Ensayos no destructivos

QUE SON Y PARA QUE SE APLICAN LOS MÉTODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Los métodos de Ensayos No Destructivos (END) permiten obtener información de piezas o partes de una estructura metálica o no metálica, sin alterar sus condiciones de utilización o aptitud de servicio; es decir no provocan daños en el material, ni perjudican o interfieren con el uso futuro de las piezas o partes inspeccionadas.

A partir de esta definición se puede observar que ensayos aplicados sobre determinadas piezas se consideran destructivos, ya que alteran sus condiciones, pero aplicados sobre otras piezas, se consideran no destructivos.

Un ejemplo es la determinación de dureza. Si lo hacemos sobre una superficie que requiere una terminación muy buena, la impronta será inaceptable, en cambio si lo hacemos sobre el domo de una caldera, la impronta no tendrá influencia alguna en el uso futuro de la caldera.

Ahora bien, si realizamos una medición de dureza mediante un método no destructivo, no alterará las condiciones en ambos casos.

De igual manera se puede decir, que si se aplica un método de END empleando un procedimiento inapropiado, puede generar condiciones que provoque daños en las piezas inspeccionadas, un ejemplo de ello es aplicar líquidos penetrantes inapropiados en el control de piezas de acero inoxidable austenítico.

Los métodos de END se aplican en diferentes etapas del proceso productivo, pudiendo ser estas, el control de materia prima, durante el proceso de fabricación, así como en el ensayo final del producto y control en servicio.

Si hacemos una comparación con los métodos de Ensayos Destructivos, se puede decir que éstos, aplicados a un control de calidad estadístico, permiten comprobar con un cierto grado de seguridad, el nivel de calidad de una producción.

Sin embargo requieren la inutilización de un determinado número de muestras, obtienen datos de una zona de la pieza y no pueden asegurar la calidad de todos los elementos de un lote.

En cambio, 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.

CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE END

Podemos establecer distintas clasificaciones de los métodos de END según sus fundamentos, aplicaciones o su estado actual de desarrollo.

A) SEGÚN SUS FUNDAMENTOS:

Se basan esencialmente en las aplicaciones de uno o varios de los si-guientes fenómenos físicos:

1. Ondas electromagnéticas (comprendiendo fenómenos basados en las propiedades eléctricas y/o magnéticas de las muestras.)
2. Ondas elásticas o acústicas
3. Emisión de partículas subatómicas.
4. Otros fenómenos, tales como los de capilaridad, estanqueidad, absorción, etc.

B) SEGÚN SUS APLICACIONES:

De manera general se puede decir que las aplicaciones de los métodos de END permiten realizar estudios de defectos, hacer mediciones y caracterizar materiales.

1. Defectología: Detección, ubicación y evaluación de: heterogeneidades, discontinuidades, impurezas, corrosión, fugas; puntos calientes, etc.
2. Metrología: Medición de: espesores de material base de ambos lados y de un solo lado, de recubrimientos, de dureza, controles de nivel, etc.
3. Caracterización de materiales: Determinación de características físicas, mecánicas, químicas.

C) SEGÚN EL ESTADO ACTUAL DE DESARROLLO:

Se pueden clasificar en:

1. Métodos convencionales de END

   Consideramos como métodos convencionales aquellos que debido al desarrollo actual de los equipos y técnicas operatorias, permiten seguir el ritmo de la producción, proporcionan un registro permanente y permiten la automatización del proceso de inspección. Son los que comúnmente se utilizan en la industria.

   Dentro de esta categoría, se distinguen los métodos capaces de proporcionar una amplia gama de aplicaciones, de los que si bien son altamente desarrollados, solo se limitan a aplicaciones particulares o son modificaciones de los convencionales para mejorarlos en aplicaciones particulares.

2. Métodos nuevos o no convencionales de END

   Consideramos como métodos nuevos, aquellos de reciente introducción o en período actual de desarrollo, o aquellos que no tienen una utilización generalizada.

El desarrollo acelerado de estos métodos nuevos ha sido principalmente por los avances tecnológicos en los campos aerospacial y nuclear, en los que se requieren un severo control de calidad en los materiales.

Los siguientes se pueden considerar como métodos de END convencionales:

1. Radiografía Industrial (RI);
2. Ultrasonidos (US)
3. Líquidos Penetrantes (LP);
4. Partículas Magnetizables (PM)
5. Corrientes Inducidas (CI)
6. Visual (EV)

Los siguientes se pueden considerar como métodos de END no convencionales:

1. Fuga;
2. Termografía;
3. Espectroscopía ultrasónica;
4. Emisión acústica;
5. Radiografía neutrónica
6. Tensiones residuales
7. Otros.

ETAPAS BÁSICAS PARA LA APLICACIÓN DE LOS END

Los métodos de END se aplican de acuerdo con la siguiente metodología:

A – Elección del método y técnicas operatorias apropiadas
B – Obtención de una indicación propia
C – Interpretación de la indicación
D – Evaluación de la indicación

A- ELECCIÓN DEL MÉTODO Y TÉCNICAS OPERATORIAS APROPIADAS

Para la elección del método y las técnicas operatorias apropiadas de control, se deben tener en cuenta: el tipo de material, su estado estructural, procesos de fabricación, el tamaño y forma del producto como así también el tipo, tamaño, orientación y ubicación de las heterogeneidades a detectar, o de la dimensión a medir; ya que todos los métodos, presentan limitaciones de interpretación, limitaciones por la geometría y naturaleza del material, limitaciones de sensibilidad y en la velocidad de aplicación.

