UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Actividad #3.- Pruebas no destructivas MATERIA: TALLER DE MATERIALES I CLASE ORDINARIA DOCENTE: MANUEL SERGIO CABALLERO HERNANDEZ GRUPO: 002 MANUEL TOLENTINO LUEVANOS 2109388 IMT 5TO SEMESTRE SAN NICOLAS DE LOS GARZA 8 DE NOVIEMBRE DEL 2023 INTRODUCCIÓN Las pruebas no destructivas (NDT, por sus siglas en inglés, Non-Destructive Testing) son técnicas utilizadas para evaluar la integridad de los materiales, incluidos los metales, sin dañar la pieza o el material que se está inspeccionando. Estas pruebas son ampliamente utilizadas en la industria para detectar defectos, evaluar la calidad del material y garantizar la seguridad de las estructuras y componentes metálicos. La elección de la técnica adecuada depende de varios factores, como el tipo de metal, el tipo de defecto que se busca detectar y la aplicación específica. Cada técnica tiene sus ventajas y limitaciones, por lo que es importante seleccionar la más apropiada para la situación particular. OBJETIVO En este trabajo el objetivo es identificar y aprender las diversas maneras de hacer pruebas a materiales metálicos sin destruirlos ni dañar su estructura para saber usarlas en la industria. DESARROLLO Ultrasonido El ensayo por ultrasonido, también conocido como ensayo no destructivo o simplemente como ensayo UT, es un método para caracterizar el espesor o las estructuras internas de una pieza bajo ensayo mediante la aplicación de ondas ultrasónicas de alta frecuencia. Las frecuencias, o emisiones, que son usadas para los ensayos por ultrasonido están por encima del límite perceptible por el oído humano, comúnmente en un rango de 500 kHz a 20 MHz. Las ondas acústicas de alta frecuencia adoptan un sentido altamente direccional y viajan a través de un medio (por ejemplo, una pieza de acero o plástico) hasta encontrarse con un límite que representa otro medio (como el aire); a partir de ese punto, ellas se reflejarán de vuelta hacia la fuente de emisión. Al analizar estas reflexiones, es posible medir el espesor de una pieza bajo ensayo o determinar la presencia de grietas u otros defectos internos ocultos. En las aplicaciones industriales, los ensayos por ultrasonido son ampliamente usados en metales, plásticos, materiales compuestos y cerámicas. Ventajas: Es completamente no destructivo La pieza bajo ensayo no requiere ser cortada, seccionada o expuesta a agentes químicos nocivos No existen daños potenciales para la salud que se asocien a los ensayos por ultrasonido, a diferencia de la radiografía Cuando un ensayo ha sido configurado adecuadamente, los resultados son altamente reproducibles y fiables Radiografías La radiografía industrial es un método que permite inspeccionar los materiales a fin de detectar defectos no visibles mediante la capacidad de penetración de diversos materiales que poseen los rayos X de onda corta, los rayos gama y los neutrones. Se trata de un elemento importante de los ensayos no destructivos, se emplea para inspeccionar, entre otros, el hormigón y gran variedad de soldaduras, como las de gasoductos y tuberías de agua, los depósitos de almacenamiento y los elementos estructurales, y permite detectar grietas o defectos que de otro modo pueden no ser visibles. Estas características han hecho de los ensayos no destructivos un instrumento fundamental para el control de calidad, la seguridad y la fiabilidad. En la etapa inicial, se genera una fuente de radiación ionizante, que puede ser una fuente de rayos X o una fuente de radiación gamma. Estas fuentes emiten partículas subatómicas de alta energía que pueden atravesar materiales y que interactuarán de manera diferente con el material que se está inspeccionando. a pieza o el material que se va a inspeccionar se coloca entre la fuente de radiación y un detector de radiación. La fuente de radiación emite una radiación en dirección al material, y parte de esa radiación atraviesa el material mientras otra parte se absorbe o se dispersa por el material. En la mayoría de las aplicaciones de radiografía, se utiliza una película radiográfica o un detector digital para capturar la radiación que atraviesa el material. La radiación que llega al detector crea una imagen que revela las diferencias de absorción en el material, lo que puede incluir defectos, inclusiones, grietas, espesores