INSPECCION ESTRUCTURAL

PAG

INTRODUCCION

11. COROCION

52. PERDIDAS DEL ESPESOR ESTRUCTURAL

203. ROTURAS

214. DEFORMACIONES

315. TECNICAS DE INSPECCION ESTRUCTURAL

366. TECNICAS DE INSPECCION EN PINTURA

537. PROTECCION ANTICORROSIVA EN BUQUES

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INTRODUCCION

La creciente industrializacin en el Per en los ltimos aos trae como consecuencia muchos problemas de corrosin. Los boletines informativos sobre corrosin en pases altamente industrializados sealan que se gasta aproximadamente entre 50 a 100 dlares americanos por habitante por ao en corrosin y su prevencin. Las consecuencias de la corrosin pueden ser catastrficas no slo en las estructuras metlicas, edificaciones, puentes, embarcaciones, aviones etc., sino en vidas humanas. Conocer y aplicar los conceptos bsicos de corrosin en la seleccin de materiales, el diseo y su cuidado o prevencin es importante para el desarrollo de un pas.

Por ejemplo, algunas plantas industriales gastan cerca de 500 mil dlares anuales para el pintado de acero con la finalidad de prevenir la oxidacin y herrumbre; las plantas de cido sulfrico gastan de 50 a 100 mil dlares anuales para el mantenimiento contra la corrosin aun cuando las condiciones de corrosin no son consideradas severas. En la planta de refinera de petrleo, empleando nuevos procesos desarrollados para problemas serios de corrosin, despus de casi cuatro meses de operacin algunas partes mostraron una prdida por corrosin de cerca de 3 mm de su espesor.

La corrosin en sistemas de combustible de los automviles, radiadores de los sistemas de refrigeracin, tubos de escape, representa cerca de 20 millones de dlares anuales, y algo semejante ocurre en los sistemas de calentamiento de agua para uso domstico y los sistemas de aire acondicionado que se cambian frecuentemente, es decir, los gastos por problemas de corrosin son bastante significativos.

En efecto, nuestra economa cambiara drsticamente SI NO HUBIERA CORROSIN.

Por ejemplo, los automviles, los barcos, las tuberas enterradas, las estructuras de plantas industriales, las estructuras caseras, no requeriran pinturas anticorrosivas. La industria del acero inoxidable desaparecera y el cobre sera usado slo para propsitos elctricos. Muchas plantas metlicas, as como productos de consumo seran fabricados de acero y fierro fundido.

La corrosin toca y est en todo, el interior y exterior de las casas, sobre la carretera, en el mar, en las plantas industriales, en los vehculos aeroespaciales, en uno mismo, etc.

PERO, MIENTRAS QUE LA CORROSIN ES INEVITABLE, SUS COSTOS PUEDEN SER CONSIDERABLEMENTE REDUCIDOS.

Por ejemplo, un nodo de magnesio, que es barato, duplicara la vida de un tanque calentador de agua domstico. El lavado de un carro ayuda a eliminar las sales. La propia seleccin de un material y un buen diseo disminuyen los costos de corrosin. Un buen programa de mantenimiento de pintura se paga por s slo. Es aqu donde el ingeniero de corrosin ingresa en el cuadro y es efectivo: su primera funcin es COMBATIR LA CORROSIN.

Aparte de este costo directo en dlares, la CORROSIN ES UN SERIO PROBLEMA debido a que definitivamente contribuye al agotamiento de nuestros recursos naturales.

El presente manual tiene por objetivo presentar de una manera general el problema de la corrosin y, ms que buscar posibles soluciones a problemas especficos, nuestra intencin es ir creando conciencia en la lucha contra la corrosin, que finalmente es una gran economa.1CORROSION

1.1 INTRODUCCIONLa corrosin se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroqumico por su entorno. De manera ms general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma ms estable o de menor energa interna. Siempre que la corrosin est originada por una reaccin electroqumica (oxidacin), la velocidad a la que tiene lugar depender en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestin. Otros materiales no metlicos tambin sufren corrosin mediante otros mecanismos.

Oxidacin del metal.

Smbolos de sustancias corrosivas.

La corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (oxidorreduccin) en la que intervienen tres factores:

la pieza manufacturada

el ambiente

el agua

O por medio de una reaccin electroqumica.

Los factores ms conocidos son las alteraciones qumicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formacin de ptina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latn).

Sin embargo, la corrosin es un fenmeno mucho ms amplio que afecta a todos los materiales (metales, cermicas, polmeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmsfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, adems, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelve 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanmetros o picmetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

La corrosin es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de qumica y de fsica (fsico-qumica).

Por ejemplo un metal muestra una tendencia inherente a reaccionar con el medio ambiente (atmsfera, agua, suelo, etc.) retornando a la forma combinada. El proceso de corrosin es natural y espontneo

Definiciones bsicas

Lo que provoca la corrosin es un flujo elctrico generado por las diferencias qumicas entre las piezas implicadas.La corrosin es un fenmeno electroqumico. Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie qumica cede y migran electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un nodo y se verifica la oxidacin, y aquella que los recibe se comporta como un ctodo y en ella se verifica la reduccin.

Para que esto ocurra entre las especies, debe existir un diferencial electroqumico. Si separamos una especie y su semireaccin, se le denominar semipar electroqumico; si juntamos ambos semipares, se formar un par electroqumico. Cada semipar est asociado a un potencial de reduccin (antiguamente se manejaba el concepto de potencial de oxidacin). Aquel metal o especie qumica que exhiba un potencial de reduccin ms positivo proceder como una reduccin y, viceversa, aqul que exhiba un potencial de reduccin ms negativo proceder como una oxidacin.

Para que haya corrosin electroqumica, adems del nodo y el ctodo debe haber un electrlito (por esta razn, tambin se suele llamar corrosin hmeda, aunque el electrlito tambin puede ser slido). La transmisin de cargas elctricas es por electrones del nodo al ctodo (por medio del metal) y por iones en el electrlito.

Este par de metales constituye la llamada pila galvnica, en donde la especie que se oxida (nodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (ctodo) acepta electrones. Al formarse la pila galvnica, el ctodo se polariza negativamente, mientras el nodo se polariza positivamente.

