LIQUIDOS PENETRANTES 1
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FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos LIQUIDOS PENETRANTES INTRODUCCIÓN El método por Líquidos Penetrantes se basa en el principio de CAPILARIDAD y se aplica en la detección de discontinuidades abiertas a la superficie (fisuras, poros, etc.), en metales ferrosos y no ferrosos y otros materiales sólidos tales como cerámicos, plásticos y vidrios que no sean porosos ni presenten rugosidad excesiva. De manera general se puede decir que este Método se caracteriza porque es prácticamente independiente de la forma de la pieza a ensayar; la mayoría de los casos se pueden resolver con un equipamiento mínimo y tiene gran sensibilidad para la detección de fisuras. El antecedente histórico del método actual de ensayo por líquidos penetrantes, es el conocido como del “petróleo y la cal”, que antiguamente se empleaba en talleres para buscar fisuras en piezas de acero, particularmente en la industria ferroviaria. Éste método consistía en limpiar la superficie de la pieza y cubrirla con un aceite mineral disuelto en keroseno durante un tiempo determinado, remover la mezcla de la superficie mediante trapos o papeles y una vez seca, cubrirla con una lechada de cal. Posteriormente la pieza se golpeaba o se hacía vibrar para ayudar a salir al líquido de las fisuras, con los que se obtenía una mancha oscura sobre el fondo blanco como indicación de la discontinuidad. Este método, permitía detectar solo fisuras grandes. La necesidad de mejorar y acelerar los métodos de control en la producción masiva de equipos y armamento durante la segunda guerra mundial, especialmente para materiales no ferrosos impulsó el mejoramiento de este antiguo método. Así en 1941 Roberto y José Switzer patentaron un método muy mejorado que posteriormente venden a la Magnaflux Corporation que inicia rápidamente su difusión y comercialización. El desarrollo y perfeccionamiento del método se extendió a todas las etapas del proceso sobre la base de la aplicación de conocimientos físicos que otorgaron al mismo gran sensibilidad para detectar discontinuidades pequeñas, sin recurrir a auxiliares de la visión. Para lograr resultados satisfactorios es muy importante; - la experiencia, habilidad y la responsabilidad del operador; así como se puede decir que es relativamente fácil comprender las diferentes técnicas de LP, se puede afirmar que la Página 1 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos implementación de éstas pueden resultar laboriosa y suele suceder que operadores diferentes no obtengan exactamente el mismo resultado. - la calidad, tipo y estado de los productos utilizados; la calidad está relacionada al fabricante del producto, a su vez cada fabricante vende productos de sensibilidades diferentes. La sensibilidad del sistema penetrante a utilizar, estará relacionada a la importancia de la función de la pieza. Se debe esperar que con un líquido penetrante fluorescente sin el agente emulsivo incorporado, se pueda lograr mayor sensibilidad que con un líquido penetrante coloreado con el agente emulsionante incorporado, debiéndose asegurar que el estado de los productos mantienen sus condiciones originales. - disponer de instrumentos de medición y control; se necesita disponer de estos elementos, con el propósito de uniformizar y tener controladas las variables del ensayo y en consecuencia asegurar la repetibilidad de los resultados y la sensibilidad del Sistema Penetrante. Los instrumentos de medición y control que normalmente se requieren cuando se deben implementar todas las técnicas de LP son: termómetro, cronómetro, luxómetro, medidor de intensidad de luz negra, refractómetro, balanza, manómetro, hidrómetro, cinta métrica, calibre tipo pie de rey, rugosímetro. Todos estos elementos deben ser calibrados, garantizando trazabilidad, cuando sea aplicable, a patrones nacionales o internacionales. - piezas de referencia; la efectividad de la inspección con LP, depende del cuidado con que se desarrolla el proceso, de las propiedades de los materiales del sistema de inspección y la técnica aplicada. Todos los materiales del sistema de inspección serán sometidos a “ensayos de calificación”. El usuario realizará ensayos comparativos con piezas de referencia, para controlar la sensibilidad del sistema penetrante, siendo este un control operativo y adicional a los ensayos de calificación y calidad de los productos. La sensibilidad obtenida en la pieza de referencia, no es indicativa de la sensibilidad que se puede obtener en la pieza que se esta ensayando. Un componente con una discontinuidad conocida y calificada, se puede tomar con una pieza de referencia. Existen otras piezas de referencias como los bloques o patrones fabricados de acuerdo a las recomendaciones de Códigos o Normas. Página 2 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Los bloques patrones más utilizados son: - placas de latón o cobre con un depósito electrolítico de una capa delgada de níquel seguida de una capa de cromo. La capa de cromo es frágil y su espesor determina la profundidad; - acero inoxidable con recubrimiento de cromo; - aluminio Los recubrimientos tienen espesores determinados con el propósito de inducir fisuras controladas. Las fisuras se pueden producir: flexionando los paneles sobre una base la cual tiene una cierta curvatura establecida; mediante un equipo para medir dureza con carga variable (de dureza Brinell) o por calentamiento diferencial y enfriamiento rápido. En los patrones de latón o cobre con depósitos níquel – cromo, las fisuras se clasifican en fina, medianas y gruesas, el ancho de las mismas varían de 0,5 a 2,5 μ con profundidades que oscilan de 5 a 50 μ aproximadamente. Algunos patrones tienen terminaciones superficiales diferentes (rugosidad), lo que permite hacer un control de la capacidad de lavado. El ensayo de LP, se puede considerar como una mejora a la inspección visual, pero un ensayo de LP mal realizado, puede no detectar discontinuidades observables mediante la inspección visual. La norma ISO 9712 establece que el personal que se quiere calificar en algún método de END debe presentar un certificado de aptitud visual corregida o no, expedido por una institución o personal idóneo de acuerdo con los requisitos siguientes: a) la agudeza de visión cercana deberá permitir como mínimo la lectura de letras Jaeger número 1 o Times Roman Nº4,5 o letras equivalentes a no menos de 30 cm con uno o ambos ojos, ya sea con o sin corrección. b) la visión de color deberá ser tal que el candidato pueda distinguir y diferenciar el contraste entre los colores usados en el método de END pertinente, como lo especifique el empleador. Posteriormente a la certificación, las pruebas de agudeza visual deberán efectuarse anualmente y ser verificadas por el empleador o la agencia de empleo. Es de hacer notar que respecto de la versión anterior de la norma, se cambió el tamaño de letra a leer, Jaeger Nº 2 por Jaeger Nº 1 y se eliminó los requisitos de agudeza visual lejana. Página 3 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Resumiendo, aplicada una técnica del método de LP y considerando los factores anteriormente comentados, si una pieza que fue ensayada con una técnica de sensibilidad baja y en condiciones extremas no presenta discontinuidades, puede suceder que si se recurre a una técnica de mayor sensibilidad y en mejores condiciones de aplicación, se detecten. Si en estas condiciones no se detectan, discontinuidades, no significa que no existan y que puedan detectarse por algún otro método de END, por ejemplo, con alguna técnica de PM, CI y/o US. En la aplicación del Método de LP, se puede decir que la Norma ASTM E 165 se asemeja mucho al contenido de un Procedimiento Escrito de ensayo. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES El Método por Líquidos Penetrantes se basa en el principio de CAPILARIDAD y se aplica en la detección de discontinuidades abiertas a la superficie ( fisuras, poros, pliegues de forja etc.), en metales ferrosos y en otros tipos de materiales, tales como cerámicos esmaltados, plásticos y vidrios que no sean porosos ni presenten rugosidad excesiva. Sobre la superficie preparada de un componente, se aplica el “líquido penetrante” quien luego de un cierto tiempo penetrará en la discontinuidad por CAPILARIDAD. Después de eliminar el “exceso de líquido penetrante” de la superficie del componente se aplica el “revelador” quien absorberá al líquido penetrante que se introdujo en la discontinuidad, sacándolo a la superficie por CAPILARIDAD, produciendo una indicación o marca visual. Como vemos la CAPILARIDAD interviene dos veces: para la entrada del penetrante en la discontinuidad y para la absorción del penetrante por el revelador Página 4 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LIQUIDOS PENETRANTES En la inspección por Líquidos Penetrantes se requiere realizar las siguientes etapas básicas: Preparación de la superficie Aplicación del penetrante Remoción del exceso de penetrante Aplicación del revelador Inspección Limpieza final Página 5 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ETAPAS BASICAS DEL METODO Página 6 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos 1. La superficie de los componentes a examinar deberán prepararse mediante limpieza previa y desengrase. 2. Se aplica el líquido penetrante sobre la superficie preparada dejando transcurrir cierto tiempo para permitir la penetración del líquido en cualquier discontinuidad que se abra sobre la superficie. 3. El exceso del penetrante se elimina de forma que asegure la permanencia del líquido en cualquier discontinuidad. 4. Se aplica en agente revelador para extraer el líquido penetrante de la discontinuidad hacia la superficie dando así mayor realce a las discontinuidades. 5. A continuación, las indicaciones se examinan visualmente y se evalúan bajo condiciones de visibilidad apropiadas. 6. La pieza se limpia y, cuando corresponda, se aplica un inhibidor de corrosión. APLICACIÓN DEL METODO PARA LA DETECCIÓN DE FUGAS Tipo de inspección por Líquido Penetrante en la que éste se aplica de un lado del material, mientras se observa por el lado opuesto para comprender la presencia o ausencia de vacíos a través del espesor del material. Página 7 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos PRINCIPIOS DEL METODO POR LIQUIDOS PENETRANTES ACCION CAPILAR Es un principio generalmente aceptado que el líquido penetrante halla su camino hacia discontinuidades pequeñas o aberturas mediante la “acción capilar”. Esta acción se ilustra por el ejemplo del tubo de un termómetro de pequeño diámetro. Si tomamos el tubo vacío de un termómetro y lo invertimos, colocando la parte abierta en un líquido, este ascenderá a lo largo del tubo, de la misma manera que las plantas llevan desde el piso a cada una de sus hojas el agua que absorben de sus raíces. Este fenómeno es debido a la acción capilar. La distancia que recorrerá el líquido en el tubo queda mayormente determinada por la tensión superficial y por la propiedad humectante del líquido. Asimismo, la acción elevadora, debida a la acción capilar, aumenta en la medida que disminuye el diámetro. No obstante, cabe señalar que la acción capilar es menor en un tubo cerrado que en otro abierto, debido al aire que queda atrapado en el primero. Entonces podemos preguntarnos ¿que sucede con el aire que queda atrapado en un defecto?¿ Puede evitar que el líquido penetrante entre en la abertura? Se ha llegado a la conclusión de que el aire atrapado es despejado por el líquido penetrante y se difunde desplaza hacia la superficie. Además, las matemáticas de la fuerza capilar indican que la fuerza ejercida es mayor en la parte delgada o fina de la abertura que en la porción más gruesa. Este es el principio presente en la acción del líquido penetrante. Por ello podemos manifestar que la función de un líquido penetrante depende en gran medida de sus propiedades de tensión superficial y de sus propiedades humectantes. El químico fabricante tiene constantemente presente la importancia de estas dos propiedades al formular los líquidos penetrantes. Estas propiedades tienen una relación directa con la sensibilidad del líquido penetrante. Página 8 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos MATERIALES PENETRANTES Y SUS PROPIEDADES INTRODUCCIÓN En el método de inspección por líquido penetrante, el penetrante es un líquido que tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio que se abra ante el. No obstante y a fines de la inspección, se requiere mucho más que la habilidad de esparcirse, penetrar las aberturas y orificios en la superficie. Para que realice bien su función, el penetrante ideal deberá reunir los requisitos siguientes: - Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeños y estrechos - Habilidad de permanencia en aberturas grandes - Resistencia a la evaporación - Deberá ser de fácil eliminación de la superficie - Deberá ser difícil de eliminar una vez dentro de las discontinuidades - Facilidad de salida de las discontinuidades - Habilidad para extenderse en capas muy finas - Habilidad para mantener el color o la fluorescencia - No deberá facilitar la corrosión de materiales y recipientes - Deberá ser inodoro, antiinflamable, y estable bajo condiciones de almacenamiento - Deberá ser atoxico y de costo razonable Como no existe una sustancia única que reúna todas las propiedades, los líquidos penetrantes comerciales son una mezcla de sustancias diversas, que se aproxima a lo descrito anteriormente considerando las propiedades físicas siguientes: - Viscosidad - Tensión superficial - Poder humectante - Capilaridad - Gravedad específica - Volatilidad Página 9 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Inflamabilidad - Inactividad química y propiedades anticorrosivas VISCOSIDAD El coeficiente de viscosidad es característico de cada líquido y es la resistencia que opone un líquido a fluir, como resultado de la fricción molecular o interna. La viscosidad de los líquidos, disminuye al aumentar la temperatura y viceversa. Fundamentalmente la viscosidad afecta a la velocidad de penetración. Un líquido penetrante con viscosidad alta, requiere de largos períodos para introducirse en las discontinuidades mas estrechas, pero el líquido atrapado en las discontinuidades, no tendrá tendencia a salir de ellas, por el contrario, un líquido de viscosidad baja, requerirá un tiempo de penetración menor pero tenderá a salir fácilmente de las continuidades, por lo tanto se puede arrastrar en la etapa de remoción del exceso del líquido penetrante. Por estos motivos, es conveniente que los líquidos tengan un valor de viscosidad intermedio. Este valor de viscosidad se mide con un instrumento llamado viscosímetro.- TENSIÓN SUPERFICIAL “Se denomina tensión superficial a la resistencia que ofrecen los líquidos a la rotura de la superficie” Esta es una característica intrínseca del líquido, la cual es producida por la cohesión entre sus moléculas. Esta propiedad le permite a un líquido humedecer la superficie de un sólido. Los líquidos con tensión superficial alta son buenos disolventes, lo que facilita la disolución de los pigmentos y/o colorantes que forman parte en la composición de los líquidos penetrantes, pero tienen malas propiedades de penetración, por lo tanto un buen líquido penetrante deberá tener una tensión superficial lo mas baja posible. Las sustancias que disminuyen la tensión superficial son denominadas “tenso activas”, y entre ellas están los alcoholes, jabones, detergentes, etc. La tensión superficial se mide en unidad de fuerza por unidad de longitud y disminuye al aumentar la temperatura. Página 10 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos HUMECTABILIDAD / MOJABILIDAD / PODER HUMECTANTE Esta propiedad física importante “es una característica intrínseca del líquido pero también depende de la superficie a mojar”. Afecta las características de penetración y de sangrado de los líquidos penetrantes. Está controlada por el ángulo de contacto, la tensión superficial del penetrante y el estado superficial del componente. “El poder humectante se puede definir como el ángulo de contacto que forma la gota líquida con la superficie del material” Cabe aclarar que cuanto menor sea el ángulo de contacto, mayor será el poder humectante, por lo tanto un líquido penetrante debe tener un ángulo de contacto pequeño. La adición de sustancias tenso activas, además de disminuir la tensión superficial, disminuye el ángulo de contacto. El poder humectante y la tensión superficial, son determinadas en la caracterización del líquido penetrante. En la figura siguiente se muestran las características de la humectabilidad en función del ángulo de contacto entre la gota de un líquido y la superficie de un sólido, ( A) Cuando el ángulo θ es menor de 90º se obtiene una buena humectabilidad, en los casos ( B) y (C) se puede ver que cuando el ángulo θ es igual o mayor de 90º la humectabilidad va decreciendo hasta llegar a un valor mínimo, como en el caso del mercurio. Página 11 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Las fuerzas con la cual las moléculas semejantes se atraen entre si, se denominan “ fuerzas de cohesión” y determinan la tensión superficial del líquido, mientras que en la superficie límite entre dos sustancias diferentes, o en el interior de una mezcla, las moléculas de distinta naturaleza se atraen unas a otras, debido a las “fuerzas de adherencia”. Cuando un líquido entra en contacto con la superficie de un sólido, la superficie del líquido tiende a ser curva. En la zona de contacto entre el sólido y el líquido, las moléculas están sometidas a las fuerzas de cohesión y a las fuerzas de adherencia del sólido y el gas, siendo esta última muy pequeña y por lo tanto despreciable. La acción de estas dos fuerzas determinan el ángulo de contacto “θ”. Para apreciar de mejor manera el fenómeno de las fuerzas de cohesión y adherencia observamos las figuras siguientes: Página 12 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos a) Las moléculas que están en el interior de la masa líquida, la fuerza de cohesión (F) es nula y no será en aquellas que están en contacto con la pared de la vasija. b) En el caso de este esquema las moléculas que están en contacto con la pared de la vasija están sometidas además a unas fuerzas atracción entre la pared-líquido, llamadas fuerzas de adherencia (F) cuya resultante es perpendicular a la pared y dirigida hacia el exterior, es decir en sentido contrario a las fuerzas de cohesión. c) Estas fuerzas son las responsables de que la superficie libre de líquido no sea horizontal en las proximidades de las paredes, y que según sea mayor la fuerza de adherencia o la de cohesión se formará un menisco cóncavo o convexo, es decir, el líquido mojara o no mojara la pared de la vasija. d) Se cumple lo mismo que en el caso anterior. Resumiendo la tensión superficial si es alta, el ángulo de contacto será mayor y no humectará bien la superficie. “la relación entre ángulo de contacto, tensión superficial y viscosidad puede ser establecida mediante la observación del fenómeno de capilaridad” CAPILARIDAD La capilaridad, junto con la humectabilidad, determina el poder de penetración de un líquido a través de las discontinuidades. El ejemplo típico es como las plantas llevan desde el piso a cada una de sus hojas el agua que absorben de sus raíces. Cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida. Como se muestra en la (figura 3.2) la altura o depresión de un tubo capilar vertical está determinada por el ángulo de contacto formado entre el líquido y la pared de un tubo capilar. Si el ángulo de contacto es menor de 90º, el dardo del líquido en el tubo es cóncavo, entonces el líquido asciende por el tubo. Si el ángulo es igual a 90º no existe ascenso capilar. Si el ángulo de contacto es mayor a 90º el líquido no humedece la pared del tubo, el dardo formado es convexo y el líquido en el tubo no asciende. Página 13 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Es obvio que las discontinuidades que se presentan no son precisamente tubos capilares. Sin embargo, el análisis hecho anteriormente ejemplifica la forma en que interactúan el líquido penetrante y una superficie sólida. La columna del líquido que asciende por el tubo capilar es directamente proporcional a la tensión superficial por el coseno del ángulo de contacto e inversamente proporcional a la viscosidad por el radio del tubo capilar. Esto nos indica que para obtener un buen líquido penetrante se debe buscar un equilibrio entre todos estos factores ya que por lo explicado anteriormente dependiendo de la superficie a examinar, el líquido mojará o no la misma acordándonos que si el coseno del ángulo de contacto es alto y la tensión Página 14 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos superficial también, el líquido no asciende por el capilar lo que nos haría suponer que las pequeñas discontinuidades no serían detectables. GRAVEDAD ESPECÍFICA La gravedad específica es una comparación entre la densidad de un penetrante y la densidad del agua destilada a 4º C tiene un valor de 1 (uno). El penetrante debe tener una gravedad específica menor que 1 para evitar que en un recipiente por