informe 3 ensayos no destructivos

8/10/2019 Informe 3 ensayos no destructivos

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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA Pgina 2

OBJETIVOS

Conocer los diferentes tipos de ensayos no destructivos y ver sus aplicaciones

en el anlisis de discontinuidades o fallas en la superficie de las piezas

mecnicas.

Usar la tcnica de lquidos penetrantes para detectar discontinuidades que

afloran en la superficie como porosidad, vetas, costuras, grietas de mecanizado,

grietas de fatiga e inclusiones no metlicas.

Notar que solo la aplicacin de los lquidos penetrantes sirve para ver

imperfecciones exteriores y no las interiores.

Usar la tcnica de las partculas magnticas y con ayuda de un campo

magntico, analizar las discontinuidades halladas en cierto objeto.


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FUNDAMENTO TERICO

Se denomina ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un

material que no altere de forma permanente sus propiedades fsicas, qumicas,

mecnicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un dao

imperceptible o nulo. Los diferentes mtodos de ensayos no destructivos se basan

en la aplicacin de fenmenos fsicos, tales como ondas electromagnticas,

acsticas, elsticas, emisin de partculas subatmicas, capilaridad, absorcin y

cualquier tipo de prueba que no implique un dao 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

ms baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la

destruccin de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan

nicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo

que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

La amplia aplicacin de los mtodos de ensayos no destructivos en materiales se

encuentra resumida en los tres grupos siguientes:

Defectologa: permite la deteccin de discontinuidades, evaluacin de la

corrosin y deterioro por agentes ambientales; determinacin de tensiones;

deteccin de fugas.

Caracterizacin: evaluacin de las caractersticas qumicas, estructurales,

mecnicas y tecnolgicas de los materiales; propiedades fsicas (elsticas,

elctricas y electromagnticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.

Metrologa: control de espesores; medidas de espesores por un solo lado,

medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.


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Mtodos y tcnicas de ensayos no destructivos

La clasificacin de las pruebas no destructivas se basa en la posicin en donde se

localizan las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasificanen:

Pruebas no destructivas superficiales

Estas pruebas proporcionan informacin acerca de la sanidad superficial de los

materiales inspeccionados. Los mtodos de PND superficiales son:

VT Inspeccin Visual

PT Lquidos Penetrantes MT Partculas Magnticas

ET Electromagnetismo

En el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar nicamente

discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la

posibilidad de detectar tanto discontinuidades superficiales como sub-superficiales

(las que se encuentran debajo de la superficie pero muy cercanas a ella).

Pruebas no destructivas volumtricas

Estas pruebas proporcionan informacin acerca de la sanidad interna de los

materiales inspeccionados. Los mtodos de PND volumtricos son:

RT Radiografa Industrial

UT Ultrasonido Industrial

AE Emisin Acstica

Estos mtodos permiten la deteccin de discontinuidades internas y sub-

superficiales, as como bajo ciertas condiciones, la deteccin de discontinuidades

superficiales.

Pruebas no destructivas de hermeticidad

Estas pruebas proporcionan informacin del grado en que pueden ser contenidos los

fluidos en recipientes, sin que escapen a la atmsfera o queden fuera de control. Losmtodos de PND de hermeticidad son:


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Pruebas de Fuga

Pruebas por Cambio de Presin (Neumtica o hidrosttica).

Pruebas de Burbuja

Pruebas por Espectrmetro de Masas

Pruebas de Fuga con Rastreadores de Halgeno

Inspeccin por Lquidos Penetrantes

La inspeccin por lquidos penetrantes es un tipo de ensayo no destructivo que se

utiliza para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los

materiales examinados. Generalmente se emplea en aleaciones no ferrosas, aunquetambin se puede utilizar para la inspeccin de materiales ferrosos cuando la

inspeccin por partculas magnticas es difcil de aplicar. En algunos casos se puede

utilizar en materiales no metlicos. El procedimiento consiste en aplicar un lquido

coloreado o fluorescente a la superficie en estudio, el cual penetra en cualquier

discontinuidad que pudiera existir debido al fenmeno de capilaridad. Despus de un

determinado tiempo se remueve el exceso de lquido y se aplica un revelador, el cual

absorbe el lquido que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa del

revelador se delinea el contorno de stas.

Tipos de lquidos penetrantes:

Segn el color

Penetrantes coloreados: Se inspeccionan a simple vista. Solamente hay que

contar con una buena fuente de luz blanca. Tienen menos sensibilidad.

Penetrantes fluorescentes: Se inspeccionan con la ayuda de una lmpara de

luz ultravioleta (luz negra). Sin sta son invisibles a la vista. Tienen mayor

sensibilidad.