En un medio acuoso, la oxidacin del medio se verifica mediante un electrodo especial, llamado electrodo ORP, que mide en milivoltios la conductancia del medio.

La corrosin metlica qumica es por ataque directo del medio agresivo al metal, oxidndolo, y el intercambio de electrones se produce sin necesidad de la formacin del par galvnico.

Aproximacin a la corrosin de los metales

Esquema de oxidacin del hierro, ejemplo de corrosin del tipo polarizada.

La manera de corrosin de los metales es un fenmeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinmica de la mayora de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteortico) los metales estn presentes en la Tierra en forma de xido, en los minerales (como la bauxita si es aluminio, la hematita si es hierro...). Desde la prehistoria, toda la metalurgia ha consistido en reducir los xidos en bajos hornos, luego en altos hornos, para fabricar el metal. La corrosin, de hecho, es el regreso del metal a su estado natural, el xido.

A menudo se habla del acero inoxidable. El trmino es impropio, por dos razones:

este tipo de acero contiene elementos de aleacin (cromo, nquel) que se oxidan; a esta capa de xido se debe la proteccin del acero;

no est protegido ms que en ciertos tipos de ambiente, y se corroer en ambientes distintos.

Existen mltiples variedades de aceros llamados "inoxidables", que llevan nombres como "304", "304L", "316N", etc., correspondientes a distintas composiciones y tratamientos. Cada acero corresponde a ciertos tipos de ambiente; su uso en ambientes distintos ser catastrfico.

Adems, el material del que est hecha la pieza no es el nico parmetro. La forma de la pieza y los tratamientos a los que se la somete (conformacin, soldadura, atornillado). As, un montaje de dos metales diferentes (por ejemplo, dos variedades de acero, o el mismo acero con tratamientos diferentes) puede dar pie a una corrosin acelerada; adems, a menudo se ven trazas de herrumbre en las tuercas. Asimismo, si la pieza presenta un intersticio (por ejemplo, entre dos placas), ah puede formarse un medio confinado que evolucionar de un modo diferente al del resto de la pieza y, por lo tanto, podr llegar a una corrosin local acelerada. De hecho, toda heterogeneidad puede desembocar en una corrosin local acelerada como, por ejemplo, en los cordones de soldadura o en la mano al ser salpicada por un cido.

Existen muchos mecanismos por los cuales se verifica la corrosin, que tal como se ha explicado anteriormente es fundamentalmente un proceso electroqumico.

Corrosin electroqumica o polarizadaLa corrosin electroqumica se establece cuando en una misma superficie metlica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy prximas entre s en donde se establece una migracin electrnica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidacin ms elevado, llamado rea andica hacia aquella donde se verifica el potencial de reduccin ms bajo, llamado rea catdica.

El conjunto de las dos semi reacciones constituye una clula de corrosin electroqumica.

La corrosin electroqumica es debida a la circulacin de electrones entre zonas de diferente potencial, en contacto con el medio conductor. Esta diferencia de potencial puede darse entre dos puntos de un mismo material en cuyo caso la diferencia de potencial no acostumbra a ser elevada o entre diferentes metales dando lugar a una pila galvnica en la que la corriente de corrosin es importante.

Es caracterstica de este tipo de corrosin la localizacin de la zona de corrosin; esto puede dar lugar a consecuencias catastrficas a pesar de que la prdida de material puede no ser muy importante.

En una pila de corrosin la prdida de material corresponder a la zona o metal ms electronegativo que se denominar zona andica y ser donde se concentra la salida de la corriente al medio. La zona de entrada de la corriente, denominada zona catdica no sufrir ningn deterioro y corresponde al potencial ms electropositivo.

A modo de ejemplo, como hemos comentado anteriormente en una instalacin cuantos ms materiales diferentes existan, mayor es la posibilidad de que se produzcan estas corrosiones, siempre que los potenciales de estos materiales sean diferentes. Por ejemplo instalaciones con cobre ( + 0,1 V ), acero enterrado ( - 0,5 V ), zinc en tornillos ( - 0,9 V ), producen una pila galvanica multiple, es fcilmente deducible que los materiales ms electronegativos como son el zinc y el acero enterrado tendrn un marcado carcter andico sufriendo la corrosin.

El zinc se disolver al ser el ms electronegativo y enviar corriente al resto de los metales, sufriendo la mayor prdida de material. El acero enterrado se comporta como catdico frente al zinc pero andico frente al resto sufriendo tambin prdida de material.Corrosin por oxgenoEste tipo de corrosin ocurre generalmente en superficies expuestas al oxgeno diatmico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presin elevada ( ejemplo: calderas de vapor). La corrosin en las mquinas trmicas (calderas de vapor) representa una constante prdida de rendimiento y vida til de la instalacin.

Corrosin microbiolgicaEs uno de los tipos de corrosin electroqumica. Algunos microorganismos son capaces de causar corrosin en las superficies metlicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrgeno dependientes que usan el hidrgeno disuelto del agua en sus procesos metablicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su accin est asociada al pitting (picado) del oxgeno o la presencia de cido sulfhdrico en el medio. En este caso se clasifican las ferrobacterias.

Corrosin por presiones parciales de oxgenoEl oxgeno presente en una tubera por ejemplo, est expuesto a diferentes presiones parciales del mismo. Es decir una superficie es ms aireada que otra prxima a ella y se forma una pila. El rea sujeta a menor aireacin (menor presin parcial) acta como nodo y la que tiene mayor presencia de oxgeno (mayor presin) acta como un ctodo y se establece la migracin de electrones, formndose xido en una y reducindose en la otra parte de la pila. Este tipo de corrosin es comn en superficies muy irregulares donde se producen obturaciones de oxgeno.

Corrosin galvnicaEs la ms comn de todas y se establece cuando dos metales distintos entre s actan como nodo uno de ellos y el otro como ctodo. Aquel que tenga el potencial de reduccin ms negativo proceder como una oxidacin y viceversa aquel metal o especie qumica que exhiba un potencial de reduccin ms positivo proceder como una reduccin. Este par de metales constituye la llamada pila galvnica. En donde la especie que se oxida (nodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (ctodo) acepta los electrones.