ejemplo, el agua flote en la superficie del penetrante, ya que puede afectar la sensibilidad del ensayo. VOLATILIDAD Está definida por la presión de vapor y el punto de ebullición de un líquido. Es recomendable una baja volatilidad del penetrante para evitar las pérdidas por evaporación especialmente en tanques abiertos. Un penetrante de alta volatilidad también se secará más rápidamente en la superficie de la pieza de ensayo. Si los líquidos contienen disolventes muy volátiles, pueden desequilibrar la formula original, reducir su extensión en la superficie, causando con ello el secado del penetrante. De estos dos ejemplos, se puede deducir que la sensibilidad puede resultar afectada. Cuando se utilicen materiales con bajo punto de inflamación y/o tóxicos, la volatilidad será una consideración de seguridad. INFLAMABILIDAD La inflamabilidad de los aceites, valga la redundancia, está relacionada con su punto de inflamación. De acuerdo a las especificaciones, se requiere un mínimo de 51,6º C (125º F) como punto de inflamación. Los fabricantes consideran por lo general una temperatura mínima de 57º C (135º F). En las especificaciones ASTM D-93 y D-92, aparecen algunas otras consideraciones sobre el punto de inflamación. Existen reveladores en aerosol, que contienen alcohol, sustancia que es inflamable a la temperatura ambiente. En el mercado existen reveladores no-inflamables. Página 15 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ACTIVIDAD QUÍMICA Es importante que los penetrantes sean químicamente compatibles con el material a ser inspeccionado y con los recipientes que los contienen. Los penetrantes que contienen elementos tales como sodio, sulfuro y los alógenos (cloro, flúor) están restringidos para la inspección de aceros austeníticos, aleaciones de titanio y aceros de alto níquel. TIPOS DE PENETRANTES Y SISTEMAS PENETRANTES INTRODUCCIÓN Existen dos tipos básicos de líquidos penetrantes, fluorescentes y no fluorescentes. La característica distintiva principal entre los dos tipos es: a) Los líquidos penetrantes fluorescentes contienen un colorante que fluoresce bajo la luz negra o ultravioleta. Página 16 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos b) Los líquidos penetrantes no fluorescentes contienen un colorante de alto contraste bajo luz blanca. Se conocen como penetrantes visibles o coloreados. c) Existen los líquidos denominados duales, ya que los mismos se pueden comportar tanto como fluorescentes o como visibles. SISTEMAS PENETRANTES Los sistemas penetrantes generalmente se identifican por el método empleado en su eliminación. Los tres métodos generales son los siguientes: (a) Por lavado al agua (b) Post-Emulsificables (c) Eliminables por disolventes Estos tres sistemas son comunes tanto a los tipos de penetrante fluorescente como a los de coloreados o visible. Página 17 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos SISTEMAS PENETRANTES FLUORESCENTES - Sistema Penetrante Fluorescente Lavable al Agua Este sistema consiste en un líquido penetrante lavable con agua que al ser aplicado sobre la superficie de la pieza y después de haberlo dejado un tiempo de penetración suficiente, se retira de la superficie de la pieza mediante lavado con agua. Los penetrantes empleados en los procesos lavables con agua no son soluciones simples sino más bien combinación de ciertas sustancias. Estas comprenden aceites penetrantes, colorantes, agentes emulsificadores y agentes estabilizadores. El objetivo de la formulación es producir un líquido único que combine características de buena penetrabilidad y solubilidad del colorante con propiedades de lavado bajo el agua en un material que mantenga su estabilidad bajo condiciones variables de temperatura y otras condiciones operativas. - Ventajas del Sistema Fluorescente Lavable con Agua (a) Como todo proceso fluorescente incorpora todas las ventajas que representan el brillo y visibilidad de las indicaciones. (b) Simplicidad. La aplicación del revelador húmedo se efectúa inmediatamente después de la remoción del exceso de líquido penetrante. Esto permite una mayor facilidad de operación y economía de costos. (c) Rapidez, especialmente en el control de una producción de piezas pequeñas. (d) De uso fácil y económico en cuanto al costo de materiales. (e) Aplicable a gran variedad de piezas (tamaño, forma, material) y para la localización de una amplia variedad de defectos. (f) Adecuado para superficies rugosas o ásperas. Página 18 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Desventajas del Sistema Penetrante Fluorescente Lavable con Agua (a) No es seguro para la detección de defectos demasiados abiertos a la superficie y/o de poca profundidad (b) Riesgo de “lavado-excesivo” por la eliminación del penetrante de las discontinuidades por la acción prolongada del lavado. (c) Susceptible de deterioro por contaminantes, especialmente con agua, debido a formulaciones complejas de los penetrantes, no olvidar que tiene el agente emulsificable incluido en su formula. (d) Si se necesita repetir el proceso después de la primera inspección, no es muy seguro, ya que las indicaciones podrían no reproducirse. Cuando los penetrantes lavables al agua entran en una discontinuidad, el emulsificador también penetra, y al intentar limpiar tal abertura, por ejemplo, con un desengrasado al vapor, el emulsificador tiende a separarse del penetrante y parte de este no se elimina del todo, dado que no es soluble en el disolvente desengrasador. Esto deja entonces un residuo en la grieta que obstaculiza la entrada de un nuevo líquido penetrante al repetir el proceso. (e) Al igual que todos los procesos fluorescentes, la inspección requiere la luz negra y debe realizarse en un área que cumpla con la penumbra adecuada. - Sistema Penetrante Fluorescente Post Emulsificable Este método consiste en la aplicación de un penetrante post-emulsionable a la superficie de la pieza. Después de un período de penetración adecuado, el penetrante se hace lavable al agua por la aplicación de un emulsificador. Página 19 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Ventajas del Sistema Penetrante Fluorescente Post Emulsificable (a) Aptitud para detectar defectos abiertos y poco profundos no detectables por el método de lavable con agua. Esto se hace posible por la separación de la fase de emulsificación, lo cual permite el control del lavado aplicado. (b) Alta sensibilidad a los defectos muy pequeños. El no contar con el agente emulsificador favorece la máxima penetración por el penetrante. (c) Brillo alto, dado que la formula permite el uso de altas concentraciones de colorantes fluorescentes. (d) Corto período de penetración. El penetrante sin emulsificador penetra en las discontinuidades con más rapidez. (e) Los ácidos y los cromatos no dificultan tanto al proceso como sucede con los Sistemas Penetrantes Fluorescentes Lavable con Agua. Esto se debe a que los ácidos y los agentes oxidantes reaccionan con los colorantes fluorescentes solamente en presencia de agua. Dado que los penetrantes del proceso post-emulsificable no contienen o toleran el agua, no existe posibilidad de que los ácidos o los cromatos presentes puedan reaccionar con los colorantes. (f) Se puede repetir la inspección de las piezas obteniendo casi siempre buenos resultados. (g) El penetrante no absorbe o tolera el agua por lo que la contaminación con agua no representa problema con respecto a la vida del penetrante. - Desventajas del sistema Penetrante Fluorescente Post Emulsificable (a) La desventaja principal reside en que el método de post-emulsificación es un proceso con una mayor cantidad de etapas, anterior al lavado final. Esto significa, no obstante, que para ejecutar y controlar este proceso se puede llegar a requerir más tiempo, mas mano de obra y mas equipo. Página 20 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos (b) El “Tiempo de permanencia” o tiempo de contacto en la fase de emulsionamiento es crítico a la sensibilidad del proceso. Para asegurar resultados satisfactorios y constantes es preciso un meticuloso control del tiempo de contacto. Esto es particularmente crítico con los emulsificadores convencionales a base de aceite. (c) Presenta una dificultad en la limpieza de ranuras tales como nervios, roscas, chaveteros, etc., ya que el emulsificador podría no tener tiempo de extenderse en el penetrante en los puntos críticos. (d) El costo total del proceso de dos fases en cuanto a tiempo, mano de obra y materiales, es por lo general más alto que el método soluble en agua. El gran uso comercial que se hace hoy de penetrantes post-emulsificables parece indicar que la calidad de los resultados justifica, el mayor tiempo y cuidado adicionales como así también, el costo adicional del proceso. - Remoción de los Penetrantes Fluorescentes con Disolvente Los penetrantes fluorescentes removibles con disolvente solo se deberán emplear para inspecciones puntuales. Por éste método se pueden inspeccionar pequeñas cantidades de piezas. En éste método, el exceso del penetrante se elimina en dos etapas. Primero, se elimina todo el penetrante posible limpiando la superficie de la pieza con un paño limpio y seco, exento de pelusa. La capa superficial del penetrante que queda se elimina a continuación pasando por la pieza un paño humedecido en un disolvente apropiado. Es preciso tener cuidado de no emplear demasiado disolvente con objeto de minimizar la posibilidad de eliminar el penetrante contenido en las discontinuidades. Página 21 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos SISTEMAS PENETRANTES COLOREADOS Estos penetrantes se identifican por los tres métodos de eliminación del penetrante anteriormente descritos. Con excepción de las características de fluorescencia, inherentes a los penetrantes fluorescentes, las mismas ventajas y desventajas de los sistemas son comunes a los dos tipos básicos de penetrantes. - Penetrantes Coloreados Removibles con Disolvente Se debe utilizar en inspecciones puntuales. Por este método se pueden inspeccionar pequeñas cantidades de piezas. El penetrante coloreado mas utilizado es del tipo removible con disolvente. En este caso, el exceso del líquido penetrante se elimina de la superficie de la pieza empleando un disolvente que disuelve tanto el penetrante como el colorante. Generalmente se emplean tres variantes: (a) El tipo de bajo punto de inflamabilidad en el que el líquido penetrante es principalmente un aceite inflamable relativamente volátil. (b) El tipo de alto punto de inflamabilidad, en el que el penetrante consiste en líquidos orgánicos que pueden ser combustibles pero que ofrecen mucho menos riesgo de incendio que el tipo de bajo punto de inflamabilidad. (c) El tipo no combustible en el que el líquido penetrante consiste en un líquido orgánico o en una mezcla de líquidos orgánicos que son esencialmente incombustibles y no inflamables. La ventaja de los líquidos penetrantes coloreados reside precisamente en su extrema simplicidad de operación ya que por lo general, se pueden emplear en cualquier sitio. Página 22 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Penetrantes Coloreados Lavables con Agua Deberán utilizarse cuando no es necesario obtener un nivel elevado de sensibilidad y cuando se inspeccionan grandes volúmenes de piezas. - Penetrantes Coloreados Post-emulsificables Se deberán utilizar cuando se desea obtener una sensibilidad mayor que la que pueden proporcionar los penetrantes coloreados lavables al agua. También se utilizan cuando se inspeccionan grandes cantidades de piezas. En la familia de los métodos por líquidos penetrantes, los penetrantes coloreados tienen un campo bien definido de utilidad. Como sucede con todos los métodos de END, la decisión sobre la mejor técnica a utilizar ante un problema de inspección dado, se deberá efectuar en base a las discontinuidades que se quieran detectar y en base a la capacidad de la técnica. GUIA PARA LA SELECCIÓN DE LA TÉCNICA PARA LA INSPECCION POR LIQUIDO PENETRANTE En el resumen siguiente se da una guía orientativa para la selección en la aplicación de los sistemas penetrantes PENETRANTES FLUORESCENTES 1.- Penetrantes Fluorescentes, Lavables con Agua, recomendados para su uso cuando: - se inspeccionan grandes volúmenes de piezas - las discontinuidades son mas estrechas que su profundidad - las superficies son muy ásperas - se inspeccionan roscas y chaveteros - la sensibilidad del penetrante fluorescente lavable al agua es suficiente para detectar defectos propios de la pieza Página 23 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos 2.- Penetrantes Fluorescentes Post-Emulsificados, recomendados para su uso cuando: - Se inspeccionan grandes volúmenes de piezas - Se requiere una mayor sensibilidad que la proporcionada por penetrantes fluorescentes lavables con agua - La pieza está contaminada por ácido u otros químicos que perjudicarán a los penetrantes lavables con agua. - Se inspeccionan piezas que pudieran contener defectos contaminados por tipos diferentes de impurezas. - Se realiza la inspección para detectar corrosión bajo tensiones o corrosión intergranular, ya que se requiere utilizar el penetrante de mayor sensibilidad. - Cuando se requiere detectar grietas de amolado. 3.- Penetrantes Fluorescentes Removibles con Disolvente - Recomendado para inspección puntual y cuando el sistema de lavado con agua no es factible. - Para revelar grietas por fatiga, corrosión bajo tensiones y corrosión intergranular solo deberán emplearse fluorescentes de la mas alta sensibilidad. PENETRANTES COLOREADOS 1.- Penetrantes coloreados Solubles en Agua Recomendados para uso cuando: - no se requiere una sensibilidad elevada - se inspeccionan grandes volúmenes de piezas. 2.- Penetrantes Coloreados Post-emulsificables. Página 24 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Recomendados para uso cuando: - se desea obtener mayor sensibilidad que la brindada por los penetrantes visibles lavables con agua - se inspeccionan grandes volúmenes de piezas 3.- Penetrantes Coloreados Lavables con Disolvente - Recomendados para inspección puntual y cuando el método de remoción con agua no es factible. - Por este sistema no se pueden inspeccionar cantidades grandes de piezas. Página 25 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA PENETRANTE DE ACUERDO A ASTM E 165 La clasificación de acuerdo a la Norma ASTM E 165 es la siguiente: Tipo I – Inspección con Líquido Penetrante Fluorescente Método A (técnica A) – Lavable con agua (ver ASTM E 1209) Método B – Post emulsificable lipofílico (ver ASTM E 1208) Método C – Removible con solvente (ver ASTM E 1219) Método D – Post emulsificable hidrofílico (ver ASTM 1210) Tipo II – Inspección con Líquido Penetrante Visible Método A (técnica A) – Lavable con agua (ver ASTM E 1418) Método C – Removible con solvente (ver ASTM E 1220) Combinando ambas clasificaciones resultan 6 (seis) procesos básicos de líquidos penetrantes Lavables con agua o autoemulsificables COLOREADOS Post emulsificables (lipofílico-hidrofílico) Removibles con disolventes Lavables con agua o autoemulsificables FLUORESCENTE Post emulsificables (lipofílico – hidrofílico) Removibles con disolventes Página 26 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos CLASIFICACION DEL SISTEMA PENETRANTE DE ACUERDO A ASTM E 1417 El proceso y materiales de la inspección mediante líquidos penetrantes clasificada de acuerdo a la Norma MIL – I – 25135 o AMS 2644 es la siguiente: TIPO Tipo I Líquido Penetrante fluorescente Tipo II Líquido Penetrante coloreado METODO (TÉCNICA) Método A Lavable con agua. Método B Post emulsificable , lipofílico (emulsificador base aceite). Método C Removible con disolvente Método D Post emulsificable , hidrofílico (emulsificador base agua). SENSIBILIDAD (estos niveles son aplicables al Tipo I) Nivel de sensibilidad ½ - muy baja Nivel de sensibilidad 1 – baja Nivel de sensibilidad 2 – media Nivel de sensibilidad 3 – alta Nivel de sensibilidad 4 – ultra alta REVELADORES Forma a Polvo seco Forma b Soluble en agua Forma c Suspendible en agua Forma d Húmedo no acuoso para penetrantes fluorescentes (Tipo I) Forma e Húmedo no acuoso para penetrantes coloreados (Tipo II) Forma f De aplicación específica Página 27 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos DISOLVENTES-ELIMINADORES Clase 1 Halogenados Clase 2 No halogenados Clase 3 De aplicación específica El sistema de inspección mas adecuado, se elige en función del tipo de discontinuidad a detectar, del material, terminación superficial, geometría de la pieza y sensibilidad requerida etc. REQUERIMIENTO DE ILUMINACIÓN PARA APLICAR EL METODODE LIQUIDOS PENETRANTES LA ILUMINACIÓN DURANTE LA INSPECCION En la etapa de remoción del LP y después de un tiempo determinado en el que actúa el revelador, se procede a la inspección de la muestra, esto se lleva a cabo observando el contraste de color entre el penetrante extraído de la discontinuidad y la superficie de fondo. La iluminación empleada en la inspección está determinada por el proceso utilizado. Cuando el Sistema Penetrante utilizado es el de penetrante visible, la inspección se efectúa bajo luz blanca y para el método de penetrantes fluorescentes, la observación se realiza bajo luz negra en una zona preparada de oscuridad adecuada bajo luz negra. Para asegurar la máxima eficiencia en la inspección, el operador debe entrar al área oscura minutos antes de la inspección a fin de acostumbrarse a la luz negra. Debido a que los resultados obtenidos en la inspección por cualquiera de los métodos de líquidos penetrantes dependen en gran parte de la capacidad del técnico para observar las indicaciones, la iluminación empleada en la inspección visual y su adaptación al medio es de gran importancia. Página 28 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos LUZ NEGRA, NATURALEZA, FUENTES Y REQUERIMIENTOS INTRODUCCIÓN La luz negra se utiliza cuando se aplican las técnicas de líquidos penetrantes fluorescentes y duales. La luz negra tiene una longitud de onda aproximada de 360 nm.. Esta está contenida dentro del espectro ultravioleta. Se considera que la luz en este intervalo no es perjudicial a la piel o a los ojos. Por lo general se obtiene una intensidad adecuada para la inspección, empleando una lámpara de vapor de mercurio de 100 w del tipo de reflector sellado y un filtro especial, que filtra la mayor parte de la luz visible. Se pueden también utilizar luces de 400 w. Estas lámparas iluminan adecuadamente un área diez veces mayor que la iluminación de 100 w. La intensidad de luz negra durante la inspección, deberá cumplir con los requisitos establecidos en las normas, códigos, etc. CONCEPTOS FUNDAMENTALES La luz negra, es un término aplicado a la radiación dentro del espectro ultravioleta. Tiene una longitud de onda mas corta que la luz visible y tiene la capacidad de hacer fluorescer ciertas sustancias, como ser ciertos minerales y tintes. La fluorescencia, es la propiedad que tienen, por ejemplo los líquidos penetrantes fluorescentes, de emitir una radiación detectable para el ojo humano cuando se produce la absorción de otra fuente de radiación. Esta cesa cuando la radiación que la produce desaparece. Específicamente en nuestra aplicación los tintes que son usados, absorben la radiación no visible (luz negra) de onda corta y reemiten esta energía en longitudes de onda más larga en el rango visible. Los tintes utilizados en los líquidos penetrantes más habituales, son los que reemiten la luz en el rango del amarillo-verde del espectro visible, ya que el ojo humano ve mejor ese tipo de color aunque también, en ciertas formulaciones y aplicaciones, existen tintes que fluorescen con otro color. LUZ ULTRAVIOLETA Este término es aplicado para caracterizar a la radiación que tiene una longitud de onda mas corta que la de la luz violeta visible. Su longitud de onda se encuentra en el rango de 4000 Ángstrom a los 2000 Página 29 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Ángstrom. En general cuanto mas corta es la longitud de onda mas penetrante y activa es la radiación. En el cuadro siguiente se esquematiza el espectro de radiación electromagnética. LUZ NEGRA PARA LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES En estos casos la luz negra que se utiliza, es producida por una lámpara de vapor de mercurio a la que se le coloca un filtro para atenuar lo máximo posible las ondas de luz visible y las ondas mas cortas del espectro ultravioleta y dejar pasar lo máximo posible, la luz cuya longitud de onda activa los tintes del líquido penetrante fluorescente. Las longitudes de onda que se desea que pasen son las que están entre 3500 y 4000 Ángstrom, esta es la llamada radiación UV-A. FUENTES DE LUZ NEGRA La intensidad más alta en el rango del ultravioleta se obtiene por el arco eléctrico producido entre dos electrodos de metal o carbón. Las lámparas de vapor de mercurio ofrecen una conveniente fuente alta en la onda deseada de luz negra (3650 Ángstrom, tintes amarillos fluorescentes). Las fuentes más comunes Página 30 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos son las lámparas de 100 w en configuración PAR 38. Se encuentran en otros formatos como tubos fluorescentes pero estos tampoco son recomendados ya que la potencia es un poco baja para las