Liquidos penetrantes

rea de Ingeniera Mecnica - Mantenimiento Industrial Lquidos penetrantes

Prctica VIII Hoja 1 de 85

1. GENERALIDADES. OBJETIVOS Y PRINCIPIOS DE LOS ENSAYOS POR LQUIDOS PENETRANTES.1.1 CONOCIMIENTOS BSICOS DEL ENSAYO POR LQUIDOS PENETRANTES 1.1.1 GeneralidadesEl ensayo por lquidos penetrantes es un mtodo de ensayo no destructivo que permite la deteccin de discontinuidades en materiales slidos no porosos y siempre que las discontinuidades se encuentren abiertas a la superficie. En comparacin con otros mtodos de ensayo no destructivo (Radiografa, Ultrasonidos, Corrientes Inducidas...), la aplicacin prctica del ensayo por lquidos penetrantes, en general, es menos compleja y no requiere el empleo de equipos complicados o costosos. Pero no hay que cometer el error de pensar por esto que su ejecucin se pueda realizar de forma menos cuidadosa. El mtodo de ensayo por lquidos penetrantes permite detectar los defectos abiertos a la superficie, que en ciertos casos, como en recipientes a presin o en piezas sometidas a esfuerzos, pueden ser los ms peligrosos y llegar a ser causa de rotura.

1.1.2 Evolucin Histrica del ensayoComo antecedente histrico del ensayo por lquidos penetrantes se puede considerar un procedimiento posterior al ao 1915, utilizado en los talleres para detectar grietas, que consista en cubrir con aceite mineral disuelto en queroseno la superficie de las piezas. Pasadas algunas horas, se limpiaban las piezas, se dejaban secar, se cubran con lechada de cal y se golpeaban con un martillo para ayudar a que el aceite saliera de las grietas. Como indicacin de la grieta se obtena una mancha oscura sobre el fondo blanco de cal. Este procedimiento permita detectar grietas grandes, pero no resultaba adecuado para las pequeas y presentaba el inconveniente de falta de uniformidad en los resultados. El ensayo por lquidos penetrantes fue evolucionando hasta llegar a mtodos similares a los actuales debido, sobre todo, al gran desarrollo de la industria de las aleaciones ligeras durante los aos que precedieron a la 2 Guerra Mundial. En la tabla siguiente se observa la evolucin histrica del proceso con lquidos penetrantes. El mayor conocimiento de los principios fsicos que intervienen en el proceso con lquidos penetrantes unido a las exigencias crecientes del nivel de calidad, ha llevado a los fabricantes de productos penetrantes en los ltimos aos a conseguir: Aumentar la sensibilidad. Mejorar la calidad de la imagen de la indicacin. Disminuir el tiempo de ensayo. Disminuir los riesgos de incendio y de intoxicacin. Utilizar penetrantes especiales en los rangos de temperaturas diferentes al ambiente.



Ao Post. a 1915 Post. a 1942 Post. a 1944 Post. a 1950 Post. a 1950 Post. a 1962 Post. a 1963 Post. a 1965 Post. a 1975 Post. a1978

Composicin penetrante Aceites minerales Aceites minerales Aceites minerales

Color Sin color Azul y despus rojo Fluorescente

Mtodo de aplicacin Inmersin Brocha, Inmersin Inmersin

Emulsionante

Eliminacin exceso de penetrante Chorro de arena Chorro de arena, disolvente

Revelador Lechada de cal (acuoso)

Autoemulsionante Lipoflico

Agua

Polvo mineral

Pulverizacin Hidroflico Automatizado Pistola electrosttica Penetrante degradable biolgicamente Fluorescente Inmersin Autoemulsionante Agua Polvo sinttico

Evolucin histrica del proceso de lquidos penetrantes

1.1.3 Fundamento del ensayo por lquidos penetrantesEl ensayo por lquidos penetrantes se basa en que un lquido aplicado sobre la superficie limpia de la pieza penetre en las discontinuidades que afloran a la superficie, debido principalmente al efecto capilar, de forma que, al limpiar el exceso de lquido de la superficie, quede solamente el lquido introducido en las discontinuidades. Al salir posteriormente este lquido, ayudado normalmente por la accin de un agente denominado revelador, seala sobre la superficie las zonas en las que existen discontinuidades (Figura 1.1).

Figura 1.1. Fundamento del ensayo por lquidos penetrantes. (Cahiers Formation. Ressuage. Niveau 2. CETIM)



1.1.4 Principios fsicos relacionados con el ensayoEl ensayo por lquidos penetrantes se basa fundamentalmente en que un determinado lquido (penetrante) tenga las caractersticas siguientes: Capacidad humectante suficiente para mojar la superficie del material slido que se desea inspeccionar y fluir sobre ella formando una pelcula continua y uniforme. Poder de penetracin que le permita introducirse en las discontinuidades abiertas a la superficie y que normalmente no son visibles a simple vista.

Esta aptitud de un liquido penetrante para poder fluir sobre la superficie de un slido y penetrar en el interior de las discontinuidades que se encuentren abiertas a ella, depende de las condiciones de la pieza a ensayar (estado de limpieza de la superficie, configuracin y tamao de las discontinuidades) y de las propiedades fsicas del lquido, principalmente de la tensin superficial y del poder humectante. Para comprender las propiedades fsicas de los lquidos penetrantes, conviene recordar algunos principios fsicos relacionados con los fenmenos moleculares en los lquidos, como son los siguientes: a) Fuerzas de cohesin y adherencia Los lquidos se componen de molculas (las partculas separables fsicamente ms pequeas que tienen las caractersticas propias del lquido que integran). Las molculas se atraen entre s por fuerzas de cohesin mientras que en la superficie limite de separacin entre dos substancias diferentes (slidolquido), o en el interior de una mezcla, las molculas de distinta naturaleza se atraen por fuerzas de adherencia. Las fuerzas de adherencia del aire sobre el lquido son muy pequeas y se suelen despreciar. En el interior del lquido, cada molcula atrae y es a su vez atrada por todas las que la rodean. Como hay homogeneidad, las fuerzas iguales que actan en todas las direcciones y sentidos sobre una molcula, como las sealadas con A, se equilibran (Figura 1.2).

Si no hay homogeneidad (caso de la molcula B situada en la pared del recipiente), sobre ella actan, por un lado las fuerzas de cohesin del lquido que atraen a la molcula en la direccin de los radios de una semiesfera con centro en B y cuya resultante es F, perpendicular a la pared y dirigida hacia el interior y por otro lado las fuerzas de adherencia de la pared, con resultante F perpendicular a la pared y dirigida hacia el exterior. b) Formacin de meniscos En el caso de la molcula C, que est situada en la superficie del lquido y en contacto con la pared del recipiente: las fuerzas de atraccin de la pared tienen una resultante F' (igual que en el caso



anterior con la molcula B); pero las fuerzas de cohesin del lquido s reparten en la direccin de los radios de un cuarto de esfera (al considerar despreciables las fuerzas de atraccin del aire sobre el lquido) y la resultante F es una fuerza que forma un ngulo de 450 con la pared, dirigida hacia el interior del lquido. La superficie de un lquido en equilibrio (Figura 1.3) es siempre perpendicular a la fuerza R que acta sobre sus molculas, ya que en caso contrario aparece la componente Ft en direccin de la superficie que hara moverse al lquido y dejara de estar en equilibrio. As, para que la superficie sea horizontal, es necesario que R sea vertical: para C, esto se cumple si F2 = F2 + R2, pero como R = F' (tringulo rectngulo issceles) se obtiene: Si F > 2 F', la superficie perpendicular a R forma un menisco convexo (Figura 1.4) y esto ocurre cuando el lquido no moja a la superficie. Si F < 2 F', la superficie perpendicular a R forma un menisco cncavo (Figura 1.5) y el lquido moja a la superficie.

c) Poder humectante Si tenemos una gota de lquido sobre una superficie slida, las fuerzas de cohesin y de adherencia determinan el ngulo de contacto formado por la superficie y la tangente a la superficie del lquido en el punto de interseccin de ambas superficies. lquido slido Se pueden presentar los casos siguientes (Figura 1.6): Si el ngulo es menor de 90, el lquido moja a la superficie y su poder humectante es bueno (por ejemplo, el agua). Si el ngulo es igual a 90, el lquido no moja al slido y su poder humectante es malo. Si el ngulo es mayor de 90, el lquido no moja al slido y su poder humectante es muy malo (por ejemplo, el mercurio).

Figura 1.6 d) Tensin superficial



Una consecuencia de las fuerzas de cohesin es la tensin superficial, que se puede definir como la fuerza por unidad de longitud que se ejerce tangencialmente sobre la superficie de separacin entre un lquido y un gas. La molcula D en la Figura 1.2, se encuentra en la superficie del lquido y est sometida a la atraccin del propio lquido con resultante una fuerza vertical dirigida hacia abajo y una serie de fuerzas superficiales que se compensan (Figura 1.7). Debido a la tensin superficial, la superficie de los lquidos se comporta como una membrana elstica con una cierta resistencia a la ruptura y as se comprueba la existencia de la tensin superficial en hechos como el que una aguja se mantenga flotando sobre la superficie del agua, o que algunos insectos puedan caminar sobre la misma. La tensin superficial se puede medir como se muestra la Figura 1.8: supongamos que tenemos por ejemplo una pelcula de agua jabonosa formada sobre un rectngulo de alambre, con un lado AB desplazable y de longitud d: el conjunto de fuerzas que acta sobre este lado se equilibra con el peso P; si la tensin superficial por unidad de longitud es G y teniendo en cuenta que la pelcula tiene dos superficies libres (la cara superior y la inferior) se tiene que:

2G d = P G =

P P(N), d(m), G(N/m) 2 d

e) Capilaridad. Ley de Jurin La capilaridad est estrechamente relacionada con la tensin superficial y el poder humectante. Debido a este fenmeno fsico, si se introduce un tubo de pequeo dimetro interior (tubo capilar) en un liquido, puede ocurrir alguno de los casos que se representan en la Figura 1.9: (a) si el ngulo de contacto a entre el lquido y la pared del tubo capilar es inferior a 90 el lquido moja la pared, asciende por el tubo y forma un menisco cncavo, (b) si = 90 no moja y no se forma menisco y (c) si es superior a 90 el lquido no moja, desciende por el tubo y su menisco es convexo.

