UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS MATÉMATIAS FÍSICAS Y QUÍMICAS
Carrera de Ingeniería Mecánica
Catedrático: Ing. Efrén Pico
Materia: Ensayos no destructivos
Contenido: Fundamentos de los ensayos no destructivos, objetivos, áreas y condiciones de aplicaciones.
Autor: Vélez Gaibor Eddy Gabriel
Curso: X ‘’B’’
Año Lectivo: 2017 – 2018 2018
CONSULTA FUNDAMENTOS DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de non destructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Se denomina así a toda prueba que se realice sobre un material sin afectarlo metalúrgicamente no mecánicamente, se realizan con el fin de determinar el estado geométrico, mecánico o químico de la pieza para verificar si cumple con las reglas de aplicación que correspondan, ejemplo de ellos son: Radiografiado de cordones de soldadura (rayos x), tintas penetrantes, partículas magnéticas, medición de espesores por medios ultrasónicos. Los END están basados en principios físicos y de su aplicación se obtienen los resultados necesarios para establecer un diagnóstico del estado o de la Calidad del objeto inspeccionado. Los resultados no se muestran en forma absoluta, si no que deben ser interpretados a partir de las indicaciones propias de cada método.
El uso de un material depende de ciertas propiedades características que varios ensayos destructivos han demostrado que posee. Sin embargo, no existe ninguna seguridad de que la pieza utilizada sea igual a las ensayadas, en lo que respecta a las propiedades mecánicas y a la ausencia de defectos. La amplia aplicación 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. •
Metrología: Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.
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Ensayo visual: Es el método más común de inspección, permite observar salpicaduras, existencia de cenizas, distorsiones por excesivo calentamiento, grietas, es adecuada para todos los materiales, mediante: Calibres especiales, gafas de aumento, linternas, etc… Ensayo con líquidos penetrantes: Analiza la superficie de una pieza, La superficie es recubierto por una solución coloreada o fluorescente, el exceso de solución se elimina de la superficie, y se aplica un revelador. Este actúa como un secante, destacando fácilmente las imperfecciones superficiales, ya sea por la aparición de vivos colores como después de aplicar luz UV. Es válido para todo tipo de „
materiales (metales, cerámicos, vidrios, polímeros, entre otros).
Ensayo ultrasónico: Basada en la transmisión de longitudes sonoras de alta frecuencia en el interior del material para detectar imperfecciones, se estudian las ondas emitidas y el desplazamiento en el tiempo para detectar las reflejadas, y posibles alteraciones indican imperfecciones (las ondas ultrasónicas no viajan a través del aire), todo tipo de materiales.
Ensayo con partículas magnéticas: Este método se lleva a cabo induciendo un campo magnético a un material ferromagnético, y entonces espolvoreando en la superficie partículas de Fe (ya sea seco o en una suspensión). Las imperfecciones superficiales modifican el campo y las partículas de hierro se concentran en los defectos, es sólo para materiales ferromagnéticos. Ensayo por radiografía: Son mediante radiografías, implica la utilización de radiación gamma o rayosX (muy penetrantes) para examinar los defectos internos, se requieren máquinas con fuentes de radiación que atraviesan el material y producen una “imagen negativa” en una película o film. La
radiografía muestra la solidez interna de los materiales examinados. Las posibles imperfecciones se muestran como cambios en la densidad en la película de la misma manera que se aprecian los “huesos rotos”.
Ensayo por termografía: La termografía por infrarrojos utiliza como equipo detector el termógrafo. Es un aparato que percibe la radiación infrarroja y la transforma, a través de una pantalla, en imágenes luminosas visibles por el ojo humano. Los objetos más calientes emiten más radiación infrarroja que los fríos. El análisis termográfico consiste en la obtención gráfica de la temperatura en la superficie de un objeto. Aplicado a la industria, podemos obtener un mapa de temperaturas donde se visualizan puntos fríos o calientes sobre una tubería, pieza, maquinaria, envolventes, puntos de contacto en subestaciones eléctricas, etc. De este modo podremos conseguir: Conocer el estado térmico de una instalación o de un proceso Detectar la presencia de pérdidas existentes (fugas térmicas) y por lo tanto de posibles puntos de actuación. Una mayor eficiencia energética de los sistemas evaluados y, por tanto, el ahorro correspondiente.