inspecciones y además el área de los tubos no concentra la potencia en un área específica como lo hacen las lámparas de 100 w. Funcionamiento de la lámpara: Esta lámpara utiliza vapor de mercurio a alta presión como fuente de radiación ultravioleta. En las lámparas de este tipo la luz negra se genera en una cápsula de cuarzo. Esta contiene una cantidad de gas inerte como Argón y una gota de mercurio. En el arranque la resistencia limitadora regula la corriente de arranque para que entre el electrodo de arranque y uno de los electrodos principales se establezca un pequeño arco eléctrico, este calienta el mercurio hasta alcanzar la temperatura en la que entre los electrodos principales se produzca el arco eléctrico cuya corriente es limitada por un transformador. A medida que aumenta la presión de vapor de mercurio se libera luz negra, así hasta alcanzar la intensidad máxima. Página 31 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos FILTRO DE LUZ NEGRA Los filtros de vidrio universalmente usados son de color rojo-púrpura denso. Estos remueven prácticamente toda la luz visible de la energía obtenida de la lámpara de vapor de mercurio. Al mismo tiempo elimina toda la radiación de longitud de onda menor a 3000 Ángstrom, eliminando toda la onda corta que produce daño del espectro ultravioleta. Solo pasa radiación en el rango de 4000 Ángstrom (limite inferior de la luz visible violeta) hasta 3200 Ángstrom. La radiación emitida tiene un pico de 3650 Ángstrom de longitud de onda siendo esta la ideal para la inspección por el método de líquidos penetrantes. MEDICION DE LA LUZ NEGRA SOBRE LA PIEZA La norma A.S.T.M. E 165 indica que sobre la pieza tienen que haber como mínimo 1000 μw/cm². La mayoría de las lámparas cuando son nuevas poseen aproximadamente 5000 μw/cm² a 38 cm. desde el foco de la lámpara a la superficie del objeto a examinar. Se debe medir de la siguiente forma: se coloca la lámpara a 38 cm como se describió anteriormente, buscando la lectura máxima que indique el instrumento de medición (generalmente se obtiene cuando el foco de la lámpara se encuentre de manera perpendicular al censor del instrumento), verificando que durante la medición, no se produzcan sombras. Se debe comprobar que la lámpara tenga la potencia mínima citada anteriormente, si es menor se puede acercar mas la lámpara y ver a que distancia se obtienen los 1000 μw/cm². Esta será la distancia máxima de trabajo. Si tengo que colocar la lámpara muy cera se deberá cambiar la lámpara ya que si la distancia es corta obstruirá la observación de la falla, esto es natural ya que la lámpara envejece y pierde su capacidad. Esta medición debe tomarse al menos una vez al día y así controlar el envejecimiento. ADAPTACIÓN VISUAL A LA OSCURIDAD El ojo normalmente se habitúa por si mismo a los cambios de intensidad luminosa por medio de la variación del tamaño de la pupila y por la aclaración del humor vítreo. Esta adaptación es un ajuste natural en la visión normal y no es un factor peculiar de la inspección con penetrantes fluorescentes. Página 32 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Sin embargo, el cambio de un área iluminada a un área oscura requiere al menos de un minuto para que se acostumbren los ojos del técnico a la oscuridad. La intensidad de la luz blanca máxima en el ambiente en donde se realiza la inspección, será como mínimo de 20 lux. CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD PARA LAS LAMPARAS DE UV-A (LUZ NEGRA) El personal que este usando la fuente de luz negra no deberá mirar hacia la lámpara ya que puede causar fluorescencia ocular con la aparejada disminución de la capacidad para detectar una falla. Si el personal está trabajando continuamente es aconsejable usar lentes especiales transparentes que bloquean la radiación UV-A, también es aconsejable usar guantes y gorras que protejan a la piel de la radiación. Por último se debe mantener en estado el filtro, este no tiene que tener fisuras o rajaduras por la cual pase luz visible o radiación de longitudes de onda cercana a los 3000 Angstrom. FUENTES DE LUZ BLANCA Las fuentes de luz blanca utilizadas en las pruebas de inspección con penetrantes visibles no difieren de las empleadas en otras aplicaciones de inspección visual. Algunos medios de iluminación son: a) Luz solar b) Lámparas incandescentes. c) Lámparas fluorescentes d) Lámparas de vapor de mercurio Con una lámpara incandescente blanca de 150 w, con una pantalla adecuada, produce una intensidad de luz de 1000 lux a aproximadamente a 55 cm de distancia medida desde la lámpara a la superficie de ensayo. Este valor es solo de referencia, ya que cambia, entre otros factores con el fabricante y la forma de la lámpara. Página 33 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos NIVELES DE ILUMINACIÓN PARA EL PENETRANTE VISIBLE La intensidad de la iluminación esta determinada por la naturaleza de la inspección a realizar, para discontinuidades densas o gruesas, donde las indicaciones son grandes, por lo general es suficiente un nivel de iluminación de 300 a 550 luxes (30 a 55 candelas/pie) sobre la superficie de la muestra. Para inspecciones críticas se requieren intensidades mayores, donde los niveles de iluminación deben estar en el rango de 1000 lux (100 candelas/pie). Como citamos anteriormente la norma A.S.T.M. E 165 indica un mínimo de 1000 lux sobre la zona de la superficie de la pieza a inspeccionar. MEDIDOR DE LUZ NEGRA Y BLANCA Hay varios tipos de medidor de luz negra, el más utilizado es el radiómetro o fotómetro. Cabe destacar que tanto para la luz negra o visible los instrumentos son los mismos, difieren en el que el de la luz negra, el censor es una celda fotovoltaica sensible a la longitud de onda de luz negra, la cual se adosa un amperímetro que es el que da valor en las unidades citadas. Estos a su vez pueden ser analógicos o digitales. Los medidores de luz blanca (luxómetros), tienen escalas con alcances diferentes, por ejemplo es norma encontrar luxómetros con escala de 0-20; 0-200; 0-2000; 0-20000 lux. Página 34 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Estos deberían estar certificados. La calibración de los instrumentos de medición de luz negra, se realiza con incertidumbre mas grandes que cuando se realiza la calibración con el medidor de luz blanca. Para la calibración es importante demostrar la linealidad de los equipos, para los cuales se determinan valores de interés que están relacionados a la magnitud que se va a medir. Por lo general la calibración del punto cero es mandatoria para casi todos los instrumentos de control. A modo de ejemplo, podríamos decir que si tendríamos que definir puntos de calibración para un luxómetro, estos podrían ser 0, 20, 1000, 5000, 20000 lux. En este caso no solo tendríamos cubiertos las aplicaciones en los métodos de LP y PM respecto de las condicione de iluminación, sino que también lo podremos utilizar en tres aplicaciones referidas al método radiográfico. CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE REMOVEDORES Se entiende por exceso de líquido penetrante todo aquel que no se ha introducido en la discontinuidad y permanece sobre la superficie a inspeccionar. La eliminación del exceso de líquido penetrante es una tarea delicada y del cuidado con que se realice dependerá en gran parte el resultado final del ensayo. Hay que eliminar el exceso de líquido penetrante de la superficie de la pieza, sin sacar el penetrante introducido en la discontinuidad. Se recomienda dejar un fondo mínimo que asegure una buena relación señal-ruido. Para eliminar el exceso de líquido penetrante hay que tener en cuenta los tres tipos de líquidos penetrantes que existen; - Líquidos penetrantes auto emulsificables - Líquidos penetrantes post emulsificables - Líquidos penetrantes removibles con disolventes Tanto los líquidos penetrantes auto emulsificables como los post emulsificables se eliminan con agua; los primeros llevan incorporado un emulsificador por lo que sólo necesitan agua, mientras que a los segundos es necesario aplicar un emulsificador antes de lavar con agua. Página 35 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos EMULSIFICADORES LIPOFILICOS Los emulsificadores lipofílicos contienen agentes disueltos en base aceite y trabajan por difusión, una vez aplicados, emulsifican el exceso de penetrante de base aceite, haciéndolo lavable con agua. Se aplican puros. El tiempo de emulsificación, se determina experimentalmente. Los emulsificantes lipofílicos poseen tres propiedades básicas, las cuales se deben equilibrar para asegurar las características de uso: 1.- Actividad 2.- Viscosidad 3.- Tolerancia al agua. Estas propiedades deben ser compatibles con las características del penetrante, si este es altamente insoluble en agua, es necesario utilizar emulsificantes mas activos. Página 36 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La actividad se define como la rapidez con la cual emulsifica al penetrante, de tal forma que se pueda remover con agua. Esta interacción se relaciona con la capacidad del emulsificante para actuar como dispersante del aceite del penetrante. La viscosidad y la actividad están interrelacionadas, un emulsificante muy viscoso se difunde en el penetrante a menor velocidad que un emulsificante poco viscoso. Balanceando la actividad con la viscosidad se obtienen las características para lograr tiempos de emulsificación adecuados. La viscosidad puede variar entre 10 y 100 centistokes. Por lo que es más económico emplear un emulsificante de menor viscosidad para producir los mismos resultados. La tolerancia al agua es otra propiedad importante del emulsificante. Este debe tolerar la adición del agua por lo menos en el orden del 5%. En la práctica, generalmente el tanque de emulsificante se encuentra localizado cerca de un lugar de lavado. Si por accidente se le agrega agua al emulsificante, este toma una apariencia turbia, lo que es consecuencia del grado de tolerancia al agua. Al agregar agua se reduce la actividad y la viscosidad del emulsificante. Se puede efectuar una prueba de comparación entre el emulsificante recién preparado y el emulsificante sin diluir para determinar el efecto del agua sobre los mismos. Esta comparación indica como afecta a la viscosidad del emulsificante el agregar agua y observar al emulsificante bajo la luz. Si se afecta la viscosidad del emulsificante al agregar agua, se observa que el emulsificante tiende a volverse turbio. Este experimento puede realizarse también con emulsificante usado, comparándose la cantidad de agua necesaria para enturbiar el emulsificante usado con la cantidad de agua necesaria para enturbiar el emulsificante recién preparado. Hay emulsificantes que muestran una ligera turbiedad antes de alcanzar la tolerancia establecida, la turbiedad es más notable al adicionar mas agua. Algunos emulsificantes se espesan pero no se enturbian, otros presentan ambos fenómenos. Página 37 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La volatilidad de un emulsificante debe ser baja para reducir la pérdida de evaporación y a la vez prevenir en exceso de vapores en el tanque. La tolerancia al penetrante es un requisito esencial del emulsificante ya que las partes cubiertas con penetrante se sumergen en el emulsificante. El emusificador debe tolerar un 20 % de penetrante por volumen manteniendo la sensibilidad requerida. EMULSIFICANES HIDROFILICOS Los emulsificadores hidrofílicos contienen esencialmente agentes tensoactivos y su acción es decapante y detergente. Actúan desplazando el exceso de penetrante en la superficie. Una vez aplicados, emulsifican el exceso de penetrante de base aceite, haciéndolo lavable con agua. Se aplican diluidos. El procedimiento de inspección varía cuando se utiliza emulsificadores hidrofílicos debido a que se realiza un enjuague previo a la pieza, con el propósito de remover la mayor cantidad posible del exceso de penetrante antes de aplicar el emulsificador. Página 38 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Se venden como concentrados líquidos para su dilución posterior en concentraciones que varían aproximadamente entre el 5 al 33% cuando se aplique por inmersión y del 0.5 a 5% para cuando se aplique por rociado. Como la concentración del emulsificador esta relacionada a la sensibilidad del ensayo, se deberá determinar la concentración mas adecuadas en piezas con terminaciones superficiales diferentes. Existe una relación entre la terminación superficial, concentración, modo de aplicación y el tiempo de emulsificación. Esto se deberá determinar experimentalmente y no es tan crítico como cuando se utilizan emulsificadores lipofílicos. Los emulsificantes hidrofílicos con frecuencia se drenan a través de los sistemas de desagüe. En este caso. Deben ser biodegradables, especialmente libre de espuma. Además, estos no deben contener compuestos fenólicos, cromatos o algún otro metal pesado, como ser cianuros, sulfatos o hidrocarburos clorados. Los emulsificadores lipofilicos se aplican por inmersión o inundación y los hidrófilos por inmersión, inundación o rociado, pero ambos no se deben aplicar con pincel o rodillo. VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LOS TIPOS DE EMULSIFICADORES El costo inicial del concentrado hidrofílico es similar al del emulsificador lipofílico: sin embargo, la alta dilución con agua del hidrofílico proporciona una considerable reducción del costo. Los emulsificadores hidrofílicos tienen gran tolerancia al agua, esto permite el prelavado de las piezas, que remueve aproximadamente un 80% del penetrante antes de la emulsificación, con los cual se reduce considerablemente la contaminación del emulsificante por el penetrante. El agua del prelavado puede recolectarse y separarse para recuperar el penetrante. La baja viscosidad del emulsificante hidrofílico provoca que este se escurra más rápidamente de las piezas, dando como resultado una adherencia mínima del emulsificante hidrofílico con respecto al emulsificante lipofílico que tiene mayor viscosidad. Página 39 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Los emulsificantes hidrofílicos diluidos no son inflamables y son poco tóxicos. Los emulsificantes lipofílicos tienen un alto punto de inflamación. A continuación se muestra una tabla comparativa de los dos tipos de emulsificantes. HIDROFILICO LIPOFILICO Se suministra como concentrado Se suministra listo para usarse Base agua Base aceite Baja viscosidad Alta viscosidad Tolerancia limitada al penetrante Tolerancia limitada al agua Miscible con agua en cualquier concentración Miscible con el penetrante en cualquier concentración Mayor variedad en la forma de aplicación Menor variedad en la forma de aplicación que el emulsificador lipofílico que el emulsificador hidrofílico Acción detergente Acción difusión activada por la agitación Los líquidos penetrantes removibles con disolventes requieren de un removedor, que es un preparado constituido por disolventes orgánicos adecuados a cada tipo de líquido penetrante. La forma de realizar la remoción del exceso del líquido penetrante, depende del tipo líquido penetrante utilizado (lavable con agua, post-emulsificante o removible con solvente) y del tipo de emulsificador utilizado (hidrofílico o lipofílico). Página 40 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La etapa de remoción del exceso de líquido penetrante, se debe realizar en condiciones de iluminación apropiada. CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE REVELADORES INTRODUCCIÓN El revelador es el medio que pone de manifiesto los lugares donde se encuentra retenido el líquido penetrante. Está constituido por yeso o talco finamente dividido o mezcla de silicatos y carbonatos de gran absorción y blancura, que se extienden sobre la superficie a inspeccionar después de haber eliminado el exceso de Líquido Penetrante. Las funciones y características del revelador son las siguientes: - debe ser un buen absorbente para extraer el líquido penetrante de la discontinuidad; - debe tener un buen poder cubriente, generar un buen contraste entre la indicación y el fondo de la pieza y brindar una buena definición del contorno de las discontinuidades; - debe acortar el tiempo necesario para que la indicación resulte visible; - al aplicarse, se debe poder lograr fácilmente una capa continua de espesor uniforme; - se debe poder eliminar fácilmente después de la inspección; - no debe contener productos nocivos o tóxicos. Las formas más comunes de aplicar son: - por inmersión - por pulverización (pistola, aerosol). Una capa de revelador muy fina puede hacer que no se observen las discontinuidades por falta de contraste. Una capa de revelador muy gruesa puede hacer que no se observen las discontinuidades por enmascaramiento. Los reveladores pueden ser: - reveladores secos Página 41 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - reveladores húmedos, que pueden ser: soluciones de polvo en agua; suspensiones de polvo en agua; suspensiones de polvo en disolventes - reveladores tipo película. Los reveladores húmedos no dan lugar a reveladores de polvo y son de fácil aplicación cubriendo con facilidad superficies difícilmente accesibles al polvo seco. Los reveladores húmedos acuosos, son suspensiones y soluciones de polvo en agua, tienen el inconveniente de que es necesario un cierto tiempo para que se evapore el agua de la capa de revelador, lo que prolonga la duración del ensayo. Este proceso es cómodo para instalaciones automáticas ya que no hay peligro de toxicidad. Los reveladores húmedo acuosos en suspensión, se deben agitar para evitar la formación de grumos. Los reveladores húmedos no acuosos son suspensiones de polvo en disolventes, generalmente se presentan en forma de aerosoles y se aplican por pulverización sobre la superficie de la pieza. Se deben agitar continuamente. El disolvente se evapora instantáneamente y el polvo queda sobre la pieza como una película homogénea, seca y sin cráteres. El problema de eliminación del revelador después de la inspección es más difícil en el caso de los reveladores húmedos, siendo necesario chorros de agua a presión sobre todo en superficies de cierta rugosidad. El tiempo de revelado es el tiempo que transcurre entre la aplicación del revelador y la inspección final, este tiempo no es crítico pero debe estar controlado. Las observaciones de las discontinuidades se deben realizar de acuerdo a los tiempos que se fijen en el procedimiento o instrucción escrita. COMENTARIOS SOBRE LOS TIPOS DE REVELADORES Existen tres tipos de reveladores: 1. Secos. 2. En solución acuosa (solubles en agua). 