Segn la solubilidad

Penetrantes lavables con agua o autoemulsificables: Para su limpieza y

remocin de excesos simplemente se usa agua. Resultan muy econmicos de

utilizar.

Penetrantes postemulsificables: No son solubles en agua. Para la remocin

de los excesos superficiales se utiliza un emulsificador que crea una capa

superficial que se remueve con agua. Es el mtodo con el mayor sensibilidad


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se obtiene y en el que mayor dominio de cada una de las etapas tiene el

operador. Existen dos tipos de emulsificadores: los hidroflicos, de base

acuosa, que se utilizan en solucin de agua, en una saturacin determinada

por las necesidades del caso; y lipoflicos, de base aceite, que se utilizan tal

como los entrega el fabricante.

Penetrantes eliminables con disolvente: Tampoco son solubles en agua. Para

su remocin se utiliza un disolvente no acuoso, denominado eliminador.

Son muy prcticos de utilizar ya que el solvente generalmente se presenta en

aerosol.

Requisitos para la inspeccin por lquidos penetrantes

Antes de iniciar las pruebas de Lquidos Penetrantes, es conveniente tener en

cuenta la siguiente informacin:

1.- Es muy importante definir las caractersticas de las discontinuidades y el nivel de

sensibilidad con que se las quiere detectar, ya que si son relativamente grandes o se

quiere una sensibilidad entre baja y normal, se recomienda emplear penetrantes

visibles; pero si la discontinuidad es muy fina y delgada o se requiere de una alta o

muy alta sensibilidad, es preferible emplear los penetrantes fluorescentes.

2.- Otro factor de seleccin es la condicin de la superficie a inspeccionar; ya que si

es una superficie rugosa o burda, como sera el caso de una unin soldada o una

pieza fundida, se debe emplear un penetrante lquido removible con agua. Pero si la

superficie es tersa y pulida, es preferible emplear un penetrante removible con

solvente. Finalmente cuando se requiere una inspeccin de alta calidad o con

problemas de sensibilidad, se puede emplear un penetrante post-emulsificable.

3.-Si el material a examinar es acero inoxidable, titanio o aluminio (para

componentes aeronuticos, por ejemplo) o aleaciones de nquel (monel), entonces

los penetrantes debern tener un control muy rgido de contaminantes, como son los

compuestos halogenados (derivados del flor, cloro, bromo, iodo) o de azufre

(sulfatos o sulfuros), ya que si quedan residuos de ellos, pueden ocasionar fracturas

o fragilidad del material. Todos los proveedores de productos de alta calidad

proporcionan un certificado de pureza de sus productos sin cargo adicional.


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Son econmicos.

Son razonablemente rpidos en cuanto a la aplicacin, adems de que el equipopuede ser porttil.

Se requiere de pocas horas de capacitacin de los Inspectores.

Desventajas

Slo son aplicables a defectos superficiales y a materiales no porosos.

Se requiere de una buena limpieza previa a la inspeccin.

No se proporciona un registro permanente de la prue ba no destructiva.

Los Inspectores deben tener amplia experiencia en el trabajo. Una seleccin incorrecta de la combinacin de revelador y penetrante puedeocasionar falta de sensibilidad en el mtodo.

Es difcil quitarlo de roscas, ranuras, huecos esco ndidos y superficies speras.

Inspeccin por Partculas Magnticas

La inspeccin por Partculas Magnticas permite detectar discontinuidades

superficiales y sub-superficiales en materiales ferromagnticos. Se selecciona

usualmente cuando se requiere una inspeccin ms rpida que con los lquidos

penetrantes.

El principio del mtodo es la formacin de distorsiones del campo magntico o de

polos cuando se genera o se induce un campo magntico en un material

ferromagntico; es decir, cuando la pieza presenta una zona en la que existen

discontinuidades perpendiculares a las lneas del campo magntico, ste se deforma

o produce polos.

Las distorsiones o polos atraen a las partculas magnticas, que fueron aplicadas en

forma de polvo o suspensin en la superficie sujeta a inspeccin y que por

acumulacin producen las indicaciones que se observan visualmente de manera

directa o bajo luz ultravioleta. La figura 1 muestra el principio del mtodo por

Partculas Magnticas.


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Actualmente existen 32 variantes del mtodo, que al igual que los lquidos

penetrantes sirven para diferentes aplicaciones y niveles de sensibilidad. En este

caso, antes de seleccionar alguna de las variantes, es conveniente estudiar el tipo

de piezas a inspeccionar, su cantidad, forma y peso, a fin de que el equipo a

emplear sea lo ms verstil posible; ya que con una sola mquina es posible

efectuar al menos 16 de las variantes conocidas.

