Ensayos Destructivos y No Destructivos

 

Fig. ##.

Las superficies de fractura usualmente tienen numerosos planos que reflejaran pequeñas fuentes de luz como una serie de retenedores de luz o pequeños cuerpos reflectores de luz. Los reflectores de luz fuera de la profundidad del campo aparecen en las imágenes como círculos azules borrosos, y tienden a degradar la calidad de la imagen. El uso de una cantidad controlada de difusión minimizara los reflectores de luz y disminuirá el contraste en la iluminación, haciendo así posible la obtención de imágenes en áreas donde hay sombras. Si un punto de luz y un trazo de papel son usados, el grado de difusión buscado se puede puede obtener por el ajuste de la dist distancia ancia entre el trazo de papel y la parte que será fotografiada, y por el ajuste de luz desde el punto donde la fuente se sobrealimenta. También se pueden obtener los mismos resultados con otras fuentes de luz como fluorescentes, pero estos estos generalmente no son tan controlables como los iluminadores de punto. Cuando se fotografía una superficie de fractura, esta debe irse rotando bajo el lente, y los efectos de luz deben ser visualizados a través del lente de la cámara, revelando así el área más detallada. En general, la luz debe estar a lo largo de los granos de la fractura, y no paralela a ellos. Las zonas oscuras en los lados de la muestra que se encuentran lejos de la luz o detrás de bordes que impidan su iluminación, pueden ser iluminadas a través de la reflexión por espejos o tarjetas blancas. Pag 160. [509]

Ensayos No Destructivos. Una definición definición general general de Ensayos Ensayos No Destru Destructivo ctivoss (END) (END) es la examin examinación ación,, prueba o evalua evaluación ción mejorada en cualquier tipo de objeto de prueba sin cambiar o alterar la estructura física el objeto de cualquier forma, en aras de determinar la ausencia o presencia de condiciones o discontinuidades que 29

 

puedan tener tener un efect efecto o en la utilidad utilidad o capacidad capacidad de de servicio servicio del obje objeto. to. Los END END pueden también también abarcarr otras característ abarca características icas de los objetos objetos como el tamaño, tamaño, dimensiones dimensiones,, configuració configuración, n, etc. La definición más simple puede ser que es básicamente una examinación enfocada en e n las características de un objeto como el tipo, el tamaño, la forma y el material para determinar la presencia o ausencia de discontinuidades o para evaluar otras características del material. La Examin Examinaci ación ón No Destru Destructiv ctiva, a, la In Inspe specci cción ón No Destru Destructi ctiva va y la Evalua Evaluació ción n No Des Destru tructi ctiva va son solo términos utilizados comúnmente para describir esta tecnología. Sin embargo, esta tecnología ha sido muy eficaz durante décadas, y generalmente sigue siendo desconocida por las personas promedio, quienes son los que trabajan para que grandes edificios no no colapsen, para que los planos no fallen o para que los product productos os no contengan contengan defecto defectos. s. Los END no garantizan que que las fallas no ocurrirán, ocurrirán, esta tecnología juega juega un pa papel pel muy importante minimizando minim izando la la posibilid posibilidad ad de que las las fallas fallas puedan ocurri ocurrir, r, sin emb embargo, argo, existen existen otras v variabl ariables es también juegan un papel muy importante, como un diseño inadecuado inadecuado y la aplicación aplicación inadecuada inadecuada de un objeto en un proceso productivo, productivo, todo esto puede contribuir contribuir a la ocurrencia de una falla incluso si si se aplican correctamente los END. Los END, como como tecnología, tecnología, han crecido crecido de forma significa significativa tiva y ha aportado aportado innovacio innovaciones nes únic únicas as en los últimos 25 años. De hecho, hecho, hoy en día son considerados como la tecnología con mayor crecimient crecimiento o desde el punto de vista innovador y singular. Esta tecnología se ha convertido en una parte integral de todos los procesos de la industria, en los sitios donde ocurra una falla en los productos y esta pueda causar daños daños mayores. mayores. [517] [517]

30

 

Tabla ##. Tipos de Ensayos Ensayos no destructivos má máss comunes. Fuente [517]

Método

Ensayo Visual.