irregulares y otras características. La película radiográfica se procesa químicamente para revelar la imagen, mientras que los detectores digitales proporcionan imágenes en formato digital. Partículas magnéticas Conocido como campo magnético, es el escenario de acción de las partículas magnéticas. Se le representa mediante “líneas de fuerza”, que establecen la dirección del campo magnético. También, definen la intensidad de este como inversamente proporcional al espacio existente entre las líneas de fuerza. Las partículas magnéticas no podrían actuar sino interviniera con ellas la electricidad. El magnetismo es resultado del movimiento de electrones en los átomos. Así se define como una propiedad de la carga en movimiento que está estrechamente relacionada con el fenómeno eléctrico. La inspección por partículas magnéticas es una prueba no destructiva utilizada para el control de calidad a nivel superficial y ligeramente subsuperficial de materiales ferromagnéticos. A continuación, explicamos los pasos a seguir para una prueba de este tipo: Preparar la superficie: Se deberá limpiar la superficie a inspeccionar. De manera que esté totalmente libre de grasa, pintura, incrustaciones u otros materiales. Verificar el sistema: Dependiendo del tipo de partícula a utilizar y equipo de magnetización se verifican diferentes puntos, en forma general se verifica la intensidad de luz, concentración de las partículas, intensidad de campo, etc. Configurar la magnetización: Para inspeccionar la pieza se debe determinar cómo se va a magnetizar Aquí hay tres factores a considerar: o Tipo de corriente y técnica de magnetización. Al existir diferentes tipos de corriente eléctrica también hay diferentes técnicas para aplicar la corriente a una pieza. Es conveniente revisar distintas técnicas antes de aplicarlas, para saber cuál es el más conveniente a la pieza que vamos a trabajar. o Al igual que con el método magnetización. Es conveniente determinar cuál es el amperaje más adecuado para la pieza que vamos a inspeccionar. El amperaje dependerá de la pieza, el tipo de metal, y el defecto que deseamos corregir. o Intensidad del campo magnético. Esta puede verificar con una tira indicadora de flujo magnético, un medidor de efecto Hall o QQI. Aplicación de la partícula: Pueden aplicarse en una nube uniforme en caso de partículas secas, o con baño base agua o aceite en el caso de partículas húmedas. Aplicación de la corriente eléctrica: Mientras se aplican las partículas, se aplica la corriente para la inspección, o bien, en algunos casos, se puede realizar la inspección con el magnetismo residual. Inspección de la pieza: Se deberá evaluar la pieza en las condiciones adecuadas de iluminación ya sea con luz UV o luz blanca según sea el caso. Se observarán las indicaciones, tomarán medidas y documentarán los hallazgos. Magnetización adicional: Este paso dependerá de la pieza y del proceso que se haya seguido de acuerdo con su naturaleza. En caso de requerir magnetización adicional, se deberán repetir los pasos 3-6 antes indicados. Desmagnetizar: Después de completar la inspección final, la pieza se desmagnetizará mediante el uso de algún dispositivo de desmagnetización como puede ser: bobina, yugo, etc. Se deberá utilizar un medidor de campo magnético residual (gaussimetro) con el fin de verificar que el magnetismo residual esté en un nivel aceptable. Limpieza final: Además de la desmagnetización, es recomendable dar una limpieza final a la pieza para asegurarnos de eliminar cualquier residuo de partículas magnéticas. Líquidos penetrantes La prueba de líquidos penetrantes se define como un ensayo no destructivo que ayuda a determinar daños superficiales en las piezas de inspección. Los materiales que se someten a la inspección por líquidos penetrantes son en su gran mayoría: metales, pero también pueden inspeccionarse algunos cerámicos y plásticos. Este ensayo no destructivo se utiliza para detectar discontinuidades, defectos, o anomalías expuestas a la superficie en materiales metálicos y no metálicos. La detección de estos problemas es importante porque así se pueden evitar fallas futuras. Mismas que equivaldrían a problemas cuya solución se tornaría mucho más compleja, o a daños irreversibles. La inspección por líquidos penetrantes conlleva de