3. En suspensión (acuosa o no acuosa). Página 42 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos REVELADORES SECOS Se aplican sobre la superficie seca por: aspersión, aspersión electrostática o inmersión. Se utiliza solo con penetrantes fluorescentes ya que con los visibles no producen un contraste satisfactorio. Están constituidos de un polvo fino que, al aplicarse sobre la superficie, tiene la capacidad de adherirse en ella y formar una película muy delgada. La tendencia a fijarse no debe ser excesiva, ya que en el caso de discontinuidades muy finas, el penetrante no puede formar indicaciones nítidas sobre una capa gruesa de polvo. La figura 3.11 nos muestra la reacción del penetrante con el revelador. El color del revelador seco es generalmente blanco. En muchos casos la cantidad de polvo adherido a la superficie es tan pequeña que no es necesario su remoción después de la inspección especialmente cuando se trabajan piezas fundidas. Sin embargo en algunos casos, es esencial la remoción del revelador. En ocasiones, es suficiente eliminarlo con agua o solvente. Los reveladores secos no deben ser higroscópicos, pues durante su manejo y almacenamiento pueden perder su habilidad de fluir al ser humedecidos. Página 43 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos REVELADORES EN SOLUCION ACUOSA Con la utilización de este tipo de reveladores, se han eliminado muchos problemas inherentes a las suspensiones, ya que proveen una capa uniforme y adecuada para la inspección. Una limitante de este tipo de revelador es que la capa formada en la superficie se compone de material cristalizado que disminuye la capacidad de absorción del penetrante, comparada con la del revelador en suspensión. Además la capa de revelador es más delgada, motivo por el que deben emplearse penetrantes mas coloridos o brillantes para observar mejor las indicaciones. Los cambios de concentración debido a la evaporación, deben controlarse. La distribución del revelador sobre la superficie y su remoción después de la inspección son fáciles de llevar a cabo. Estos son utilizados tanto para visibles como fluorescentes en los penetrantes removibles con solventes o post-emulsificables ya que en los lavables con agua pueden sacar el penetrante de las discontinuidades. Estos se suministran en forma de polvo para disolver en agua en concentraciones que varían de 0.12 a 0.24 kilogramos por litro de agua destilada. La medición de la concentración se debe realizar con un hidrómetro apropiado. REVELADORES EN SUSPENSIÓN Existen dos tipos de reveladores en suspensión, el más empleado es una suspensión de revelador en agua y el otro es una suspensión en un solvente adecuado. “La formulación del material para el revelador en suspensión es más complicada que para el revelador seco. Este debe contener agentes que logren una buena suspensión. Son necesarios agentes que retarden el aglutinamiento, así como inhibidores de la corrosión”. Página 44 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos REVELADORES EN SUSPENSIÓN ACUOSA El revelador suspendido en agua fue una solución al problema de agilizar la aplicación en la inspección de piezas de tamaño mediano y pequeño, mediante el proceso fluorescente. El material para los reveladores en suspensión se suministra como polvo seco, al cual se le adiciona agua, por lo general en porciones de 50 a 150 gramos de polvo por litro de agua. Antes de secarse sobre la superficie de la pieza, la película del revelador debe poseer, en general, las mismas características del revelador seco: esto es, la habilidad de absorber el penetrante que emerge de la discontinuidad. Este revelador se puede aplicar a cualquier técnica de líquidos penetrantes. REVELADORES EN SUSPENSIÓN NO ACUOSA La técnica de la suspensión en solvente es un medio efectivo para proporcionar una capa ligera de revelador sobre la superficie, ya que los solventes usados son de secado rápido. El solvente puede o no disolver al penetrante. En ocasiones, puede servir como solvente parcial para los penetrantes coloreados visibles. Tiene la función de ayudar a extraer el penetrante de la discontinuidad y lo disuelve dándole mayor movilidad y produciendo una mancha en el revelador. En superficies rugosas, este tipo de reveladores no es adecuado. Ya que extrae todo indicio de penetrante de la superficie. Los reveladores suspendidos en solventes, generalmente se emplean para mostrar discontinuidades muy finas. Si el rociado se hace en forma rápida y ligera sobre la superficie, el penetrante es extraído de las discontinuidades, pero su difusión es minimizada por la rápida evaporación del solvente. Los solventes utilizados con mayor frecuencia son el alcohol y los solventes clorados, que tienen la ventaja de no ser inflamables. La práctica aconseja que se aplique mediante pasadas sucesivas e incentivando el aclarado. La figura 3.12 muestra esquemáticamente la formación de la película del revelador por los diferentes tipos de reveladores. Página 45 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Página 46 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LOS REVELADORES EN SUSPENSIÓN Pueden aplicarse mediante inmersión o por rociado. Se debe tenerse especial cuidado de que las suspensiones estén perfectamente bien agitadas para conservar las partículas en suspensión. Sin lo anterior no es posible controlar el espesor de la capa, lo que es gran importancia para asegurar una inspección uniforme. La principal ventaja del revelador húmedo no acuoso es que la evaporación del solvente es más rápida por lo que no se requiere de hornos de secado. Es recomendable en superficies largas y lisas como las alas de un avión ya que su rápido secado mejora la tersura superficial del revelador. Este tipo de revelador no se recomienda para rociado electrostático. Los reveladores no acuosos no tienen problemas de congelación pero si de evaporación, sobre todo si se tienen en tanques para inmersión. Este problema se reduce aplicando por rociado en cualquiera de sus variantes. La aplicación del revelador acuoso en suspensión se realiza después del lavado y antes del secado. Posteriormente, las piezas se colocan en el secador, las superficies secas se cubren uniformemente con una capa fina de revelador, reduciéndose considerablemente el tiempo de revelado ya que el calor del secado ayuda a extraer el penetrante. Con la película del revelador distribuida uniformemente, la acción de revelado se efectúa de manera más eficiente. Las ventajas de emplear revelador en suspensión acuosa se visualizan mejor cuando se utiliza equipo automático de inspección, ya que las canastas portadoras de piezas o partes individuales pueden recubrirse completamente con revelador mediante inmersión. Puesto que el líquido de suspensión es agua, se tienen dificultades al operar el equipo a temperaturas inferiores a la temperatura de congelación. Si se realizan inspecciones en lugares con altas temperaturas, se puede prevenir la evaporación del agua. Página 47 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La remoción del revelador se realiza mediante un lavado con agua, ya sea por rociado de agua caliente o por lavado mecánico utilizando detergentes. SENSIBILIDAD DE LOS REVELADORES Cada tipo de revelador posee ciertas ventajas respecto a su sensibilidad bajo ciertas condiciones operativas. Estudios de laboratorio han demostrado que el revelador en suspensión puede ser ligeramente menos sensible que el revelador seco, sobre todo al mostrar los límites de las indicaciones. La sensibilidad del revelador en suspensión puede ser afectada seriamente, si el espesor de la capa aplicada tiende a ser muy gruesa, razón por la cual es necesario mantener la concentración adecuada de las suspensiones. MANEJO DE LOS AEROSOLES Se deben manejar con mucho cuidado y comprobar el buen funcionamiento de la válvula antes de aplicar los productos sobre el material a inspeccionar. Los penetrantes y los disolventes en aerosol no necesitan agitarse ya que son soluciones homogéneas. Los reveladores en aerosol son suspensiones por lo que se deben agitar bien; llevan incorporada una bolita que facilita la homogenización y evita la formación de grumos. Se deben aplicar a una distancia adecuada para cubrir bien la pieza pero sin ensuciar demasiado la zona operacional. La práctica aconseja que se aplique mediante pasadas sucesivas e incentivando el aclarado. No deben situarse nunca cerca de fuentes de calor ni someterlos a golpes ni perforarlos. CLASIFICACION Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS EQUIPOS EMPLEADOS EN LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES La selección del equipo utilizado en la inspección con líquidos penetrantes está determinado por la cantidad y tamaño de las piezas a inspeccionar, la sensibilidad requerida, el lugar donde se efectúa la prueba, etc., tomando en cuenta estos puntos, el equipo se clasifica en tres categorías: Página 48 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos 1. Equipo portátil. 2. Equipo estacionario. 3. Unidades especiales (proceso automático). EQUIPO PORTÁTIL Equipo sencillo, de tamaño y peso reducidos, puede ser transportado a cualquier lugar remoto y ser operado manualmente. Está compuesto por envases a presión (en forma de aerosol), que contienen limpiador / removedor, penetrante visible o fluorescente, revelador no acuoso y seco, paños o trapos y brochas (Figura 7.1) Si la inspección requiere el uso de penetrante fluorescente, se incluye una lámpara de luz negra portátil y una cabina que proporciona un área oscura para la observación de las indicaciones. El sistema de luz negra portátil consiste en un transformador de corriente regulada, una caja para la lámpara, un bulbo o lámpara de vapor de mercurio de 100 watts y un filtro de alta densidad rojo púrpura (Figura 7.2) Página 49 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos EQUIPO ESTACIONARIO Es un equipo que se localiza en un lugar determinado, caracterizándose por la versatilidad en el tamaño y forma de las piezas que se pueden inspeccionar. Consta de unidades o estaciones capaces de manejar varias piezas por hora. Normalmente un equipo de inspección está compuesto por: a) Estación de prelimpieza (separada de la estación del penetrante). b) Estación del penetrante. c) Estación de drenado (opcional). d) Estación del emulsificador (opcional). e) Estación de remoción del exceso de penetrante (incluye equipo de rociado). f) Estación de secado-generalmente del tipo de horno –(opcional). g) Estación del revelador (incluye equipo de rociado o cámara de polvos) h) Estación de inspección (cabina con luz negra o mesa con luz visible). i) Estación de limpieza posterior (separada del resto dela unidad). Página 50 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos El número de estaciones y la disposición de las mismas depende del penetrante utilizado, del método de remoción del penetrante y del tipo de revelador. Así, en la figura siguiente se muestra el arreglo y disposición de un equipo estacionario para una prueba con penetrante visible y revelador seco. En caso de utilizar en suspensión, la estación de revelado estará después que la de secado. A continuación se muestran diferentes arreglos del equipo estacionario, dependiendo del tipo de penetrante y revelador utilizado. Página 51 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Dentro del equipo adicional se encuentran las bombas que están instaladas en las estaciones del penetrante, del emulsificante y del revelador húmedo para agitar las soluciones. Los termostatos y termómetros proporcionan el control de temperatura en el líquido penetrante en el secado; el cronómetro controla el ciclo del penetrante, emulsificante, revelador y secado. EQUIPO ESTACIONARIO PARA PROPÓSITOS GENERALES El equipo para propósitos generales se compone de varias estaciones que manejan sólo algunas partes por hora, así como también combinaciones de grandes unidades. El equipo, independientemente del tamaño o la capacidad, generalmente tienen las siguientes características: a) El equipo es una colección de unidades pequeñas y simples, las cuales pueden ser arregladas en varias secuencias b) El proceso es realizado manualmente o mediante dispositivos manuales como transportadores de rueda y polipastos. c) Teniendo como limitante sólo las dimensiones de una unidad en particular, la forma o tipo de artículos que pueden ser inspeccionados es limitado. ESTACION DE PENETRANTE Pueden ser de dos tipos: a) Por rociado en cualquiera de sus variantes. b) Por inmersión. ESTACION DE ROCIADO El penetrante es aplicado por aspersión, el cual cuenta por lo general con un sistema de ventilación para evitar la acumulación de vapores. Normalmente, la misma estación es empleada para el drenado del exceso de penetrante. Página 52 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ESTACION DE INMERSIÓN Y DRENADO DEL PENETRANTE El penetrante está contenido en un tanque localizado generalmente en el extremo izquierdo de la unidad y se puede aplicar a la pieza de inmersión, por vaciado o con brocha. La sección de drenado se localiza cerca del tanque que contiene el penetrante. Después de que las piezas han sido cubiertas con penetrantes, se colocan sobre el emparrillado en el área de drenado, con el objetivo de que se escurra el penetrante hacia el interior del tanque dejándolas el tiempo suficiente para permitir que el penetrante se introduzca en las discontinuidades. ESTACION DE REMOCIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE Puede ser de tres tipos: a) Para removibles con solvente b) Para removibles con agua c) Para postemulsificantes Por lo regular se localiza en la parte central del tren de inspección y adyacente a la zona de aplicación del penetrante. ESTACION PARA PENETRANTES REMOVIBLES CON SOLVENTE Está compuesta por una mesa de trabajo, un sistema de distribución o almacenamiento de material absorbente para la limpieza; un depósito para el material de limpieza usado y un sistema dosificador del líquido removedor. Puede contar con sistemas de iluminación blanca o negra, dependiendo del penetrante empleado. ESTACION PARA LA APLICACIÓN DEL EMULSIFICADOR Es similar a la estación de inmersión, ya que cuenta con un tanque abierto que contiene al emulsificador y un área de drenado del exceso. Suele estar entre la estación de aplicación y la remoción del excedente . Página 53 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ESTACION PARA PENETRANTES REMOVIBLES CON AGUA Está equipada con un sistema de drenado y una manguera con una boquilla especial para lavar las piezas manualmente. También está equipada con un sistema de iluminación con luz blanca o negra montado sobre el tanque de lavado, de tal forma que el técnico pueda observar cuando todo el exceso del penetrante ha sido removido. Página 54 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ESTACION DE SECADO Está constituido por secadores que circulan el aire caliente, los cuales se localizan en la parte posterior de la unidad. La temperatura del secado es controlada por medio de un termostato. Pueden secarse rápidamente piezas grandes y complicadas, la parte frontal del secador está cubierta con cortinas que retienen el calor y mantienen una circulación adecuada del aire en el interior de la estación (Figura 7.6). Esta estación es recomendable cuando se emplean penetrantes lavables con agua o postemulsificables. ESTACION DEL REVELADOR Está diseñada para emplearse con revelador seco o en suspensión. Cuando se emplea revelador seco, las piezas se lavan para eliminar el exceso de penetrante y se secan completamente antes de aplicar el revelador. El revelador está contenido en un tanque cercano a la esquina de la zona de trabajo (Figura 7.6). Por lo general el revelador en forma de polvo se aplica mediante inmersión aunque también puede ser por aspersión sobre la pieza. Página 55 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La técnica de inmersión también puede ser empleada con el revelador húmedo. Existe un emparrillado removible sobre el tanque de revelado en el que pueden ser colocadas las piezas para que escurra el revelador húmedo después de que ha sido aplicado. En este último caso, el tren de secado se coloca después de la estación de revelado. ESTACION DE INSPECCION Es común que se ubique a la derecha y al final del tren de inspección y que cuente con sistemas de iluminación tanto estacionarios como móviles de luz blanca y negra. Cuando se emplean líquidos fluorescentes, esta estación es una cabina cerrada para impedir la entrada de luz. UNIDAD ESTACIONARIA DE TAMAÑO REDUCIDO Aunque las unidades estacionarias pequeñas proporcionan los suficientes medios para llevar a cabo todas las etapas de inspección, éstas tienen ciertas limitaciones: a) Debido a que el equipo es pequeño, las piezas de dimensiones mayores a las del tanque no pueden ser introducidas b) Existe un límite en el número de piezas que pueden ser inspeccionadas en un tiempo determinado, debido al tamaño del equipo. UNIDADES ESPECIALIZADAS PARA GRANDES VOLÚMENES DE PRODUCCIÓN En las operaciones de manufactura en donde se producen grandes cantidades de piezas, la inspección de las mismas se realiza introduciendo bandas transportadoras. El método de líquidos penetrantes se presta por sí mismo a la mecanización. En tal caso, es necesario diseñar un equipo especial tal que su operación se coordine con el sistema de producción; generalmente contiene transportadores y accesorios para la fijación. Este tipo de equipo únicamente requiere los servicios de un operador, para cargar las piezas en el transportador. Página 56 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La rapidez con que se lleva a cabo la inspección está determinada por la línea de producción y el tamaño de la cabina. El tiempo de la inspección para una pieza puede ser reducido al mínimo mediante dispositivos que faciliten al técnico la observación de la pieza. UNIDADES AUTOMATICAS EQUIPADAS CON TRANSPORTADORES Existen equipos especialmente diseñados para la inspección de piezas fundidas, las cuales después de ser colocadas en el transportador, pasan automáticamente por las estaciones y son colocadas finalmente en la cabina de inspección. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DEL EQUIPO Para determinar los requisitos del equipo de proceso, debe tenerse en cuenta la capacidad de la línea de producción y considerar factores como: 1.- Manejo de piezas pequeñas Cuando se maneja una cantidad significativa de piezas pequeñas en unidades de este tipo, el método mas práctico para inspeccionarlas es empleando canastas de alambre con mallas abiertas. Las canastas cuadradas son mas convenientes, en donde se realiza un lavado manual, pero las redondas proporcionan un mejor balance cuando se usa un lavador automático. Mediante la utilización de las canastas y del uso de un lavador automático, el técnico puede inspeccionar miles de pequeñas piezas por hora. 2.- Tipos de piezas a inspeccionar - Tipo de material - Forma, tamaño y peso de las piezas Página 57 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Volumen de inspección - Etapa de proceso de manufactura en la que se efectúa la inspección - Aplicación crítica o no crítica 3.- Tipos de defectos que se buscan - Naturaleza de los defectos buscados - Requisitos de la especificación de proceso 4.- Factores que afectan la velocidad de producción - Como llegan las piezas para su proceso - Equipo existente para el manejo de las piezas. - Número y nivel de habilidad de los operadores - Equipo requerido para la descarga de las piezas 5.- Requisitos particulares del proceso - Temperatura máxima y/o mínima de las piezas - Tratamiento de prelimpieza y poslimpieza 6.- Requisitos del equipo o facilidades necesarias para cumplir con las especificaciones de los diferentes códigos y normas de seguridad y de salud - Espacio disponible - Requisitos del nivel de ruido en el área general. - Acceso por medio de transportadores u otro equipo similar Una vez definidos los factores antes descriptos, es posible seleccionar cual es el método y tipo de Líquidos Penetrantes a ser empleados, así como el grado de automatización o mecanización que se requiere para optimizar la Inspección No Destructiva. Página 58 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Si bien cada proceso y cada material tienen características particulares, que no pueden detallarse en un texto como el presente; el ensayo, la práctica y la experiencia permitirán conocer la información específica necesaria que conduzca a la finalidad de los Ensayos No Destructivos: mejorar el producto, a fin de competir en los mercados con el mayor recurso; alta confiabilidad, resultado de un eficiente control de calidad. METODOS DE EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS DE LIQUIDOS PENETRANTES INTRODUCCIÓN En esta sección se describen los métodos empleados para evaluar la sensibilidad de los sistemas penetrantes, bajo condiciones específicas de prueba. Todos los materiales del sistema penetrante deberán ser sometidos a “ensayos de calificación”. Este es un control operativo y adicional a los ensayos de calificación y calidad de los productos. Página 59 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos La sensibilidad obtenida en la pieza de referencia, no es indicativa de la sensibilidad que se puede obtener en la pieza que se está ensayando. Un componente con una discontinuidad conocida y calificada, se puede tomar como una pieza de referencia. Existen otras piezas de referencia como los bloques o patrones fabricados de acuerdo a las recomendaciones de Códigos o Normas. Los bloques patrones más utilizados son: - aluminio - placas de latón o cobre con un depósito electrolítico de una capa delgada de níquel seguida de una capa de cromo. La capa de cromo es frágil y su espesor determina la profundidad; - acero inoxidable con recubrimiento de cromo. BLOQUE DE COMPARACIÓN DE ALUMINIO Son relativamente fáciles de fabricar, económicos y en el Código A.S.M.E. Sección 5 Artículo 6 a partir del año 2004 aparece como Apéndice Mandatorio y también su criterio para la fabricación. CRITERIOS GENERALES DE FABRICACIÓN Para la fabricación de estos bloques se puede emplear una placa de aluminio laminada de 3x2x3/8 de pulgada, la cual se maquina para simular rugosidad superficiales. Después se calienta con un mechero Bunsen por lo menos durante 4 minutos, aplicando el calor en forma constante en el centro de la placa para que presente una diferencia de temperatura del centro hacia los extremos, hasta alcanzar una temperatura de aproximadamente 525ºC, se templa (en agua fría) produciendo de esta forma las grietas en la placa. Se calienta nuevamente para eliminar cualquier residuo de agua en las grietas. Como último paso los bloques se deben cortar a la mitad. Antes de iniciar la comparación, debe colocarse una marca distintiva en cada bloque, como identificación de la técnica que se aplicó en sus distintas secciones. Página 60 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos RENOVACIÓN DE LOS BLOQUES Los bloques de aluminio no se deben utilizar para efectuar una nueva comparación sin haberlos limpiado correctamente. Al paso del tiempo los bloques se obstruyen y contaminan, por lo que se deben renovar de acuerdo al siguiente procedimiento: a) Desengrase al vapor b) Limpiar con una brocha, agua y jabón c) Remojar en acetona, mínimo durante toda la noche. d) Lavar con agua e) Calentar con un quemador a 422ºC y templar f) Calentar moderadamente para eliminar cualquier rastro de agua y dejar enfriar a temperatura ambiente. PROCEDIMIENTO PARA EL USO DE LOS BLOQUES DE COMPARACIÓN DE ALUMINIO Para verificar la funcionalidad de los penetrantes utilizados se procede de la manera siguiente: El penetrante de prueba se coloca en el bloque (A) y el penetrante con sensibilidad conocida se coloca en la otra mitad, el bloque (B) de aluminio. Se debe utilizar en ambos casos la misma