OBJETIVOS DE LOS E.N.D.
Detectar discontinuidades en materiales y estructuras sin destrucción de los mismos (DETECCIÓN). Determinar la ubicación, orientación, forma, tamaño y tipo de discontinuidades (EVALUACIÓN). Establecer la calidad del material, basándose en el estudio de los resultados y en la severidad de las discontinuidades y/o defectos de acuerdo a las normas de calidad y los objetivos del diseño(CALIFICACIÓN).
En conclusión el propósito de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas. Los métodos de END, permiten el control del 100 % de una producción y pueden obtener información de todo el volumen de una pieza, con lo que contribuyen a mantener un nivel de calidad uniforme, con la consiguiente conservación y aseguramiento de la calidad funcional de los sistemas y elementos. Además colaboran en prevenir accidentes, ya que se aplican en mantenimiento y en vigilancia de los sistemas a lo largo del servicio. Por otra parte proporcionan beneficios económicos directos e indirectos., beneficios directos, por la disminución de los costos de fabricación, al eliminar en las primeras etapas de fabricación, los
productos que serían rechazados en la inspección final, y el aumento de la productividad, por reducirse el porcentaje de productos rechazados en dicha inspección final. Entre los beneficios indirectos se pueden citar su contribución a la mejora de los diseños, por ejemplo, demostrando la necesidad de realizar un cambio de diseño de molde en zonas críticas de piezas fundidas o también contribuyendo en el control de procesos de fabricación.
AREAS Y CONDICIONES DE APLICACIONES VISUAL En general, las inspecciones visuales son utilizadas para dos propósitos: 1) La inspección de superficies expuestas o accesibles de objetos opacos (incluyendo la mayoría de ensambles parciales o productos terminados) 2) La inspección del interior de objetos transparentes (tales como vidrio, cuarzo, algunos plásticos, líquidos y gases). La industria de la energía, petroquímica, transporte y de infraestructura, donde existen ambientes corrosivos, temperatura o donde es contenida presión, requieren comprobaciones visuales. Aplicaciones: Detección de anomalías superficiales tales como arañazos, exceso de rugosidad y áreas no cubiertas por la pintura o el recubrimiento. Detección de fracturas, porosidad, corrosión y otro tipo de grietas. Comprobación de dimensiones. Detección de objetos extraños.
LIQUIDO PENETRANTE: Los ensayos no destructivos por líquidos penetrantes le ayuda a detectar las discontinuidades superficiales en cualquier material no poroso. Los ensayos por líquidos penetrantes son frecuentemente aplicados en los procesos de fabricación y en la inspección en servicio: Inspección de soldaduras y recargues de distintos aceros, incluidas aleaciones no ferromagnéticas, inconel, stellite, etc. Inspección de preparaciones de bordes para soldadura o de excavaciones en reparación de las mismas. Inspección de componentes metálicos: forjas, fundiciones, mecanizados, etc. Inspección de materiales plásticos no porosos.
ULTRASONIDO: Las características de estos fenómenos ultrasónicos hacen posible la utilización de de detectores de ultrasonidos en infinidad de aplicaciones industriales dentro del mantenimiento: Detección de fugas de fluidos en conducciones, sistemas de aire comprimido, válvulas, intercambiadores de calor, calderas, condensadores, conducciones, tanques, etc. Verificación de purgadores de vapor. Inspección mecánica de rodamientos, reductoras, comprobaciones de alineación, holguras, etc. Control y ayuda a la correcta lubricación. Detección de fallos en máquinas alternativas como inspección de válvulas e impactos en componentes acoplados. Inspecciones eléctricas en armarios eléctricos, transformadores, subestaciones, aisladores, líneas de alta tensión, aparamenta de AT, interruptores, etc. para el control de descargas eléctricas en corona, tracking y arco. Ensayos de estanqueidad en vehículos, barcos, trenes, 'salas limpias', autoclaves, etc.