manera general los siguientes pasos: Limpieza y preparación del material: Se deberá limpiar perfectamente la superficie para que esté libre de cualquier contaminante como grasa o pintura. También deben eliminarse restos de óxidos. Es importante aclarar que esta limpieza debe efectuarse por métodos químico, utilizando soluciones detergentes calientes donde la pieza sea sumergida. De esta manera eliminaremos grasas, óxidos y pinturas. Para este proceso de limpieza, concretamente pueden utilizarse los siguientes materiales: Disolventes para las grasas, desoxidantes alcalinos o ácidos para los óxidos, productos cáusticos para eliminar pinturas Aplicación del líquido penetrante: Existen distintas maneras de aplicar la prueba de líquido penetrante: por inmersión de la pieza, untando el líquido con una brocha o cepillo, vertiendo el líquido directamente sobre la pieza, por pulverización. El objetivo es que se cubra en su totalidad la pieza para obtener una película fina y uniforme en toda la superficie. Al obtener esta película se deberá esperar un lapso conocido como “tiempo de penetración”, durante el cual el líquido entrará en las discontinuidades. Generalmente el tiempo de penetración va de los 5 a los 15 minutos. Esto depende del material que se inspeccione y la clase de grietas que presente. Eliminación del exceso de líquido penetrante: En esta fase procederemos a retirar la capa superficial del líquido penetrante. De modo que únicamente quede el almacenado en las discontinuidades. Este es el paso más importante del proceso, ya que de su correcta realización dependerá el resultado de la inspección. De no eliminar correctamente el líquido penetrante de donde no hay grietas, en los resultados aparecerán defectos falsos o enmascaramiento de grietas. Para retirar correctamente el líquido penetrante se aconseja utilizar trapos o papel absorbente impregnados en disolventes. Aplicación del revelador: El revelador es un polvo blanco, el cual ayuda a hacer contraste entre la superficie y la indicación de las discontinuidades, además que ayuda a extraer el penetrante de las mismas. Una vez que se aplica, se deberá esperar entre 5 y 15 minutos. Al aplicar el revelador sobre la pieza, éste hará que notemos sus defectos a simple vista. Inspección final: El tiempo que lleva en actuar el revelador dependerá del tipo de material inspeccionado, las discontinuidades, y el revelador mismo. Una vez transcurrido este tiempo interpretaremos las indicaciones. A continuación, los beneficios de realizar este tipo de prueba no destructiva: Resultados inmediatos y fáciles de interpretar. A diferencia de la prueba por partículas magnéticas, la aplicación de líquidos penetrantes no se limita a metales ferromagnéticos. Es un método práctico y sencillo de realizar. No se necesitan dispositivos especiales. No importa el tamaño de la pieza a inspeccionar, es aplicable y adaptable a cualquier tamaño. Corrientes de Eddy Es un método de inspección no destructivo, en el cuál se obtiene la respuesta de un metal a la inducción de corrientes electromagnéticas sobre su superficie. Dichas corrientes son conocidas cómo: Corrientes parásitas, corrientes de Eddy, corrientes circulantes o corrientes inducidas. Este método de inspección no destructivo es usado para identificar la presencia de defectos superficiales en producto semiterminado o componentes y/ o su separación de acuerdo con sus propiedades cómo: Dureza, estructura, tipo de aleación, resistencia a la tracción, etc. La respuesta de los metales a la inducción electromagnética dependerá de su conductividad eléctrica y/ o permeabilidad magnética, las cuáles se ven afectadas por la presencia de defectos o el resultado de procesos que han alterado sus propiedades originales. Las corrientes de Eddy determinan de la misma forma irregularidades en la estructura del material. Además, tienen como ventajas: Exactitud en mediciones Es una prueba rápida de llevar a cabo Su aplicación es posible en todos los tipos de metales, electroconductores y aleaciones Es capaz de detectar discontinuidades en áreas muy pequeñas La gran mayoría de los dispositivos que trabajan mediante corrientes de Eddy son portátiles y funcionan con baterías No hay manera de que dañen la pieza a inspeccionar, puesto que el único contacto que existe es el campo