secuencia de operación. Posteriormente, se realiza la comparación entre ambos bloques mediante la inspección de las indicaciones presentes (nitidez, definición, color y las características similares de interés), realizándose así la calificación del sistema penetrante. Por ejemplo, cuando no es práctico realizar una inspección a una temperatura entre 10 y 52º C (según ASME), el procedimiento de inspección a la temperatura propuesta requiere de la calificación del sistema. Para ello se utiliza el bloque de comparación en donde una sección se examina a la temperatura de ensayo y la otra a la temperatura entre 10º y 52º C. INTERPRETACIÓN DE LOS BLOQUES DE COMPARACIÓN Una vez efectuado el procedimiento para la verificación del sistema penetrante mediante los bloques de aluminio, se examina el bloque, ya sea bajo luz normal o con luz negra, de acuerdo a los tipos de Página 61 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos penetrantes utilizados (visibles o fluorescentes). Si no existen diferencias sobresalientes entre las dos mitades del bloque, se puede considerar que el procedimiento de inspección conserva la sensibilidad deseada. LIMITACIONES DE LOS BLOQUES DE COMPARACIÓN DE ALUMINIO Existen ciertas precauciones que se deben tomar en cuenta para el uso de los bloques de aluminio. a) Las grietas artificiales en los bloques de aluminio no son uniformes, es imposible fabricar dos bloques idénticos. Algunos bloques son más efectivos que otros para indicar diferencias entre sistemas penetrantes b) Estos bloques son confiables para evaluar los sistemas penetrantes, sin embargo, se debe tener cuidado y en cuenta que el comportamiento en otras piezas puede ser diferente. c) Estos ensayos pueden demostrar si los penetrantes ya usados conservan las mismas características de sensibilidad que penetrantes nuevos. d) A pesar de estas limitaciones, los bloques de aluminio son bastante utilizados. PATRON DE ALUMINIO DE ACUERDO A CRITERIOS DEL CODIGO ASME Página 62 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos PLACAS DE PRUEBA CON DEPOSITOS METALICOS CROMO-NÍQUEL CON GRIETAS SUPERFICIALES Las placas recubiertas con níquel-cromo, se utilizan fundamentalmente para la evaluación de la sensibilidad de un sistema penetrante, como así también, para calificar el sistema penetrante en condiciones de trabajo contempladas en un procedimiento escrito. Generalmente las pruebas efectuadas con estas placas no proporcionan información útil sobre el nivel de color o de fluorescencia causados por la rugosidad de las superficies de prueba, o sobre la capacidad del penetrante para revelar microfracturas en presencia de porosidades. Este tipo de placas se obtiene por medio de un depósito electrolítico de una capa delgada de níquel seguida de una capa de cromo sobre una superficie pulida de cobre o de latón. La capa de cromo es frágil, las grietas pueden ser generadas por doblado del panel (en forma curva). La profundidad de la grieta es controlada por el espesor de la capa de cromo. La profundidad de la grieta varía en un rango de Página 63 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos 5 a 50 μm. La amplitud de la grieta se puede medir de forma práctica mediante el uso del microscopio electrónico o algún otro medio visual adecuado. TAMAÑO DE LAS GRIETAS EN LAS PLACAS CON DEPOSITO CROMO-NÍQUEL El tamaño y tipo de la grieta en este tipo de placa están determinados por la composición del baño y por la técnica de depósito empleada. En la especificación MIL-1-8963 se clasifican las grietas en tres tamaños: a) Grietas burdas con amplitud de 10 μm y profundidad de 50 μm aproximadamente b) Grietas medias con amplitud de 2 a 3 μm y profundidad de 40 μm aproximadamente c) Grietas finas con amplitud de 0,5 μm y profundidad de 2 μm aproximadamente Página 64 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos EMPLEO DE LAS PLACAS CON DEPOSITO CROMO-NIQUEL Esta placa se emplea para determinar la sensibilidad de los penetrantes por medio de comparación, pueden utilizarse varias veces sin sufrir modificaciones. A modo de ejemplo a continuación, se da una selección del tipo de placa a utilizar en función del sistema a emplear. a) La placa con grietas burdas se emplea para evaluar los penetrantes visibles y fluorescentes de baja sensibilidad. b) La placa con grietas medias se emplea en la evaluación de penetrantes visibles de alta sensibilidad y de penetrantes fluorescentes de media y alta sensibilidad. c) La placa con grietas finas se emplea en la evaluación de penetrantes fluorescentes de alta y muy alta sensibilidad, especialmente con reveladores no acuosos. En la figura siguiente se muestra una placa para la evaluación de la sensibilidad. Debido a que la superficie de estas placas es altamente reflexiva, al efectuar la observación deben sostenerse en un ángulo tal que el haz de luz no se refleje directamente. Esta superficie dificulta la observación de las indicaciones antes de la aplicación del revelador. Página 65 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos PATRONES CON RECUBRIMIENTO DE LATON-CROMO-NIQUEL Y SU REFERENCIA Página 66 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Las medidas de estos patrones, son orientativas CUIDADO Y MANEJO DE LAS PLACAS CON DEPOSITO CROMO-NÍQUEL Para evitar el daño de las placas, es recomendable observar las siguientes precauciones: a) No doblar las placas, pues se incrementa el tamaño de las grietas existentes y pueden crearse nuevas grietas b) Es muy importante efectuar la limpieza de las placas después de cada ensayo, para evitar interferencias en los ensayos posteriores. Se recomienda practicar el siguiente proceso: - Limpiar la placa con un paño suave, saturado con una solución líquida de detergente suave. Se recomienda un emulsificante común hidrofílico. Enjuagar con agua mediante rociado para remover el revelador y parte del penetrante. - Sumergir la placa en acetona durante unos minutos y agitar para remover el penetrante atrapado en las grietas. Cambiar la acetona en intervalos regulares. De ser posible, para realizar la limpieza usar una cuba ultrasónica. - Sacar la placa. Si la limpieza no es completa, repetir el paso en que se emplea acetona. Página 67 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos PATRON DE CROMO NIQUEL CONTAMINADO En las figuras siguientes se muestra el patrón de 20 μ que por mal limpieza se contaminó ya que para un mismo proceso, se observa correctamente el de 10 y 30 μ. Página 68 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos PANEL DE CONTROL PARA LIQUIDOS PENETRANTES FLUORESCENTES PSM-5 EN CONCORDANCIA CON EXIGENCIAS DE PRATT AND WHITNEY Estos patrones se utilizan para monitorear cambios súbitos de capacidad en los materiales y en los equipos por el método de líquido penetrante empleado. Se debe conducir este sistema de ensayo previo a aceptar partes de producción y dejar asentado las variables de proceso en libro de registro por ejemplo, tiempo de prelavado, tiempos de emulsificación y drenado, temperatura del horno de secado y tiempo de exposición, temperatura y presión del agua de lavado y tiempo de revelado. Estos paneles suelen usarse en pares. Sin embargo los dos paneles no tienen exactamente los mismos patrones de fisuras pero hay similitudes muy cercanas en estos patrones. Sobre recibo, hay una diferencia en los patrones de fisura, los paneles deben ser procesados para establecer una línea de base en orden para grabar fisuras características para propósitos de referencia. Se designara un panel como panel de trabajo y el otro como control o panel maestro. Usar el panel de trabajo para conducir rutinarios sistemas de ensayo. Periódicamente usar el panel de control para validar los resultados del panel de trabajo o para verificar anomalías del sistema revelado por el panel de trabajo. Adicionalmente, ambos paneles deben ser revalidados periódicamente contra algún otro dentro del laboratorio usando nuevos materiales. Esto es también benéfico para comparar periódicamente el panel de trabajo procesado con material de la línea de producción contra el panel de control procesado con nuevos materiales desde el laboratorio. Los técnicos de producción deben presenciar estos ensayos. DISEÑO DE LAS PLACAS DE MONITOREO Un panel de monitoreo se fabrica con acero inoxidable de 2,3 mm (0,090 pulg.) de espesor, en forma de rectángulo con medidas aproximadas de 10 x 15 cm (4 x 6 pulg.). Un lado del panel se recubre con cromo. Posteriormente se inducen 5 fracturas centrales mediante un equipo para medición de dureza con carga variable. En la figura 5.2 se muestra un patrón de grietas colocadas en orden de magnitud: las mas grandes son fácilmente visibles con materiales de baja sensibilidad, mostrándose como una grieta de Página 69 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos consideración. Las mas pequeñas son difíciles de observar aún con materiales penetrantes de alta sensibilidad. Sobre la misma cara de la placa y adyacente al depósito de cromo, existe un área de óxido de rugosidad media, que se limpió con arena a presión; dicha área se empleó como monitor para los niveles de color o fluorescencia. PROCEDIMIENTO ESPECIFICO DE USO 1- Este panel se debe limpiar y secar completamente antes de usar. 2- Poner el panel cerca del cesto de piezas en la posición más cercana y erguida como sea posible, no deberá posicionarse en forma plana,. Típicamente, el panel es procesado con el centro de la fisura grande en la posición superior. 3- Registrar todas las variables de proceso en su correspondiente registro. El panel puede ser procesado solo o con otras partes. Si es procesado con otras partes, se debe asegurar que Página 70 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos las otras piezas no dañen el panel. También, si el panel es procesado con otras partes que deben ser prelavadas no prelavar el panel si este corre riesgo de shock térmico. 4- Seguir los procedimientos normales de producción. Si es procesado manualmente, se sugiere usar los parámetros más adversos a la capacidad del sistema, tal como .... a- ...el tiempo mínimo deducible de penetración. b- ...máximo lavado, emulsificación y tiempos de drenado. c- ...máxima temperatura del horno de secado y tiempo de exposición. d- ...el tiempo mínimo deducible de revelado. 5- Manejar con cuidado el panel cuidando de que no sufra ralladuras, golpes, caídas, shock térmico u otro daño posible. 6- Limpiar el panel inmediatamente después de usarlo, ver la sección de mantenimiento por los métodos de limpieza. Asegurarse que el panel este limpio y seco antes de cada uso. CONSIDERACIONES ESPECIALES DE USO 1- Usar otro juego de paneles para cada sistema de penetrantes. No usar penetrantes con diferentes niveles de sensibilidad en el mismo juego de paneles. 2- Los paneles PSM-5 deben ser recalibrados periódicamente. Dentro de la empresa se debe recalibrar cada seis meses dependiendo del uso que se les de a los paneles y como sean mantenidos, de todos modos la recalibración no puede pasar del año de uso. Los paneles pueden volver a fábrica para limpieza, para re-arenar, medición de las fallas y recertificación. 3- Los paneles deben ser protegidos de ralladuras o rasguños, fisuración por temperatura, sobre frotamiento de la superficie arenada, y exposición a materiales corrosivos. Página 71 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos 4- Con el uso, hay una tendencia de las pequeñas fisuras a obstruirse con residuos y la superficie arenada de perder rugosidad. Por favor referirse a la sección de mantenimiento de este boletín. CARACTERÍSTICAS QUE AFECTAN LAS INDICACIONES DE LAS PLACAS DE MONITOREO El funcionamiento confiable de un sistema de penetrantes se verifica por la detección del número requerido de grietas centrales, en tanto que las características de lavado del sistema se comprueba por la apariencia del área oxidada, después de concluido el proceso. Si existen cambios en cualquiera de los siguientes aspectos del sistema penetrante, esto puede afectar adversamente su funcionamiento: 1. Composición del penetrante (contaminación) 2. Composición del emulsificador (contaminación) 3. Intensidad del revelador. 4. Modo y tiempo de penetración del revelador. 5. Modo y tiempo de penetración del emulsificante. 6. Lavado con agua a presión, temperatura y tiempo de permanencia. 7. Temperatura del horno y tiempo de penetración. Estas pruebas alertan al personal sobre problemas mayores que puedan afectar el funcionamiento del sistema penetrante. La placa se debe procesar a intervalos frecuentes y regulares sobre una programación definida. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS CON LAS PLACAS DE MONITOREO La efectividad de la placa monitora depende directamente de la habilidad del operador que efectúa la prueba. El técnico debe ser capaz de distinguir las diferencias entre una placa y otra. El cambio puede ser un aumento en el nivel de color o de fluorescencia o una marcada disminución en la brillantez de las indicaciones. Página 72 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos MANTENIMIENTO Y LIMPIEZA: Estos paneles son fabricados con acero inoxidable cromado para una larga duración y no son fácilmente dañados como los CR-NI o cuando los paneles de aluminio son expuestos a corrosión. Estos paneles (PSM-5) deben ser manejados adecuadamente para prevenir: 1- Rallar las secciones cromadas o arenadas. 2- El calor excesivo podría fisurar el cromado. a. El excesivo frotamiento o cepillado podría disminuir la rugosidad de la parte arenada b. La sobre exposición a los materiales corrosivos pueden picar el cromado 3- Contaminación y obstrucción de las fisuras LA IMPORTANCIA DE LA POST LIMPIEZA La pos limpieza es esencial para atrasar o prevenir obstrucciones de las pequeñas fisuras. El panel se debe limpiar inmediatamente después de cada ensayo. No permitir al penetrante secar u oxidarse en las fisuras. Limpieza después de cada uso Extender el remojo por lo menos cuatro horas dentro de un solvente volátil como alcohol isopropílico. Previo al remojo es aconsejable remover el revelador de la superficie del panel con una solución detergente débil (por Ej. ER 83, 1 al 5% en solución) y un cepillo blando, seguido de un sencillo enjuague con agua. No hace falta secar el panel después de la inmersión en alcohol. La limpieza ultrasónica con un solvente volátil es la preferida para el método de pos limpieza, siempre que el solvente cumpla los requerimientos de salud y seguridad. Luego de la limpieza ultrasónica debe seguirle un baño en alcohol isopropílico. Fisuras obstruidas Hay una tendencia de las pequeñas fisuras a obstruirse con residuos, como partículas de revelador y minerales duros del agua (calcio, magnesio) y volverse indetectables. Esto puede minimizarse si la pos Página 73 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos limpieza incluye la remoción de las partículas de revelador con una solución detergente como la que se detalla más abajo y utilizar agua destilada para el tratamiento del panel especialmente en el enjuague final. Una manera de desobstruir fisuras es poner sobre la fisura una gota de un material ácido suave aproximadamente tres minutos. Luego enjuagar cuidadosamente con agua, usando agua destilada. Secado antes de re-uso: los solventes y el agua pueden interferir en el ensayo con este panel por lo tanto deberá secarse completamente antes del ensayo dejando evaporar. Si el secado completo esta en duda se puede secar en horno. Prevenir fisuras dejando enfriar antes de aplicar el penetrante. Limpieza esmerada periódica: A pesar de la pos limpieza, el residuo del penetrante se puede acumular en las fisuras. Por lo tanto después de una limpieza es recomendable usar revelador de manera periódica para el mantenimiento. Introducir el panel toda la noche en solvente, luego secar y aplicar revelador húmedo no acuoso. Luego colocar el panel en horno a 180º F (82º C) un periodo de 10 minutos. El calor y el revelador deben dibujar el residuo de penetrante disuelto en la superficie. Colocar el panel a enfriar, luego remover el revelador y examinar bajo luz negra. Si las fisuras son detectables continuar con el proceso descrito. Para paneles muy contaminados un enjuague adicional con ultrasonido es posiblemente requerido. Vida útil del panel: Muchos factores influyen en la vida de este panel patrón. Excesivas fisuraciones en caliente, ralladuras, boquetes, y trato rudo acortan la vida del panel. Además las fisuras naturales del panel tienden a propagarse con los ciclos de calentamiento. Eventualmente se deberá remplazar. LIMITACIONES DE LAS PLACAS DE MONITOREO Las placas de monitoreo no están diseñadas para reemplazar la examinación periódica de los reactivos químicos que proporcionan la brillantez, para la contaminación del agua o cualquier otro deterioro. No reemplazan tampoco la inspección periódica de los controles de presión y temperatura, las aberturas de las toberas o cualquier otro componente del equipo de proceso. Página 74 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos LIMITACIONES DE LA REPRODUCTIBILIDAD DE LOS PATRONES DE FRACTURA DE LOS PANELES DE PRUEBA Cualquier tipo de fractura, independientemente del método de producción utilizado, tendrá un punto de iniciación infinitesimal. Esta zona de problema, que mantiene una fuerza capilar tremenda, es capaz de atrapar y mantener todos los tipos de contaminación. Este hecho, junto con la imposibilidad de limpiar el área de la fractura, es la razón principal para no obtener resultados reproducibles en los paneles de prueba. Si la fractura se reproduce en una superficie laminada con un recubrimiento electrolítico o anódico, el problema aumenta debido a la separación de las capas laminadas. Página 75 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos INSTRUMENTOS DE MEDICION A continuación se muestran los instrumentos de medición que son necesarios para la implementación de las técnicas del método de líquidos penetrantes. Página 76 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Para la aplicación de todos los métodos de Ensayos No Destructivos es necesario contar con instrumentos de medición para asegurarnos trabajar dentro de criterios de aseguramiento de calidad. Muchos de los instrumentos de medición se aplican en varios métodos, por lo que hoy en día se hace necesario contar con ellos. A modo de ejemplo podemos nombrar el caso del termómetro que se utiliza en muchas aplicaciones de Radiografía Industrial, como ser el control de la temperatura de los baños de procesado, del horno de secado etc., en Ultrasonidos, cuando se debe medir la temperatura de la pieza para realizar correcciones de la medida por variación de la velocidad acústica, en Líquidos Penetrantes para medir la temperatura de la superficie de la pieza, del agua con que se realiza la remoción del exceso de líquido penetrante etc. De la misma manera, se podría dar ejemplos de aplicaciones del luxómetro, sea en líquidos penetrantes, partículas magnetizables o radiografía industrial. Todos los instrumentos deberían estar certificados, por lo que es importante el conocimiento de valores de referencia aplicables a la técnica y al método en cuestión, por ejemplo, un termómetro con termocupla en las diferentes técnicas de los métodos, deberá medir correctamente valores cercanos a 0, 4, 10, 18, 20, 22, 24, 26, 30, 40, 52, 70, 100, 200, 300, 400, 525 grado Celsius. A continuación se da una descripción breve de algunos instrumentos de medición. Por lo general la calibración del punto cero es mandatoria para casi todos los instrumentos de control. Todos los instrumentos deben tener linealidad en sus escalas de medición. REFRACTÓMETRO Este es un instrumento que sirve para medir concentraciones de productos orgánicos e inorgánicos, presentes en una solución acuosa. La manera de trabajar de este instrumento es la siguiente: Cuando un haz de luz ingresa en el prisma del instrumento este se refractara e indicara el cero en la escala de concentración cuando se coloco sobre el cristal de medición agua destilada, este cero se calibra según el instrumento. Si en cambio en esta agua se disuelve un componente como en nuestro caso lo son los emulsificadores hidrofílicos el haz de luz que ingresa en el instrumento se refractara más indicando en la escala una concentración mayor. Cabe destacar que con la compra del instrumento vienen tablas de Página 77 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos corrección por temperatura. No es así en los refractómetros auto compensados que compensan la lectura automáticamente entre temperaturas de 10 y 38 grados sin necesidad de recurrir a la tabla. Estos refractómetros miden la concentración en una escala llamada Brix que determina el porcentaje de concentración de cualquier producto orgánico e inorgánico disuelto en agua, cabe destacar que hay refractómetros para usos especiales por eso para la compra hay que asegurarse que sea para medir todo tipo de soluciones como el refractómetro magnaflux (con escala de hasta 30 Brix) que es vendido para medir la concentración de hidrofilico que no es ni mas ni menos que un refractómetro con escala Brix. HIDROMETRO Este instrumento se utiliza para medir la densidad de un líquido. En nuestro caso se utiliza para medir la densidad del revelador