Ensayos no destructivos
Ciencia de los materiales
INTRODUCCIÓN El experimentar los distintos ensayos estudiados en clase, nos permite resolver dudas o comprender con mayor detalle cada concepto, fórmula e idea expuesto teóricamente. Es por eso que las demostraciones experimentales son de suma importancia en nuestro proceso de aprendizaje, sobre todo cuando se sigue la carrera de ingeniería. En relación a lo dicho anteriormente, este tercer informe trata sobre los ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS, específicamente sobre el ensayo de líquidos penetrantes y el ensayo de partículas magnéticas, que para cada caso nos permite poder detectar imperfecciones en las superficies de pieza o elementos de máquina. Estas imperfecciones imperfecciones son fisuras que se producen en la superficie de cualquier pieza durante su constante uso. Asimismo, a través de estos ensayos podremos observar estas fisuras, su localización en la superficie así como su tamaño aproximado, y por supuesto cuales fueron las normas que se siguieron para llevar a cabo dichos ensayos. El propósito u objetivo de este trabajo consistirá en aprender a emplear correctamente ambos métodos y encontrar las fisuras que puedan tener las superficies de ensayo empleando los métodos anteriores. Con mayor detalle y profundidad lo encontrara en el cuerpo de este informe, donde entrara a tallar los cuadros de datos obtenidos y sobre todo las observaciones y conclusiones que surgirán de esta experiencia. Para concluir, esperamos que este informe llene todas sus expectativas y sobre todo que absuelva todas dudas que lo puedan inquietar, ya que este trabajo se fundamente en todo lo aprendido en clase.
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Objetivos
Conocer los métodos más comúnmente usados para localizar las discontinuidades. Aplicar correctamente los métodos de Líquidos Penetrantes e Inspección por Partículas Magnéticas.
DESCRIPCIÓN DEL DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA I) LÍQUIDOS PENETRANTES
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Líquidos penetrantes
Tinte limpiador:
Tipo: aerosol
Color: tinte visible no acuoso
Volatilidad: muy volátil
Tiempo de aplicación: 5 minutos aprox.
Tensión superficial: Baja tension superficial
Lavables con agua
Removibles con solvente
Composición: sin halógenos y sin cloruros
Inflamabilidad: Sumamente inflamable
Grado: nuclear
Función: remover las impurezas de la superficie
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Tinte penetrador:
Tipo: aerosol
Color: tinte visible rojo no acuoso
Volatilidad: muy volátil
Tiempo de aplicación: 4 minutos
Tensión superficial: baja tensión superficial
Lavables con agua
Removibles con solvente
Composición: sin halógenos y sin cloruros
Inflamabilidad: sumamente inflamable
Grado: nuclear
Función: penetración en las fisuras de la superficie
LIQUIDO PENETRADOR
Tinte revelador:
Tipo: aerosol
Color: tinte visible no acuoso
Volatilidad: muy volátil
Tiempo de aplicación: 5 minutos
Tensión superficial: baja tensión superficial
Lavables con agua.
Removibles con solvent.
Composición: sin halógenos y sin cloruros
Inflamabilidad: sumamente inflammable.
Grado: nuclear
Función: revelar las fisuras (se generan manchas)
LIQUIDO REVELADOR
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RELACIÓN DE LOS MATERIALES
Parte de la estructura de un caldero. Parte de un recipiente a presión: caldero. Fisuras generas por: es muy probable que fue ocasionado por el fenómeno de cavitación. Solido continúo. Superficie: irregular (pero aceptable para el ensayo) Composición: aleación ferrosa (un tipo de acero)
Trapo para trabajos industriales Utilizado especialmente para limpiar las superficies en donde se ensaya
DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO
La técnica de los líquidos penetrantes puede resumirse en los siguientes pasos:
Limpieza inicial y secado Consiste en limpiar perfectamente la zona de interés a ser ensayada, empleando un liquido removedor de tal forma de dejar, las posibles discontinuidades, libres de suciedades o
materiales extraños y su posterior secado con un trapo para trabajos industriales.
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1. Aplicación del líquido penetrante y tiempo de penetración. Cubrir la superficie de interés con el líquido penetrante y dejar transcurrir 5 minutos para permitir que el LP se introduzca por capilaridad en las discontinuidades. 2. Limpieza intermedia Se removerá el exceso de LP sobre la superficie, evitando extraer aquel que se encuentre dentro de las fallas. Esta remoción se hará con ayuda de un trapo.
