Ensayos No Destructivos

ENSAYOS O PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

Una prueba no destructiva es el examen de un objeto efectuado en cualquier forma que no impida su utilidad futura. Aunque en la mayoría de los casos, las pruebas no destructivas no dan una medición directa de las propiedades mecánicas, son muy valiosas para localiza defectos en los materiales que podrían afectar el funcionamiento de una pieza de una máquina cuando entra en servicio. Dicha prueba se emplea para detectar materiales defectuosos antes de que las partes componentes sean formadas o maquinadas; para detectar componentes defectuosos antes de ensamblar, para medir el espesor de un metal u otros materiales, para determinar el nivel de liquido o el contenido de sólido en recipientes opacos; para identificar y clasificar materiales y para describir defectos que pudieran desarrollarse durante el procesamiento,

Las pruebas no destructivas se utilizan para hacer productos más confiables, seguros y económicos. Aumentar la confiabilidad mejora la imagen pública del fabricante, que conduce a mayores ventas y ganancias. Además de lo anterior, los fabricantes recurren esta pruebas para mejorar y controlar los procesos de fabricación.

Hay cinco elementos básicos en cualquier prueba no destructiva:

1. Fuente Una fuente que proporciona un medio de sondeo, es decir, algo que puede usarse con el fin de obtener información del artículo bajo prueba.

2 Modificación Este medio de sondeo debe cambiar o ser modificado como resultado de las variaciones o discontinuidades dentro del objeto sometido a prueba.

3 Detección Un detector que puede determinar los cambios en el medio de sondeo.

4. Indicación Una forma de indicar o registrar las señales del detector.

5 Interpretación Un método de interpretar estas indicaciones

Métodos de pruebas o inspecciones no destructivas más comunes son:

Radiografía

Inspección por partículas magnéticas

Inspección por penetración fluorescente

Inspección ultrasónica

Inspección por corrientes eléctricas parásitas

Radiografía de metales

La radiografía de metales se puede realizar mediante rayos X o rayos gamma, rayos electromagnéticos de longitud de onda corta capaces de atravesar espesores de metal relativamente grandes. Los rayos gamma se pueden obtener ya sea de un material radiactivo natural (como el radio) o de un isótopo radiactivo (como el cobalto 60). La radiación gamma es más penetrante que los rayos X, pero su sensibilidad inferior limita su aplicación. No hay forma de que la fuente se pueda regular para examinar espesores variables o con contrastes y generalmente requiere mucho más tiempo de exposición que el método de rayos X.

Los rayos X se producen cuando la materia es bombardeada por un haz de electrones que se mueven que se mueven rápidamente. Cuando los electrones se detienen de repente por la materia, parte de su energía cinética se convierte en energía de radiación o rayos X. Las condiciones esenciales para la generación de rayos X son: (a) un filamento (cátodo) que proporciona la fuente de electrones que se dirigen hacia el objetivo, (b) un objetivo (ánodo) localizado en la trayectoria de los electrones, (c) una diferencia de voltaje entre el cátodo y el ánodo, con lo que se regulará la velocidad de los electrones que inciden sobre el objetivo, regulando la longitud de onda de los rayos X producidos y (d) un medio de regular la corriente del tubo para controlar el número de electrones que chocan contra el objetivo. La figura 1.0 muestra esquemáticamente el uso de los rayos X para examinar una placa soldada.

Una radiografía es una fotografía sombreada de un material más o menos transparente a la radiación. Los rayos X oscurecen la película, de modo que las regiones de menor densidad que permiten fácilmente la penetración de éstos aparecen oscuras en el negativo, comparadas con las regiones de mayor densidad que absorben más radiación. De este modo, un orificio o una fractura aparece como un área más oscura, en tanto que las inclusiones de cobre en una aleación de aluminio aparecen como áreas más claras (ver la figura 2.0).