Líquidos Penetrantes.

Principios Usa la luz reflejada o transmitida por el objeto de pruebaa que es v prueb visual isualizado izado con el ojo humano u otro dispositivo sensible a la luz.

Tienen muchas aplicaciones en muchas industrias desde su materia prima hasta productos finalizados e inspección de servicios.

Consiste en un líquido de tinta tinta visible visible o fluor fluorescent escentee que entra en las discontinuidades por acción capilar.

Se puede usar en cualquier solido no absorbente que no tenga las superficies cubiertas y que no esté contaminado.

El ob obje jeto to d dee pr prue ueba ba eess

Prueba de Partículas Magnéticas.

Prueba de Radiografía.

Prueba ultrasónica-

Pruebas de Corrientes de Eddy.

Prueba de Infrarrojo Térmico.

Aplicación

magnetizado y se le aplican finas partículas ferromagnéticas en la superficie, y luego estas se alinean en las discontinuidades. Una película radiográfica es expuesta cuando la radiación pasa a través del objeto de prueba. Las discontinuidades afectan la exposició expo sición n hacié haciéndose ndose ver en la película.

Se puede usar en todos los materiales ferromagnéticos, en las discontinuidades de las superficies y ligeramente debajo de las superficies. Se usa en objetos grandes y pequeños. Se puede usar en la mayoría de los materiales, formas y estructuras. Incluye soldaduras, piezas fundidas, compuestos, etc., como manufacturados o en servicio.

Consiste en sonido en pulsos de alta frecuencia provenientes de un transductor que lo propaga a través del objeto de prueba, reflejando en las interfaces.

La mayoría de los materiales puede ser examinado si la transmisión de sonido y la superficie final son buenas, y si la forma no es muy compleja.

Campos eléctricos localizados son inducidos en un espécimen de prueba conductor por un inductor electromagnético.

Todos los materiales conductivos pueden ser examinados por defectos, condiciones metalúrgicas, adelgazamiento y conductividad.

Son medidas y detectadas variaciones de temperatura en las superficies a través de sensores/detectores térmicos.

La mayoría de los materiales y componentes donde los cambios de temperatura est estén én relacio relacionado nadoss con las condiciones de funcionamiento, y que estas tengas conductividad térmica.

Ventajas

Limitaciones

 Puede ser muy barato y requerir muy entrenamiento.

poco

 Solo se pueden evaluar las condiciones de la superficie.

 Efectivo solo si hay una fuente de iluminación. de acceso obligatoriamente.

 Tiene un amplio alcance de usos y beneficios.

 Necesita

 Es relativamente fácil de

 Solo

muestra discontinuidades abiertas a la superficie.

usar y es barato.

 Es

extremadamente   sensible y muy versátil. muy poco  Requiere entrenamiento para su uso.

 Relativamente

fácil

 La superficie debe ser lisa y debe estar libre contaminantes.

de

de

 Solo sirve en superficies y

 usar. El equipo y los materiales

ligeramente debajo de ellas.

son usualmente baratos.

 Mucho más sensible en comparación con líquidos penetrantes.

 Se puede usar solo en materiales ferromagnéticos.

los

 Esta esta provista de una

 Los espesores de análisis en

impresión permanente y una muy alta sensibilidad.

los objetos de prueba son limitados.  La orientación del plano discontinuo es crítica.

 Mayormente aceptada examinaciones volumétricas.

usada

y para

 Peligro de ser contaminado con radiación.

 Provee precisión, arroja

 No

se puede permanentemente, algunos casos.

resultados muy sensibles rápidamente. espesor, profundidad y  El el tipo de defecto puede ser obtenido desde un solo lado del componente analizado.