Figura 1.9. Metals Handbook, Vol. 11, ASM En el caso (a), la fuerza resultante Fa dirigida hacia arriba y que obliga al lquido a ascender por el interior del tubo, es igual al producto de la longitud de la pelcula (longitud de la circunferencia de la



seccin interior del tubo), por la componente vertical Gcos de la tensin superficial: Fa = 2 rGcos (Figura 1.10):

Figura 1.10 Metals Handbook, Vol. 11, ASM A esta fuerza ascendente se opone el peso del lquido elevado, que ser:P = r 2 g h

Se alcanza el equilibrio cuando sea Fa = P es decir: 2 rGcos = r 2 g h Despejando h, la altura de lquido es:h=

2Gcos r g

siendo: G = tensin superficial del lquido (N/m)

= ngulo de contactor = radio interior del tubo capilar (m)

= densidad del lquido (Kg/m3)g = aceleracin de la gravedad (m/s2) h = altura a la que asciende el lquido (m) Esta expresin se conoce como la Ley de Jurin: Los ascensos o descensos de los lquidos por tubos capilares, son inversamente proporcionales a los radios de los tubos. De la anterior expresin se deduce que, si el ngulo es mayor de 90, el coseno ser negativo y por tanto h resulta un valor negativo, lo que significa que el lquido, en lugar de ascender, desciende por el capilar. Tambin se deduce que, para un lquido determinado de tensin superficial G conocida, el valor absoluto de la altura, o profundidad, es directamente proporcional a cosa, siendo mximo para =



0 (cos0 = 1), e inversamente proporcional a , es decir que si se desea h alto, interesa un poder humectante del lquido alto y que la densidad sea baja. El efecto capilar est muy presente en la naturaleza: por ejemplo, este efecto es el que permite que la savia pueda ascender desde las races hasta la copa de un rbol, recorriendo una distancia considerable. f) Capilaridad en lminas paralelas y no paralelas Aunque la tensin superficial, el ngulo de mojado y el efecto capilar son los principios fsicos bsicos que rigen la penetracin de un lquido en las discontinuidades abiertas a la superficie, en la prctica real ocurre que el fenmeno es ms complejo. As, por ejemplo, aunque las grietas no son en realidad tubos capilares, la interaccin entre el lquido y la superficie slida, responsable de la accin capilar, tambin lo es de la penetracin del lquido entre superficies muy prximas de una grieta, que se puede asimilar al efecto capilar en lminas paralelas (Figura 1.11.a). En lminas paralelas, la altura que alcanza el lquido es la mitad de la que alcanzara en un tubo capilar de dimetro la separacin entre las dos lminas como veremos a continuacin. En la Figura 1.11.a, la fuerza G cos acta en cada lmina a lo largo de su contacto con el lquido d (d es la anchura de las lminas) y por lo tanto tenemos que la fuerza ascendente es:2 dGcos

Esta fuerza se equilibra con el peso del paraleleppedo de lquido que tiene por base 2 r d y por altura h: 2 dGcos = 2 r d h g h =Gcos r g

Figura 1.11.a

Figura 1.11.b

Si las lminas no son paralelas y forman un ngulo, la ascensin del lquido es mayor conforme ms cerca se encuentra a la arista (Figura 1.11.b), y la lnea de contacto del lquido con las paredes es en forma de una hiprbola. g) Efecto del extremo cerrado de la discontinuidad En la prctica del ensayo por lquidos penetrantes, la discontinuidad que se busca est abierta la superficie por un lado y normalmente cerrada por el otro. En el extremo cerrado (Figura 1.12) se forma una bolsa de aire atrapado que se comprime por la presin que ejerce el lquido que asciende por el



efecto capilar. El resultado es que el lquido llega a una altura h inferior a la que se alcanza si el extremo est abierto (comparar con la Figura 1.10).

Figura 1.12. Metals Handbook, Vol 11, ASM h) Salida del lquido Hasta aqu se han considerado, dada la importancia que tiene para el ensayo por lquidos penetrantes, los principios fsicos principales que intervienen para que el penetrante pueda acceder al interior de las discontinuidades. Pero es igualmente importante que, una vez eliminado el exceso de penetrante de la superficie de ensayo, el lquido atrapado emerja de las discontinuidades para revelar su existencia. El principio fsico por el que el lquido vuelve a salir, aunque parezca paradjico, es por la misma interaccin entre el lquido y el slido que ha causado su introduccin, y la explicacin de este hecho es que, una vez que la superficie del slido queda libre del exceso de penetrante por la accin del lavado, vuelve a ser accesible al lquido retenido en la discontinuidad. Este lquido, por la accin de las fuerzas de adhesin entre slido y lquido, se difunde sobre la superficie limpia hasta que se alcanza un estado de equilibrio entre el penetrante que queda en la discontinuidad y el que emerge a la superficie (Figura 1.13.a):

Figura 1.13.a

Figura 1.13.b

Metals Handbook, Vol. 11, ASM Aunque en algunos casos la cantidad de penetrante que emerge es suficiente para ser detectada visualmente, sobre todo con penetrante fluorescente y bajo luz negra, la sensibilidad de deteccin se aumenta considerablemente con la utilizacin del revelador (Figura 1.13.b).

1.1.5 Otras propiedades fisicoqumicasPor ser tambin de inters en el ensayo por lquidos penetrantes, recordamos las definiciones de los conceptos siguientes:



a) Difusin Se puede definir la difusin como la transferencia de masa de un lquido en un slido poroso, siguiendo un mecanismo similar a la propagacin del calor en un volumen de material. Tambin puede haber difusin entre dos lquidos miscibles que no reaccionen qumicamente. La difusin es importante en el ensayo por lquidos penetrantes tanto en la etapa de impregnacin con el penetrante como en la posterior de contacto del penetrante con el revelador y es un parmetro estrechamente relacionado con el poder humectante y la viscosidad. La difusin entre lquidos se presenta en la accin del emulsionante lipoflico. El fenmeno de la difusin de lquido en slido se observa con claridad, por ejemplo, en el comportamiento de una gota de tinta sobre un papel secante: la mancha se alarga progresivamente al pasar el tiempo. b) Absorcin Es la atraccin que un cuerpo slido ejerce sobre un lquido o un gas de forma que este penetre en el cuerpo slido. El lquido penetrante de impregnacin penetra en las discontinuidades, por difusin y capilaridad y despus se fija en las paredes donde se adhiere: el conjunto de estos mecanismos constituye la absorcin, que tambin se presenta en el revelado. c) Temperatura de ebullicin A una presin dada, un lquido que se calienta puede cambiar de estado y se transforma en vapor: la temperatura de ebullicin es la temperatura alcanzada por el lquido cuando comienza a transformarse en vapor. La temperatura de ebullicin del agua en condiciones normales de presin (1,013105 Pa) es 100 C. d) Viscosidad Los fluidos tienen una resistencia a cambiar de forma: la viscosidad de un lquido caracteriza su resistencia a que una de sus capas avance con relacin a otra. El concepto se comprende con el ensayo que se seala en la Figura 1.14:

Figura 1.14. Cahiers Formation. Ressuage. Niveau 2. CETIM Se definen dos tipos de viscosidad: D = viscosidad dinmica, que se expresa en pascal por segundo (Pas), o poises (P), siendo la equivalencia de 1 P = 10-1 Pas.



v = viscosidad cinemtica, que es la relacin entre la viscosidad dinmica y la densidad del lquido. Se expresa en m2/s, o stokes (St), siendo la equivalencia de 1 St = 10-4 m2/s.

e) Inactividad qumica Un lquido es qumicamente inactivo si no tiene una accin qumica destructiva sobre los materiales con los que est en contacto. Por ejemplo, el agua destilada. f) Solubilidad La solubilidad de una sustancia es su capacidad para disolverse en otro lquido sin precipitar. Por ejemplo, la solubilidad del azcar o la sal en el agua. g) Capacidad de lavado Es la aptitud al lavado mediante agua con un mnimo de accin mecnica. h) Temperatura de inflamacin La temperatura de inflamacin de un producto es la temperatura que tiene que alcanzar para que haya formacin de vapores en su superficie que, combinados con el aire, forman una mezcla detonante. Para minimizar los riesgos de incendio o explosin la temperatura de inflamacin debe ser lo ms elevada posible. La temperatura de inflamacin es diferente a la temperatura de ebullicin.

1.2 OBJETO DEL ENSAYO POR LQUIDOS PENETRANTES. CAMPO DE APLICACINEl objeto del ensayo no destructivo por lquidos penetrantes es la deteccin de discontinuidades abiertas en la superficie de las piezas, por la introduccin del lquido penetrante en las mismas. De los factores que influyen en la introduccin del lquido en las discontinuidades abiertas, los principales son los siguientes: La existencia de obstrucciones mecnicas de cualquier tipo (impiden fsicamente la entrada del penetrante o varan la configuracin de la discontinuidad reduciendo sus dimensiones). Los recubrimientos y contaminantes superficiales. La configuracin geomtrica de la discontinuidad. La tensin superficial del lquido penetrante. Los aditivos y contaminantes en el propio lquido penetrante. La temperatura de la pieza a ensayar y la del penetrante. La presin atmosfrica en el lugar donde se realiza el ensayo. La rugosidad del interior de la discontinuidad.

El campo de aplicacin del ensayo por lquidos penetrantes es la inspeccin no destructiva de materiales no porosos metlicos y tambin no metlicos. De los materiales metlicos, se ensayan por este mtodo principalmente los metales no ferromagnticos como son los siguientes: Aluminio y sus aleaciones. Aceros inoxidables.



Cobre. Bronce. Latn, etc.

Los metales ferromagnticos (acero al carbono y aleado, etc.) tambin se pueden inspeccionar por lquidos penetrantes pero normalmente suele ser ms ventajoso en estos materiales emplear el mtodo de ensayo no destructivo de partculas magnticas. Los materiales no metlicos que se pueden inspeccionar, mediante lquidos penetrantes especiales para esta aplicacin, son entre otros: Plsticos, goma (para no degradar estos materiales los penetrantes deben estar exentos de aceites). Vidrio. Cermicas plastificadas

1.3 PRODUCTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO POR LQUIDOS PENETRANTES 1.3.1 Penetrantes1.3.1.1 Caractersticas generales

La caracterstica fundamental de un lquido para que se pueda utilizar en el ensayo con lquidos penetrantes es su poder de penetracin, pero no es suficiente para hacerlo apto para la ensayo de posibles defectos en las piezas. Debe tener adems otras propiedades que le confieran, en su conjunto, esa aptitud. Un penetrante ideal debera reunir las siguientes caractersticas generales: Capacidad para introducirse con facilidad en discontinuidades o grietas muy finas. No evaporarse o secarse con demasiada rapidez. Poder mantenerse en el interior de discontinuidades ms anchas y poco profundas. Que se pueda eliminar de la superficie con facilidad y sin que la operacin de limpieza superficial afecte al penetrante retenido por la discontinuidad. Permanecer en estado fluido para salir con facilidad al aplicar el revelador. Conservar el color o la fluorescencia por un tiempo suficiente. No ser corrosivo ni atacar a los materiales que se ensayan. No tener olor intenso o desagradable, ni tener componentes txicos. No ser inflamable. Ser estable a las temperaturas de uso o almacenamiento. Ser econmicamente rentable.

