son sustancias cuya funcin es emulsionar el exceso de penetrante de la superficie de un material a inspeccionar, sin afectar el penetrante que se ha introducido en las discontinuidades. De esta forma el penetrante emulsionado puede removerse con ms facilidad.

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El Mtodo de Partculas Magnticas (MT)

Qu son?

En qu se basan?

Las Partculas Magnticas (MI) son un mtodo de Inspeccin Superficial de tipo fsico, que consiste en el anlisis del comportamiento de los campos magnticos de los materiales magnetizables.

Las actividades e informacin relacionadas con los END por Partculas Magnticas se identifican por medio de, las siglas MI (Magnetic Testing).

La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con Partculas Magnticas:

Las MI se basan en el anlisis de la~ distorsiones del campo magntico o de, los polos en un material con caractersticas especficas, al que se le denomina ferromagntico; y en el que se gener o indujo un campo magntico artificialmente.

Si un material ferromagntico se magnetiza, su campo magntico es homogneo a lo largo de todo su cuerpo:

CO/llinla en /a siguiente pgin({

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El Mtodo de Partculas Magnticas (MT), Continuacin

En qu se basan? ( continuacin)

Esta caracterstica se puede "ver" al rociar sobre el material un polvo ferromagntico, al que se le llama partculas magnticas. Por influencia del campo magntico, las partculas se acomodan a lo largo de la superficie de todo el material, de acuerdo con el polo norte y el polo sur del campo magntico.

Sin embargo, si el material tiene una discontinuidad, sta interrumpe el campo magntico o lo distorsiona y provoca que se genere otro campo con una polaridad opuesta a la del campo original:

N

s N

Las partculas magnticas se acumulan en torno a la discontinuidad y la dibujan, por as decirlo. Esto permite detectar visualmente lo que era imposible para el ojo humano:


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Alfonso R, Garca Cueto Introduccin a los Ensayos No Destructivos


Para qu sirven?

Qu requisitos exigen'?

Las MT sirven para:

detectar y exponer discontinuidades presentes en la superficie de los materiales; y

detectar discontinuidades sub superficiales de los materiales, siempre que estn a una profundidad mxima de aproximadamente 6 mm (114 in),

Las MT permiten detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras y otras discontinuidades superficiales rpida y econmicamente con un alto grado de confiabilidad,

La siguiente imagen muestra una grieta en un cordn de soldadura detectada con MT:

Para realizar una correcta inspeccin con MT, el inspector deben satisfacer estos requisitos:

Debe definir las caractersticas de las posibles discontinuidades que se buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. De lo anterior depende el tipo de partculas magnticas que se debe seleccionar.

Debe conocer las condiciones fsicas de la superficie a inspeccionar y las caractersticas metalrgicas y magnticas del material a inspeccionar; ya que de esto depende el tipo de corriente, las partculas magnticas a emplear y, en caso necesario, el medio de eliminar el magnetismo residual que quede en la pieza,

Cominla en la siguiente pgil/a

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Qu requisitos exigen? ( continuacin)

Cmo se realizan?

Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicacin.

Si trabaja bajo normas internacionales o de compaas, debe usar las partculas magnticas de las que estn en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qu normas, cdigos o especificaciones de compaas cubren sus productos .

Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe mezclar productos de distintos proveedores en un mismo proceso de inspeccin.

La inspeccin con MT abarca las siguientes etapas:

Etapa 1 2 3 4 5 6

Descripcin Preparacin de la superficie Magnetizacin de la superficie Aplicacin de las partculas magnticas Inspeccin, interpretacin y evaluacin Desmagnetizacin de la superficie Limpieza final

Este proceso es extenso y por esa razn se explica con detalle ms adelante en un tema aparte.

COl1tina en {([siglliente pgin([

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Con qu se realizan?

Para inspeccionar un material con MT, se requiere de:

un medio de magnetizacin: -yugo - bobina, o - puntas de contacto

una fuente de poder extema

las partculas magnticas

un equipo de desmagnetizacin, si se requiere

El equipo y materiales empleados en la inspeccin por MT son aplicaciones simples de principios fundamentales de electromagnetismo y Fsica.

La influencia del medio de magnetizacin en los resultados de la inspeccin depende fundamentalmente de la intensidad y tipo de las corrientes elctricas que esta unidad genera.

La concentracin, tipo, tamao y color de las partculas magnticas y la tcnica de aplicacin de stas tambin son un factor importante en el desarrollo de la inspeccin.

Para una inspeccin que arroje resultados tiles y confiables, el inspector debe conocer y entender:

el arreglo, funcionamiento y operacin del equipo de inspeccin con MT

la naturaleza y caractersticas de los materiales de la inspeccin, y

las distintas tcnicas del mtodo y su campo de aplicacin

Conrina en la siguiente pgina

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Ventajas

Limitaciones

Las ventajas ms notables de las MT respecto de otros mtodos de END son que:

son ms rpidas que la inspeccin por PT

requieren menos limpieza en el material en inspeccin que los PT

detectan discontinuidades superficiales y sub superficiales

son ms efectivas para detectar discontinuidades abiertas a la superficie que se encuentren tapadas por contaminant~s

son ms precisas para localizar la posicin de las discontinuidades internas

son un mtodo que se adapta a la inspeccin de piezas grandes y pequeas

las indicaciones producidas con partculas magnticas: - se forman directamente en la superficie - penniten estimar las dimensiones, orientacin y naturaleza de las

discontinuidades - son fcilmente observables - se pueden interpretar de forma inmediata

el equipo de inspeccin: - es de fcil operacin - puede ser porttil - no requiere mantenimiento exhaustivo o especializado

Adems, el personal que realiza la inspeccin con MT requiere de pocas horas de entrenamiento para realizar su trabajo en forma confiable.

Las limitaciones de las MT respecto de otras tcnicas de END son que:

son aplicables slo en materiales con caractersticas especficas, a los que se les llama ferromagnticos

no detectan discontinuidades sub superficiales a mayor profundidad de los 6 mm (1/4 in)

la profundidad y la orientacin de las discontinuidades afecta la sensibilidad del mtodo para generar las indicaciones

al trabajar con componentes crticos, como partes aeronuticas y recipientes a presin, el inspector debe tener mucha experiencia en la interpretacin de las indicaciones

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El Proceso General de MT

Introduccin

Preparacin de la superficie

La inspeccin por MI es un proceso que abarca las siguientes etapas generales:

Inicio

Preparacin de la

~ Magnetizacin de 4

Aplicacin de las particulas superiicie la superiicie magnticas

Inspeccin, r Desmagnetizacin ~ Interpretacin y de la superiicie Limpieza final Evaluacin ~

Fin )

Existen 32 tcnicas de MI. Al igual que las tcnicas de PI, sirven para diferentes aplicaciones y tienen distintos niveles de sensibilidad.

A continuacin se describen las etapas generales del proceso de MI.

En qu consiste? La preparacin de la superficie consiste en cuatro actividades que se realizan en el material o pieza a inspeccionar:

Verificacin de la perrrieabilidad magntica Desmontaje Obturacin o cobertura de aberturas y orificios Limpieza de la superficie

La verificacin de la permeabilidad magntica consiste en comprobar si el material a inspeccionar se puede magnetizar lo suficiente como para inspeccionarlo con MI.

El desmontaje y la obturacin son actividades que no se realizan forzosamente en todas las inspecciones. Dependen de la pieza o componente a inspeccionar y de la tcnica especfica de MI.

CO/1tin({ C/1 /a slguicnte jJigil1({

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Alfonso R. Garca Cueto Introducc

Imende-Introduccion a Los Ensayos No Destructivos.

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