 Rápido, versátil y sensible.

grabar en

atenuación del material,  La el acabado superficial y el contorno.

 Requiere un acoplador.    Las variables deben ser entendidas y controladas.

 Poca penetración en la superficie. de elevaciones iniciales inici ales y condicion condiciones es de superficie.

 Fácilmente adaptable a la automatización examinaciones en sitio.

y

 Extremadamente sensible a ligeros cambios de temperatura en pequeñas partes o en grandes áreas.

 Efecto

 No

es efectivo para determinar defectos en partes muy gruesas.

 Se evalúa solo la superficie.  Está provisto de grabaciones permanentes.



La requiere un altoevaluación nivel de experticia.

31

 

 Se utiliza en grandes áreas

Prueba de Emisiones Acústicas.

Como las discontinuidades propagadas, la energía es liberada y viaja como las ond ondas as de llos os esfuer esfuerzos zos a través del material. Estas son detectadas por sensores.

Se usa en soldaduras, recipientes a presión, equipos rotativos, algunos componentes y otros tipos de estructuras sometidos a cargas.

que pueden ser monitoread monit oreadas as para detectar detectar el deterioro.

 Los sensores deben estar en contacto con la superficie de prueba.

 Se  Existe la posibilidad de que pueda predecir una falla.

requieren múltiples sensores para detectar la localización de un defecto. requiere re interp interpret retar ar la  Se requie señal obtenida por un experto.

Ensayos No Destructivos (END)

SUPERFICIAL

VOLUMETRICO

Inspección Visual

Líquidos penetrantes

Partículas Magneticas

Electromagnetismo o Corrientes de Eddy

Radiografía Industrial

Ultrasonido Industrial

Emisión Acústica

HERMETICIDAD

Pruebas de Fuga

Pruebas de Cambio de Presión (Neumática o Hidrostática)

Pruebas de Burbuja

Pruebas de Espectrómetro de Masa

Prueba de F uga de Rastreadores con Halógeno.

Fig. ##. Tipo de Ensayos No Destructivos según su aplicación. Fuente [615].

Existen beneficios que son obvios dentro de los END, estos son capaces de brindar información extremadamente útil, que puede ser muy valiosa en consideraciones de diseño o de cálculo de vida útil. A continuación se describen describen las ventajas y desventajas desventajas de los END según el manual [517].

Ventajas de los Ensayos No Destructivos (END).



El objeto de prueba no puede ser cambiado o alterado y puede usarse después de haber hecho el ensayo.



Cada objeto objeto de prueba

o una larga porción del él, él, puede ser examinado examinado sin sin obtener

consecuencias adversas.



Los materiales pueden ser examinados para condiciones internas y superficiales. 32

 



Los objetos de prueba pueden ser examinados mientras están en e n servicio.



Muchos END son portátiles y pueden ser realizados en sitio.



Los costos de los END son aceptables aceptables en términos generales.

Limitaciones de los Ensayos No Destructivos (END)



Dependen absolutamente del operador.



Algunos métodos no ofrecen grabación permanente de resultados.



No proveen información cuantitativa.



La orientación de las discontinuidades debe ser considerada.



La evaluac evaluación ión de de algunos algunos resultados resultados de pruebas pruebas suelen suelen se serr subjetiv subjetivos os y están sujetos sujetos a disputas.



Algunos Algu nos métodos métodos son de bajos costos costos pero otros otros como la Prueba Prueba de Radiografí Radiografíaa puede ser muy caro.



La definición definición de los procedimientos de calificación calificación son esenciales.