Corrosin por actividad salina diferenciada]Este tipo de corrosin se verifica principalmente en calderas de vapor, en donde la superficie metlica expuesta a diferentes concentraciones salinas forma a ratos una pila galvnica en donde la superficie expuesta a la menor concentracin salina se comporta como un nodo.

CASOS ESPECIALES DE CORROSION:

Corrosin a alta temperatura

Corrosin acuosa

Corrosin atmosfrica

Corrosin bajo tensin

Corrosin forzada

Corrosin por cavitacin

Corrosin por Erosin

Corrosin por fatiga

Corrosin por friccin

Descarburizacin del acero

Descincacin

Fragilidad por hidrgeno

Pintura anticorrosiva

Efectos de la corrosin sobre las estructuras

Se puede definir de varias maneras:

1. La destruccin o deterioro de un material debido a la reaccin con el medio que lo rodea.

2. La destruccin de un material por otros medios directamente mecnicos.

3. Termodinmicamente, los materiales buscan alcanzar condiciones estables, los metales oxidados alcanzan alta estabilidad; entonces se dira que la corrosin es un proceso inverso a la metalurgia extractiva. (Figura 1)

Muchas de las prdidas enunciadas se deben a la corrosin del fierro y del acero, aunque muchos otros metales tambin pueden corroerse.

Podemos definir la corrosin como el dao que sufren los materiales por las acciones del medio en que se encuentran, produciendo prdidas en sus propiedades mecnicas de resistencia, lo que da lugar a cambios en la geometra de las estructuras y componentes que les hacen perder la funcin para la cual estaban determinadas, ocasionando:

Prdidas directas, como el cambio de estructuras y equipos corrodos.

Prdidas indirectas, como la prdida de produccin por suspensin temporal de los sistemas productivos y las instalaciones, y la contaminacin de los bienes creados.

Prdidas de recursos naturales escasos.

Prdidas de bienestar y vidas humanas.

Prdidas de la eficiencia.

Sobredimensionamiento.

Aumento de los costos de explotacin.

Son prdidas cuantiosas que para el caso del Per, pas en va de desarrollo, se cifran en no menos del 8 % de PNB.

La corrosin afecta a todos los materiales cualquiera que sea el tipo de actividad o sector que se considere. Los plsticos pueden hincharse o agrietarse y romperse; la madera, abrirse o pudrirse; el granito, erosionarse, y el cemento Portland, lixiviarse. Los daos causados por medios fsicos no se denominan corrosin sino erosin, abrasin o desgaste. En algunos casos, el ataque qumico va acompaado de daos fsicos y entonces se denomina corrosin-erosin, desgaste corrosivo o corrosin por friccin.

La "herrumbre" es producto de la corrosin del fierro y de los materiales en los que ste es el metal base. En este proceso de oxidacin se forman productos de corrosin compuestos en su mayor parte por xidos hidratados. Los metales no ferrosos se corroen pero no se aherrumbran.

Todos los procesos de corrosin se fundan en equilibrios. Si se ha alcanzado un equilibrio, se para el proceso de la corrosin, mientras que un equilibrio que evoluciona significa la continuacin del proceso de corrosin.

Figura N. 1. Muestra la espontaneidad del proceso de corrosin.

1.2. Qu hacer ante este problema?

Analizando los casos que con mayor frecuencia estn delante de nosotros, diramos que la mayora de las fallas por corrosin tienen causas ya conocidas, y que sta ocurre por no aplicar los fundamentos y conocimientos bsicos de los mecanismos de corrosin. Se puede afirmar que:

Una adecuada aplicacin de los conocimientos ya existentes y con tecnologa sencilla, sin tener necesidad de desarrollar nuevos materiales, muchos de ellos complejos en su fabricacin, permitir controlar la corrosin y la disminucin significativa de prdidas no slo directas sino indirectas en los procesos productivos.

Como resultado de este primer enfoque, se recomendara bsicamente:

Aumentar la motivacin en la lucha contra la corrosin. Ampliar la informacin y la educacin sobre la corrosin y formas de luchar contra la misma.

Se puede conseguir en nuestro medio, aunque con alguna dificultad, informaciones tcnico-cientficas que cubren el amplio espectro del tema de la corrosin. Internacionalmente, los temas se tratan exhaustivamente en revistas especficas y congresos, por lo que aqu no se pretende dar soluciones especficas a problemas concretos que se puedan presentar en la industria o en la vida de cada da. Aceptando que el enemigo existe y conociendo cules son sus insidiosas actividades, podemos prepararnos para la lucha con xito seguro.

Es necesario crear una cultura contra la corrosin; no solo son los conocimientos, sino tambin el comportamiento que tengamos y la toma de decisiones en el tiempo oportuno lo que har posible un mayor rendimiento con menor deterioro y contaminacin del medio. Hay algunos conceptos o mitos que debemos desterrar para lograr este objetivo, los cuales sealamos a continuacin y que consideramos son los ms importantes, aun cuando ustedes pueden tener otros.

1.3. Conceptos tradicionales o mitos en torno a la corrosin

1.3.1. Primer concepto o mito

Una primera idea es afirmar que el agua pura no es corrosiva. El agua de gran pureza, es decir, el agua condensada, destilada, desionizada, desmineralizada, si contiene algo de oxgeno, si est aireada, realmente es muy agresiva frente al acero no revestido (hungrywater).

Por desaireacin del agua, se logra inhibir tal corrosin. Podemos sealar que los mejores materiales para contener agua desmineralizada son el aluminio, los aceros inoxidables austenticos del tipo AISI 304 y los aceros al carbono protegidos con el espesor adecuado de resinas epoxi-fenlicas

1.3.2. Segundo concepto o mito

Otra idea que asiste inmediatamente es que "el acero inoxidable" generalmente resiste a todos los ambientes. Sin embargo, lo primero que debemos recordar es

que "no existe el acero inoxidable", sino que hay muchos tipos de aceros inoxidables (stainless steels) y, segundo, que, si bien estos aceros tienen amplia aplicacin para resistir a la accin corrosiva, tambin presentan algunas limitaciones.