húmedo en suspensión acuosa. Hay varios tipos de hidrómetros, están los que indican la densidad en grados Baumé, en estos se debe recurrir a una tabla para ver la correspondiente densidad en kg/m³, están los hidrómetros que indican la densidad en grados API en cuyo caso también se debe recurrir a una tabla y están los que indican la densidad en gr/cm³, estos son los que se deberán utilizar ya que son los de mas fácil lectura. Para cada uno de estos casos hay dos tipos, para densidades mayores que el agua y para menores de ella. En líquidos penetrantes se utilizan los de densidad superior al agua ya que se le agrega revelador al agua destilada. En las comprobaciones de densidad se deben hacer correcciones por temperatura por lo tanto es indispensable contar también con un termómetro para medir la temperatura teniendo cuidado además que no haya mucha diferencia de temperatura entre los instrumentos ( que se encuentran a temperatura ambiente) y la temperatura del líquido a examinar. El cero, se determina introduciendo el instrumento en agua destilada. MEDIDOR DE LUZ NEGRA Y BLANCA Hay varios tipos de medidor de luz negra, el más utilizado es el radiómetro o fotómetro. Cabe destacar que tanto para luz negra o visible los instrumentos son los mismos, difieren en el que el de la luz negra, el sensor es una celda fotovoltaica sensible a la longitud de onda de la luz negra, la cual se adosa un amperímetro que es el que da el valor en las unidades citadas. Estos a su vez pueden ser analógicos o digitales. Página 78 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Los medidores de luz blanca (luxómetros), tienen escalas con alcances diferentes, por ejemplo es normal encontrar luxómetros con escalas de 0-20; 0-200; 0-2000 lx. La calibración de los instrumentos de luz negra, se realiza con incertidumbres mas grandes que cuando se realiza la calibración con el medidor de luz blanca. Para la calibración es importante demostrar la linealidad de escala de los equipos, para los cuales se definen valores de interés que están relacionados a la magnitud que se va a medir. A modo de ejemplo, podemos decir que si tenemos que definir puntos de calibración para un luxómetro, estos pueden ser 0, 20, 1000, 5000, 20000 lx. En este caso no solo tendríamos cubiertas las aplicaciones en los métodos de LP y PM respecto de las condiciones de iluminación, sino que también lo podemos utilizar en tres aplicaciones referidas al método radiográfico. INTERPRETACIÓN DE LAS INDICACIONES OBTENIDAS EN LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES En esta sección se resume las características de diferentes tipos de discontinuidades detectables por el método de líquidos penetrantes, así como la definición de una serie de conceptos importantes para la interpretación de resultados: como por ejemplo discontinuidad, tipos de discontinuidad (inherente de proceso y de servicio), proceso de manufactura del que se obtienen (tratamiento térmico, maquinado, depósitos metálicos), indicación relevante y no relevante, etc. Así mismo, se definen las funciones del inspector, remarcado que requiere experiencia para efectuar las pruebas, además de una absoluta honestidad en la evaluación e interpretación de las indicaciones. También se presenta un glosario de los términos empleados para describir las causas de las discontinuidades y los defectos encontrados en los materiales. Página 79 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos FUNCIONES DEL INSPECTOR. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES. En todos los métodos de ensayos no destructivos, incluyendo la inspección por líquidos penetrantes, se producen indicaciones indirectas, las cuales deben ser correctamente interpretadas antes de obtener información útil. Existe una gran tendencia por parte de los inspectores de confundir los términos “Interpretación” y “evaluación”. Actualmente, estos se refieren completamente diferentes en el proceso de inspección y requieren distintas categorías de conocimiento y de experiencia por parte del inspector. El término “interpretar” una indicación significa tomar una decisión de las causas que la originan. La “evaluación” es posterior a la interpretación. Si por ejemplo, existe una fractura, debe evaluarse su efecto antes de usar la pieza o de pasarla a su proceso posterior. Para interpretar las indicaciones correctamente, el inspector debe familiarizarse completamente con el proceso que esta empleando. Debe saber si se efectuó correctamente, además de ser capaz de obtener toda la información acerca de una discontinuidad y sus consecuencias en la pieza. Esta tarea se vuelve muy sencilla cuando el inspector posee conocimientos acerca de la pieza de prueba, como el proceso de fabricación, los defectos característicos del material, etc. Puesto que la evaluación correcta de las indicaciones obtenidas depende de la interpretación exacta de las mismas, el inspector es un elemento clave del proceso. Generalmente, el operador de una máquina solamente separa las piezas que no cumplen las especificaciones y deja la decisión de su destino a otras personas. En muchas ocasiones se espera que el inspector que observa la indicación, también la interprete. Por lo que un inspector hábil y con experiencia puede ser de gran utilidad para mejorar los métodos de inspección. A continuación se definen algunos términos importantes en la interpretación de indicaciones: Página 80 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos INDICACIÓN. Es una señal o marca producida por una alteración detectada por el método de inspección no destructiva. Pueden ser: - Falsas. - No relevantes. - Relevantes INDICACIÓN FALSA. Es aquella que aparece durante la inspección y que puede ser provocada por una mala aplicación del método o por contaminación de la superficie. La causa más común de la formación de una indicación falsa es la contaminación de la superficie con penetrante o por una remoción deficiente del exceso de penetrante. INDICACIÓN NO RELEVANTE Es producida por una configuración del material o de la pieza. En general, es el resultado de los hilos de una rosca, las zonas de ajuste a presión, o bien de cualquier cavidad natural que pueda alojar al líquido penetrante. INDICACIÓN RELEVANTE Es producida por una discontinuidad y para determinar su importancia se debe interpretar la indicación y evaluar la discontinuidad. DISCONTINUIDAD Página 81 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Es la falta de homogeneidad o interrupción en la estructura física normal de un material, o una falta o deficiencia en la configuración física normal de una pieza, parte o componente. La discontinuidades pueden ser: - No relevantes - Relevantes DISCONTINUIDAD NO RELEVANTE Es aquella que por su tamaño, forma o localización, requiere ser interpretada pero no es necesario evaluarla. DISCONTINUIDAD RELEVANTE Es aquella que por su tamaño, forma o localización, requiere ser interpretada y evaluada. DEFECTO Es toda discontinuidad o indicación de una discontinuidad que por su tamaño, forma o localización ha excedido los límites de aceptación establecidos por el código, norma o especificación aplicable. Con base de lo anterior, se puede concluir que: 1. Todos los defectos son discontinuidades 2. No todas las discontinuidades son defectos 3. No todas las indicaciones son discontinuidades INTERPRETACIÓN Página 82 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Es la determinación del significado de las indicaciones desde el punto de vista de si es o no relevante. SENSIBILIDAD Capacidad del proceso de líquidos penetrantes para detectar discontinuidades superficiales de un tamaño mínimo establecido por un código, norma o especificación. EVALUACIÓN Es la determinación de la severidad de la condición después de que la indicación se ha interpretado, es decir, determina si el artículo es aceptado, reparado o rechazado. CLASIFICACION DE LAS DISCONTINUIDADES DE ACUERDO A SU ORIGEN Las discontinuidades se dividen en tres clases: inherentes, de proceso y de servicio. DISCONTINUIDADES INHERENTES Son aquellas que se forman durante la solidificación del metal fundido, existen dos tipos: - De fundición primaria. Estas discontinuidades están directamente relacionadas con la condición y solidificación original del metal o lingote. - De fundición secundaria. Son discontinuidades que se relacionan con el vaciado y solidificación del metal, incluyendo aquellas discontinuidades que puedan ser propias de las variables de manufactura tales como una alimentación inadecuada, vertedero en mal estado, temperatura alta de vaciado y gases atrapados. DISCONTINUIDADES DE PROCESO Página 83 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Las discontinuidades de proceso son aquellas que se relacionan con los procesos de manufactura como maquinado, tratamientos térmicos, recubrimiento metálico, forja, extrusión, rolado, etc. Durante los procesos de manufactura, muchas discontinuidades que son superficiales se abren a la superficie. DISCONTINUIDADES DE SERVICIO Discontinuidades que se forman por las diferentes condiciones de servicio, como son: esfuerzos de tensión o comprensión, por corrosión, fatiga o fricción. MECANISMO DE FORMACIÓN DE LAS INDICACIONES Cualquier indicación del penetrante señala la ubicación de una discontinuidad superficial, por lo que para detectar discontinuidades como inclusiones, segregaciones, metal extraño o cualquier otra anormalidad, estas deben estar abiertas a la superficie. Los líquidos penetrantes se emplean para detectar discontinuidades superficiales. La figura siguiente muestra como opera la inspección con líquidos penetrantes, independientemente de la composición o proceso a que se haya sometido al material. Página 84 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos EVALUACIÓN DE UNA DISCONTINUIDAD La presencia de una indicación plantea cuatro interrogantes. a) ¿Qué tipo de discontinuidad causa esta indicación? b) ¿Cuál es la extensión de la discontinuidad? c) ¿Qué efecto provoca la discontinuidad sobre el servicio posterior de la pieza? d) ¿Cuáles son las tolerancias establecidas por el documento aplicable? Con base de las repuestas de estas preguntas es posible determinar si la pieza se acepta o se rechaza. El tipo y tamaño de la discontinuidad no solo se determina con respecto a la inspección superficial, sino también a la experiencia del técnico, ya que de él no depende la estimación del posible daño de la pieza. APARIENCIA DE LAS INDICACIONES Si se usa un penetrante fluorescente y el examen se realiza bajo luz negra (ultravioleta) las áreas sanas aparecerán de un color azul-violeta intenso, mientras que las discontinuidades se observarán resplandecientes con una luz brillante verde-amarilla. La intensidad de la fluorescencia esta asociada con el volumen y concentración del penetrante retenido en la discontinuidad. Si se usa penetrante con colorante, el examen se deberá hacer bajo luz natural. El revelador forma un fondo blanco, y las Página 85 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos discontinuidades son visibles mediante una indicación de color rojo, la cual esta estrechamente relacionada con el volumen de penetrante atrapado en la discontinuidad. NITIDEZ DE LAS INDICACIONES La definición de la indicación del penetrante es afectada por el volumen de líquido retenido en la discontinuidad, y por las condiciones de prueba tales como la temperatura, tiempo de revelado de las indicaciones y tipo de penetrante usado. Por lo general, las indicaciones bien definidas o claras provienen de discontinuidades lineales y angostas. BRILLANTEZ Y EXTENSIÓN DE LAS INDICACIONES El color o brillo fluorescente de las indicaciones del penetrante puede ser muy útil en la evaluación de una discontinuidad. La brillantez esta directamente relacionada con la cantidad de penetrante presente y con el tamaño de la discontinuidad. Es difícil para el ojo humano detectar pequeñas diferencias en el color de los penetrantes visibles o fluorescentes. Algunas pruebas han demostrado que con instrumentos óticos se pueden registrar cambios hasta del 4% en brillantez y el ojo humano no puede detectar menos de 10% de diferencia. PERSISTENCIA DE LAS INDICACIONES Con el tiempo algunas indicaciones disminuyen su coloración y en ocasiones desaparecen. Esto era un fenómeno común cuando fueron empleados los primeros penetrantes visibles, que tenían baja concentración de pigmento. Una buena forma de estimar el tamaño de las indicaciones es mediante la persistencia de la indicación. Las indicaciones que aparecen después de remover y volver aplicar el revelador, generalmente son indicaciones muy grandes que pueden mantener una gran cantidad de penetrante, sin embargo, los líquidos penetrantes solo nos pueden indicar el largo y ancho pero no la profundidad de una discontinuidad. Página 86 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Existen variables que influyen en la persistencia de la indicación. Algunas de estas son: a) los métodos de prelimpieza (los restos de álcalis o de ácidos pueden disminuir la coloración del pigmento). b) El tipo de penetrante y su tipo de pigmento. c) La temperatura (la alta temperatura o un tiempo excesivo en el secado). d) Tipo de revelador. e) La concentración del emulsificante y el tiempo de emulsificación. Influencia de la selección del método y tipo de líquidos penetrantes en la formación de las discontinuidades. Existe una serie de materiales comerciales que son útiles para la inspección por líquidos penetrantes, cada uno de los cuales tiene un campo de óptima aplicación. La sensibilidad de un proceso de inspección con líquidos penetrantes puede ser variable, así como la selección adecuada del penetrante y del revelador. Para obtener mejores resultados es importante consultar con el proveedor o fabricante sobre el tipo de discontinuidad que puede ser localizada y de preferencia, realizar pruebas para establecer el procedimiento de inspección a ser empleado. EFECTOS DEL TIEMPO DE REVELADO El tiempo requerido para que aparezca una indicación es inversamente proporcional al volumen de la discontinuidad. Mientras mayor sea la discontinuidad, el tiempo de absorción del penetrante es menor, además de que el penetrante es extraído mas fácilmente por el revelador. Es importante que transcurra el tiempo suficiente para permitir la aparición de las discontinuidades muy finas. Es posible emplear el tiempo de revelado como una medida de extensión de la discontinuidad, si se toman en consideración las siguientes variables: Página 87 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Tipo de penetrante. - Sensibilidad de la técnica. - Temperatura del penetrante. - Condiciones del examen. El tiempo de revelado comienza inmediatamente después de aplicar el revelador, tan pronto como se evaporen los solventes y se forme la película blanca de revelador. Se recomienda un tiempo mínimo de revelado de 10 minutos. Un período extenso permite el exudado excesivo del penetrante, que al extenderse oscurece las indicaciones. Por ejemplo una grieta en una válvula de máquina diesel (ver figura 4.2), aparece inmediatamente, lo que indica una discontinuidad de tamaño significativo. Efectos del proceso de manufactura del material en la formación de las indicaciones. Las indicaciones del penetrante pueden ser influidas seriamente por un proceso previo durante la manufactura, la inspección o el tratamiento superficial de las piezas bajo prueba. Sin embargo, la composición química o forma del material no afectan a las indicaciones presentes. Es cierto que una misma técnica produce una variedad de indicaciones sobre fundiciones ásperas, partes con maquinado final o en forjas, debido a que los diferentes procesos de manufactura producen ciertas características o condiciones superficiales que con frecuencia tienen tipos particulares de discontinuidades. Página 88 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Además, algunas operaciones pueden interferir en la inspección con penetrantes. Los efectos de los procesos de manufactura en los metales sobre las indicaciones del penetrante son diversos. EFECTOS DE LAS INSPECCIONES PREVIAS EN LAS INDICACIONES DEL PENETRANTE Algunos procesos de inspección pueden alterar la condición de las discontinuidades superficiales. No es posible determinar la eficiencia relativa de diversos procesos mediante inspecciones sucesivas sobre el mismo material, ya que muchos de los materiales usados para la inspección no destructiva no son compatibles, por ejemplo el polvo ferromagnético, los penetrantes fluorescentes y visibles. Las discontinuidades pueden ser indetectables por la inspección con penetrante, si previamente se han usado partículas magnetizables, ya que el óxido de hierro residual puede tapar las posibles discontinuidades. Página 89 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos De la misma forma sucede cuando se utilizan penetrantes fluorescentes, si anteriormente se ha inspeccionado el mismo material con penetrantes visibles. En este caso, el colorante absorbe la radiación ultravioleta incidente o puede anular o reducir por completo la fluorescencia. En inspecciones posteriores con penetrantes visibles, pueden omitirse algunas discontinuidades indicadas mediante la aplicación de penetrantes fluorescentes, ya que afectan el color visible del penetrante. Por lo tanto, antes de interpretar la presencia o ausencia de las indicaciones de penetrante, se debe conocer si el material ha estado sujeto a otro proceso de inspección. En tales casos se deben limpiar las piezas antes de realizar la inspección posterior. EL TRATAMIENTO ANÓDICO CON ÁCIDO CRÓMICO Y SU EFECTO EN LA COLORACIÓN DE LAS INDICACIONES. El propósito de este tratamiento no es precisamente la detección de discontinuidades, pero la anodización con ácido crómico provocan que estas sean mas visibles. Mientras no sea muy visible a la inspección con penetrantes, la anodización se acepta como un método alternativo para la detección de discontinuidades superficiales en aleaciones forjadas de aluminio. INFLUENCIA DEL PROCEDIMIENTO DE INSPECCION EN LA FORMACIÓN DE LAS INDICACIONES Las indicaciones pueden ser evaluadas con base en la técnica usada o en las siguientes variables, las cuales tienen un efecto marcado sobre el tamaño, brillantez y apariencia de las indicaciones del penetrante. a) Acabado superficial. b) Temperatura del material a inspeccionar. c) Temperatura del penetrante. d) Tiempo de penetración. Cantidad de lavado ( remoción). e) Cantidad y tiempo de revelado. f) Condición del examen. Página 90 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos EFECTO DEL ACABADO SUPERFICIAL DEL MATERIAL A continuación se presentan diferentes condiciones superficiales que pueden interferir en la evaluación de los resultados: a) Las aberturas superficiales pueden estar cerradas. Esto ocurre cuando lubricantes, compuestos para pulir suciedad, película de óxido u otro contaminantes penetran en el interior de grietas o agujeros, o bien cuando el metal es martillado sobre las discontinuidades superficiales, ya sea mediante forja, pulido o granallado. b) Las áreas porosas o ásperas pueden retener penetrante produciendo con esto indicaciones fluorescentes naturales (tales como aceites y grasas) pueden causar indicaciones confusas. c) Los depósitos sobre la superficie o áreas abiertas pueden diluir al penetrante, reduciendo con esto su efectividad. Tales materiales pueden reaccionar con el penetrante destruyendo la coloración o la fluorescencia. EFECTO DE LA TEMPERATURA DEL MATERIAL O DEL PENETRANTE SOBRE LAS INDICACIONES La viscosidad de muchos líquidos se incrementa a baja temperatura y los penetrantes no son la excepción. Si la pieza se mantiene fría, por ejemplo, debajo de 16ºC (60ºF), el penetrante puede congelarse o concentrarse y no puede entrar en defectos muy finos. Si por el contrario tanto la pieza como el penetrante están muy calientes, los componentes volátiles pueden evaporarse, afectando la capacidad del penetrante para revelar pequeñas discontinuidades. Si las temperaturas del penetrante y del material sujeto a inspección están en el rango de 25 a 50ºC (60-120º F), se producen óptimos resultados, además, también existen penetrantes recientemente desarrollados para los programas en las áreas nuclear y aeroespacial, que se usan a temperaturas extremadamente bajas y otros a temperaturas relativamente altas. Página 91 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos EFECTO DEL TIEMPO DE PENETRACIÓN Y REMOCIÓN Las indicaciones finas del penetrante, por lo general denotan discontinuidades finas. No obstante, estas indicaciones pueden ser causadas por un tiempo de penetración inadecuado o insuficiente. Una indicación muy difusa suele ser producida por una condición porosa, pero también puede implicar una remoción incompleta. Si no se remueve el exceso de penetrante, pueden presentarse indicaciones falsas. Por el contrario, una remoción excesiva puede ocasionar la extracción del penetrante de las discontinuidades grandes o poco profundas, dando como resultado una intensidad reducida. EFECTO DEL REVELADOR El revelador logra que las indicaciones sean fácilmente visibles mediante: a) Un fondo que proporcione un buen contraste. b) Una extracción del penetrante fuera de las aberturas