Inspección Visual Generalmente los END se realizan apl aplicando icando un método de inspección, por por ejemplo energía electromagnética, acústica, radiación, etc., etc., a un objeto de prueba. Después de dell contacto con el material inspeccionado, algunas propiedades del medio de inspección aplicado cambian y luego son utilizadas para determinar cambios en las características del material inspeccionado. Por ejemplo, la generación y localización de un pico en el display de un osciloscopio, la diferencia de densidad en una radiografía, las marcas de discontinuidades discontinuidades mostradas por tintes fluorescentes en la superficie de una pieza, etc., estos son todos los medios usados para inspeccionar los cambios ca mbios de entorno de inspección. Según el manual manual [517], [517], la inspección inspección visual visual y óptica óptica funciona funciona a través través de la en energía ergía de la porción porción visible del espectro electromagnético. Los cambios en las propiedades de la luz, después de entrar en contacto conta cto con el ob objeto jeto inspecc inspeccionad ionado, o, son detec detectado tadoss por el ojo humano humano o por por un sis sistema tema de inspección inspe cción visual visual como una una cámara, herramienta herramienta con la cual se puede puede sustituir sustituir el ojo humano. humano. La detección detecc ión puede puede realizarse realizarse o mejorada mejorada a trav través és del uso de disp disposit ositivos ivos adicionales adicionales como espej espejos, os, amplificadores o magnificadores, boroscopios y otros accesorios o instrumentos visuales. Algunas inspecciones visuales son sencillas, todo dependerá de las características que se busquen en la pieza a analizar. Algunas inspecciones dependen de propiedades complicadas de la luz, pero lo

33

 

cierto es que la inspección visual es el único END que puede proporcionar datos cuantitativos más confiables que cualquiera.

Factores Humanos que influyen en la Inspección visual. Ambiente La cantidad de luz requerida para una inspección visual depende depende de varios factores, como la velocidad o precisión, el reflejo del fondo y otras variables variables de inspección. Estas variables variables incluyen procesos y estados estados psicológicos, psicológicos, la experiencia d del el inspector, inspector, su salud y también cuan fatigado pueda estar. Todos estos factores son pieza clave para la contribución en la precisión que pueda ofrecer este tipo de inspección. Uno de los factores principales también es la diferencia entre la iluminación de un ob objeto jeto y su fondo (el contraste). Un radio de contraste deseado para un entorno adecuado en una inspección es de 3:1 entre el objeto y el fondo respectivamente. Si el fondo es muy oscuro, se recomienda un radio de 1:3 entre el objeto de prueba y sus alrededores. a lrededores. Los factores psicológicos nunca nunca dejan de ser importantes, y en este caso son los que también determinaran la precisión de la inspección. Las paredes oscuras pueden absorber hasta un 50% de la luz, así que, un alto contraste en los patrones puede causar fatiga en los ojos. Es recomendable que colores como como el azul o colores brillantes sea sean n utilizados. [517]

Psicológico Un individuo puede estar en varios estados psicológicos, puede estar sufriendo por tensiones, emociones y otras influencias influencias relacionadas eventos p presentes resentes en su vida. Esto puede influir influir significativamente en la valoración y habilidad de visualizar un objeto, y también podría influenciar el rendimiento rendimiento de la tarea visual. Las intenciones de un visualizador visualizador pueden ser afectadas afectadas por su intención. Den Dentro tro de una muestra puede haber una cantidad de información considerable disponible inmediatamente luego de la inspección, pero si el individuo no espera conseguir ciertos atributos, es decir, si el individuo no está dispuesto o no posee los conocimientos, puede suceder que se ignore evidencia invaluable dentro dentro de la muestra por la no percepc percepción. ión. [517]

34

 

Fisiológico. El acto de observar algo no es una actividad pasiva. El observador debe ser activo en mantener la pista de que es lo que sucede. Cuando los ojos están en constante vaivén de una localización a otra en un área muy extensa y con cierta rapidez es probable que los músculos que componen los ojos se fatiguen con facilidad. Si el ojo no enfoca con rapidez cuando hay cambios de dirección, la imagen se puede perder por completo. Cualquier fatiga por parte del inspector puede resultar solamente en una pérdida de eficiencia y precisión en la interpretación de la muestra. [517]