Es as cmo los aceros inoxidables en presencia de soluciones de cloruros acompaados de esfuerzos de traccin son fcilmente destruidos por la corrosin bajo tensin y son menos resistentes que los aceros no aleados. Tambin son ms susceptibles que otros aceros de ser atacados de forma intergranular, en particular los aceros inoxidables austenticos, que, cuando son tratados trmicamente de un modo inadecuado, tambin sufren corrosin por picaduras y en resquicios. Del mismo modo ocurre con el duraluminio ( 4% Cu ).

En primer lugar, se deber tener en cuenta que los tipos de acero inoxidable a los que hacemos referencia son los AISI tipos 304 y 316.

El tipo 304SS es una aleacin con base de hierro que contiene un mnimo de 18% de cromo y 8% de nquel como elementos principales de la aleacin.

El tipo 316SS es similar al 304, salvo que el contenido de nquel es mayor: un mnimo de 10%, y se agrega entre un 2 y un 3% de molibdeno.

Ambas aleaciones presentan caractersticas de resistencia a la corrosin en virtud de la presencia de una fina pelcula protectora de xido de cromo o capa de pasivacin, que se forma naturalmente cuando se expone la superficie del metal al oxgeno. Cuando esta capa est intacta, el metal est protegido. Pero si la pelcula sufre penetracin, dao o destruccin, se pierde esta proteccin y la corrosin puede ocurrir muy rpidamente. La pelcula protectora es particularmente susceptible al ataque de los iones de los cloruros.

Los aceros inoxidables deben ser usados adecuadamente, con prudencia, distinguiendo cundo su empleo es malo y es mejor huir de ellos.

Figura 2. Corrosin intergranular causada por presencia de cloruros en un acero inoxidable austentico

1.3.3. Tercer concepto o mito

Siempre pensando en el ahorro, se dice que no es necesario instalar o poner operativo el sistema de proteccin catdica, sino luego de algn tiempo, tres o cinco aos despus de instalada la estructura, porque durante ese tiempo la corrosin no tiene la suficiente actividad como para producir la perforacin, y que en todo caso es ms ventajoso proyectarlo de una forma ms realista cuando ya est la estructura instalada, que estimar parmetros de proyecto sometidos a amplias variaciones durante la instalacin.

Sin embargo, debemos decir que desde el punto de vista prctico es muy probable que se presenten fallas antes de los tres aos, lo que sugiere que el retraso en hacer operativa la proteccin catdica puede dar origen a fugas, con prdidas de producto, daos a personas y cosas, contaminaciones de cursos de agua, explosiones, etc.

Si bien en el Per no se han reportado accidentes graves debidos a fallas por corrosin, en otros pases, como por ejemplo Espaa, en la ciudad de Ortuella-Vizcaya, en octubre de 1980 se produjo la muerte de cerca de 50 personas.

Una variante de esta fbula es que las corrientes vagabundas son cosas raras o no existen. La proteccin catdica habr que considerarlas desde las primeras etapas del proyecto y ponerla operativa desde el principio al realizar la instalacin.

Esquema de proteccin catdica con corriente impresa de una tubera enterrada.

nodos de sacrificio (zinc) distribuidos a lo largo del casco

1.3.4. Cuarto concepto o mito

Surge otra idea cuando se trata de estructuras metlicas protegidas con pinturas: "Lo ms importante son los efectos de la preparacin de superficie y el espesor del revestimiento, y lo de menos es la calidad de la pintura". Podemos afirmar que entre el 80 al 90% de las superficies metlicas protegidas contra la corrosin se hace mediante revestimientos por pintura.

El precio de la pintura lquida significa un 20% del conjunto de los costos de pintado; en ambientes muy agresivos, no parece lgico buscar ahorros significativos en la pintura en s. En ambientes agresivos el tipo de pintura es decisivo para lograr la proteccin buscada, para el tiempo especificado.

Una inadecuada eleccin de la pintura ser causa de daos imprevistos y reparaciones costosas.

Debemos indicar que no existe "la pintura ideal" que sea de aplicacin universal. Existen muchas alternativas para cada situacin y desde las primeras etapas del proyecto debe estudiarse la seleccin del sistema de pintado (no slo el tipo de pintura) adecuado para cada ambiente concreto implicado en el desarrollo de la ingeniera de detalle.

Comparacin entre la proteccin proporcionada por un sistema dplex y un sistema convencional

Discontinuidad de pelcula

Esquema que muestra la ruptura de la pelcula de pintura

1.3.5. Quinto concepto o mito

Siempre pensamos que el material nuevo es homogneo, isotrpico y sin defectos.

Esta es una hiptesis que constituye la base del clculo mecnico de estructuras y equipos por la teora de la elasticidad. La realidad es otra, y nos demuestra constantemente que los materiales no son homogneos, ni isotrpicos y estn llenos de defectos. La mecnica de la fractura, reconociendo esta realidad, postula la necesidad de aprender a convivir con fisuras y ha permitido avances considerables en conseguir estructuras y equipos ms fiables. La existencia de muchas heterogeneidades y defectos estructurales en los materiales son de vital importancia en el comportamiento frente a la corrosin que acta a escala atmica. Los bordes de grano son heterogeneidades que se corroen ms fcilmente que los granos en los metales. La presencia de distintos estados tensionales en una misma pieza hace que unas zonas sean ms fcilmente atacadas que otras. El resultado de la deformacin en fro de los metales, y la presencia de fisuras que actan como concentradoras de esfuerzos es que esas zonas sean rpidamente atacadas.

2. CONCLUSIONES

Es necesario recordar siempre que:

a. Se pueden establecer variados criterios para clasificar los diferentes modos de corrosin que se presentan. Las informaciones de muchos investigadores sealan que por lo menos hay 16 mecanismos por los que la corrosin nos ataca en forma incesante destruyendo nuestras instalaciones.

b. La corrosin llega a causar prdidas en muchos productos que se han obtenido con mucho esfuerzo.

c. No olvidar que la corrosin causa prdidas humanas.

d. Hay muchas ideas errneas que son barreras para plantear un enfrentamiento racional y resolver el problema.

e. Hoy existe informacin disponible, la cual bien difundida y utilizndola adecuadamente permitira en gran parte resolver el problema de minimizar los daos de la corrosin.

f. Seguramente se dir que hay nuevos materiales que soportan la accin corrosiva; sin embargo, podemos decir que habr nuevos materiales pero tambin nuevos ambientes que darn lugar a fenmenos de corrosin conocidos o nuevos que exigirn nuevas investigaciones.