Figura 1.0 Representación esquemática del uso de los rayos X

en una soldadura

Figura 2.0 (a) Radiografía de una pieza fundida de

acero inoxidable, las manchas oscuras son huecos

de contracción, (b) Pieza fundida de latón fundido en

molde de arena, las manchas negras indican porosidad

Aunque la radiografía de metales se ha utilizado principalmente para revisar piezas fundidas y productos soldados, también puede usarse para medir el espesor de los materiales. La figura 3.0 muestra una forma sencilla de medir el espesor de un material por medio de radiación

Figura 3.0 Medidor del espesor de un material

por medio de radiación

La radiación de la fuente se ve influida por el material sometido a prueba. Conforme el espesor aumenta, la intensidad de radiación que alcanza al detector disminuye. Si la respuesta del detector es calibrada con base en espesores conocidos, la lectura del detector se puede usar para indicar el espesor del material revisado. Con un circuito de retroalimentación adecuado, el detector puede emplearse para controlar el espesor entre limites predeterminados.

Inspección por partículas magnéticas (Magnaflux)

Éste es un método para detectar la presencia de fisuras, recubrimientos, rasgones, inclusiones y discontinuidades semejantes en materiales ferromagnéticos como el hierro y el acero. El método detectará discontinuidades de la superficie demasiado finas para apreciarse a simple vista y también detectará discontinuidades ligeramente por debajo de la superficie. No es aplicable a materiales no magnéticos.

La inspección por partículas magnéticas puede realizarse en diversas formas. La pieza que va a inspeccionarse puede magnetizarse y luego cubrirse con finas partículas magnéticas (polvo de hierro); esto se conoce como método residual. O bien, la magnetización y aplicación de las partículas puede hacerse simultáneamente, lo cual se conoce como método continuo. Las partículas magnéticas pueden mantenerse en suspensión en un líquido que se vierte sobre la pieza o la pieza puede sumergirse en la suspensión (método húmedo). En algunas aplicaciones, las partículas, en forma de polvo fino, se esparcen sobre la superficie de la pieza de trabajo (método seco). La presencia de una discontinuidad se revela por la formación y adherencia de un arreglo característico de las partículas sobre la discontinuidad en la superficie de la pieza de trabajo. Este arreglo recibe el nombre de indicación y adquiere la forma aproximada de la proyección superficial de la discontinuidad. El método Magnaglo, ideado por la Magnaflux Corporation , es una variante de la prueba Magnaflux. La suspensión vertida sobre la pieza de trabajo magnetizada contiene partículas magnéticas fluorescentes. Entonces, la pieza de trabajo se observa bajo luz negra, con lo cual las indicaciones destacan más claramente.

Cuando la discontinuidad está abierta a la superficie, el campo magnético se fuga hacia la superficie y forma pequeños polos norte y sur que atraen a las partículas magnéticas (figura 4.0). Cuando pequeñas discontinuidades están bajo la superficie, alguna parte del campo aún podría desviarse a la superficie, pero la fuga es menor y se atraen menos partículas, con lo que la indicación obtenida es mucho más débil. Si la discontinuidad está muy lejos por debajo de la superficie, no habrá ninguna fuga del campo magnético y en consecuencia, no se obtendrá alguna indicación. Es necesario emplear apropiadamente métodos de magnetización, para asegurar que el campo magnético formado esté perpendicular a la discontinuidad y lograr la indicación más clara.

Fig. 40 Principio de la prueba (Magnaflux Corporation, Chicago, III)

Como se muestra en la figura 5.0 para obtener una magnetización longitudinal, el campo magnético puede producirse en una dirección paralela a lo largo del eje mayor de la pieza de trabajo colocando la pieza en una bobina excitada por una corriente eléctrica, de modo que el eje más largo de la pieza esté paralelo al eje de la bobina. Entonces la parte metálica se convierte en el núcleo de un electroimán y se magnetiza por inducción del campo magnético creado por la bobina. Cuando se tienen partes muy largas, se magnetizan parcialmente, moviendo la bobina a lo largo de la longitud de la pieza. En el caso de la magnetización circular mostrada en la figura 5.0, fácilmente se produce un campo magnético transversal al eje mayor de la pieza de trabajo, pasando la corriente de magnetización a través de la pieza y recorriendo todo lo largo de su eje.

Figura 5.0 Dos clases de magnetización. (a) Magnetización

longitudinal; (b) Magnetización circular

La corriente directa, alterna, y alterna rectificada se emplean para fines de magnetización. La corriente directa es m{as sensible que la alterna para detectar discontinuidades no abiertas a la superficie. La corriente alterna detectará discontinuidades abiertas a la superficie y se emplea cuando la detección de este tipo de discontinuidad es el único fin de la prueba. Cuando la corriente alterna está rectificada, proporciona un campo magnético más

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