mediante la acción de remoción c) Reduciendo la intensidad de la luz negra reflejada durante la observación de las indicaciones fluorescentes. EFECTO DE LAS CONDICIONES DE EXAMINACION SOBRE LA VISIBILIDAD DE LAS INDICACIONES La interpretación correcta de las indicaciones de una prueba con penetrantes es de gran importancia. Además de tener conocimiento de lo que significa una indicación y de las variables que la afectan, un buen técnico debe poseer buena vista y una iluminación adecuada. Esto es especialmente importante para el caso de penetrantes fluorescentes , que deben observarse en un área oscura con iluminación ultravioleta. Una intensidad de luz negra tan baja como 0.1 w/m2 permite detectar indicaciones anchas y gruesas, pero se logra una máxima sensibilidad visual con una intensidad de 3 w/m2 en ambientes con poca luz. Página 92 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Un técnico cuya visión se encuentra por debajo del promedio recomendado o que no esté adaptado a la oscuridad, no puede detectar grietas finas, como las producidas por tratamientos térmicos. Este tipo de grietas pueden ser muy serias en materiales para aviación. INDICACIONES NO RELEVANTES En la inspección con penetrantes, un lavado inadecuado o un montaje mal hecho causan su acumulación, lo que en algunas ocasiones puede confundirse con las discontinuidades reales. Indicaciones debidas a una remoción inadecuada del exceso de penetrante. Si no se remueve por completo el penetrante de la superficie en la operación del lavado y enjuague, será visible, esto puede ocurrir con el penetrante visible o con el fluorescente. Las evidencias de una remoción incompleta son por lo general fáciles de identificar ya que el penetrante se aloja mas en las áreas amplias que en las zonas agudas en donde se encuentran las verdaderas indicaciones. Cuando se encuentra acumulación de penetrante, las piezas deben reprocesarse. A su vez, estas deben limpiarse antes de reaplicar el líquido penetrante. En tales casos se recomienda desengrasar las piezas para remover todos los posibles trazos de penetrante. El peligro de aprobar piezas con una remoción deficiente reside en el hecho de que en ciertas áreas pueden existir grietas, las cuales pueden ser enmascaradas o cubiertas por el penetrante sobre la superficie. Una pieza completamente limpia y sin discontinuidades no debe tener áreas de penetrante visible o fluorescente sobre ella. Por el contrario, una pieza bien procesada debe mostrar el penetrante visible o fluorescente solamente sobre las discontinuidades. RECOMENDACIONES PARA UNA REMOCIÓN CORRECTA En la inspección de piezas complejas debe tenerse presente lo siguiente: Página 93 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Rugosidad del cordón. - Salpicaduras de soldadura. - Ranuras, muescas, acanalado. - Superficie rugosas de fundición o forjadas. - Desalineamientos. - Ranuras maquinadas Estas irregularidades aparecen con bastante firmeza al manejar penetrantes coloreados y revelador sobre la superficie, a pesar de un lavado cuidadoso. En estos casos las indicaciones fluorescentes no relevantes pueden brillar con el mismo grado de brillantez que las indicaciones relevantes, tales como grietas o poros. Un ejemplo de este tipo de piezas es el diafragma de gas de una turbina. Estos componentes requieren de una gran cantidad de soldadura y maquinado, de lo que resultan sin número de indicaciones no relevantes. Para diferenciar las indicaciones relevantes puede aplicarse el solvente tricloroetano sobre estas. Las indicaciones legítimas exudan inmediatamente, las acumulaciones superficiales deben ser eliminadas y la superficie deberá secarse. Con la reducción en la fluorescencia de las indicaciones y los fondos negros se puede proceder a realizar el examen. Se debe tener cuidado en no aplicar un exceso de solvente que remueva las indicaciones relevantes. Después de la interpretación se puede realizar una limpieza utilizando un solvente con bajo contenido de halógenos, sobre todo para piezas fabricadas con aceros inoxidables austeníticos, con el objeto de remover cualquier posibilidad de corrosión por esfuerzo. INDICACIONES EN PIEZAS HERMÉTICAMENTE AJUSTADAS Otra condición que puede crear indicaciones falsas es el lugar donde se ensamblan las piezas. Al presionar la flecha en una rueda, el penetrante muestra una indicación en la línea de separación. Esto es perfectamente normal ya que las dos piezas no se encuentran soldadas entre si. El único problema con tales indicaciones es que el penetrante absorbido en la unión de ambas piezas puede exudar y cubrir alguna discontinuidad real. Página 94 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ESTABLECIMIENTO DE LAS NORMAS DE ACEPTACIÓN Las especificaciones en dibujos de la pieza bajo examen deben precisar el método de Ensayo No Destructivo requerido para la aceptación, además de especificar los criterios de aceptación y rechazo proporcionado al técnico los documentos suplementarios, como las especificaciones aplicables para la aceptación y/o rechazo. Si estas indican inspecciones a piezas críticas como equipo nuclear o componentes de motores de reacción, se debe contar con la ayuda de un experto, para la evaluación de las indicaciones y obtener así un juicio adecuado. Para establecer el criterio de aceptación y rechazo, es necesario llevar a cabo un extenso estudio de correlación entre las indicaciones de prueba no Destructiva y sus resultados, siendo este último paso del procedimiento, pero pueden prevalecer ciertas dudas, ya que las discontinuidades o indicaciones no siempre se presentan en el mismo lugar, con la misma frecuencia ni en la misma magnitud. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRUEBA DE CALIDAD Es obvio que para la evaluación final entran en consideración una serie de factores. Algunos de estos son: a) La composición química del metal o aleación involucrado en los objetos de prueba. b) La composición química del no metal en objetos a inspeccionar que tienen superficies no metálicas. c) La ubicación de las indicaciones, las cuales estén por ejemplo en: - Áreas críticas. - Bordes que van a ser maquinados. - Partes diseñadas para aplicaciones de alta resistencia. - Secciones gruesas en donde se pueden remover las discontinuidades superficiales. d) Las superficies que puedan o no ser reparables mediante la aplicación de soldadura o por otros medios. e) El costo de la pieza o parte. Puede darse el caso de que el costo de una nueva pieza sea mas bajo considerando el costo de su reparación. Página 95 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos ESPECIFICACIONES EN LA EVALUACIÓN DE INDICACIONES DE LÍQUIDOS PENETRANTES. Algunas industrias han preparado normas para la evaluación (aceptación-rechazo) de piezas sometidas a la inspección por líquidos penetrantes. Estas normas varían desde consideraciones generales hasta muy detalladas. En la industria las piezas que muestran indicaciones del penetrante deben ser proporcionadas a los departamentos técnicos (control de calidad, de diseño y metalúrgico) para su estudio. Por lo tanto, estos departamentos deben decidir cuales piezas son aceptadas, reparadas o rechazadas. Algunas especificaciones han sido preparadas por agencias gubernamentales y otras por sociedades técnicas, tales como la American Society of Mechanical Engineers (ASME), The American Society for Testing and Materials (ASTM) y la Society of Automotive Enginners (SAE). CRITERIO DE ACEPTACIÓN Y RECHAZO DE PIEZAS CRÍTICAS El criterio de inspección para piezas o muestras debe estar basado en una especificación aplicable, por ejemplo: una norma para un artículo o algún otro documento gubernamental deben contemplar que tipo de discontinuidad puede ser causa de rechazo. Estas normas están aplicadas a los criterios de pruebas no destructivas, las cuales deben incluir la inspección con líquidos penetrantes. Dichas normas también deben contemplar el mismo tamaño aceptable de la discontinuidad y el proceso de inspección. TIPOS DE ESPECIFICACIONES PARA LA INSPECCIÓN CON LÍQUIDOS PENETRANTES Las especificaciones y normas que son aplicables a la inspección con penetrantes pueden dividirse en dos grandes grupos: - Las que tratan con métodos y técnicas. Página 96 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Las que tratan con materiales. METODOS Y TÉCNICAS a) Amplias guías de procedimientos del tipo general. b) Guías de procedimiento de compañías. c) Guías de procedimiento para tipos específicos de productos o para industria. d) Procedimiento para examinar artículos específicos, detallados por el cliente o por la compañía. e) Procedimientos específicos para una inspección total de los productos de alguna compañía. f) Especificación para la certificación de técnicos. g) Normas para la aceptación y rechazo establecidas por el cliente o por alguna compañía de control de calidad. h) Requisitos de las estaciones de reparación. i) Especificaciones del equipo. j) Instrucciones para la operación de tipos específicos de equipo o de unidades especiales. MATERIALES a) Especificaciones diseñadas para la compra de penetrantes y otros materiales. b) Especificaciones para la prueba y evaluación de los penetrantes y otros materiales. En conclusión, para una óptima interpretación de las indicaciones que resultan de la aplicación de líquidos penetrantes, es necesario contar no solo con los instrumentos adecuados, como se ha visto en el capitulo III. Es indispensable que el inspector tenga la experiencia suficiente para interpretar las indicaciones, pero además, que en los casos necesarios se apoye en los especialistas de otras disciplinas afines al proceso de producción del material examinado, para la evaluación final de las piezas inspeccionadas. Así mismo, deberá acatar la normatividad emitida para tal efecto, más que ser un obstáculo para su labor, puede convertirse en una guía para la toma de decisiones. Página 97 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos FLUJOGRAMA DE LOS PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA LA INSPECCION CON PENETRANTES VISIBLES Y FLUORESCENTES (ASTM E 165) INGRESO DE PIEZAS ALCALINA PRE-LIMPIEZA VAPOR DESENGRASANTE VAPOR MECANICA REMOVEDOR DE PINTURA LAVADO CON SOLVENTE ATAQUE CON ACIDO ULTRASONIDOS DETERGENTE SECADO Tipo 1 Procedimiento A-1 & B-1 PENETRANTE Tipo 3 Procedimiento A-3 & B-3 APLICAR PENETRANTE LAVABLE CON AGUA Tipo 2 Procedimiento A-2 & B-2 APLICAR PENETRANTE REMOVIBLE CON SOLVENTE APLICAR PENETRANTE POS EMULSIFICABLE APLICAR EMULSIFICADOR REMOCIÓN LAVADO CON AGUA SECADO (Ver 6.6) REVELADO REVELADOR (Seco o No Acuoso) TRAPEADO CON SOLVENTE REVELADOR (SECO O NO ACUOSO) REVELADOR (ACUOSO) APLICAR REMOVEDOR LAVADO CON AGUA SECADO REVELADOR (ACUOSO) REVELADOR (Seco o No acuoso) SECADO SECADO INSPECCIONAR INSPECCION ENJUAGUE CON AGUA DETERGENTE LIMPIEZA FINAL LAVADO MECANICO SECADO Página 98 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos VAPOR DESENGRASANTE SOLVENTE LIMPIEZA ULTRASONICA EGRESO DE PIEZAS TÉCNICA OPERATIVA DE ACUERDO A LA NORMA ASTM E 165-02 LIMITACIONES EN LA APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS PENETRANTES Estas limitaciones se dan a modo de ejemplo para demostrar que en algunos casos, no son aplicables todas las técnicas del método de líquidos penetrantes. - Salvo que se indique una desviación aprobada por el Departamento de Ingeniería, la inspección final de los componentes aeroespaciales se deben realizar con Sistemas Penetrantes Fluorescentes. - Queda prohibido realizar inspecciones previas, utilizando Sistemas Penetrantes Visibles, salvo que por procesos de fabricación se remuevan las superficies inspeccionadas. - Las inspecciones de mantenimiento de los componentes críticos de turborreactores se deben realizar con sistemas fluorescentes post emulsificables hidrofílicos de sensibilidad tres (3) ó cuatro (4). - En los sistemas penetrantes fluorescentes no se debe utilizar reveladores suspendibles en agua. - En los sistemas penetrantes visibles y en el sistema fluorescente, método A (lavable con agua) no se deben utilizar reveladores solubles en agua. - El uso del revelador, es mandatorio para cualquier inspección en servicio. Limitaciones semejantes, se pueden observar en el punto 6.9 de la norma ASTM E 1417. Página 99 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos CONDICIONES DEL LUGAR DE TRABAJO-ILUMINACION-EQUIPAMIENTO RECOMENDACIONES GENERALES - El lugar donde se realiza la inspección, debe estar limpio, libre de residuos, manchas de tintas o de cualquier otro elemento que pueda perjudicar el ensayo. - La inspección con luz visible, se puede realizar con luz natural o artificial con pantalla adecuada. La intensidad de luz sobre la superficie del componente no debe ser menor a 1000Lux. - En la inspección con luz fluorescente, la luz blanca del ambiente donde se realiza la observación, no debe exceder los 20 Lux. - La intensidad de luz mínima sobre la superficie del componente, debe ser de 1000 micro Watt/cm². Algunas normas piden valores mayores. - El equipo de luz negra se debe mantener en buenas condiciones. Los reflectores y filtros se deben chequear diariamente para observar si se encuentran sucios o dañados. - Las temperaturas, se deben controlar con Termómetros certificados con apreciación adecuada como ser utilizando termocuplas de inmersión y de contacto. - El medidor de luz blanca tendrá preferentemente célula de silicio y al igual que el medidor de intensidad de luz negra, deberá estar certificado. MATERIALES - Los ensayos se deben realizar con los productos de los fabricantes listados en el Anexo ..... - En el almacenamiento, los Líquidos Penetrantes se deben identificar con un Nº de lote de fabricación, que debe corresponder con un cerificado de análisis químico provisto por el fabricante. - Los productos en uso se deben almacenar separados de los nuevos. - En la aplicación de un sistema penetrante NO se permite el uso de productos de fabricantes diferentes. - En las etapas donde se utilice agua, deberá estar limpia y adecuada al material que se esta inspeccionando. Página 100 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Antes de cada inspección, se debe chequear el sistema penetrante con los patrones de referencia conocidos que figuren en el Procedimiento Específico. PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE Todas las superficies a inspeccionar deben estar limpias y secas, libres de aceite, grasas, pinturas, productos de corrosión, óxidos, residuos químicos, impresión de dedos u otra condición que pueda impedir la entrada del penetrante a las discontinuidades. Se debe proteger las superficies o componentes que puedan sufrir deterioros por los productos utilizados, de acuerdo a la técnica seleccionada, ejemplo removedor, penetrante, revelador etc. Al final del proceso, controlar si la protección fue adecuada. De ser necesario, sacar las partes que se puedan afectar o cambiar las afectadas. La elección del método de limpieza adecuado se basa en factores tales como, el contaminante a remover, el efecto del método de limpieza sobre la pieza, la geometría y tamaño de la pieza y otros requerimientos de limpieza específicos. Los métodos de limpieza que se puedan utilizar son: LIMPIEZA CON DETERGENTE Estos son compuestos no inflamables solubles en agua que contienen agregados especiales para el buen mojado, penetrado, emulsificado y saponificado de distintas suciedades como ser grasa y películas de aceite, fluido de corte y maquinado y compuestos no pigmentados. Los limpiadores detergentes pueden ser alcalinos, neutro o de naturaleza ácida, pero no deben ser corrosivas para el elemento a inspeccionar. Las propiedades de limpieza de los detergentes facilitan la fácil remoción de suciedades y contaminaciones de la superficie para la buena absorción del penetrante. El tiempo de limpieza debe estar entre 10 a 15 minutos y entre 77ºC a 93ºC de temperatura con agitación moderada. Las concentraciones oscilan entre 45 a 60 kg./m³. Página 101 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos LIMPIEZA MEDIANTE SOLVENTES En general se utiliza para eliminar materias orgánicas, como ser ceras, grasas, aceites, selladores. Se debe tener precaución, ya que los solventes se contaminan con las suciedades de la superficie y las redistribuye. En algunos casos una limpieza más efectiva se logra aplicando el solvente mediante un sopleteado vertical a alta presión. Pueden ser inflamables y tóxicos. Ejemplos de disolventes que se pueden utilizar, son: acetona, tricloroetileno, benceno, tolueno, isopropílico etc. DESENGRASADO POR VAPOR Este es el método preferido para remover aceite o grasa y suciedades de la superficie de la pieza de discontinuidades abiertas a la superficie. Este proceso no elimina suciedades inorgánicas (corrosión, sales, etc.), ni tampoco resinas como capas plásticas, barnices, pinturas, etc.. Generalmente emplea solventes clorados. No son recomendables para aplicarlos en titanio y sus aleaciones. Pueden no limpiar bien, discontinuidades profundas. LIMPIEZA ALCALINA Estos limpiadores son no inflamables, son solubles en agua y se utilizan como los detergentes, además las soluciones alcalinas calientes son muy usadas para remover herrumbre y poseen acción decapante que elimina el óxido de la superficie que puede enmascarar discontinuidades. Luego de la limpieza por este método la pieza se debe enjuagar y secar completamente, cuidando que la temperatura al momento de aplicar el penetrante no exceda los 52ºC. Página 102 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos LIMPIEZA ULTRASÓNICA Se opera entre frecuencias de 20 kHz y 40 kHz. Se combina la utilización del método, con detergentes o solventes, para mejorar la eficiencia y disminuir los tiempos de limpieza. Las piezas se deben calentar para eliminar el fluido de limpieza. Los patrones y piezas utilizadas para evaluar la sensibilidad de los sistemas penetrantes, como así también los componentes delicados se deben preferentemente limpiar con este método. REMOCIÓN DE PINTURA Las películas de pintura se pueden remover utilizando removedores de pintura o del tipo desintegrador a temperatura y removedores alcalinos de pintura. En el mayor de los casos, se debe remover completamente la pintura, de manera que quede expuesta la superficie a inspeccionar. Existen diferentes tipos de removedores como ser de tipo solvente de alta y baja viscosidad para ser aplicados por pulverización, inmersión, etc. Estos son generalmente utilizados a temperatura ambiente. Los removedores alcalinos calentados en tanques, son compuestos solubles en agua y generalmente se usa a una concentración de 60 a 120 kg/m³ de agua y de 82 a 92ºC de temperatura. Después de haber removido la pintura, se deben enjuagar y secar cuidadosamente las partes para eliminar cualquier tipo de contaminante de las discontinuidades. LIMPIEZA POR MEDIOS MECÁNICOS Los medios que a continuación se detallan, se deben utilizar con precaución ya que puede cubrir o enmascarar las discontinuidades, especialmente en metales tales como, aluminio, titanio, magnesio. Remueven escamas, rebabas, escorias, óxidos, pinturas, residuos varios, grasas, aceites, etc. Los principales métodos son, pulido abrasivo, aplicación de agua y vapor a alta presión, arena seca, húmeda u óxido de aluminio a alta presión, utilización de cepillos de acero, bronce, etc. Página 103 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos NOTA. Los aceros inoxidables austeníticos, se deben limpiar con cepillos de acero inoxidables austeníticos o revestido de ese material. Los discos de corte o de esmerilar, deben tener el alma de nylon o similar. Dichos materiales se deben utilizar exclusivamente en superficie de acero inoxidable austenítico. SECADO El tiempo de secado varía con las características y número de piezas en ensayo y debe ser el mínimo necesario para secar adecuadamente a las mismas. Los componentes se pueden secar al aire a temperatura ambiente, ráfaga de aire caliente o en un horno de secado. La temperatura del horno de secado no debe exceder los 71ºC (160ºF) La temperatura final de las piezas no deberá exceder los 38ºC (100ºF), cuando se deba aplicar penetrantes fluorescentes y 52ºC(125ºF), cuando se deba aplicar penetrantes visibles. Esto era válido para la norma ASTM E 165 – 95, la norma ASTM E 165 – 02 uniformizó ambos sistemas a la misma temperatura. Las temperaturas, se deben controlar con Termómetros certificados con apreciación “adecuada”. Después de utilizar cualquiera de estos métodos de limpieza, puede ser recomendable pasar el limpiador del sistema penetrante a utilizar. Las piezas se deben secar por evaporación, por lo menos durante 5 (cinco) minutos. Se debe asegurar eliminar todo residuo del método de limpieza. Se debe aplicar el penetrante, inmediatamente después de transcurrido el tiempo de evaporación. Página 104 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos APLICACIÓN DEL PENETRANTE - El penetrante se aplica sobre la superficie limpia y seca por cualquier método que humedezca totalmente la superficie a inspeccionar. - El penetrante se puede aplicar con pincel, brocha, rodillo, inmersión o rociado en aerosol, neumático o electroestático. - La selección del método se hará en función de la cantidad y tamaño