SUPERFICIE CON EXCESO DE LÍQUIDOS PENETRANTES
3. Aplicación del revelador Sobre la superficie ya
preparada
se
esparcirá el líquido revelador, que una vez evaporada, deja una fina capa de polvo.
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4. Inspección y evaluación Esta fina capa de revelador absorberá el LP retenido en las discontinuidades, llevándolo a la superficie para hacerlo visible. 5. Limpieza final Aunque los agentes químicos utilizados no deberían ser corrosivos a los materiales ensayados, se eliminara sus restos para prevenir posteriores ataques.
LIMPIEZA FINAL DE LA SUPERFICIE
6. Ventajas y limitaciones de los LP.
VENTAJAS
LIMITACIONES
-Relativamente simple de
-Solo
detecta
aplicar y controlar
discontinuidades
abiertas
-Aplicable a materiales
en la superficie.
metálicos y no metálicos
-No
-No
porosos.
requiere
equipos.
costosos
para
materiales
-Difícil en superficie rugosas o porosas.
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DATOS RECOGIDOS EN LABORATORIO Sobre la superficie de la parte de un caldero
Se detectó pequeñas fisuras.
Se observó una gran discontinuidad (fisura), sobre la superficie, que a simple vista no era observable.
Las fisuras fueron notarias a través de una línea continua de color rojo (rastros del líquido penetrante).
II) PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO MÁQUINA GENERADORA Tipo de maquina: Generador de Corriente Continua / Alterna
Piezas de la máquina -Luz de control durante la magnetización -Luz de control para la conexión eléctrica -Amperímetro -Manija para el ajuste de la corriente eléctrica -2 Electrodos (pistoletas) -Tomacorrientes para conexiones con corriente alterna -Toma corriente para control remoto
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RELACIÓN DE LOS MATERIALES 1-Eje de acero de rotor de turbina: Estos ejes hechos de acero especial
forjado
que
conforman los rotores de turbinas son los encargados de transformar la energía cinética del vapor en energía mecánica a
través
del
movimiento
giratorio de los mismos. EJE DE ENSAYO
2-Limaduras de hierro: Conformadas por Óxido de Hierro, son llamadas también partículas magnetizada. Son el método más sencillo para hacer visible las los defectos de las superficies sometidas al ensayo.
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4-Trapo Industrial: Este trapo especial sirve para limpiar el área de trabajo. 5-Alabe: Esta pieza de ensayo es la conformación de cada una de las paletas curvas de una rueda hidráulica o de una turbina. Estos están sometidos a grandes esfuerzos de fatiga al trabajar en condiciones extremas donde soportan grandes fuerzas vibratorias.
DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO a). Para defectos longitudinales: 1-Se colocó la pieza a ensayar sobre dos taquitos de madera. 2-Se accionó el paso de la corriente hacia la máquina por medio de un interruptor. 3-Se colocó los bornes de Cobre (los electrodos o pistoletas) sobre los extremos de la pieza a ensayar.
MAGNETIZACIÓN LONGITUDINAL DEL EJE
4-Se accionó el interruptor de paso de la corriente eléctrica.
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5-Luego de unos instantes se espolvoreó con las limaduras de Hierro en toda la superficie de la pieza de ensayo. 6-Se desconectó el interruptor de circulación de corriente. 7-Luego, se procedió a observar detalladamente
la
pieza
cuidadosamente para determinar si esta posee o no posee defectos. 8-Luego se desmagnetizó la pieza. ECHANDO LAS LIMADURAS DE HIERRO
a.
OBSERVANDO LAS FISURAS LONGITUDINALES
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Observaciones
Liquido removedor para retirar las impurezas de la superficie emitías un olor desagradable, por tal motivo es preferible trabajar en un lugar ventilado.
Al agregar el líquido revelador salen a relucir las fisuras de la superficie.
Los materiales utilizados eran aleaciones de hierro (aceros).
Los líquidos penetrantes eran aerosoles.
Al evaporarse el líquido revelador, quedaba en la superficie una capa muy fina de un polvo blanco.
Los electrodos eran de cobre.
El amperaje máximo del equipo era de 100 A para corriente alterna y aproximadamente 80 A para corriente continua.
Al momento de poner en contacto las superficies de ensayo con los electrodos, se producían chispas que tal vez fueron producto de la irregularidad de la superficie.
Parta magnetizar las superficies de ensayo se utilizó corriente continua.
Para desmagnetizar el eje se utilizó corriente alterna.
Se utilizó como partículas magnéticas laminillas de hierro.
Se observó que las laminillas de hierro se ordenaban sobre las fisuras.