Otras caractersticas, no menos importantes, son las siguientes:



El conjunto de todas estas caractersticas difcilmente se puede encontrar en una sola sustancia, por esto los lquidos penetrantes que se encuentran en el comercio son mezclas de muy diversa composicin que se aproximan ms o menos a las caractersticas requeridas por un penetrante que pudiera estimarse como ideal. Los productos que forman parte de la composicin de un lquido penetrante son derivados del petrleo (hidrocarburos del tipo nafta, keroseno...). Las caractersticas adecuadas se consiguen mezclando hidrocarburos pesados con otros ms voltiles.1.3.1.2 Propiedades fsicas

Las propiedades fsicas del lquido penetrante que hacen que obtenga las caractersticas sealadas en el apartado anterior, son las siguientes: Poder humectante y tensin superficial El poder humectante se puede decir que es la capacidad de mojar que tiene el lquido. Se mide por el ngulo a que es el que forma la superficie en contacto con el lquido con la tangente a la superficie de la gota de lquido, como se ha visto anteriormente. Mientras que la tensin superficial es una caracterstica propia del lquido, el poder humectante depende tambin del material de la superficie donde se aplica el lquido. Para aumentar el poder de penetracin, interesa que el penetrante tenga un poder humectante elevado, para lo que se aaden en la composicin del mismo agentes tensoactivos que reducen considerablemente el ngulo de contacto, de forma que un buen lquido penetrante se caracteriza ms por conseguir un ngulo de contacto muy pequeo que por el valor de su tensin superficial. Viscosidad Es otra propiedad del lquido penetrante que influye sobre la velocidad de penetracin del lquido en las discontinuidades. Cuanto menos viscoso sea menor ser el tiempo de espera para que entre en las discontinuidades y menos lquido se gastar por unidad de superficie ensayada. Pero tambin ser ms fcil que el penetrante sea arrastrado de las discontinuidades al limpiar el exceso de la superficie, lo que hara el ensayo nulo. Para evitar esto, se necesita una cierta viscosidad del penetrante, siendo adecuada una viscosidad intermedia. Volatilidad Ha de ser baja, ya que de ella depende en gran parte su estabilidad en forma lquida una vez que ha sido extendido sobre la superficie. Inactividad qumica. Corrosin El penetrante ha de ser inactivo qumicamente con respecto tanto a los materiales examinados como a los recipientes en que se almacena. Los riesgos de corrosin ms importantes se presentan con: -El titanio y sus aleaciones en presencia de halgenos. -Los aceros inoxidables austenticos en presencia de cloro. -Algunas aleaciones de nquel en presencia de azufre y de cloro. -El aluminio y sus aleaciones en presencia de productos alcalinos.



Es importante tener en cuenta que si queda penetrante retenido en las discontinuidades despus de la limpieza final, se puede presentar corrosin a largo plazo. Toxicidad Debe ser la menor posible por su importancia en lo referente a condiciones de higiene y seguridad por el efecto sobre los operadores, en especial en lugares cerrados. Temperatura de ebullicin. Temperatura de inflamacin El uso de lquidos penetrantes con temperatura de ebullicin baja (productos voltiles) supone prdidas importantes por evaporacin, necesidad de impregnacin por inmersin total y puede llevar a una disminucin de la sensibilidad si la evaporacin del penetrante retenido en las discontinuidades es importante. Los productos penetrantes industriales que se emplean para el ensayo son productos poco voltiles a los que se aade una cantidad de disolvente voltil suficiente para obtener una viscosidad baja que permita obtener velocidades de penetracin altas. Para reducir los riesgos de explosin o de incendio, la temperatura de inflamacin de los productos penetrantes utilizados en la industria debe ser lo ms alta posible: la mayor parte de estos productos disponibles en el mercado tienen temperatura de inflamacin superior a 65 C.1.3.1.3 Clasificacin de los lquidos penetrantes (Figura 1.15)

La clasificacin bsica de los tipos de lquidos penetrantes existentes es la que los agrupa en funcin de la fuente de luz que se precisa para la observacin de las indicaciones que proporciona el ensayo. Se clasifican en tres grupos o familias que son: 1. Lquidos penetrantes coloreados, observacin con luz visible blanca. 2. Lquidos penetrantes fluorescentes, observacin con luz negra (ultravioleta). 3. Lquidos penetrantes mixtos (fluorescentes -coloreados), observacin bajo los dos tipos de luz anteriores. Paralelamente, en cada familia, se pueden encontrar tres casos posibles de empleo en funcin de la forma de eliminar de la superficie el exceso de penetrante: a. Lquidos penetrantes lavables con agua. b. Lquidos penetrantes postemulsionables. c. Lquidos penetrantes eliminables con disolventes. Los penetrantes postemulsionables se llaman as porque necesitan la adicin posterior de un emulsionante para hacerlos lavables con agua.



Figura 1.15 Clasificacin de los lquidos penetrantes Los lquidos penetrantes mixtos (fluorescentes-coloreados) son penetrantes especiales que contienen en su composicin pigmentos fluorescentes mezclados con pigmentos coloreados. Estos lquidos penetrantes se conocen tambin con el nombre de penetrantes de doble sensibilidad. Conviene resaltar que no se debe realizar un ensayo con penetrantes fluorescentes a continuacin de haber realizado un ensayo con penetrantes coloreados o con penetrantes mixtos. El motivo de esto es que los pigmentos coloreados pueden disminuir o empeorar la accin de los fluorescentes.1.3.1.4 Caractersticas particulares de los distintos tipos de penetrantes

Lquidos penetrantes coloreados visibles

En su composicin contienen pigmentos coloreados disueltos que los hacen visibles con luz natural (de da) o con luz artificial blanca (lmparas elctricas). El color ms utilizado es el rojo que hace claramente visibles las indicaciones sobre el fondo normalmente blanco del revelador. Aunque la sensibilidad de estos penetrantes rojos suele ser inferior a la de los fluorescentes, resultan adecuados para un gran nmero de aplicaciones. As, los ms empleados en general en los talleres y en inspecciones que se realizan a pi de obra son los penetrantes rojos eliminables con disolvente, suministrados en botes aerosol por ser los de aplicacin ms sencilla (pulverizacin sobre la zona de ensayo) y no requieren agua para lavado ni lmparas especiales para la observacin, como los fluorescentes. Lquidos penetrantes fluorescentes Este tipo de lquido penetrante incorpora en su composicin pigmentos fluorescentes de color generalmente amarilloverdoso, que son sensibles a una iluminacin especial llamada luz negra que los hace fluorescer. En general, estos lquidos penetrantes fluorescentes tienen una mayor sensibilidad que los coloreados, es decir, son capaces de detectar indicaciones ms finas. Lquidos penetrantes lavables con agua



Este tipo de penetrante es de uso muy cmodo y su empleo est bastante extendido, a pesar de su menor sensibilidad. Los lquidos penetrantes (lquidos tipo aceite ligero, derivados del petrleo) por s mismos no son solubles en agua. El tipo de penetrante Iavable con agua incorpora en su composicin un agente emulsionante que permite que el producto se pueda eliminar por lavado con agua. Una emulsin es un lquido formado por al menos dos sustancias que no son miscibles, de las cuales una est dispersa en la otra (fase continua) en estado de gotas muy finas. Por ejemplo, si se agita agua que contiene una pequea cantidad de aceite, la agitacin mecnica hace que ste se dispersa en el agua y forma una emulsin de aceite en agua, que es aqu la fase continua. Una emulsin as no es estable y los dos lquidos se separarn de nuevo despus de un tiempo. La estabilidad se consigue aadiendo un tercer elemento Gabn, o detergente que es aqu el emulsionante) y que es un elemento tensoactivo que disminuye la tensin entre caras y permite obtener una emulsin estable y finamente dividida. Lquidos penetrantes post -emulsionables Como este tipo de penetrantes no llevan en su composicin el emulsionante, necesitan una etapa intermedia (despus de transcurrido el tiempo de penetracin y antes de la eliminacin del exceso de penetrante con agua) en la que se aplica el emulsionante. La mezcla penetrante-emulsionante es ya una emulsin que se puede eliminar por lavado con agua. El tiempo de contacto entre el penetrante y el emulsionante es crtico y debe ser el ms corto posible, conforme al especificado por el fabricante del producto. Si se incrementa el tiempo de contacto, el emulsionante se mezclar, adems de con el penetrante de la superficie, con el que se encuentra en el interior de la discontinuidad. Esto puede ocasionar que en la etapa de lavado del exceso de penetrante de la superficie se extraiga a la vez penetrante del interior de la discontinuidad, alterando el resultado del ensayo. Lquidos penetrantes eliminables con disolventes Estos penetrantes requieren para su eliminacin el empleo de un disolvente que se denomina eliminador. Por lo general los eliminadores a base de disolventes son productos especiales, particularmente formulados por cada fabricante y apropiados para eliminar sus propios penetrantes. Al igual que en el caso anterior, el eliminador debe estar en contacto con el penetrante el tiempo suficiente para eliminar el exceso del mismo, pero este tiempo debe ser el mnimo para no correr el riesgo de eliminar parcial o totalmente el penetrante del interior de las discontinuidades.

1.3.2 Productos para eliminar el exceso de penetrante1.3.2.1 Proceso penetrantes lavables con agua

Agua

En los procesos de lquidos penetrantes eliminables con agua se puede emplear agua normal de la red, si bien en algunos materiales (aceros inoxidables austenticos, aleaciones base nquel, titanio o cobalto) se exige que el contenido de halgenos (cloro) est por debajo de unos lmites especificados. Tambin se prescriben lmites para la temperatura y presin del agua de lavado, como se detalla en el Captulo 2. Emulsionantes



En los procesos de lquidos penetrantes postemulsionables, es necesario como se ha sealado anteriormente la aplicacin de un emulsionante para poder lavarlos con agua. Los emulsionantes empleados para el ensayo con lquidos penetrantes son de dos diferentes tipos: Lipoflicos (soluble en aceite). Hidroflicos (soluble en agua).

a) Emulsionantes lipoflicos Se componen de agentes emulsionantes dispersos o disueltos en un aceite. Se utilizan tal como se suministran. Son solubles en el penetrante (aceite) y no solubles en el agua. El emulsionante de este tipo se mezcla con el penetrante y el penetrante con el emulsionante por el movimiento de sus molculas en un proceso de difusin, que se incrementa si aumenta la temperatura y la concentracin. El penetrante queda recubierto por una capa de emulsionante. El tiempo de contacto es crtico con este tipo de emulsionante (Figura 1.16).

