Año del Diálogo y Reconciliación Reconciliación Nacional
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FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
I N F OR OR M E D E L A B OR OR A TO T OR I O D E C I E N C I A D E L OS OS M AT A T E R I A LE LE S TEMA:
Laboratorio de Ensayo No Destructivos
DOCENTE:
Bejarano Linares, Edwin Rubén
PERTENECIENTE A:
Huamanchumo Ramos, Felix Pedro Manuel
20172575F
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FECHA DE LABORATORIO: 11 de setiembre del 2018 FECHA DE ENTREGA: 18 de setiembre del 2018
2018
ÍNDICE 1. OBJETIVOS 2. MARCO TEÓRICO 3. EXPERIMENTOS 3.1 EJE ESTRIADO 3.1.1 Materiales a utilizar 3.1.2 Procedimiento 3.1.3 Análisis de resultados 3.2 CANAL DE TUBERÍA 3.2.1 Materiales a utilizar 3.2.2 Procedimiento 3.2.3 Análisis de resultados 4. CONCLUSIONES 5. RECOMENDACIONES 6. BIBLIOGRAFÍA
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1. OBJETIVOS
Conocer los principios físicos básicos de los ensayos no destructivos.
Diferenciar los distintos tipos de ensayos no destructivos.
Diferenciar las etapas a seguir en los distintos ensayos no destructivos.
Conocer los equipos que se emplean en ensayos no destructivos.
Detectar discontinuidades superficiales e internas en los materiales.
Poder medir el espesor de materiales.
Configuración y geometría del defecto.
Tensión superficial del líquido.
Habilidad del líquido para mojar la superficie.
2. MARCO TEÓRICO Se denomina ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada. En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos. Las aplicaciones de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentran resumidas en los tres grupos siguientes:
Defectología: Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas.
Caracterización: Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas. 3
Metrología: Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.
Métodos y técnicas La clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición en donde se localizan las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en:
Pruebas no destructivas superficiales Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND superficiales son: o
VT – Inspección Visual,
o
PT – Líquidos Penetrantes
o
MT – Partículas Magnéticas
o
ET – Electromagnetismo
En el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar únicamente discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la posibilidad de detectar tanto discontinuidades superficiales como subsuperficiales (las que se encuentran debajo de la superficie, pero muy cercanas a ella).
Pruebas no destructivas volumétricas Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND volumétricos son: o
RT – Radiografía Industrial
o
UT – Ultrasonido Industrial
o
AE – Emisión Acústica
Estos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y subsuperficiales, así como bajo ciertas condiciones, la detección de discontinuidades superficiales.
Pruebas no destructivas de hermeticidad Estas pruebas proporcionan información del grado en que pueden ser contenidos los fluidos en recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control. Los métodos de PND de hermeticidad son: o
Pruebas de Fuga
o
Pruebas por Cambio de Presión (Neumática o hidrostática).
o
Pruebas de Burbuja 4
o
Pruebas por Espectrómetro de Masas
o
Pruebas de Fuga con Rastreadores de Halógeno
3. EXPERIMENTOS 3.1 EJE ESTRIADO 3.1.1 Materiales a utilizar o
Máquina Sonoflux
o
Manijas
o
Eje estriado
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o
Óxido de hierro
3.1.2 Procedimiento El primero en realizar este ensayo fue el Ingeniero Bejarano con la colaboración de algunos alumnos. El ingeniero Bejarano nos dio todas las pautas y medidas de seguridad necesarias para poder realizar este experimento. Lo primero que se hizo fue conectar todos los implementos que íbamos a utilizar, por ejemplo, la máquina sonoflux, el cual nos iba ayudar a transferir corriente al eje estriado a través de las manijas, una vez que se transfirió la corriente, esta generó un campo magnético alrededor del eje. Por este motivo al nosotros echar el óxido de hierro, este se somete a la acción de un campo magnético y se queda en zonas donde hay discontinuidad, al retirar este óxido se ve claramente las discontinuidades que se quedan marcadas por el óxido de hierro. Para finalizar este experimento retiramos de manera completa el óxido de hierro y además se voltea el eje y se le vuelve a transferir corriente para desmagnetizar el eje y dejarlo tal y como estaba al inicio. Los datos que obtuvimos en este primer experimento son los siguientes: Participantes del experimento:
1era Experiencia NOMBRE Ing. Bejarano Alex Brando Gean Pierre Adolfo
FUNCIÓN Coordinador del experimento Medir el amperaje Medir el tiempo Encender y apagar la máquina Sonoflux Echar el óxido de hierro al eje 6
Voltaje
220 volts
Intensidad de la corriente (AC)
150 A
Tiempo
10 s
Longitud del eje
30.1 cm
Diámetro del eje
5.5 cm
# de dientes
22
Longitud de la discontinuidad
8.8 cm
Luego del ingeniero Bejarano, nosotros mismo repetimos esta experiencia, a continuación, les mostraremos los alumnos que participaron y los resultados que obtuvieron.