3. RECOMENDACIONES

El presente artculo solo pretende advertir a los ingenieros de diseo, inversionistas, empresarios, gobierno, entidades cientficas y tecnolgicas, profesionales de todas las carreras, mdicos y estudiantes en general sobre la importancia que debemos dar a los fenmenos de la corrosin por los daos que causa, y que el apoyo econmico a las investigaciones en este campo quedar plenamente justificado.

2PERDIDAS DE ESPESOR ESTRUCTURAL

Como medida predictiva la medicin de espesores nos brinda la informacin real del estado de determinado elemento. Es muy comn que la abrasin, la corrosin, la oxidacin o ataque qumico reducirn el espesor de estos elementos expuestos, por lo que se recomienda medirlos anualmente para conocer la prdida de espesor y concluir si el elemento es seguro o no.La medicin de espesores en estructuras es fundamental en especial si estn sometidas a algn tipo de ataque qumico, o corrosivo.En tuberas es muy importante asegurar el espesor mnimo principalmente en las que operan con presin.Tanques de almacenamiento de aire comprimido o gases a alta presin como tambin aquellos que operan a presin atmosfrica deben ser sujetos de medicin asegurando la integridad operativa de los mismos.3ROTURAS

3.1 FATIGA DE MATERIALESEn ingeniera y, en especial, en ciencia de materiales, la fatiga de materiales se refiere a un fenmeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinmicas cclicas (fuerzas repetidas aplicadas sobre el material) se produce ante cargas inferiores a las cargas estticas que produciran la rotura. Un ejemplo de ello se tiene en un alambre: flexionndolo repetidamente se rompe con facilidad, pero la fuerza que hay que hacer para romperlo en una sla flexin es muy grande. La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructuras sometidas a tensiones dinmicas y fluctuantes (puentes, automviles, aviones, etc.). Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensin menor que la resistencia a traccin o el lmite elstico para una carga esttica, y aparecer sin previo aviso, causando roturas catastrficas. Es un fenmeno muy importante, ya que es la primera causa de rotura de los materiales metlicos (aproximadamente el 90%), aunque tambin est presente en polmeros (plsticos, composites,...), y en cermicas.

La rotura por fatiga tiene aspecto frgil an en metales dctiles, puesto que no hay apenas deformacin plstica asociada a la rotura. El proceso consiste en un inicio y posterior propagacin de fisuras, que crecen desde un tamao incial microscpico hasta un tamao macroscpico capaz de comprometer la integridad estructural del material. La superficie de fractura es perpendicular a la direccin del esfuerzo. Aunque es un fenmeno que, sin definicin formal, era reconocido desde antiguo, este comportamiento no fue de inters real hasta la Revolucin Industrial, cuando, a mediados del siglo XIX comenzaron a producirse roturas en los ejes de las ruedas de los trenes, que pugnaban, por aquel entonces, por imponerse como medio de locomocin.

3.2 TEORAS SOBRE LA FATIGA Para explicar el fenmeno se propusieron teoras que justificaban la prdida de resistencia mecnica en la alteracin de la estructura interna del acero por campos magnticos o por el propio giro del eje. Por absurdas que puedan parecer estas teoras, hay que tener en cuenta que por entonces los conocimientos relativos a la estructura interna de los materiales eran muy limitados, aunque se saba que el proceso de fabricacin condicionaba la textura del material confirindole unas determinadas propiedades.

No es extrao entonces que se razonara que la rotura inesperada se produjera por la transformacin de la estructura fibrosa del acero en una estructura cristalina, sin que los mismos que defendan estas teoras supieran muy bien a qu se referan.

Hacia 1845, Rankine demostr que la reduccin de las concentraciones de tensiones alargaba la vida del eje. Posteriormente, hacia 1860, Whler desarroll diversas mquinas de ensayo para el estudio sistemtico del fenmeno, una de las cuales, la probeta rotatoria, inspira los actuales ensayos de fatiga de materiales frricos.

Whler extrajo dos conclusiones de aquellos ensayos: la primera, que las fuerzas necesarias para provocar la rotura con cargas dinmicas son muy inferiores a las necesarias en el caso esttico, y la segunda, que existe un umbral por debajo del cual las probetas no se rompan (lmite de fatiga).

Ya en el siglo XX, Humfrey y Ewing observaron que, bajo cargas dinmicas, aparecan deformaciones por deslizamiento similares a las obtenidas en el caso esttico, de modo que el progreso de dichas lneas era el que conduca a la rotura. Posteriormente, Hanson y Gough introdujeron la hiptesis del endurecimiento por deformacin (acritud) para explicar la existencia del lmite de fatiga, de modo que con cargas pequeas el endurecimiento llegaba a compensar y detener el avance del deslizamiento.

Actualmente, aunque se acepta la teora del endurecimiento/deslizamiento, no existe una formulacin cuantitativa que permita realizar un clculo fiable. No obstante, la multitud de datos disponibles, especialmente para materiales frricos y otros materiales metlicos, ha permitido desarrollar mtodos de clculo para el diseo de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de aparicin reciente, para los que es necesaria la fabricacin y el ensayo de prototipos.

Tensiones cclicas

Ejemplo de onda senoidal. En este caso hay que imaginar que la tensin representada es una tensin con ciclos de traccin (cuando es positiva) y de compresin (cuando es negativa).

La tensin puede ser axial (tensin y compresin), de flexin o torsional. En general, son posibles tres modos distintos de tensin fluctuante en el tiempo:

1. Representado esquemticamente por una onda senoidal del tiempo, en la que la amplitud es simtrica y vara de un valor mximo a un mnimo igual a la tensin aplicada. Se denomina ciclo de carga invertida.