Figura 1.16. N.D.T Handbook, Vol. 2, Liquid Penetrant Test. ASNT-ASM b) Emulsionantes hidroflicos El emulsionante hidroflico se suministra como un concentrado lquido de agentes emulsionantes, soluble en agua y no soluble en el penetrante. Este emulsionante se diluye en agua, antes o durante el proceso de lavado, y se aplica sobre la superficie impregnada de penetrante. Al contrario que el emulsionante lipoflico, el hidroflico no se disuelve en el penetrante, no hay difusin, y su accin consiste en disminuir la tensin superficial de la capa de penetrante con la que est en contacto, actuando sobre una pequea cantidad de penetrante y evitando que se vuelva a juntar con el resto de penetrante. El exceso de penetrante, disperso en la solucin acuosa, se elimina de la superficie de la pieza por lavado con agua, principalmente por desplazamiento mecnico. El tiempo de contacto es menos crtico con este tipo de emulsionante (Figura 1.17).



Figura 1.17. N.D.T Handbook, Vol. 2, Liquid Penetrant Test. ASNT-ASM

1.3.2.2 Procesos penetrantes eliminables con disolventes

En este proceso, los disolventes o eliminadores suelen ser productos especiales con formulaciones particulares de cada fabricante. Se pueden dividir en dos grupos: Inflamables No inflamables

Los que ms se utilizan son los orgnicos no inflamables que son hidrocarburos halogenados (por ejemplo, cloruro de metileno), pero presentan el inconveniente de su mayor toxicidad. Los inflamables, no txicos, son hidrocarburos o mezclas de hidrocarburos exentos de halgenos (alcohol isoproplico, nafta...).

1.3.3 Reveladores1.3.3.1 Caractersticas generales

El revelador es el agente que pone de manifiesto los sitios en los que ha tenido lugar una retencin de lquido penetrante. Acta como un papel secante que extrae el lquido de la discontinuidad, y reduce el tiempo necesario para que la indicacin se haga visible. La absorcin del penetrante por el revelador se debe a la presencia de gran cantidad de intersticios de pequeas dimensiones que separan los granos de polvo de revelador. Por capilaridad el lquido asciende a travs del revelador y se difunde en la capa superficial por lo que es indispensable para visual izar los defectos pequeos que la capa de revelador sea muy fina. Adems, el revelador contribuye a aumentar la visibilidad de las indicaciones por ser de un color opuesto al del penetrante y proporcionar un fondo sobre el que contrasta el color del penetrante. Para cumplir adecuadamente su misin, el medio revelador debe reunir las siguientes caractersticas:



Gran capacidad de absorcin del penetrante. Debe de estar finamente dividido (polvo muy fino) para conseguir una buena definicin de! contorno de las indicaciones. Tambin as aumenta su capacidad de absorcin. Su poder cubriente debe ser el mayor posible, para as enmascarar los colores de fondo de la pieza inspeccionada y que no interfieran con las indicaciones. Debe de ser de fcil aplicacin y dejar una capa continua de espesor uniforme. Su color debe contrastar con el del penetrante (blanco para penetrante coloreado) y estar ausente de fluorescencia propia para los penetrantes fluorescentes. Tiene que ser eliminable fcilmente. No debe contener productos txicos para el operador que realiza el ensayo. No tiene que provocar corrosin en las piezas a ensayar.

1.3.3.2 Tipos de reveladores

Existen cuatro grupos o tipos de reveladores: a) Reveladores de polvo seco. b) Reveladores acuosos. c) Reveladores hmedos no acuosos. d) Reveladores de pelcula lquida.1.3.3.3 Caractersticas particulares de los distintos tipos de reveladores

Reveladores de polvo seco

Los primeros reveladores que se utilizaron (el yeso o el talco en forma de polvo muy fino), hoy da se pueden aun utilizar con buenos resultados, si bien se han descubierto otros productos que son ms ligeros y proporcionan mejores resultados. El revelador de polvo seco se emplea tal como se suministra el producto. Debe ser ligero, esponjoso y capaz de adherirse con facilidad a las superficies metlicas, formando sobre ellas una capa fina y continua. Un producto que cumple bien estas condiciones es la slice amorfa pulverizada. Con este tipo de revelador hay que tener cuidado para evitar que se contamine con penetrante fluorescente, ya que si ocurre aparecern indicaciones falsas en el ensayo. Es importante que el revelador no tenga tendencia a flotar en el aire dando lugar a nubes de polvo, pero esto no es siempre posible ya que se contrapone con otras propiedades fundamentales; por lo tanto el empleo de estos reveladores de polvo seco hace inevitable la formacin de estas nubes y la contaminacin de la zona de trabajo, aspecto se debe tener muy en cuenta desde el punto de vista de la seguridad del personal que interviene en el ensayo, o est en las proximidades del lugar donde se realiza. Reveladores acuosos Se suministran en forma de concentrado de partculas de polvo seco y hay de dos tipos: para preparar en suspensin acuosa, o por disolucin en agua, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del producto.



Tienen la ventaja de que al aplicarlos no forman nubes de polvo. Son de fcil aplicacin y pueden llegar a cubrir zonas no accesibles con los reveladores del tipo de polvo seco. En general, son algo menos sensibles que los reveladores de polvo seco y presentan el problema del mantenimiento de la suspensin. Reveladores hmedos no acuosos Son suspensiones de polvo revelador en disolventes. Se suelen utilizar en el proceso de penetrantes visibles de color rojo y son un polvo de color blanco en suspensin en un disolvente orgnico voltil, que se presenta envasado en forma de botes aerosol, lo que facilita su aplicacin por pulverizacin sobre la superficie de ensayo. Reveladores de pelcula lquida Estos reveladores son soluciones o suspensiones de resinas/polmeros en un medio adecuado que se aplican por pulverizacin siguiendo las instrucciones del fabricante. Despus de su aplicacin forman un recubrimiento traslcido o transparente sobre la superficie que se ensaya. Dentro de este tipo de reveladores se encuentra el que se denomina pelable porque permite levantar la capa de la superficie y guardarla para tener un registro de las indicaciones obtenidas en el ensayo.



2. TCNICAS DE INSPECCIN2.1 GENERALIDADESEl proceso general de ensayo por lquidos penetrantes se puede dividir en las siguientes etapas principales: Preparacin de la superficie a ensayar, limpieza previa. Aplicacin del lquido penetrante, tiempo de penetracin. Si el proceso es postemulsionable, aplicacin del emulsionante, tiempo de contacto. Eliminacin del exceso de penetrante de la superficie de ensayo. Aplicacin del revelador. Inspeccin para interpretacin y evaluacin de las indicaciones. Limpieza final.

Estas etapas se siguen con independencia de si los lquidos penetrantes son del tipo coloreados visibles o fluorescentes. Dentro de cada etapa, la eleccin entre las distintas prcticas o tcnicas recomendadas que se pueden seguir depender de las siguientes condiciones: El material de la pieza que se va a ensayar. El tamao de la misma. La frecuencia con que se haya de repetir el mismo ensayo. El tipo y tamao de las discontinuidades que se esperan detectar. De forma manual, con equipo porttil, o en instalaciones fijas con varios puestos o estaciones donde realizar las distintas etapas del proceso. En instalaciones automatizadas.

Por otra parte, el ensayo por lquidos penetrantes se puede realizar:

En este captulo se describen las prcticas o tcnicas que las normas existentes consideran ms adecuadas para ejecutar las etapas del proceso de ensayo por lquidos penetrantes. En general, se han seguido las indicadas en la norma ASTM E 165-95. Para un ensayo determinado, habr que seguir siempre las especificaciones escritas que se establezcan previamente en base a las normas acordadas, que pueden presentar variaciones con lo que se expone en estos apuntes En el diagrama de flujo (Figura 2.1) se observa la secuencia de operaciones segn las distintas familias de productos para el ensayo por lquidos penetrantes y la relacin entre ellas.



Figura 2.1 Etapas principales del ensayo por lquidos penetrantes En funcin de los productos penetrantes disponibles actualmente en el mercado, hay siete procesos con penetrantes recomendados que son los siguientes: 1. Penetrante fluorescente lavable con agua directamente. 2. Penetrante fluorescente postemulsionable (emulsionante lipoflico): Existe riesgo de que el penetrante en exceso de la superficie contamine rpidamente al bao de emulsionante. El emulsionante lipoflico, soluble en el penetrante, puede eliminar tambin el penetrante contenido en la discontinuidad, por lo que el tiempo de emulsificacin es crtico. El riesgo de contaminacin del emulsionante por el penetrante es menor debido al prelavado.

3. Penetrante fluorescente postemulsionable (emulsionante hidroflico):



El emulsionante hidroflico tiene una solubilidad en el penetrante limitada, por lo que el riesgo de eliminacin del penetrante de la discontinuidad es menor. El secado antes de aplicar el revelador es casi instantneo debido a la volatilidad del disolvente.

4. Penetrante fluorescente eliminable con disolvente:

5. Penetrante coloreado lavable con agua directamente. 6. Penetrante coloreado postemulsionable (emulsionante lipoflico): (Las mismas observaciones que en el proceso 2). (Las mismas observaciones que en el proceso 4). 7. Penetrante coloreado eliminable con disolvente:Reveladores

Los distintos tipos de reveladores (secos, acuosos y hmedos no acuosos) se pueden utilizar indiferentemente con los siete procesos de penetrantes sealados.

2.2 PREPARACIN DE LA SUPERFICIE A ENSAYAR 2.2.1 GeneralidadesLa preparacin de la superficie que se va a ensayar por lquidos penetrantes se considera la primera fase del ensayo. Consiste en eliminar de la superficie cualquier elemento contaminante que pudiera dificultar, o incluso interferir, tanto la penetracin del penetrante en las discontinuidades como la posterior eliminacin del que queda en la superficie sin haber penetrado. Para obtener resultados satisfactorios, cualquiera que sea la tcnica de preparacin superficial, la superficie debe quedar limpia y seca.