2da Experiencia NOMBRE Jhon José María Levi
FUNCIÓN Coordinador del experimento Medir el amperaje Medir el tiempo
Miguel
Encender y apagar la máquina Sonoflux
Adolfo
Echar el óxido de hierro al eje
Voltaje
220 volts
Intensidad de la corriente (AC)
100 A
Tiempo
10 s
Longitud del eje
30.1 cm
Diámetro del eje
5.5 cm
# de dientes
22
Longitud de la discontinuidad
8.76 cm
3ra Experiencia NOMBRE
FUNCIÓN
Marco
Coordinador del experimento
Harold
Medir el amperaje
Franco
Medir el tiempo
Diego
Encender y apagar la máquina Sonoflux
José
Echar el óxido de hierro al eje 7
Voltaje
220 volts
Intensidad de la corriente (AC)
100 A
Tiempo
10 s
Longitud del eje
30.1 cm
Diámetro del eje
5.5 cm
# de dientes
22
Longitud de la discontinuidad
9.7 cm
3.1.3 Análisis de resultados Al realizar este ensayo no destructivo, hemos podido revelar sin problemas las discontinuidades que existían en el eje estriado. Estas discontinuidades se lograron observar con facilidad debido a que, al echar el óxido de hierro, el cual es un polvo magnético, en el eje. Este al tener un campo magnético alrededor, hace que el polvo se introduzca en las discontinuidades.
3.2 CANAL DE TUBERÍA 3.2.1 Materiales a utilizar o
Canal de tubería
o
Cleaner (Limpiador)
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o
Penetrant (Penetrante)
o
Developer (Develador)
o
Huaype
o
Lija
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3.2.2 Procedimiento El primero en realizar este ensayo fue el Ingeniero Bejarano con la colaboración de algunos alumnos. El ingeniero Bejarano nos dio todas las pautas y medidas de seguridad necesarias para poder realizar este experimento. Lo primero que se hizo fue seleccionar las piezas para realizar el ensayo. Al estar estas ya seleccionadas se procede a lijar la parte en donde se realizará el ensayo, luego limpiar con el guaipe. Agitar el spray del líquido Cleaner, para que este salga homogéneo, luego rosear por la parte que hemos limpiado previamente y dejar reposar un pequeño tiempo para que este se adhiera a la superficie y luego limpiar con guaipe de adentro hacia fuera. Agitar el spray del tinte penetrante y rociarlo en la parte limpiada, luego remover el exceso. Finalmente agitar el spray del líquido revelador y rociarlo en la parte del elemento a inspeccionar para luego observar las discontinuidades y defectos que serán visibles. Los datos que obtuvimos en este segundo experimento son los siguientes:
Largo del canal de tubería
51 cm
Ancho del canal de tubería
23 cm
Longitud de la discontinuidad (grieta)
27 cm
3.2.3 Análisis de resultados En este ensayo no destructivo, hemos revelado las discontinuidades que existían en el canal de tubería. Estas discontinuidades se lograron observar con facilidad debido a que, al echar el líquido penetrante en la tubería, este ingresó en las pequeñas grietas que allí se encontraban, pero no eran visibles. Y luego al aplicarle el debelador se salió el exceso del líquido penetrante. Dejando a simple vista las discontinuidades y de esta manera tener la grieta sin perjudicar el canal de tubería.
4. CONCLUSIONES
El ensayo de partículas magnéticas, obtenemos buenos resultados, sin embargo, comparado con el de líquidos penetrantes es mucho más trabajoso ya que no necesariamente se podría tener un sonoflux a la mano.
Se verifica que el ensayo de líquidos penetrantes es muy efectivo en el momento de encontrar fallas, porosidad, asperezas como otros y lo mejor es que utilizar este ensayo es muy barato por el lado económico.
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Se podría considerar que el ensayo de líquidos penetrantes es portátil, ya que puedes realizar este ensayo en el lugar que se encuentra la materia a analizar; por ello es recomendable para piezas que no se pueden desmontar de planta.
Se puede encontrar una desventaja ya que este ensayo solo puede ser capaz de detectar fallas superficiales, mas no fallas en el interior del material.
5. RECOMENDACIONES
En el ensayo de partículas magnéticas es obligatorio tener cuidado al tocar la mesa donde está apoyado el eje estriado, ya que podría sufrir una descarga eléctrica. Además, es necesario que los pasos sean realizados con sumo cuidado y sin omitir alguno ya que esto traería como consecuencias resultados alterados o incluso podría hacer daño a quienes lo estén realizando.
En el ensayo de los tintes penetrantes es importante tener la superficie del material a chequear, limpio de cualquier impureza.
Realizar el ensayo en un lugar abierto ya que los líquidos que se usa para la limpieza de los materiales son muy volátiles.
Usar mascaras con filtros nasales, ya que al ser muy volátiles estos líquidos, pueden ingresar a las vías respiratorias y causar daños a la salud.
6. BIBLIOGRAFÍA William F. Smith. “Fundamentos de ciencia e ingeniería de materiales”,
Editorial McGrawHill, 1998. Donald Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Editorial Thomson
Editores, 3era edición, 1998. William Callister, “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”,
Editorial Reverté S.A
MATERIALES DE FABRICACION I: Ensayos mecánicos / Calle Sotelo
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