2. Denominado ciclo de carga repetida, los mximos y mnimos son asimtricos con respecto al nivel cero de carga.

3. Aleatorio: el nivel de tensin puede variar al azar en amplitud y frecuencia.

La amplitud de la tensin vara alrededor de un valor medio, el promedio de las tensiones mxima y mnima en cada ciclo:

El intervalo de tensiones es la diferencia entre tensin mxima y mnima

La amplitud de tensin es la mitad del intervalo de tensiones

El cociente de tensiones R es el cociente entre las amplitudes mnima y mxima

Por convencin, los esfuerzos a traccin son positivos y los de compresin son negativos. Para el caso de un ciclo con inversin completa de carga, el valor de R es igual a -1.Curva S-N

Curva S-N representativa.

Estas curvas se obtienen a travs de una serie de ensayos donde una probeta del material se somete a tensiones cclicas con una amplitud mxima relativamente grande (aproximadamente 2/3 de la resistencia esttica a traccin). Se cuentan los ciclos hasta rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes mximas decrecientes.

Los resultados se representan en un diagrama de tensin, S, frente al logaritmo del nmero N de ciclos hasta la rotura para cada una de las probetas. Los valores de S se toman normalmente como amplitudes de la tensin .

Se pueden obtener dos tipos de curvas S-N. A mayor tensin, menor nmero de ciclos hasta rotura. En algunas aleaciones frreas y en aleaciones de titanio, la curva S-N se hace horizontal para valores grandes de N, es decir, existe una tensin lmite, denominada lmite de fatiga, por debajo del cual la rotura por fatiga no ocurrir.

Curva S-N de un Aluminio frgil, se puede observar cmo la curva decrece y tiende a decrecer hasta llegar a rotura.

Suele decirse, de manera muy superficial, que muchas de las aleaciones no frreas (aluminio, cobre, magnesio, etc.) no tienen un lmite de fatiga, dado que la curva S-N contina decreciendo al aumentar N. Segn esto, la rotura por fatiga ocurrir independientemente de la magnitud de la tensin mxima aplicada, y por tanto, para estos materiales, la respuesta a fatiga se especificara mediante la resistencia a la fatiga que se define como el nivel de tensin que produce la rotura despus de un determinado nmero de ciclos. Sin embargo, esto no es exacto: es ingenuo creer que un material se romper al cabo de tantos ciclos, no importa can ridculamente pequea sea la tensin presente.

En rigor, todo material cristalino (metales,...) presenta un lmite de fatiga. Ocurre que para materiales como la mayora de los frricos, dicho lmite suele situarse en el entorno del milln de ciclos (para ensayos de probeta rotatoria), para tensiones internas que rondan 0,7-0,45 veces el lmite elstico del material; mientras que para aquellos que se dicen sin lmite de fatiga, como el aluminio, se da incluso para tensiones muy bajas (en el alumnio, de 0,1-0,2 veces dicho lmite), y aparece a ciclos muy elevados (en el aluminio puede alcanzar los mil millones de ciclos; en el titanio pueden ser, segn aleaciones, cien millones de ciclos o incluso, excepcionalmente el billn de ciclos). Como en general no se disean mquinas ni elementos de manera que las mximas tensiones sean de 0,1-0,2 veces el lmite elstico del material, pues en ese caso se estaran desaprovechando buena parte de las capacidades mecnicas del material, y como tampoco se suele disear asumiendo valores de vida por encima del milln de ciclos, en la prctica este tipo de materiales no van a poder presentar su lmite de fatiga, aunque s lo tienen.

Esta confusin surge de la propia naturaleza de las curvas S-N de Whler, que fueron concebidas en el siglo XIX para los aceros. Al ampliarse el tipo de materiales metlicos usuales en ingeniera, los mismos conceptos y las mismas curvas se trasladaron a otros metales cuyo comportamiento a fatiga es esencialmente diferente (de hecho, es una caracterstica propia de la fatiga la gran variabilidad de comportamientos que presenta en los distintos tipos de materiales). Y como quiera que el acero ha sido y es la piedra angular de la ingeniera, interesaba comparar las propiedades de los dems metales con respecto al mismo: es y era comn que, al ensayar materiales, los ensayos se suspendieran una vez superado el milln de ciclos, considerando que no interesaba caracterizar materiales por encima de ese lmite temporal.

Resistencia a la fatiga para diversos materiales.

Otro parmetro importante que caracteriza el comportamiento a fatiga de un material es la vida a fatiga Nf. Es el nmero de ciclos para producir una rotura a un nivel especificado de tensiones.

Adems, el conocimiento del comportamiento a fatiga no es igual en todos los materiales: el material mejor conocido, ms ensayado y ms fiable en cuanto a predicciones a fatiga es la familia de los aceros. De otros materiales metlicos de uso comn como el aluminio, el titanio, aleaciones de cobre, nquel, magnesio o cromo, se dispone de menos informacin (decreciente sta con la novedad de la aleacin), aunque la forma de los criterios de clculo a fatiga y de las curvas S-N parece regular, y es parecida a la de los de los aceros, y se considera que su fiabilidad es alta. Para materiales cermicos, por el contrario, se dispone de muy poca informacin, y de hecho, el estudio de la fatiga en ellos y en polmeros y materiales compuestos es un tema de candente investigacin actual.

En todo caso, existe una diferencia notable entre la teora y la realidad. Esto conduce a incertidumbres significativas en el diseo cuando la vida a fatiga o el lmite de fatiga son considerados. La dispersin en los resultados es una consecuencia de la sensibilidad de la fatiga a varios parmetros del ensayo y del material que son imposibles de controlar de forma precisa. Estos parmetros incluyen la fabricacin de las probetas y la preparacin de las superficies, variables metalrgicas, alineamiento de la probeta en el equipo de ensayos, tensin media y frecuencia de carga del ensayo.

Aproximadamente la mitad de las probetas ensayadas se rompen a niveles de tensin que estn cerca del 25% por debajo de la curva. Esto suele asociarse a la presencia de fuentes de concentracin de tensiones internas, tales como defectos, impurezas, entallas, ralladuras,..., que han permanecido indetectadas.