2.2.2 Tipos de contaminantesLos distintos tipos de contaminantes que se pueden encontrar en las piezas y los efectos indeseables que causan si no se eliminan son los siguientes: Agua Impide la humectacin y penetracin. Es uno de los contaminantes ms importantes que se puede encontrar en el ensayo por lquidos penetrantes. Pintura Calamina, barniz, xidos y otras suciedades que se adhieren a la superficie Impide la humectacin; tapa la apertura a la superficie de las discontinuidades. Tienden a absorber el penetrante y si no se elimina, produciran un fondo de color o fluorescente; tambin impiden la accin del lquido a penetrar en las discontinuidades y su efecto humectante. Aceites empleados para conformado, mecanizado, aceites lubricantes La mayor parte de estos aceites fluorecen bajo la luz negra y pueden oscurecer las indicaciones verdaderas en el ensayo con penetrante fluorescente, o producir indicaciones falsas. Adems, una superficie aceitada tambin impide la accin del lquido penetrante.



Restos de cidos o lcalis

Adems de impedir la humectacin y penetracin, reaccionan qumicamente con el penetrante y descomponen los pigmentos y otros constituyentes. En cuanto a las irregularidades superficiales, una excesiva rugosidad reduce la facilidad de aplicacin del penetrante y tambin dificulta la eliminacin posterior del exceso de penetrante en la superficie. Si quedan restos de metal resultantes del conformado o de abrasin superficial, estos pueden cubrir los defectos e impedir la accin del penetrante.

2.2.3 Tcnicas de limpiezaLa finalidad de la limpieza previa es conseguir que, antes de la aplicacin del penetrante, la superficie a ensayar y tambin las reas adyacentes, dentro de una extensin mnima de 25 mm, estn limpias y secas. La eleccin de la tcnica de limpieza adecuada, depende principalmente de los siguientes factores: Tipo de contaminante a eliminar. Efecto que pueda causar en la pieza del mtodo de limpieza. Posibilidad de aplicar el mtodo de limpieza a la pieza. Requisitos de limpieza especificados por el cliente. Limpieza con detergentes

Las tcnicas de limpieza recomendadas son las que se indican a continuacin: Los detergentes son compuestos no inflamables solubles en agua. Pueden ser alcalinos, cidos o neutros, pero siempre tienen que ser no corrosivos para el material de las piezas. Es una tcnica que se emplea principalmente para eliminar la suciedad de piezas pequeas que se sumergen en tanques. El tiempo de limpieza adecuado es de 10 a 15 minutos, a temperaturas entre 75 C y 95 C, con agitacin del lquido. Es importante que se eliminen todos los restos de detergente mediante lavado intensivo con agua antes de realizar el ensayo con lquidos penetrantes. Limpieza con disolvente Consiste en aplicar el disolvente directamente sobre la superficie, frotando sta con trapos o papeles de acuerdo con la rugosidad superficial, hasta que se observa que los elementos contaminantes (grasa, aceite, cera y en general, materias orgnicas) han desaparecido. En el caso de piezas pequeas fabricadas en serie, o piezas de gran complejidad superficial, se emplean tanques de disolvente donde se introducen las piezas durante un tiempo hasta la desaparicin de la suciedad. Para el ensayo de soldaduras en la industria de calderera, o en piezas fundidas, es la tcnica ms empleada. Dejando secar por evaporacin del disolvente durante unos minutos, las piezas quedan preparadas para el ensayo.



En el empleo de esta tcnica hay que tener en cuenta la toxicidad de los disolventes y su bajo punto de inflamacin, siguiendo las instrucciones del fabricante de los productos disolventes para su manipulacin. Limpieza con vapor desengrasante Es la tcnica ms efectiva de limpieza de aceites, grasas y otros contaminantes orgnicos de la superficie de las piezas y tambin de las discontinuidades abiertas a la superficie. Sin embargo, esta tcnica no sirve para eliminar contaminantes inorgnicos. Como el tiempo de contacto con el vapor es corto, las discontinuidades ms profundas pueden no limpiarse, por lo es recomendable completar la limpieza remojando con un disolvente. Limpieza con limpiadores alcalinos Los limpiadores alcalinos son unas soluciones no inflamables y solubles en agua, y contienen detergentes especialmente seleccionados para eliminar varios tipos de suciedad. Las soluciones alcalinas en caliente pueden eliminar adems xidos. Estos productos se tienen que usar siguiendo las instrucciones del fabricante. Las piezas limpiadas con esta tcnica se deben aclarar completamente y secar con aire caliente antes del proceso de ensayo por lquidos penetrantes, teniendo en cuenta que, al aplicar el penetrante la temperatura de la superficie de las piezas no debe exceder de 52 C. Una modificacin de la tcnica de limpieza alcalina en caliente de piezas en tanques de inmersin es la limpieza con vapor, que se puede utilizar para piezas de gran tamao, permite eliminar los contaminantes inorgnicos y adems muchos orgnicos. Como el fondo de las discontinuidades ms profundas puede no limpiarse, es recomendable completar la limpieza remojando con un disolvente. Limpieza por ultrasonidos Esta tcnica mejora la accin de la limpieza con disolvente o de la limpieza alcalina mediante la agitacin por ultrasonidos del bao, con lo que se consigue reducir el tiempo de limpieza. Limpieza con decapantes Los productos decapantes se emplean para eliminar la pintura de la superficie que se va a ensayar. El tipo de decapante ha de ser el adecuado a la pintura que se va a eliminar. Normalmente se utilizan a temperatura ambiente. Al concluir esta limpieza hay que eliminar totalmente los restos producidos, ya que en caso contrario ellos seran el elemento contaminante. En esta tcnica tambin hay que tener en cuenta la toxicidad de los decapantes. Limpieza por medios mecnicos Son medios mecnicos para limpieza y preparacin de las superficies el empleo de cepillos de alambre, el chorreado de arena, el granallado, el rascado o el esmerilado a mano o a mquina, etc. Los mtodos de limpieza mecnicos pueden hacer que se cierren las discontinuidades superficiales, dificultando o incluso impidiendo la introduccin del penetrante en ellas, con lo que la eficacia del ensayo por lquidos penetrantes disminuye o se anula, por lo que realmente son tcnicas de limpieza no recomendables. Afectan sobre todo a los metales blandos como aleaciones de aluminio, titanio, magnesio y berilio.



A pesar de ello, se utilizan normalmente en las industrias de calderera y de fundicin para el ensayo de piezas en bruto, sin mecanizar, en las que los defectos buscados son de un tamao tal que no se considera que este tipo de limpieza pueda anular su deteccin, adems de que hay elementos contaminantes, tales como proyecciones de soldadura o escorias superficiales que, en la prctica, no se pueden eliminar con otros mtodos. Si se emplean estos medios mecnicos, hay que preparar las superficies afectadas mediante ataque cido en los casos en que as se requiera antes de la aplicacin del penetrante. Ataque cido . Consiste en atacar la superficie metlica con una solucin de cido para eliminar rebarbas del mecanizado, rectificado y otros procesos de conformado de piezas, o cualquier metal que, como consecuencia de la utilizacin de medios mecnicos de limpieza, tape las discontinuidades impidiendo la entrada del penetrante. Con el ataque cido se consigue volver a abrir a la superficie las discontinuidades. l Al concluir esta limpieza hay que eliminar totalmente todos los restos de cido y emplear una solucin alcalina para neutralizar. Hay que tener en cuenta que restos de cidos y cromatos pueden afectar negativamente a la fluorescencia de los pigmentos que llevan los lquidos penetrantes fluorescentes. En esta tcnica hay que seguir las instrucciones del fabricante para la manipulacin la de los productos empleados (cidos) dada su peligrosidad.

2.3 SECADO POSTERIOR A LA LIMPIEZA PREVIAEs esencial que la superficie de las piezas se seque completamente despus de la limpieza porque cualquier resto de lquido impedir la entrada del penetrante. El secado puede realizarse calentando las piezas en hornos de secado, con lmparas infrarrojas, con chorro de aire caliente o dejndolas secar a temperatura ambiente.

2.4 APLICACIN DEL PENETRANTE. TEMPERATURA DE ENSAYO. TIEMPO DE PENETRACINUna vez que la pieza est limpia y seca y se encuentra dentro de los lmites de temperatura especificados, se aplica el lquido penetrante. La temperatura de la superficie de la pieza y de los productos penetrantes deber figurar en el procedimiento, o en las instrucciones de trabajo para realizar el ensayo. Las diferentes normas existentes sealan los siguientes rangos de temperatura: De 10 C a 38 C (ASTM E 165) De 16 C a 52 C (ASME, Seccin V) De 10C a 50C (UNE EN-571-1)

Si se tiene que realizar un ensayo fuera de estos rangos de temperaturas, se tiene que calificar el proceso, tal como se explica en el Captulo 7. Dependiendo de la forma y tamao de las piezas, el penetrante se puede aplicar: Por inmersin. Con brocha o pincel.



Por pulverizacin.

Cualquiera que sea la tcnica de aplicacin, hay que asegurarse de que la superficie examinada quede completamente mojada durante todo el tiempo de penetracin establecido.

2.4.1 Aplicacin del penetrante por inmersinPuede hacerse manualmente o en instalaciones automatizadas. Es adecuado para piezas relativamente pequeas que se introducen totalmente en un tanque con penetrante. Las piezas pequeas se pueden manejar en cestas de alambre para mayor comodidad al realizar la inmersin (Figura 2.2).

Figura 2.2. N.D. T. Handbook, Vol. 2, Liquid Penetrant Tests. ASNT -ASM

2.4.2 Aplicacin del penetrante con brocha o pincelCuando no se quiere cubrir con penetrante una superficie mucho mayor que la que se va a ensayar, en lugar de pulverizarlo sobre ella se aplica el penetrante con una brocha o pincel, y de esta forma queda absolutamente controlada la superficie de ensayo. El penetrante puede obtenerse de un recipiente a granel o de un bote a presin desde el que se pulveriza sobre un pequeo contenedor. Con esta forma de aplicacin se reducen en gran medida los problemas de seguridad e higiene que puede presentar la pulverizacin, adems de conseguirse un ahorro significativo de penetrante, con la consiguiente reduccin posterior de material y tiempo de limpieza.