de las piezas, superficies a inspeccionar, etc. Se debe controlar que el método utilizado no contamine al penetrante por ejemplo agua o aceite en las cañerías de aire comprimido. TIEMPO DE PENETRACIÓN Se seguirán las recomendaciones del fabricante, de no ser posible se determinará en función de los siguientes factores: - Tipo de penetrante - Material a inspeccionar - Proceso de fabricación - Discontinuidades a detectar - Temperaturas de la superficie en inspección La norma ASTM E 165 – 02, establece tiempos mínimos, según material, proceso, tipo de discontinuidad y temperatura. Entre 4 y 10ºC, el tiempo mínimo es de 20 minutos. - En algunas normas se especifican los tiempos mínimos y máximos de penetración, por ejemplo que varíen entre 10 y 240 minutos respectivamente. - La temperatura límite de los penetrantes y de la superficie a inspeccionar se debe mantener: para los penetrantes fluorescentes entre 4-52ºC (50 – 100ºF), antes era entre 10 y 38ºC y para los visibles entre 4 y 52ºC, antes entre 10-52ºC (50 – 125ºF). - Cuando no se pueda inspeccionar entre estos límites de temperatura, se debe calificar el procedimiento a la temperatura de interés. - Se puede reaplicar el penetrante con el propósito que el mismo no se seque sobre la superficie. Página 105 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - En el método de inmersión, el componente no debe estar sumergido más de la mitad del tiempo de penetración. En el tiempo de penetración, se considera incluido el tiempo de escurrimiento. REMOCIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE PENETRANTES LAVABLES CON AGUA - El exceso de penetrante se puede remover por enjuague manual, rociado automático o semiautomático. - La presión de rociado no debe exceder los 280 kPA (40 psi). De ser posible la distancia entre la boquilla y la pieza se debe mantener en un mínimo de 30 cm. Las boquillas hidroneumáticas se permiten solo en los procesos de sensibilidad 1 o 2 con un máximo de 175 kPA (25 psi) de presión de aire adicional. - En el enjuague manual los excesos del penetrante se deben remover con un trapo limpio, seco, que no libere hilachas o con un paño absorbente. - El residuo del penetrante de la superficie se debe remover con un trapo humedecido con agua ( o paño húmedo). No se debe utilizar chorro de agua ni trapos o paños saturados en agua. - El tiempo máximo de lavado es de 120 segundos. - Si ocurriese un sobrelavado, los componentes se deben secar y reprocesar. - La temperatura del agua, debe estar comprendida entre 10 y 38ºC (50º - 100º F). - Remoción por trapeado. En aplicaciones especiales el penetrante se puede remover de la superficie mediante el fregado de un material absorbente limpio levemente humedecido con agua hasta que se remueva el penetrante superficial. PENETRANTES POS EMULSIFICABLES LIPOFÍLICOS - En el sistema penetrante pos emulsificable lipofílico, el exceso de LP se debe remover mediante la aplicación de un emulsificador lipofílico y un posterior enjuague con agua. Página 106 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos Aplicación del emulsificador - El sistema penetrante con emulsificador lipofílico se aplica por inmersión o inundación durante un cierto tiempo. - No se debe aplicar por ningún otro método (pincelado, rociado, etc.) - El tiempo de emulsificación depende del emulsificador empleado y la condición superficial de la pieza. - El fabricante recomienda un tiempo nominal de emulsificación. - El tiempo real de emulsificación se determina experimentalmente para cada aplicación y no deberá exceder el máximo especificado para la pieza o el material. Algunas normas especifican tiempos máximos de emulsificación - Debe ser necesario, para producir un fondo aceptable en el componente en el proceso posterior de lavado. Pos enjuague - Se debe realizar un pos enjuague del penetrante emulsificador, mediante un lavado manual o con equipos automáticos o semiautomáticos por inmersión o rociado. - El lavado se debe realizar con iluminación apropiada. Inmersión - La pieza debe estar totalmente sumergida en un baño de agua con agitación mecánica o con aire a temperatura constante. - Después de la inmersión se puede necesitar un retoque de enjuague. - Si no se especifica lo contrario, el tiempo máximo será de 120 segundos. - La temperatura del agua debe estar comprendida entre los 10-38º C (50-100ºF). Rociado - Se puede aplicar automáticamente, semiautomáticamente o manualmente. Página 107 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - La temperatura del agua debe estar comprendida entre 10-38º C (50-100º F) - La presión del agua no debe superar los 275 kPa (40 psi) - Si no se especifica lo contrario, el tiempo máximo de lavado, será de 120 segundos. - Si la emulsificación y el lavado final no son efectivos, se debe comenzar nuevamente el proceso. POS EMULSIFICABLE HIDROFILICO - En el sistema penetrante pos emulsificable hidrofílico, el exceso de LP se debe remover con un preenjuague con agua limpia, la aplicación de un emulsificador hidrofílico y un posterior enjuague con agua. Pre enjuague - La temperatura del agua debe estar comprendida entre los 10 –38ºC (50-100ºF). - La presión del agua debe estar comprendida entre 175 y 275 kPa (20 a 40 psi) - El prelavado con agua se debe realizar en un tiempo máximo de 60 segundos. - Se removerá el agua atrapada en cavidades o charcos de la superficie mediante la proyección de aire filtrado a una presión nominal de 175 kPa (25 psi) o mediante un dispositivo de succión. Aplicación del emulsificador y tiempo de emulsificación - El baño emulsificador hidrofílico se debe aplicar por inmersión o rociado preparado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Inmersión - El componente debe estar totalmente sumergido en el baño emulsificador. - El baño emulsificador o el componente en inspección se deben agitar moderadamente. - En la preparación del baño para inmersión, se deben seguir las recomendaciones dadas por el fabricante. La concentración nominal es del 20 % en volumen. - La temperatura del baño se debe mantener entre 10 y 38º C (50 a 100º F) Página 108 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - El tiempo de emulsificación se determina experimentalmente y debe ser el mínimo con el que se logra un buen fondo en el componente en el proceso posterior de lavado. Rociado - Toda la superficie en ensayo, debe ser uniformemente rociada. - La concentración de baño emulsificador para la aplicación por rociado, se debe realizar siguiendo las recomendaciones del fabricante, pero no debe exceder el 5 %. - La temperatura del baño se debe mantener entre 10 y 38º C (50 y 100º F) - La presión de rociado no debe exceder los 175 Kpa (2.5 psi) para el aire y 280 Kpa (40 psi) para el agua. - El tiempo de emulsificación, se determina experimentalmente y debe ser el mínimo con el que se logra un buen fondo en el componente en el proceso posterior de lavado. No debe exceder los 120 segundos. Pos enjuague - Después de transcurrido el tiempo de emulsificación, la pieza en inspección, se debe enjuagar con agua mediante la utilización de un equipo manual o automático de inmersión o de rociado o una combinación de ambos. Inmersión - Las piezas se deben sumergir completamente en agua con agitación aérea o mecánica. - La temperatura del baño se debe mantener entre 10 y 38ºC (50 y 100º F). - El tiempo de inmersión será el mínimo y no deberá exceder los 120 segundos. - Precaución: Puede ser necesario un toque de enjuague después de la inmersión. Rociado - La temperatura del baño se debe mantener entre 10 y 38ºC (50 y 100º F). - La presión del agua no debe superar los 275 kPa (40 psi) Página 109 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - El tiempo de inmersión será el mínimo requerido y no deberá exceder los 120 segundos. - Si después de la emulsificación y del enjuague final la remoción no fuese efectiva, se debe limpiar de nuevo la superficie de las piezas y reaplicar el penetrante por el tiempo preestablecido. PENETRANTE REMOVIBLE CON SOLVENTE - Se remueve todo el penetrante posible, con paños secos de material absorbentes, libres de pelusa - El penetrante remanente se removerá con paños adecuados humedecidos con removedores solventes. - Esta prohibido sumergir la pieza en removedor, lavar el componente con chorro de removedor o utilizar trapos o paños saturados de removedor. - Si la remoción no resulta efectiva, se sobre remociona o se salpica con removedor antes de aplicar el revelador, se debe secar la pieza y reaplicar el líquido penetrante el tiempo establecido. “ Se requiere el uso de iluminación apropiada para asegurar una remoción adecuada del penetrante”. SECADO - Es necesario el secado de la superficie de las piezas antes de aplicar el revelador seco, húmedo no acuoso o después de aplicar revelador acuoso. - El tiempo de secado varía con las características y el número de piezas en ensayo. PARÁMETROS DE SECADO Página 110 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Los componentes se deben secar al aire a temperatura ambiente, ráfaga de aire caliente o frío o en un horno de secado. - La temperatura del horno no debe exceder los 71º C (160º F) - El tiempo de secado debe ser el mínimo necesario para secar adecuadamente el componente. - Los componentes no se deben colocar en el horno con charcos de agua o de soluciones o suspensiones acuosas. - Las piezas permanecerán en el horno de secado, el tiempo mínimo requerido para secar la superficie - Los tiempos mayores a 30 minutos pueden dañar la sensibilidad del ensayo. REVELADO - Los reveladores se pueden aplicar espolvoreando, por inmersión, inundado o atomizado. - La selección de la forma de aplicación, depende de factores tales como: geometría, condición superficial, número de piezas a ser procesadas, etc. REVELADOR DE POLVO SECO - Los reveladores de polvo seco se deben aplicar inmediatamente después del secado, de tal forma que cubra con seguridad la totalidad de la pieza. - Las piezas se pueden introducir en un contenedor de polvo de revelador seco o en una cama fluida de revelador seco. - Las piezas se pueden espolvorear con un bulbo de mano o con una pistola de polvo convencional o una electrostática. - Es común y efectivo aplicar el polvo seco en una cámara de polvo cerrada, lo que crea una efectiva y controlada nube de polvo. - También se pueden usar otros métodos, siempre y cuando el revelador sea uniformemente desparramado sobre la entera superficie de las piezas que están siendo examinadas. Página 111 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - El exceso de polvo se puede remover sacudiendo, dando pequeños golpecitos sobre las piezas o soplando con aire comprimido limpio a baja presión a 34 kPa (5 psi) sobre la superficie de las piezas. - Algunas normas no recomiendan utilizar los reveladores secos con penetrantes Tipo II (visible). REVELADORES ACUOSOS - Los reveladores acuosos solubles no se podrán usar con los penetrantes tipo 2 o tipo 1 del Método A. - Los reveladores acuosos se deben aplicar a la pieza inmediatamente después que se removió el penetrante superficial y antes del secado. - Los reveladores acuosos se deben preparar y mantener de acuerdo con las instrucciones del fabricante y aplicados de forma tal que asegure la cobertura total y uniforme de la superficie a examinar. - Los reveladores acuosos se pueden aplicar por atomizado ( siempre que la superficie no quede goteada), inundando o inmersión de las piezas. - Cuando se aplica por inmersión, se debe sumergir las piezas en un baño de revelador preparado, solo el tiempo mínimo necesario para cubrir la superficie de las piezas con el revelador, retirar las piezas del baño y dejarla escurrir. - Se debe escurrir el exceso de revelador atrapado en todos los recovecos y cavidades de la superficie que luego puedan enmascarar discontinuidades. - Secar las piezas de acuerdo con lo expresado en (1). REVELADORES HÚMEDOS NO ACUOSOS - Los componentes se deben secar antes de la aplicación del revelador. - Solamente se pueden aplicar por rociado. - En los penetrantes Tipo I (fluorescentes), se debe aplicar una capa fina y uniforme sobre toda la superficie en ensayo. - En los penetrantes Tipo II, el revelador se debe aplicar sobre toda la superficie formando una capa blanca y uniforme, que provea un contraste adecuado. Página 112 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Es importante la uniformidad y espesor de la capa del revelador para ambos tipos de sistemas penetrantes. Para el sistema Tipo I, si el espesor de la capa es demasiado grueso, el componente se debe limpiar y reprocesar. - Para reveladores suspendibles no acuosos, el bidón se debe agitar frecuentemente durante la aplicación. REVELADORES DE PELÍCULA LIQUIDA - Se aplican sobre el área de interés por atomizado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. - La película de revelador debe ser fina y uniforme. TIEMPO DE REVELADO - La cantidad de tiempo que el revelador debe permanecer sobre la pieza antes de la inspección no será inferior a 10 minutos. - El tiempo de revelado comienza inmediatamente después que se aplicó el revelador de polvo seco y tan pronto como la película de revelador húmedo (acuoso/no acuoso) se secó (esto es, el vehículo de solvente ha evaporado hasta secar) - Los máximos tiempos de revelado permitidos serán de 4 horas para polvo seco, de 2 horas para revelador húmedo acuoso y de 1 hora para revelador húmedo no acuoso. INSPECCION - Realizar la inspección después que ha transcurrido el tiempo de revelado como se especificó anteriormente, para permitir el sangrado del penetrante de las discontinuidades dentro del recubrimiento de revelador. - Es una buena práctica observar el sangrado mientras se aplica el revelador como una ayuda en la interpretación y evaluación de las indicaciones. - Recordamos algunas condiciones expresadas anteriormente. LUZ PARA EXAMEN FLUORESCENTE Página 113 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos NIVEL DE LUZ VISIBLE AMBIENTE - Examinar las indicaciones de penetrante fluorescente bajo luz negra en un área obscurecida. - La luz visible ambiente no debe superar los 20 Lux. - La medición se efectuará con un fotómetro adecuado para medir la intensidad de la luz sobre la superficie a ser examinada. CONTROL DEL NIVEL DE LUZ NEGRA - La luz negra dará una intensidad mínima de 1000 µW/cm², sobre la superficie de examen. La longitud de onda negra estará entre los 320 a 380 nm. - La intensidad se comprobará semanalmente (menos) para asegurar una potencia adecuada. - Los reflectores y filtros se revisarán diariamente para asegurar su limpieza e integridad - Los filtros UV rajados o rotos se reemplazarán de inmediato. - Los bulbos defectuosos que irradian energía UV, se reemplazarán antes de un uso posterior. - Como una baja en la tensión de línea puede causar una baja de la potencia de las lámparas con la consecuente inconsistencia en el rendimiento, se tendrá que usar un transformador de voltaje constante cuando haya evidencia de fluctuación en la línea. - Precaución: Como ciertas lámparas de alta intensidad negra pueden emitir cantidades inaceptables de luz visible, que pueden hacer desaparecer indicaciones fluorescentes, se tendrá la precaución de utilizar sólo bulbos adecuados y certificados por el proveedor. Nota: La intensidad mínima recomendada es para el uso general. Pueden ser necesarios mayores niveles de intensidad para aplicaciones críticas. PRECALENTAMIENTO DE LAS LAMPARAS DE LUZ NEGRA Página 114 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Permitir que la luz negra se caliente por lo menos 10 minutos antes del uso o medición de la intensidad de luz negra emitida. ADAPTACIÓN VISUAL - El examinador permanecerá en el área obscurecida por lo menos 1 minuto antes de examinar las piezas. Bajo ciertas circunstancias pueden ser necesarios tiempos mayores. Precaución: No podrán usarse lentes fotocromáticos durante el examen. EXAMEN CON LUZ VISIBLE NIVEL DE LUZ VISIBLE - Las indicaciones con penetrante visible se pueden examinar con luz artificial o natural. - Hace falta iluminación adecuada para asegurar que no haya pérdida de sensibilidad durante el examen. - Se recomienda una intensidad mínima durante el examen de 1000 Lux. CONTROL DEL ENTORNO - Mantener el entorno libre de deshechos contaminantes, incluyendo objetos fluorescentes. Practicar un buen control del entorno en todo momento. EVALUACIÓN Página 115 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos A menos que se acuerde otra cosa, es una práctica normal que interpretar y evaluar discontinuidades basándose en el tipo y el tamaño de las indicaciones ( a modo de ejemplo se menciona que existen las referencias fotográficas E 433). LIMPIEZA FINAL - La limpieza final es necesaria en aquellos casos donde el penetrante residual y el revelador pueden interferir con los procesos subsiguientes o con los requisitos de servicio de las piezas. - Es particularmente importante donde los materiales del penetrante residual del examen se podrían combinar con otros factores y materiales y producir corrosión. - Una técnica apropiada como un simple enjuague con agua, aspersión con agua, lavado a máquina, desengrase con vapor, enjuague con solvente, o limpieza ultrasónica pueden emplearse en forma efectiva. - Si es necesario remover el revelador, se recomienda que se haga tan pronto como se termine con el examen para que este no se fije a la pieza. Precaución: el revelador se debe remover antes de aplicar vapor desengrasante. El desengrase con vapor puede endurecer al revelador sobre la superficie. REQUISITOS ESPECIALES IMPUREZAS - Cuando se usa materiales penetrantes sobre aceros inoxidables austeníticos, titanio, base níquel y otras aleaciones de alta temperatura, la necesidad de restringir impurezas como halógenos, sulfuros y otros materiales alcalinos debe ser considerada. - Estas impurezas pueden causar fragilización y/o corrosión, particularmente a altas temperaturas. - Cualquier evaluación en este sentido debe también contemplar la forma en la cual estas impurezas están presentes. Página 116 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos - Algunos materiales penetrantes contienen cantidades significativas de estas impurezas en la forma de solventes orgánicos volátiles. Estos normalmente evaporan rápidamente y normalmente no causan problemas. - Otros materiales pueden contener impurezas que no sean volátiles y pueden reaccionar con los materiales de las piezas, particularmente en presencia de humedad o altas temperaturas. - A causa de que los solventes volátiles dejan la superficie rápidamente sin reaccionar en condiciones normales de ensayo, los materiales penetrantes están sujetos a un procedimiento de evaporación para remover los solventes antes de que los materiales sean analizados por impurezas. - El residuo de este procedimiento se analiza con el Método de Ensayo D 129, Método de Ensayo D 1552, o Método de Ensayo D 129 descomposición seguida por el Método de Ensayo D 516, Método B (Método turbidimétrico) para sulfuro. El residuo puede ser también analizado por el Método de Ensayo D 808 o Anexo A 2, sobre Métodos para medir el Contenido Total de Cloro en materiales combustibles de líquidos penetrantes (para halógenos que no sean flúor) Y Anexo A3 sobre Métodos para medir el contenido total de flúor en materiales combustibles de líquidos penetrantes (para flúor). Un procedimiento alternativo, Anexo A4 sobre Determinación de aniones por Cromatografía iónica, facilita una simple técnica instrumental para una rápida medición secuencial de aniones comunes tales como cloro, flúor y sulfato. Los metales alcalinos en el residuo es determinado por fotometría de la flama o espectrometría de absorción atómica. Nota: Algunas normas corrientes indican que los niveles de impureza de sulfuros y halógenos que excedan el 1% de algún elemento sospechado pueden ser considerados excesivos. Sin embargo, este alto nivel puede ser inaceptable para algunas aplicaciones, de modo que el actual máximo aceptable nivel de impurezas debe ser decidido entre proveedor y usuario sobre la base de caso por caso. PALABRAS CLAVE Ensayo de líquidos penetrantes fluorescente, emulsificación hidrofílica, emulsificación lipofílica, ensayo de líquidos penetrantes, ensayo no destructivo, removible con solvente, ensayo de líquidos penetrantes visible, métodos lavables con agua. Página 117 de 118 FUERZA AEREA Servicio de Mantenimiento – Dpto. de Ingeniería Laboratorio de Ensayos No Destructivos REGISTRO DE LAS INDICACIONES - Las indicaciones del ensayo se deben registrar por medio de un sistema de identificación y rastreabilidad adecuado. - Para el registro, se pueden utilizar: croquis , fotografías o resina monocomponente elastoplástica. INFORME Debe contener como mínimo la siguiente información: a) Nombre de la empresa b) Nº de informe c) Identificación de la pieza d) Procedimiento y normas utilizadas e) Productos utilizados f) Características técnicas relevantes generales del ensayo (técnica empleada, valores de iluminación, valores de temperatura, tiempo de penetración, modo de remoción del penetrante, tiempo de emulsificación, concentración de emulsificador, etc.) g) Resultados h) Registro i) Fecha j) Firma e identificación del operador responsable. Página 118 de 118