Se han desarrollado tcnicas estadsticas y se han utilizado para manejar este fallo en trminos de probabilidades. Una manera adecuada de presentar los resultados tratados de esta manera es con una serie de curvas de probabilidad constante.

Fatiga de bajo nmero de ciclos (oligofatiga) < 103 105 ciclos.

Fatiga de alto nmero de ciclos > 103 105 ciclos.

Inicio y propagacin de la grieta

Muestra animada de una rotura por fatiga.

El proceso de rotura por fatiga se desarrolla a partir del inicio de la grieta y se contina con su propagacin y la rotura final.

InicioLas grietas que originan la rotura o fractura casi siempre nuclean sobre la superficie en un punto donde existen concentraciones de tensin (originadas por diseo o acabados, ver Factores).

Las cargas cclicas pueden producir discontinuidades superficiales microscpicas a partir de escalones producidos por deslizamiento de dislocaciones, los cuales actuarn como concentradores de la tensin y, por tanto, como lugares de nucleacin de grietas.

Propagacin Etapa I: una vez nucleada una grieta, entonces se propaga muy lentamente y, en metales policristalinos, a lo largo de planos cristalogrficos de tensin de cizalladura alta; las grietas normalmente se extienden en pocos granos en esta fase.

Etapa II: la velocidad de extensin de la grieta aumenta de manera vertiginosa y en este punto la grieta deja de crecer en el eje del esfuerzo aplicado para comenzar a crecer en direccin perpendicular al esfuerzo aplicado. La grieta crece por un proceso de enromamiento y agudizamiento de la punta a causa de los ciclos de tensin.

Rotura]Al mismo tiempo que la grieta aumenta en anchura, el extremo avanza por continua deformacin por cizalladura hasta que alcanza una configuracin enromada. Se alcanza una dimensin crtica de la grieta y se produce la rotura.

La regin de una superficie de fractura que se form durante la etapa II de propagacin puede caracterizarse por dos tipos de marcas, denominadas marcas de playa y estras. Ambas indican la posicin del extremo de la grieta en diferentes instantes y tienen el aspecto de crestas concntricas que se expanden desde los puntos de iniciacin. Las marcas de playa son macroscpicas y pueden verse a simple vista.

Las marcas de playa y estras no aparecen en roturas rpidas.

Velocidad de propagacinLos resultados de los estudios de fatiga han mostrado que la vida de un componente estructural puede relacionarse con la velocidad de crecimiento de la grieta. La velocidad de propagacin de la grieta es una funcin del nivel de tensin y de la amplitud de la misma.

Dnde:

A y m son constantes para un determinado material

K Factor de intensidad de tensiones

pendiente de la curva de velocidad de crecimiento

El valor de m normalmente est comprendido entre 1 y 6.

o bien

Desarrollando estas expresiones a partir de grficas generadas por ellas mismas, se puede llegar a la siguiente ecuacin:

Dnde:

Nmero de ciclos hasta rotura

Y Parmetro independiente de la longitud de la grieta

m y A Siguen siendo parmetros definidos por el material

Es la longitud crtica de la grieta

Longitud de grieta inicial

se puede calcular por:

Dnde:

Es la tenacidad de fractura de deformaciones planas.

Estas frmulas fueron generadas por Paul C. Paris en 1961 realizando una grfica logartmica log-log de la velocidad de crecimiento de grieta contra el factor de intensidad de tensiones mostrando una relacin lineal en la grfica. Utilizando esta grfica se pueden realizar predicciones cuantitativas sobre la vida residual de una probeta dado un tamao de grieta particular. Se encuentra as el comienzo de la iniciacin o iniciacin rpida de grieta.Factores que intervienen

Son diversos los factores que intervienen en un proceso de rotura por fatiga a parte de las tensiones aplicadas. As pues, el diseo, tratamiento superficial y endurecimiento superficial pueden tener una importancia relativa.

Diseo]El diseo tiene una influencia grande en la rotura de fatiga. Cualquier discontinuidad geomtrica acta como concentradora de tensiones y es por donde puede nuclear la grieta de fatiga. Cuanto ms aguda es la discontinuidad, ms severa es la concentracin de tensiones.

La probabilidad de rotura por fatiga puede ser reducida evitando estas irregularidades estructurales, o sea, realizando modificaciones en el diseo, eliminando cambios bruscos en el contorno que conduzcan a cantos vivos, por ejemplo, exigiendo superficies redondeadas con radios de curvatura grandes.

Tratamientos superficiales

En las operaciones de mecanizado, se producen pequeas rayas y surcos en la superficie de la pieza por accin del corte. Estas marcas limitan la vida a fatiga pues son pequeas grietas las cuales son mucho ms fciles de aumentar. Mejorando el acabado superficial mediante pulido aumenta la vida a fatiga.

Uno de los mtodos ms efectivos de aumentar el rendimiento es mediante esfuerzos residuales de compresin dentro de una capa delgada superficial. Cualquier tensin externa de traccin es parcialmente contrarrestada y reducida en magnitud por el esfuerzo residual de compresin. El efecto neto es que la probabilidad de nucleacin de la grieta, y por tanto de rotura por fatiga se reduce.

Este proceso se llama granallado o perdigonado. Partculas pequeas y duras con dimetros del intervalo de 0,1 a 1,0 mm son proyectadas a altas velocidades sobre la superficie a tratar. Esta deformacin induce tensiones residuales de compresin.

Endurecimiento superficial

Es una tcnica por la cual se aumenta tanto la dureza superficial como la vida a fatiga de los aceros aleados. Esto se lleva a cabo mediante procesos de carburacin y nitruracin, en los cuales un componente es expuesto a una atmsfera rica en carbono o en nitrgeno a temperaturas elevadas. Una capa superficial rica en carbono en nitrgeno es introducida por difusin atmica a partir de la fase gaseosa. Esta capa es normalmente de 1mm de profundidad y es ms dura que el material del ncleo. La mejora en las propiedades de fatiga proviene del aumento de dureza dentro de la capa, as como de las tensiones residuales de compresin que se originan en el proceso de cementacin y nitruracin.