magnético Este tipo de corrientes se aplican en condensadores, calentadores, enfriadores, intercambiadores de calor y calderas. Además, también podemos aplicarlas en álabes y ejes de turbinas, así como para segregación de material y segregación por dureza. Termografía infrarroja La termografía sirve para estudiar la temperatura de un objeto determinado. La principal ventaja que aporta es que no es necesario el contacto directo con el objeto para poder comprobar su temperatura. Gracias al espectro electromagnética del objeto a estudiar podremos identificar su temperatura, aunque el equipo no se encuentre en contacto directo con los objetos que se identifican. Estos ensayos no provocan ningún tipo de daño o alteración permanente en el objeto que se inspecciona. La termografía capta la información de forma inmediata volcándola en una base de datos. Estos datos permiten realizar un seguimiento de la evolución de la temperatura de una forma mucho más fácil y sencilla. Al acelerar el proceso de registro de la temperatura y volcando de los datos, es posible elaborar una comparativa mucho más rápida y eficaz. La posibilidad de estudiar la evolución de la temperatura en un objeto determinado será muy importante para poder identificar el momento en el que surgen las anomalías. Este método resultará altamente recomendable para aquellas situaciones en las que, por motivos de seguridad, imposibilidad de detener la máquina o por temas de acercamiento, no podemos ponernos en contacto directo con el objeto de estudio. Bastará una distancia de seguridad para poder hacer la identificación. Al identificar una temperatura anómala podremos detectar las desviaciones que existen. La Termografía se aplica habitualmente para: mantenimiento predictivo de maquinaria industrial, mantenimiento predictivo en instalaciones eléctricas, detección de gases y fugas. El análisis termográfico se basa en la obtención de la distribución superficial de la temperatura del objeto consiguiendo un mapa de calor en el que se visualizan puntos fríos o calientes en función de las anomalías encontradas. Un estudio termográfico permite conseguir: Un mayor conocimiento de la instalación realizada en cuanto a su estado térmico. Localizar fugas y puntos de actuación. Evitar interrumpir los procesos productivos. Reducir las operaciones de mantenimiento y los tiempos de reparación. Alargar la vida útil de los equipos. Conseguir descuentos en la póliza del seguro Una mayor eficiencia energética. El estudio de los sistemas de distribución puede alertar de las pérdidas energéticas que se producen por un mal aislamiento, roturas o un engranaje incorrecto. Normas que rigen las pruebas no destructivas La labor del personal encargado de llevar a cabo pruebas no destructivas es crucial para el éxito del proceso. La interpretación de los signos y resultados obtenidos de los diversos equipos utilizados es esencial en esta tarea. Asi que, es importante que todo el personal que realice ensayos no destructivos tiene que estar certificado para poder realizarlos correctamente. UNE-EN ISO 9712. “Ensayos no destructivos. Cualificación y certificación del personal que realiza ensayos no destructivos”. es un requisito que debe cumplir el personal que realiza ensayos no destructivos en la mayoría de los sectores industriales. UNE-EN 4179. “Material aeroespacial. Cualificación y aprobación del personal de ensayos no destructivos”. ISO 11484. “Productos de acero. Sistema de cualificación de segunda parte para el personal que realiza ensayos no destructivos”. SNT-TC-1A. Se utiliza como guía para la calificación y certificación del personal que realiza pruebas no destructivas. Las normas UNE-EN 4179, ISO 11484 y la práctica recomendada SNT-TC-1A son documentos establecen los requisitos para una certificación del personal que realiza ensayos no destructivos basados en un esquema de “segunda parte”, es decir que la certificación del personal es establecida y otorgada por la empresa a la que pertenece el personal certificado. CONCLUSIÓN En este tema nos dimos cuenta de la importancia que tiene el conocer y tener bien definidas las reglas y como funcionan las pruebas no destructivas, por lo común que son usadas y la eficacia que esto implica en una industria pues no ocupa dañar la pieza y es generalmente barato y rápido.