Era necesario golpear la superficie de ensayo para que las laminillas de hierro se ordenen mejor y poder observar más detalladamente las fisuras.
Al inclinar las superficies de ensayo, solo quedaban en ellas las partículas que fueron atrapadas por las discontinuidades de la superficie debido a su magnetización.
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Conclusiones
Concluimos que a través de los líquidos penetrantes aplicados sobre las superficies de ensayo, se llegan a observar las imperfecciones que puede presentar una superficie.
Las fisuras se hacen visibles gracias a que el líquido penetrador se quedaba atrapado por capilaridad en las fisuras, y salían a relucir al aplicar el líquido revelador, el cual hacia que el líquido penetrador emergiera de las fisuras.
Se concluyó que para utilizar el método de líquidos penetrantes es necesario que las superficies de ensayo no sean porosas.
Se concluye que en las superficies en donde se va a realizar el ensayo de líquidos penetrantes estén libres de impurezas.
Los líquidos penetrantes que se utilicen deben estar normalizados.
Se concluye que para los ensayos de partículas magnéticas, las superficies de ensayo deben estar libre de impurezas.
El ensayo de partículas magnéticas se realizó con el método de magnetización residual.
A través del ensayo de partículas magnéticas se llegó a observar una mayor cantidad de fisuras sobre la superficie, con lo que podemos afirmar que: El método de partículas magnéticas es más sensible para determinar fisuras más finas y el método de partículas magnéticas resulto ser más eficaz en la detención de fisuras sobre las superficies.
Recomendaciones
En el ensayo de líquidos penetrantes hay que tener en cuenta el tipo de superficie, como se dijo anteriormente, ya que en algunas no nos beneficiaria trabajar con este tipo de métodos para hallar algún tipo de fallas, por lo cual no se recomienda realizar este tipo de ensayo en superficies porosas o maleteadas. 12
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Antes de cualquier prueba que se va a realizar con tintes penetrantes o partículas magnéticas no se recomienda pulir, lijar o cepillar la pieza a la que se le va aplicar los ensayos, para no tener muchos desniveles y afecten los resultados observados.
El trapo con el que se limpia las superficies no debe tener pelusas, para una mejor aplicación de los tintes y mejores resultados de estos.
Trabajar el ensayo de tintes penetrantes en lugares de pendiendo del tipo de tinte que se va a usar para el ensayo, ya que algunos de ellos tienden a ser volátiles, tóxicos y explosivos porque sería perjudicante en alguna ocasión trabajar con este ensayo en un lugar cerrado, motivo por el cual se recomienda trabajar en lugares abiertos.
Para poder tener una muestra más exacta de donde se encuentra las fallas en las piezas ensayadas (ose las fisuras más pequeñas), se recomienda dejar más tiempo el penetrador, por lo cual hay que estar echando cada cierto tiempo ya que este se evapora.
Se recomienda tener en cuenta el efecto de la temperatura
Para los ensayos con partículas magnéticas es necesario tener un equipo adecuado para la realización de este tipo de ensayo como mafora, guante, etc., debido a que se trabaja con un alto amperaje, que puede ser fatal si no se sabe utilizar.
Para el ensayo con partículas magnéticas se recomienda realizarlo en un lugar abierto.
Conocer las limitaciones de la maquina con la que se realiza el, así como también las partes de estas y su funcionamiento.
Sobre las superficies para los ensayos con partículas magnéticas deben ser lisas.
El ensayo de partículas magnéticas también se puede realizar en un gabinete cerrado, por lo que hay que tener en cuenta las normas que se dan para este tipo de ensayo. 13
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Se recomienda utilizar los tintes penetrantes con materiales no magnéticos, ya que este tipo de ensayo no destructivo es más sencillo y menos costoso.
Bibliografía
FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES. William F. Smith/ 2º edición. 1996
CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES. Donald R. Askeland. / Publicación México: International Thompson Editores. 1998.
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Anexos RESUMEN: De
líqu id os pen etr ant es
Sirve para detectar grietas y discontinuidades en la superficie de materiales sólidos no porosos. El proceso de inspección se compone de tres etapas.
A. Inspección. B. Interpretación. C. Evaluación. Una regla práctica es que el tiempo de revelado nunca debe ser menor a siete minutos. o
Indicaciones relevantes. Son las causadas por discontinuidades que están generalmente presentes en el diseño.
o
Indicaciones falsas. Son el resultado de alguna forma de contaminación con penetrantes, estas indicaciones no pueden referirse a ningún tipo de discontinuidad.
LIMPIEZA FINAL. Se debe llevar a cabo en razón de los productos usados en el ensayo.
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