Requisitos para la inspeccin por Partculas Magnticas

Antes de iniciar la inspeccin por Partculas Magnticas, es conveniente tomar en

cuenta los siguientes datos:

1.-La planificacin de este tipo de inspecciones se inicia al conocer cul es la

condicin de la superficie del material y el tipo de discontinuidad a detectar. As

mismo deben conocerse las caractersticas metalrgicas y magnticas del material a

inspeccionar; ya que de esto depender el tipo de corriente, las partculas a emplear

y, en caso necesario, el medio de eliminar el magnetismo residual que quede en la

pieza.

2.-Si se trabaja bajo normas internacionales (Cdigo ASME, API, AWS) o de

compaas (Bell, Pratt & Whitney o GE), las partculas a emplear deben ser de los

proveedores de las listas de proveedores aprobados o confiables publicados por

ellas. En caso necesario, se solicita al proveedor una lista de qu normas, cdigos o

especificaciones de compaas satisfacen sus productos.

3.-Al igual que en el caso de los lquidos penetrantes, una vez seleccionado uno o

varios proveedores, nunca se deben mezclar sus productos, como puede ser el caso

de emplear las partculas del proveedor A con un agente humectante del proveedorB o las partculas de diferentes colores o granulometras fabricadas por el mismo

proveedor.

Secuencia de la inspeccin

Es importante destacar que con este mtodo slo pueden detectarse las

discontinuidades perpendiculares a las lneas de fuerza del campo magntico. De

acuerdo al tipo de magnetizacin, los campos inducidos son longitudinales ocirculares. Adems, la magnetizacin se genera o se induce, dependiendo de si la


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corriente atraviesa la pieza inspeccionada, o si sta es colocada dentro del campo

generado por un conductor adyacente.

Corriente de Magnetizacin.- Se seleccionar en funcin de la localizacin probablede las discontinuidades; si se desea detectar slo discontinuidades superficiales,

debe emplearse la corriente alterna, ya que sta proporciona una mayor densidad de

flujo en la superficie y por lo tanto mayor sensibilidad para la deteccin de

discontinuidades superficiales; pero es ineficiente para la deteccin de

discontinuidades sub-superficiales.

Si lo que se espera es encontrar defectos superficiales y sub-superficiales, es

necesario emplear la corriente rectificada de media onda; ya que sta presenta unamayor penetracin de flujo en la pieza, permitiendo la deteccin de discontinuidades

por debajo de la superficie. Sin embargo, es probable que se susciten dificultades

para desmagnetizar las piezas.

Magnetizacin lineal o longitudinal.- La forma de magnetizar es tambin importante,ya que conforme a las normas comnmente adoptadas, la magnetizacin con yugo

slo se permite para la deteccin de discontinuidades superficiales. Los yugos de AC

o DC producen campos lineales entre sus polos y por este motivo tienen poca

penetracin.

Otra tcnica de magnetizacin lineal es emplear una bobina (solenoide). Si se

selecciona esta tcnica, es importante procurar que la pieza llene lo ms posible el

dimetro interior de la bobina; problema que se elimina al enredar el cable de

magnetizacin alrededor de la pieza. Entre mayor nmero de vueltas (espiras) tenga

una bobina, presentar un mayor poder de magnetizacin.

Magnetizacin circular.- Cuando la pieza es de forma regular (cilndrica), se puedeemplear la tcnica de cabezales, que produce magnetizacin circular y permite la

deteccin de defectos paralelos al eje mayor de la pieza. Una variante de esta

tcnica es emplear contactos en los extremos de la pieza, que permiten obtener

resultados similares. Otra forma de provocar un magnetismo circular es emplear

puntas d contacto, pero slo se recomienda su empleo para piezas burdas o en

proceso de semi-acabado. Se deben utilizar puntas de contacto de aluminio, acero oplomo para evitar los depsitos de cobre, que pudieran iniciar puntos de corrosin.


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Esta tcnica permite cierta movilidad con los puntos de inspeccin, pudindose

reducir la distancia hasta 7 cm entre los polos o aumentarse hasta 20 cm, con lo cual

es factible inspeccionar configuraciones relativamente complicadas.

Aplicacin de las Partculas Magnticas

Tipo de partculas. - Por trmino general, se prefieren las partculas secas cuando se

requiere detectar discontinuidades relativamente grandes. Las partculas en

suspensin se emplean preferentemente para detectar discontinuidades muy

pequeas y cerradas.

Color de las partculas.- Depender de contraste de fondo. De este modo se

emplearn partculas de color oscuro (negras o azules) para piezas recin

maquinadas y partculas de colores claros (grises o blancas) para piezas con

superficies oscuras. Las partculas de color rojo estn en un punto intermedio y

fueron desarrolladas para que su observacin se facilite empleando una tinta de

contraste blanco; esta tinta tiene un color y consistencia parecidos al del revelador

no acuoso de los PT, pero con mayor poder de adherencia.