2.4.3 Aplicacin del penetrante por pulverizacinEl penetrante, que es lquido, se pulveriza por medio de un chorro de aire a baja presin y as se dirige a la superficie que se ensaya. El pulverizado se puede lograr por medio de un gas propelente a presin, orgnico, que est contenido en forma lquida en el mismo recipiente que el penetrante, por medio de una pistola de pulverizacin acoplada a la red de aire comprimido, o con pistola de pulverizacin electrosttica. En el primer caso el contenedor, normalmente conocido como bote pulverizador o spray, es porttil, de unos 33 cm3, por lo que se le puede utilizar en cualquier parte (Figura 2.3). Hay que tener en cuenta que el gas propelente es inflamable, por lo que se deben de tomar las medidas de seguridad prescritas para estos productos. Adems, como la pulverizacin extiende el penetrante en el espacio que rodea a la superficie ensayada, se deben tomar precauciones para no inhalar las partculas pulverizadas



que, por otra parte, pueden manchar otras superficies cercanas (otras piezas, mquinas) o los trajes de los operarios. La pulverizacin electrosttica se realiza con una pistola especial provista de una un electrodo conectado a un generador de alto voltaje (100 kilovoltios). Al pasar la corriente elctrica por el electrodo, las gotas de lquido penetrante se cargan negativamente. La pieza a ensayar se conecta a tierra y al proyectar el lquido sobre la pieza las gotas de carga negativa son atradas por la pieza por el campo electrosttico creado (Figura 2.4). Se consigue as una capa muy uniforme de penetrante, con una gran rapidez de aplicacin y ahorro considerable de producto, resultando esta tcnica ventajosa en el ensayo de piezas de gran tamao.

2.4.4 Tiempo de penetracinUn punto muy importante para el ensayo es el tiempo durante el que se permite que el penetrante permanezca sobre la superficie a inspeccionar. Este tiempo se conoce como tiempo de penetracin y su valor est directamente relacionado con el tipo de material de las piezas a ensayar y con la forma y tamao de las discontinuidades que se quiere detectar. El tiempo de penetracin se establecer en cada caso teniendo en cuenta: El material de la pieza a ensayar. El tipo de discontinuidad a detectar. Las recomendaciones del fabricante de los lquidos penetrantes.

Tambin pueden utilizarse como orientativos los datos que figuran en tablas como las que se adjuntan en las pginas 37 y 38. El tiempo de penetracin deber figurar en el procedimiento o instrucciones escritas para realizar el ensayo. No debe excederse el tiempo mximo de penetracin establecido por el fabricante del producto, a no ser que en el procedimiento aplicable se especifique lo contrario. El calentamiento de la pieza acelera la penetracin y reduce el tiempo de penetracin. Sin embargo, esta es una prctica no recomendable porque puede causar la evaporacin de penetrante y reducir la sensibilidad del ensayo. La temperatura ambiente y tambin la humedad afectan al tiempo de penetracin. En general, a ms alta temperatura ambiente ms corto ser el tiempo de penetracin.



Si la temperatura es demasiado alta, o la humedad demasiado baja, ocurre que el penetrante se seca rpidamente y el ensayo se hace imposible. Es imprescindible para el ensayo con lquidos penetrantes que ste permanezca hmedo. A veces puede ser suficiente para esto rehumedecer de nuevo la superficie de ensayo, pero si el penetrante se ha secado hay que volver a realizar el ensayo de nuevo, repitiendo todo el proceso de ensayo completo.

2.5 ELIMINACIN DEL EXCESO DE PENETRANTE. USO DE EMULSIONANTES Y ELIMINADORES 2.5.1 GeneralidadesUna vez aplicado el penetrante y transcurrido el tiempo de penetracin para continuar con el ensayo hay que eliminar todo el exceso de penetrante que ha quedado extendido sobre la superficie a ensayar. Esta operacin hay que realizarla sin que afecte para nada al lquido penetrante que se haya introducido en las discontinuidades. Es preciso eliminar todo el exceso de penetrante de la superficie para tener la seguridad de que no se formarn indicaciones falsas. La eliminacin del exceso de penetrante, se realiza para cada familia de lquidos penetrantes como se indica a continuacin.

2.5.2 Penetrantes lavables con aguaEste tipo de penetrantes lleva incorporado en su composicin un agente emulsionante y la eliminacin del exceso se hace con facilidad lavando directamente con agua. Al hacer el lavado, hay que tener cuidado para que el volumen de agua y la fuerza con que se aplica no saquen el penetrante que se ha introducido en las discontinuidades. La tcnica correcta para esto, recomendada en las normas existentes, es utilizar una boquilla graduable que proyecte el agua de forma que incida sobre la superficie de la pieza con un ngulo de unos 45 (Figuras 2.5 y 2.6).



Figura 2.6. N.D. T. Handbook, Vol. 2, Liquid Penetrant Tests. ASNT-ASM La presin del agua ser inferior a 280 kPa y la temperatura entre 10 C y 38 C. La duracin del lavado ser la menor posible, sin exceder de 2 minutos. Siempre hay que evitar un exceso de lavado. En casos especiales, se puede efectuar la eliminacin del exceso de penetrante por frotamiento con un trapo limpio empapado en agua.

2.5.3 Penetrantes post-emulsionantes. Empleo de emulsionantesLos penetrantes que se emplean en este proceso no contienen en su composicin el agente emulsionante y el penetrante no es soluble en agua directamente. Para su eliminacin, hay que seguir un proceso de dos etapas: a) Aplicar el emulsionante y esperar un tiempo (tiempo de emulsificacin). b) Eliminar con agua la emulsin penetranteemulsionante.2.5.3.1 Empleo del emulsionante lipoflico

Aplicacin del emulsionante

A continuacin de transcurrido el tiempo de penetracin, se emulsiona el exceso de penetrante por inmersin de la pieza en el emulsionante lipoflico, o por vertido del emulsionante sobre la superficie de la pieza, y se deja que escurra el exceso del mismo. Tiempo de emulsificacin. Lavado El tiempo comienza tan pronto como el emulsionante se haya aplicado y depende del tipo de emulsionante y del estado superficial (liso o rugoso). Ser el recomendado por el fabricante del producto. El tiempo de emulsificacin, que es crtico, se indicar en el procedimiento o instrucciones escritas, ser



el mnimo recomendado y no se exceder nunca el mximo establecido. Finalmente, se procede al lavado con agua y la superficie queda limpia del exceso de penetrante.2.5.3.2 Empleo del emulsionante hidroflico

Prelavado

Con este tipo de emulsionante, a continuacin de haber transcurrido el tiempo de penetracin, se recomienda realizar un prelavado de las piezas con agua, antes de la emulsificacin. Este prelavado tiene la finalidad de quitar la mayor parte del exceso de penetrante por arrastre mecnico, de forma que quede slo una capa delgada de penetrante sobre la superficie. La presin del agua se deber mantener entre 175 y 275 kPa y la temperatura entre 10 Y 38 C. La duracin del lavado ser la menor posible, sin exceder de 1 minuto. Despus, hay que eliminar el agua que se ha quedado en las oquedades o que forma charcos sobre la superficie, con aire comprimido filtrado a presin nominal de 175 kPa o por medio de algn dispositivo que succione. Aplicacin de emulsionante A continuacin del prelavado, se tiene que realizar la emulsificacin del exceso de penetrante para hacerlo lavable con agua. La aplicacin del emulsionante hidroflico se puede hacer: a) Por inmersin en el emulsionante Las piezas se sumergen por completo en un bao de agua que contiene el emulsionante. Se tiene que mantener el bao agitado durante todo el tiempo de emulsificacin. La concentracin del bao ser la recomendada por el fabricante del producto, normalmente es del 20 al 33% y la temperatura entre 10 C y 38 C. El tiempo de contacto durante la inmersin ser el mnimo posible, no deber exceder de 2 minutos o del tiempo mximo que se indicar en el procedimiento o instrucciones escritas. Al sacar las piezas del bao, se dejan escurrir hasta realizar el lavado final con agua. Para evitar un emulsificacin excesiva, este intervalo de tiempo (tiempo de escurrido del penetrante) ser el mnimo posible, sin sobrepasar de un mximo de 90 segundos. b) Por pulverizado del emulsionante Despus del prelavado, la superficie de las piezas se roca con el emulsionante hidroflico. Para que la accin sea eficaz, la pulverizacin de la superficie debe ser uniforme. La concentracin del emulsionante ser la recomendada por el fabricante del producto pero no debe exceder del 5%, y la temperatura entre 10 C y 38 C. La presin de pulverizacin con aire no exceder de 175 kPa, o de 280 kPa, si es con agua. El tiempo de contacto ser el mnimo posible, no deber exceder de 2 minutos o del tiempo mximo que se indicar en el procedimiento o instrucciones escritas.2.5.3.3 Lavado posterior

Se puede realizar por inmersin en agua con agitacin del bao por aire o mecnica, o por rociado con agua, o una combinacin de ambas tcnicas. En todo caso, la temperatura del agua se deber mantener entre 10 C y 38 C y el tiempo no exceder de 2 minutos. La presin del agua de lavado en el rociado ser conforme a las especificaciones del fabricante. Si se utiliza lavado por inmersin, puede ser necesario complementario con lavado final por rociado.



2.5.3.4 Eficacia del lavado

Si la emulsificacin y lavado no han sido eficaces, se observar un excesivo fondo superficial de penetrante residual. En este caso, hay que secar y volver a efectuar la limpieza y la aplicacin del penetrante.

2.5.4 Penetrantes eliminables con disolventeTranscurrido el tiempo de penetracin, el exceso de penetrante debe ser eliminado lo ms rpidamente posible. La eliminacin se hace frotando la superficie con trapos que no desprendan hilachas, o papeles absorbentes, limpios y secos, repitiendo la operacin hasta quitar la mayor parte del exceso de penetrante sobre la superficie de ensayo y a continuacin, las trazas de penetrante que quedan se eliminan con trapos o papel ligeramente humedecido en disolvente, frotando con suavidad para evitar sacar el penetrante introducido en las discontinuidades. Hay que evitar el uso de un exceso de disolvente. Si la eliminacin no ha sido eficaz por dificultad en quitar el exceso de penetrante, hay que secar la pieza, volver a aplicar el penetrante y mantenerlo durante el tiempo de penetracin establecido. No se permite la limpieza de la superficie con chorro de disolvente porque esta accin puede eliminar parcial o totalmente el penetrante introducido en las discontinuidades.