Percepción. La habilidad de los ojos para percibir una variedad de p puntos untos de vista no es constante, constante, si se está bien descansado antes de realizar una inspección, la percepción puede ser mucho más aprovechable a diferencia de realizar la misma actividad fatigado. A nivel macroscópico los cambios de luz deslumbrantes pueden ser dolorosos. Luego de un largo periodo de oscuridad, la luz normal puede convertirse en dolorosa para los ojos, tomando en cuenta que la luz normal es aquella que es normalmente normalmente agradable. Una expos exposición ición sorpresiva a la luz del sol puede ser incómoda para los ojos, estos tardan unos 30 minutos en adaptar el iris para obtener una visión normal. A medida que el iris se cansa y los músculos que ajustan la visión se fatigan ya sea por la edad, por el sobreuso, por por drogas, alguna enfermedad o por emociones presentes, la visión puede ser seriamente afectada para lograr realizar una inspección visual adecuada. adecu ada. [517] [517]

Angulo Visual y Distancia. La habilidad cuantitativa cuantitativa de percibir objetos es determinada determinada de manera práctica de la distancia del objeto al ojo, ojo, y el ángulo de separación de dos dos puntos puede puede ser captado por por el ojo. Por ejemplo, si visualizamos dos lápices que representen dos líneas paralelas podemos ver claramente que son dos lápices si el ángulo incidente de visión es perpendicular. Si rotamos los dos lápices y el ángulo de incidencia se vuelve relativamente paralelo, todavía podemos ver apenas que son dos lápices pero ya en este punto punto los dos lápices comienzan a parecer uno solo. Para un ojo promedio la separación separación angular mínima resoluble de dos dos puntos en un objeto objeto es casi un minuto de arco (1/60 de un grado). Esto se traduce en que en una muestra de 12 pulgadas de superficie de análisis, la mejor resolución que se puede obtener es 0.0035 pulgadas. A 24 pulgadas la mejor resolución re solución que se puede obtener son 0.007 pulgadas. 35

 

La mejor resolución obtenida obtenida es cuando un objeto objeto se trae lo más cerca posible a los ojos ojos y se obtiene un gran ángulo visual. También existen limitaciones en cuanto a distancia, un ojo no puede enfocar algo que este a menos de 10 pulgadas de distancia, por eso se recomienda que las pruebas visuales se hagan a una distancia entre 10 y 24 pulgadas. Y con respecto al ángulo de incidenc incidencia ia de la visión, visión, en la práct práctica ica se conside considera ra que este ángulo ángulo no deb debee ser m menor enor a 30° de la superficie de estudio. [517]

Fig. ##. Angulo mínimo para Inspecciones Inspecciones Visuales. Fuente [517].

Ensayos Destructivos. Los Ensayos Destructivos (ED), Son definidos como una forma de pruebas mecánicas (Primariamente destructiva) de los materiales por lo cual ciertas características específicas del materia materiall pueden ser evaluadas cuantitativamente. En algunos casos los objetos de prueba son sometidos a diversos tipos de ensayos en condiciones controladas que simulan las condiciones de servicio. La información obtenida a través de los ED es muy precisa, pero estos se aplican solo a la muestra que es examinada. Una vez destruido o cambiado mecánicamente el objeto de prueba o espécimen, este queda inservible para propósitos que vayan más allá de las pruebas mecánicas. Los ED pueden revelar información vital que relaciona al material con su diseño y su vida útil, estos pueden ser del tipo dinámico o estático y pueden proporcionar características del objeto de prueba como: esfuerzo ultimo de tensión, punto de fluencia, ductilidad, características de elongación, fatiga, resistencia a la corrosión, tenacidad, tenaci dad, dureza dureza y resistencia resistencia a los impactos impactos.. Uno de los instrumen instrumentos tos más comunes comunes util utilizado izadoss para los ED, capaz de brindarnos las mediciones características del punto de fluencia, elongación y esfuerzo esfuer zo ultimo ultimo de tensión. tensión. 36