Cuando se desea una mayor sensibilidad en un mtodo, es necesario emplear laspartculas fluorescentes.

Las partculas se aplican conforme se realiza la inspeccin, para lo que

existen dos prcticas comunes que son:

Si se emplean partculas secas, primero se hace pasar la corriente de

magnetizacin y al mismo tiempo se rocan las partculas.

Generalmente se recomienda que la corriente de magnetizacin se mantenga

durante el tiempo de aplicacin de las partculas, ya que es cuando el campo

magntico es ms intenso y permite que las partculas sean atradas hacia cualquier

distorsin o fuga de campo, para as indicar la presencia de una posible

discontinuidad.


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Ventajas de las Partculas Magnticas

Con respecto a la inspeccin por lquidos penetrantes, este mtodo tiene las

siguientes ventajas:

Requiere de un menor grado de limpieza.

Generalmente es un mtodo ms rpido y econmico.

Puede revelar discontinuidades que no afloran a la superficie.

Tiene una mayor cantidad de alternativas.

Desventajas de las Partculas Magnticas

Son aplicables slo en materiales ferromagnticos.

No tienen gran capacidad de penetracin.

El manejo del equipo en campo puede ser caro y lento.

Generalmente requieren del empleo de energa elctrica.

Slo dete ctan discontinuidades perpendiculares al campo.


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DESCRIPCIN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS

Para el ensayo de Lquidos Penetrantes

Una placa metlica

Los lquidos limpiador, penetradory revelador

Para el ensayo de Partculas Magnticas

Una barra de metal


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Una placa metlica

Equipo para electrificar

Partculas ferrosas en polvo


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DESCRIPCION DEL PROCEDIMIENTO


Se procede a preparar la superficie metlica con una limpieza superficial,lijndola con una lija fina.

Se limpian las superficies con thinner y luego con el removedor.

Una vez limpia, se procede a aplicar los lquidos penetrantes en orden sobre

toda la placa metlica.

Se espera cierto tiempo para que el lquido penetrante pueda actuar y luego se

proceder a limpiar la pieza, cuidando de no quitar el lquido penetrante.

Luego de esto se proceder a aplicar el Revelador y se esperar cierto tiempo

hasta que acte.

Fi .1 Placa metlica siendo lim iada Fig.2 Lquidos para el ensayo: Amarillo eslimpiador; el azul es el penetrante; y el rojo es

Fig.3 Aplicar el lquido amarillo para terminarde limpiar la placa

Fig.4 Aplicar el lquido penetrador y esperar aque haga efecto


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Para el ensayo de Partculas Magnticas

Fig.5 Luego de haber esperado un tiempo,limpiar con un trapo la placa metlica para

deshacerse de los restos de lquido penetrante

Fig.6 Finalmente, aplicar el lquido revelador yobservar los sitios donde es visible los restos

de liquido penetrante

Fig.7 Para que las partculas ferrosas seadhieran a la pieza, hay que magnetizarla

usando una corriente inducida en una cierta

cantidad de es iras

Fig.8 Luego de haber magnetizado la pieza,

esparcir las partculas ferrosas en toda la pieza.

Fig.9 Sacudir la pieza para deshacerse de losrestos de partculas ferrosas que no se

adhirieron a las fisuras

Fig.10 Finalmente, observar los lugares endonde quedan partculas ferrosas y sacar las

conclusiones


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Fig.11 Electrificar la placa metlica paraasegurarse que las partculas ferrosas se

quedaran adheridas a las fisuras

Fig.12 Esparcir las partculas ferrosas a lo

largo de toda la placa

Fig.13 Finalmente, luego se retirar los restos de

partculas ferrosas, se logra apreciar los lugares endonde an son visibles los restos de partculas


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CONCLUSIONES


Luego de realizado el experimento, notamos que se basa en un

procedimiento bastante econmico y fcil de realizar, pues la inspeccin que

hicimos fue a simple vista. Adems no se destruye la pieza que analizamos y

los resultados fueron prcticamente inmediatos.

Sin embargo, observamos que los resultados obtenidos son vlidos solo para

fallas superficiales. Adems no es fcil establecer un patrn para los

resultados del experimento. Tomando como ejemplo a una de las piezas analizadas y llevando al extremo

dicha situacin, nos dimos cuenta que sera muy difcil realizar el mismo

proceso para un pieza que es demasiado grande (como por ejemplo la

cubierta de un barco).

Para el ensayo con Partculas Magnticas

Este tipo de ensayo parece ser muy fcil de realizar, siempre y cuando laspiezas a analizar sean mviles y no muy pesadas.

A diferencia de usar lquidos penetrantes, este ensayo deja demasiadosrestos slidos, lo que podra dificultar su limpieza.

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