2.6 PENETRANTES ELIMINABLES CON DISOLVENTESEl penetrante que quede sin eliminar sobre la superficie de la pieza forma indicaciones falsas que pueden enmascarar las indicaciones verdaderas. Para asegurarse de su completa eliminacin, si se han empleado penetrantes fluorescentes, conviene inspeccionar visualmente la totalidad de la superficie de ensayo bajo luz negra. Si han sido penetrantes coloreados visibles, la seguridad de que se ha hecho la eliminacin completa se tiene si se comprueba que no quedan restos de penetrante coloreado en los trapos o papel utilizados para frotar.

2.7 TCNICAS DE SECADOUna vez que se ha eliminado el exceso de penetrante, hay que secar la superficie de las piezas antes de la aplicacin de revelador de polvo seco o de revelador hmedo no acuoso. Si el revelador es acuoso, el secado se realiza despus de la aplicacin del revelador. Las piezas se pueden secar con las tcnicas siguientes: Secado en horno con recirculacin de aire caliente. Secado mediante soplado con aire fro o caliente. Secado por exposicin a temperatura ambiente, si se ha eliminado el penetrante con disolvente.

La mejor tcnica de es la de secado en horno con recirculacin de aire caliente, con temperatura controlada por termostato. Se permite el calentamiento o enfriamiento de zonas de las piezas siempre que la temperatura de las piezas se mantenga en los lmites siguientes:



Para proceso con penetrantes fluorescentes: De 10C a 38C. Para proceso con penetrantes visibles: De 10C a 52C.

La temperatura del horno de secado no debe superar los 70 C. Las piezas deben permanecer en el horno solo el tiempo necesario para que se seque la superficie. Tiempos de permanencia en horno de secado por encima de los 30 minutos pueden afectar a la sensibilidad del ensayo con lquidos penetrantes.

2.8 APLICACIN DEL REVELADOR. TIEMPO DE REVELADOUna vez eliminado el exceso de penetrante y que se haya secado la superficie, se proceder a la aplicacin del revelador (revelador seco y hmedo no acuoso) lo antes posible. Existen varias tcnicas recomendadas y que consiguen una aplicacin eficaz de los diferentes tipos de reveladores como son las siguientes: Espolvoreado. Inmersin. Lecho fluido. Pulverizacin. El tamao y forma de las piezas. Su condicin superficial. La cantidad de piezas.

Los factores que influyen en la eleccin de las diferentes tcnicas de aplicacin son:

En todos los casos y para alcanzar la mayor sensibilidad en el ensayo, se trata de obtener un recubrimiento en capa delgada y uniforme sobre toda la superficie que se ensaya. Si el recubrimiento es demasiado fino se corre el riesgo de que la extraccin del penetrante por el revelador no sea la suficiente y la indicacin no sea buena; por el contrario, una capa demasiado gruesa puede enmascarar los resultados.

2.8.1 Revelador de polvo secoLos reveladores secos se pueden aplicar sobre la superficie de la pieza mediante un espolvoreador, con una brocha de cerdas suaves o simplemente espolvorendolo manualmente. Hay que eliminar el exceso de revelador sacudiendo o golpeando ligeramente la pieza, o bien soplando con aire a baja presin (de 34 a 70 kPa) seco y limpio. La aplicacin por pulverizado con pistolas areogrficas de baja presin tiene el inconveniente de formar nubes de polvo y contaminar el ambiente, ya que se realiza en recintos cerrados. La aplicacin se debe realizar por tanto en el interior de una cabina que tenga un extractor. Tambin se puede utilizar una pistola electrosttica (ver 2.4.3). Si el revelador seco es muy ligero y esponjoso, se comporta como si fuera un lquido y la aplicacin se puede realizar por inmersin.



Los mejores resultados se obtienen con la forma de aplicacin que se denomina lecho fluido y que consiste en introducir la pieza en un recipiente cerrado en el que se inyecta por la parte inferior aire a baja presin (Figura 2.8):

Figura 2.8. Mtodos de E.N.D., Tomo II. INTA (3 edicin) La pieza se introduce suspendida o sobre una rejilla y se cierra el recipiente. El revelador se encuentra en la parte inferior, donde se dispone una serie de toberas por donde se impulsa el aire, que formar una nube de polvo revelador impregnando completamente la pieza. Se cierra la entrada de aire, se espera unos instantes para que se pose el revelador en el fondo, se abre el recipiente y se extrae la pieza para la observacin.

2.8.2 Reveladores acuososLos reveladores acuosos son una solucin o una suspensin de un polvo en agua. Se tienen que aplicar inmediatamente despus de que se haya eliminado de la superficie el exceso de penetrante y antes del secado. Los reveladores acuosos se prepararn, mantendrn y aplicarn conforme indiquen las instrucciones del fabricante del producto. Las tcnicas de aplicacin son vertido, inmersin o pulverizacin. En la inmersin, hay que tener cuidado en tener la pieza en ensayo slo el tiempo necesario para cubrir toda su superficie con el revelador, y sacarla para dejarla escurrir. En la aplicacin por pulverizado hay que evitar una excesiva atomizacin del mismo porque resultara una capa puntiforme. El secado posterior se puede realizar tal como se ha indicado en el apartado 2.7. Una vez seca la pieza, el revelador se muestra como una capa translcida o blanca.

2.8.3 Reveladores hmedos no acuososEstos reveladores slo se aplican por pulverizado sobre la superficie de la pieza, y no se permite la aplicacin por baado o vertido sobre la pieza, ya que podran disolver el penetrante del interior de las discontinuidades por el lquido disolvente que llevan. Como este disolvente se evapora rpidamente a temperatura normal ambiente no es necesario realizar el secado posterior a la aplicacin del revelador. La forma ms habitual de suministro es en botes pulverizadores, que deben agitarse enrgicamente antes de la aplicacin (Figura 2.9). El pulverizado se debe realizar desde una cierta distancia (15 cm) para obtener una capa uniforme y fina de revelador sobre la superficie con lo que se consigue una ptima sensibilidad en el ensayo.



Figura 2.9. N.D. T. Handbook, Vol. 2, Liquid Penetrant Tests. ASNT-ASM Los vapores de los disolventes que llevan estos reveladores pueden ser inflamables y txicos, por lo que se deben tomar precauciones de seguridad, como una ventilacin adecuada en todos los casos, pero especialmente si se utilizan estos reveladores en el interior de volmenes cerrados, como puede ser la inspeccin de un tanque de almacenamiento.

2.8.4 Reveladores de pelcula lquidaSe aplican por pulverizacin, como los del tipo hmedo no acuoso, y tambin con pistola electrosttica (ver apartado 2.4.3), siguiendo las recomendaciones del fabricante del producto. Cuando el revelador se seca forma una pelcula plstica sobre la superficie de la pieza. En los del tipo denominado pelable, el penetrante que se encuentra en la discontinuidad dibuja la forma de la indicacin sobre la cara de la pelcula que est en contacto con la superficie. Esta pelcula se puede entonces levantar con cuidado y se puede guardar con fines de registro de la indicacin.

2.8.5 Tiempo de relevadoEl tiempo de revelado comienza inmediatamente despus de la aplicacin de un revelador de polvo seco, o inmediatamente despus del secado si es revelador acuoso o hmedo no acuoso. En general, el tiempo de revelado ser como mnimo 10 minutos y como mximo 1 hora para reveladores no acuosos y 2 horas para reveladores acuosos. El tiempo de revelado comienza inmediatamente despus de la aplicacin de revelador seco y tan pronto como la capa de revelador hmedo (acuoso y no acuoso) se ha secado. El tiempo de revelado aplicable se establecer en el procedimiento o en las instrucciones escritas de trabajo.

2.9 CONDICIONES DE OBSERVACIN E INSPECCIN. FIJADO Y REGISTRO DE LAS INDICACIONES 2.9.1 GeneralidadesCualquiera que sea el tipo de penetrante empleado, la indicacin a que da lugar es consecuencia de una discontinuidad que aflora a la superficie del objeto y seala su situacin, ponindose de manifiesto por el contraste de color, o fluorescencia, sobre el fondo del revelador, y por las cantidades de penetrante extradas y retenidas en la capa de revelador. El tamao y tipo de la discontinuidad no es fcil de evaluar si el penetrante se difunde excesivamente en el revelador. Por tanto, una buena prctica que ayuda a la interpretacin de las indicaciones es observar la superficie mientras se aplica el revelador para detectar cualquier indicacin que tienda a dispersarse o extenderse demasiado, dando lugar a que la indicacin aparezca difusa.



La interpretacin final se har despus de que el penetrante haya podido ser extrado por el revelador durante el tiempo establecido en el procedimiento o en las instrucciones escritas de trabajo aplicables al ensayo. Si la superficie a examinar es demasiado extensa para poder completar su inspeccin en el tiempo previsto, la observacin deber efectuarse por zonas.

2.9.2 Penetrantes coloreados visiblesLa observacin de los penetrantes coloreados visibles se realiza con iluminacin de uz natural, o artificial blanca. El nivel de iluminacin tiene que ser adecuado para asegurarse de que no se pierde sensibilidad en la observacin. La iluminacin mnima ecomendada en las normas existentes es de 500 luxes aunque se aconseja una iluminacin de 1.000 luxes.

2.9.3 Penetrantes fluorescentesLa observacin de los penetrantes fluorescentes se realiza bajo iluminacin producida or lmparas especiales de luz ultravioleta (luz negra), que se describen en el Captulo 4. Para su empleo, se debe tener en cuenta lo siguiente: Las lmparas de luz negra se tienen que encender para calentamiento al menos 10 minutos antes de comenzar la observacin. El operador debe habituarse a la oscuridad antes de realizar la inspeccin, durante al menos 5 minutos. No se deben llevar puestas gafas con lentes fotocromticas durante la observacin a que se obscurecen por la luz ultravioleta. Cuando se utiliza luz negra, se debe hacer en una zona obscurecida en la que la luz ambiente no exceda de 20 Lx. La comprobacin se realizar sobre la superficie inspeccionar, mediante un medidor de luz visible de tipo fotogrfico adecuado. La iluminacin de luz negra mnima ser de 1.000 W/cm2 (microvatios por centmetro cuadrado), medida sobre la superficie que se inspecciona con un equipo medidor de luz negra, como el que se describe en el Captulo 4.

2.9.4 Fijado y registro de las indicacionesLas indicaciones verdaderas obtenidas en el ensayo no destructivo por lquidos penetrantes se tienen que anotar o registrar en un Informe del Ensayo. Esto se puede hacer mediante descripcin escrita o croquis de situacin de las indicaciones. Tambin se pueden fijar las indicaciones para incorporarlas al Informe, de las siguientes formas: Utilizando laca transparente que cuando se seca permite levantar la capa llevando la indicacin con ella, o pulverizar un lquido fijador sobre la indicacin que luego se saca con cinta adhesiva transparente. Empleando reveladores de pelcula lquida del tipo pelable. Si se dispone de los medios necesarios, el mejor sistema de registro es la fotografa sobre pelcula digital, o convencional.