Teniendo en cuenta que el aumento de sensibilidad puede traer consigo un aumento del costo del ensayo o del producto, es importante establecer los criterios de aceptación y rechazo para que queden claramente definidos el nivel de calidad o nivel de aceptación determinado.

B- OBTENCIÓN DE UNA INDICACIÓN PROPIA

Una característica común de los métodos de ensayos no destructivos es que siguen procedimientos indirectos, es decir que determinan la característica buscada en el producto a través de alguna propiedad relacionada con ella. Así por ejemplo, en el método radiográfico, se interpreta, una indicación que es una imagen de las heterogeneidades presentes en el material sobre una película fotosensible; en el método ultrasónico, se interpreta una indicación en la pantalla de un tubo de rayos catódicos; en los métodos de partículas magnetizables y de líquidos penetrantes, se interpreta una indicación que es una ampliación de la heterogeneidad sobre la superficie de observación; en los métodos magnéticos y eléctricos, se interpreta, una indicación, según sea el sistema representativo en cada ensayo.

La obtención de una indicación está relacionada con la naturaleza de la discontinuidad, con su forma (esférica, cilíndrica o plana), con su ubicación (superficial, subsuperficial e interna), con su orientación y con su tamaño.

Por ejemplo para la obtención de una indicación propia de una fisura (discontinuidad plana), las condiciones óptimas de detección se presentarán cuando la discontinuidad sea paralela al haz de radiación X o perpendicular al haz ultrasónico, perpendicular a las líneas de campo magnético y próxima a la superficie de observación, en el caso del ensayo de partículas magnetizables o que aflore a la superficie, en el caso del ensayo por líquidos penetrantes.

C- INTERPRETACIÓN DE LA INDICACIÓN

Producida la indicación, es preciso interpretarla. La interpretación consiste en hallar la relación entre la indicación observada con su naturaleza, morfología, ubicación, orientación y tamaño de la heterogeneidad.

Para una correcta interpretación, es aconsejable recurrir, en la primera fase de la puesta a punto del método, a las técnicas y END complementarios que sean necesarios, con el fin de asegurar la validez del ensayo.

La interpretación, es una función de primordial importancia y su responsabilidad recae en el personal calificado en el método aplicado.

D – EVALUACIÓN DE LA INDICACIÓN.

Después de obtenida e interpretada una indicación, se debe evaluar. La evaluación consiste en hallar la relación entre la heterogeneidad detectada, la característica determinada o la dimensión medida, con su efecto posterior en las propiedades del material o producto.

Así como vimos que la interpretación es una función propia del personal calificado, la evaluación es respon-sabilidad de un equipo humano constituido, por proyectistas, personal responsable de los ensayos de experimentación o de pruebas de duración, expertos en fiabilidad y expertos con conocimiento sobre la ciencia y técnica de los materiales.

Este equipo analizará los datos relativos a cargas de servicios y condiciones de funcionamiento, determinará, con dichos datos, las secciones o zonas críticas de la pieza o del componente estructural, estableciendo en cada una de ellas un grado de responsabilidad y fijará, teniendo presente los resultados estadísticos de los ensayos de duración, el nivel de calidad, es decir, los criterios de aceptación y rechazo relacionados a la aplicación de los métodos de END.

Desgraciadamente, existe la práctica o costumbre frecuente de asignar al personal de END o de hacer recaer en la persona de un operador, todas estas funciones.

Como consecuencia de ello, muchos programas de ensayos no destructivos han fracasado al no estar establecidas especificaciones adecuadas relativas a la evaluación. En estos casos, muchas veces el inspector basa sus decisiones, en la experiencia sobre el comportamiento de piezas similares bajo iguales condiciones de servicio. Pero puede ser muy peligroso si extrapola sus conclusiones para condiciones de servicio nuevas y completamente diferentes. En caso de dudas, el inspector tiende generalmente, a ser muy precavido, particularmente en el caso de no poseer especificaciones. Esto puede traer como consecuencia, pérdidas económicas a la industria.

CONCLUSIONES GENERALES SOBRE LOS MÉTODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

1. En su aplicación se utilizan las propiedades físicas y fisicoquímicas de los materiales y sus correlaciones con los distintos campos de energía.
2. Cada método es de aplicación específica para un determinado tipo de problema y/o material.
3. Cada método se puede aplicar según distintas técnicas, con determinado alcance y limitaciones.
4. En la generalidad de los casos, la información se recibe a través de indicaciones que se pueden relacionar con discontinuidades, variaciones estructurales, dimensiones etc.
5. Para la aplicación de cada método, se requiere de calibraciones específicas en base a patrones o elementos de referencia, a fin de poder evaluar las indicaciones obtenidas y referenciarlas a un umbral de detección. Este umbral generalmente se lo designa como “sensibilidad de ensayo”.
6. La aplicación de cualquier método de ensayo no destructivo requiere siempre de un procedimiento escrito.
   En la aplicación de estos métodos, siempre se deben tener en cuenta parámetros tales como material, proceso de fabricación, tipo de defectología o información buscada etc., de manera de desarrollar un procedimiento escrito que permita asegurar que la técnica utilizada es adecuada a los fines perseguidos.
7. Para la implementación del procedimiento se requiere de equipamiento específico y personal calificado y certificado, es decir que tenga buena formación teórica – práctica y experiencia.

Por: Ing. Adolfo Berganza
Responsable del Área de Certificación de Personas
Ing. Oliva Hernández
Gerencia Mecánica-Metalurgia
Dirección de Normalización

Fuente: Boletín Iram – Abril 2007

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