Verificación del funcionamiento de válvulas hidráulicas y neumáticas. Comprobación del fenómeno de la cavitación. PARTICULAS MAGNETICAS: Se utilizan para la detección de discontinuidades superficiales y subsuperficiales (hasta 1/4" de profundidad aproximadamente, para situaciones prácticas) en materiales ferromagnéticos. Este método se aplica a materiales ferromagnéticos, tales como:
• Piezas de fundición, forjadas, roladas. • Cordones de soldadura. • Inspección en servicio de algunas partes de avión, ferrocarril, recipientes sujetos a presión, • Ganchos y engranes de grúa, estructuras de plataforma, etc.
Es sensible para la detección de discontinuidades de tipo lineal, tales como; • Grietas de fabricación o por fatiga. • Desgarres en caliente. • Traslapes. • Costuras, faltas de fusión. • Laminaciones, etc.
RADIOGRAFIA: Es frecuente su empleo para la medición de espesores, detección de zonas de corrosión, detección de defectos en piezas que han sido fundidas y forjadas, laminadas o soldadas; en las aplicaciones de nuevos materiales como son los metalcerámicos y los materiales compuestos, ha tenido una gran aceptación, por lo sencillo y fácil de aplicar como método de inspección para el control de calidad de materiales, bien en el estudio de defectos (internos, subsuperficiales y superficiales) y en la toma de mediciones como: medición de espesores (recipientes de acero, capa de grasa en animales, etc.), medición de dureza, determinación del nivel de líquido, etc.
TERMOGRAFIA: En el ámbito industrial la aplicación de la termografía en el área de mantenimiento es una de las más difundidas, especialmente en el mantenimiento llamado Predictivo o también en el mantenimiento Proactivo. (Ambos en base monitoreo de condición) La Termografía Infrarroja en el área de mantenimiento presenta ventajas comparativas inigualables. Quizá sea el ensayo más divulgado y exitoso de los últimos años. Se complementa eficientemente como los otros ensayos del mantenimiento, así como son el análisis de lubricantes, el análisis de vibraciones, el ultrasonido pasivo y el análisis predictivo de motores eléctricos. También, por supuesto, con los ensayos no destructivos clásicos como lo son el ensayo radiográfico, el ultrasonido activo, tintas penetrantes, partículas magnéticas y corrientes inducidas. Resumen general de las áreas de aplicación de la termografía en el Mantenimiento Industrial: Instalaciones Eléctricas en general Conexiones Cables-Empalme de cables Conductos de barras Líneas de baja, media y Alta tensión Transformadores de potencia Transformadores de corriente
Transformadores de tensión Fusibles Seccionadores Interruptores Excitatrices de generadores y motores - Escobillas Instalaciones Mecánicas – Reductores Las aplicaciones mas divulgadas de la Termografía Infrarroja como un ensayo no destructivo son: Inspección de fuselajes de avión Falta de adhesión en materiales compuestos Daños por Impacto en materiales compuestos Espesor medida de la profundidad en materiales compuestos Porosidad en materiales compuestos Adherencia de parche en materiales compuestos Pérdida de espesor en metales (cañerías, recipientes etc) Evaluación de uniones y empalmes en metales Acumulación de sarro en metales Adherencia de la pintura Corrosión bajo pintura Análisis dinámico de fatiga Descubrimiento de corrosión oculta Evaluación de la soldadura por puntos Vacío, oclusión de aire y deformaciones en material plástico (Polímero)
BIBLIOGRAFÍA: http://www.academia.edu/7793020/INTRODUCCI%C3%93N_A_LOS_ENSAYOS_NO_DESTRUCTIVOS http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materiales-industriales/bloque-iii/Tema8Ensayos_no_destructivos.pdf http://www.termografia.com/paginas/aplicaciones/mantenimiento.htm