2.10 LIMPIEZA FINAL 2.10.1 GeneralidadesCualquiera que sea el proceso de ensayo seguido, la superficie inspeccionada, una vez interpretadas y registradas las indicaciones observadas, se debe limpiar para eliminar completamente todos los restos de productos empleados en el ensayo por lquidos penetrantes (penetrantes, reveladores...). La necesidad de esta limpieza viene dada tanto para permitir las siguientes operaciones de la fabricacin y para evitar que otros operarios se manchen al manejar las piezas, como para impedir que los residuos de los productos empleados puedan ser origen de un proceso de corrosin. La limpieza final es una operacin importante en piezas destinadas para uso en las industrias nuclear, o en sistemas que contengan oxgeno lquido. Las piezas fabricadas con acero, o con magnesio, de las que, en la limpieza se han eliminado todo los restos de aceite protector, requieren la aplicacin de una nueva proteccin para prevenir la oxidacin o la corrosin. Si los restos no se eliminan, pueden dificultar siguientes procesos como soldadura, o recargue en las piezas, o procesos de pintado y acabado superficial. Tambin hay que tener en cuenta que durante la fase de evaporacin del penetrante, los disolventes son reemplazados por humedad que proviene del aire. La humedad puede provocar corrosin en piezas de aluminio, magnesio, etc.

2.10.2 Tcnicas para la limpieza finalEl revelador se debe eliminar lo antes posible despus de la etapa de inspeccin para evitar que se fije a la pieza. Si el revelador no ha permanecido excesivo tiempo sobre la superficie se puede eliminar con agua a presin. En caso contrario, puede ser necesario emplear detergente con el agua de lavado. La eliminacin de los restos de penetrante se puede realizar preferentemente con disolventes, con vapor desengrasante (durante 10 minutos mnimo), o con ultrasonidos (durante 3 minutos mnimo), o bien con una combinacin adecuada de estas tcnicas.



TIEMPOS DE PENETRACIN RECOMENDADOS

(Tiempos de penetracin para temperaturas ambiente entre 16 y 25 C)PROCESO PENETRANTES COLOREADOS Material Estado o proceso Tipo de discontinuidad Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas de fatiga Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas de fatiga Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas de fatiga Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas Tiempo de penetracin (minutos) Proceso no eliminable con agua

Aluminio

Moldeado Forjado Soldadura Todos los estados

Magnesio


Acero


Bronces, latones

Moldeado Forjado Soldadura

Plsticos Vidrios Aceros para herramientas de corte Titanio y aleaciones resistentes a temperatura Metales en general

Todos los estados Todos los estados Todos los estados

3-5 3-5 8-10 3-5 3-5 8-10 25-30 3-5 3-5 8-10 3-5 3-5 8-10 25-30 3-5 3-5 8-10 8-10 8-10 8-10 25-30 8-10 8-10 8-10 18-20 18-20 25-30 3-5 3-5 3-5 3-5 18-20 18-20

Grietas Falta de fusin Porosidad Grietas

Todos los estados

Cualquiera

Todos los estados

Corrosin bajo tensiones, o intergranular

230



PROCESO PENETRANTES FLUORESCENTES Material Estado o proceso Tipo de discontinuidad

Tiempo de penetracin (minutos) Proceso Proceso no lavable con lavable con agua agua

Aluminio


Magnesio


Acero


Bronces, latones

Moldeado Forjado Soldadura

Plsticos Vidrios Aceros para herramientas de corte Titanio y aleaciones resistentes a temperatura Metales en general

Todos los estados Todos los estados Todos los estados

Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas de fatiga Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas de fatiga Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas de fatiga Porosidad Fragilidad en fro Pliegues Falta de fusin Porosidad Grietas Grietas Grietas Falta de fusin Porosidad Grietas

5-15 5-15 N.R. 30 30 30 N.R. 15 15 N.R. 30 30 30 N.R. 30 30 N.R. 60 60 30 N.R. 10 10 N.R. 15 15 30 5-30 5-30 30 30 30 N.R.

5 5 10 5 5 10 30 5 5 10 10 10 10 30 10 10 10 20 20 20 30 5 5 10 10 10 10 5 5 5 5 20 N.R.

Todos los estados

Cualquiera

Todos los estados

Corrosin bajo tensiones, o intergranular

N.R.

240



3. SELECCIN DE PRODUCTOS PARA EL ENSAYO DE LQUIDOS PENETRANTES3.1 GRUPO DE PRODUCTOS BSICOS Y SU COMPATIBILIDAD 3.1.1 Productos bsicosEl ensayo por lquidos penetrantes consiste en el empleo de un grupo de productos bsicos (penetrantes, emulsionantes, eliminadores y reveladores) que forman distintas familias. Al combinarlos adecuadamente, definen un proceso o tcnica de ensayo por lquidos penetrantes. Los grupos de productos figuran en las normas existentes. Por ejemplo, una clasificacin muy extendida, que aparece en la norma americana MIL-I-25135 E, es la siguiente: 1. Tipo de penetrante Penetrante fluorescente Penetrante coloreado Penetrante fluorescente coloreado 2. Forma de eliminacin Lavable con agua Post-emulsionable, emulsionante lipoflico Eliminable con disolvente Post-emulsionable, emulsionante hidroflico 3. Sensibilidad Baja Media Alta Extra alta 4. Revelador Polvo seco Soluble en agua (acuoso) Suspensin en agua (acuoso) En medio disolvente (hmedo no acuoso) De aplicacin especfica (pelcula lquida) 5. Disolventes eliminadores Halogenado (no inflamable) No halogenado (inflamable) De aplicacin especficaTipo I Tipo II Tipo III Tcnica A Tcnica B Tcnica C Tcnica D Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Forma a Forma b Forma c Forma d Forma e Clase (1) Clase (2) Clase (3)

De esta forma, una inspeccin por lquidos penetrantes queda completamente definida y puede aparecer en especificaciones tcnicas, por ejemplo, de la siguiente forma: MIL-I-25135 E/ II C 2 d (1) El proceso de inspeccin, de acuerdo con la tabla anterior, es en este caso: Inspeccin con penetrante coloreado, eliminable con disolvente, de sensibilidad media y revelador hmedo en medio disolvente, penetrante no halogenado.



La norma europea EN-571-1, clasifica los grupos de productos para el ensayo por lquidos penetrantes de la siguiente forma: Tipo I II III Mtodo A B C D E Forma a b c d ePenetrante Denominacin Fluorescente Coloreado Mixto (fluorescente y coloreado) Eliminador del exceso de penetrante Denominacin Agua Emulsionante lipoflico Disolvente (Iquido) Emulsionante hidroflico Agua y disolvente Revelador Denominacin Seco Soluble en agua Suspensin en agua Base disolvente (hmedo no acuoso) Soluble en agua, suspensin en agua o base disolvente para aplicaciones especiales

3.1.2 CompatibilidadLos productos bsicos utilizados en el ensayo por lquidos penetrantes son productos qumicos que tienen que ser compatibles en los tres aspectos siguientes: a) Compatibles entre s, para lo que se eligen del mismo fabricante. Las normas existentes sobre ensayo por lquidos penetrantes recomiendan que no se mezclen productos de diferentes fabricantes. b) Compatibles con el material de las piezas que se van a inspeccionar. Si el lquido penetrante ataca o no al material se puede comprobar mediante ensayo de corrosin previo al ensayo. En el ensayo de materiales como el titanio, aleaciones de nquel, aceros inoxidables austenticos, etc. los productos deben estar exentos de halgenos (cloro, fluor) y azufre para ser compatibles (no atacar al material). El contenido total de azufre y halgenos ser inferior a 1 % en peso. En la inspeccin de materiales plsticos, caucho, etc. el penetrante no puede contener aceite porque este puede deteriorar y decolorar a estos materiales. Piezas que van a estar en contacto con propulsores explosivos (motores de avin, cohetes...), materiales pirotcnicos, piezas y componentes de equipos nucleares. En la inspeccin de depsitos que van a contener fuel, oxgeno lquido, etc. no se pueden emplear productos combustibles. Se debe emplear por ejemplo, penetrante base acuosa.

c) Compatibles con el uso al que se destina la pieza que se ensaya:



Si puede haber contaminacin, hay que asegurarse de que los productos de ensayo no tengan efectos perjudiciales sobre combustibles, fluidos hidrulicos, lubricantes, etc.

3.2 VENTAJAS E INCONVENIENTES EMPLEADOS EN EL ENSAYO

DE

LOS

DISTINTOS

PRODUCTOS

En la seleccin de productos para el ensayo por lquidos penetrantes, hay que considerar las ventajas e inconvenientes que presenta el uso de cada uno de los tipos de productos y que se exponen a continuacin: A. Penetrantes 1. Penetrante coloreado eliminable con disolvente Ventajas: En botes pulverizadores, se puede emplear como equipo porttil. No se precisa luz especial (luz negra), ni una zona obscura para la observacin de las indicaciones. Se puede utilizar sobre piezas en las que no se permita el empleo de agua para lavado. Es adecuado para la inspeccin de zonas localizadas, por ejemplo, soldaduras. Se puede utilizar en piezas anodizadas. Tiene buena sensibilidad para discontinuidades pequeas, pero siempre menor que en el caso de penetrante fluorescente. Suele ser inflamable. Las indicaciones son menos visibles que las que se obtienen con penetrante fluorescente. Es difcil de aplicar y de eliminar sobre piezas con superficie rugosa, por ejemplo, piezas moldeadas en arena. Se emplea bastante tiempo para eliminar el exceso de penetrante.

Inconvenientes:

2. Penetrantes lavables directamente con agua Ventajas: Se puede eliminar el exceso de penetrante fcilmente con agua. Se consigue bastante ahorro de tiempo en el proceso. Es adecuado para la inspeccin de grandes cantidades de piezas de tamao reducido. Es adecuado para una gama amplia de indicaciones de discontinuidad. Se puede utilizar en superficies rugosas. Se puede utilizar si en la pieza hay roscas, o chaveteros, ya que se elimina con facilidad y no quedan restos de penetrante alojados en esas zonas. Es el adecuado por ser compatible para la inspeccin de equipos que contengan oxgeno lquido

Liquidos penetrantes

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