Influencia del medio

El medio puede afectar el comportamiento a fatiga de los materiales. Hay dos tipos de fatiga por el medio: fatiga trmica y fatiga con corrosin.

Fatiga trmica

La fatiga trmica se induce normalmente a temperaturas elevadas debido a tensiones trmicas fluctuantes; no es necesario que estn presentes tensiones mecnicas de origen externo. La causa de estas tensiones trmicas es la restriccin a la dilatacin y o contraccin que normalmente ocurren en piezas estructurales sometidas a variaciones de temperatura. La magnitud de la tensin trmica resultante debido a un cambio de temperatura depende del coeficiente de dilatacin trmica y del mdulo de elasticidad. Se rige por la siguiente expresin:

Dnde:

Tensin trmica

Coeficiente de dilatacin trmica

Modulo de elasticidad

Incremento de temperatura

Fatiga con corrosinLa fatiga con corrosin ocurre por accin de una tensin cclica y ataque qumico simultneo. Lgicamente los medios corrosivos tienen una influencia negativa y reducen la vida a fatiga, incluso la atmsfera normal afecta a algunos materiales. A consecuencia pueden producirse pequeas fisuras o picaduras que se comportarn como concentradoras de tensiones originando grietas. La de propagacin tambin aumenta en el medio corrosivo puesto que el medio corrosivo tambin corroer el interior de la grieta produciendo nuevos concentradores de tensin.

4DEFORMACIONES

4.1 DEFINICION

La deformacin es el cambio en el tamao o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o ms fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatacin trmica.

Deformacin plstica o irreversible. Modo de deformacin en que el material no regresa a su forma original despus de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformacin plstica, el material experimenta cambios termodinmicos irreversibles al adquirir mayor energa potencial elstica. La deformacin plstica es lo contrario a la deformacin reversible.

Deformacin elstica o reversible el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformacin. En este tipo de deformacin, el slido, al variar su estado tensional y aumentar su energa interna en forma de energa potencial elstica, solo pasa por cambios termodinmicos reversibles.

Comnmente se entiende por materiales elsticos, aquellos que sufren grandes elongaciones cuando se les aplica una fuerza, como la goma elstica que puede estirarse sin dificultad recuperando su longitud original una vez que desaparece la carga. Este comportamiento, sin embargo, no es exclusivo de estos materiales, de modo que los metales y aleaciones de aplicacin tcnica, piedras, hormigones y maderas empleados en construccin y, en general, cualquier material, presenta este comportamiento hasta un cierto valor de la fuerza aplicada; si bien en los casos apuntados las deformaciones son pequeas, al retirar la carga desaparecen.

Al valor mximo de la fuerza aplicada sobre un objeto para que su deformacin sea elstica se le denomina lmite elstico y es de gran importancia en el diseo mecnico, ya que en la mayora de aplicaciones es ste y no el de la rotura, el que se adopta como variable de diseo (particularmente en mecanismos). Una vez superado el lmite elstico aparecen deformaciones plsticas (remanentes tras retirar la carga) comprometiendo la funcionalidad de ciertos elementos mecnicos.

4.2 ESFUERZOSEs la intensidad de fuerza sobre el rea de superficie de un elemento mecnico o mecanismo.

Por lo tanto los esfuerzos a semejanza de la presion hidraulica dependen de la carga externa F y de la geometra del elemento mecanico (area o superficie).

Todo esfuerzo va acompaado de una deformacin, ( sea cual sea el material del elemento), los materiales que mas se deforman son los elastmeros, luego los termoplsticos y finalmente los metales tambien se deforman.

Cuando los esfuerzos son paralelas al eje se llaman esfuerzos axiales y pueden ser de compresin ( -) o de traccin (+).

El esfuerzo axial es la magnitud de la fuerza sobre un rea aplicada, es decir es una fuerza unitaria: ESFUERZO AXIAL = a = F/A..

Por ejemplo, una viga de seccin rectangular de seccin rectangular de 5.1 cm. por 10.2 cm., puesta bajo una fuerza axial de 10000 Kg., el esfuerzo es:

a = 10000 Kg. / (5.1 cm.X 10.2 cm.) = 192. Kg. / cm2 a = 22000 lb./ (2 pulg. X 4 pulg.) =2750 lb. / pulg.2 o 2750 psi.

Cuando los esfuerzos son perpendiculares al eje se llaman esfuerzo cortante.

Los tipos de esfuertzos que pueden actuar sobre un elemento de maquina son:

a- Esfuerzos axiales (de traccin-compresion).

b- Esfuerzos cortantes.

c- Esfuerzos de flexion.

d- Esfuerzos de corte.

Esfuerzos de traccin o compresinCuando los las fuerzas actuantes son paralelas al eje se llaman fuerzas horizontales, y estas fuerzas horizontales producen esfuerzos horizontales llamados esfuerzos axiales y pueden ser de compresin ( -) o de traccin (+).

El esfuerzo axial es la magnitud de la fuerza sobre un rea aplicada, es decir es una fuerza unitaria. ESFUERZO AXIAL = a = F/A.

Esfuerzos de corte Cuando las fuerzas son perpendiculares al eje se llaman fuerzas verticales y estas producen sobre el area de la seccion esfuerzos cortantes (Esfuerzos verticales al eje).

Para una seccin rectangular (palanca rectangular), las tensiones tangenciales mximas ocurren en los puntos de la lnea neutra y son v = 3Q/ 2A, siendo A= bh el rea de la seccin transversal de la viga rectangular.

Para una seccin circular (ejes, pines), las tensiones tangenciales mximas ocurren en los puntos de la lnea neutra y son v = 4Q/ 3A, siendo A= d2/4 el rea de la seccin circular transversal de la viga.

Las deformaciones debidas al corte pueden ser significativas, por ejemplo en elementos cortos como en los pines de las articulaciones o en elementos de gran dimetro.

Esfuerzos de flexinCuando la carga o fuerza externa tiende a curvar o variar la curvatura del slido se dice que esta sometido a la flexin (Fig.16 ). Si tenemos una palanca empotrado por un extremo, y sobre cuyo otro extremo acta una fuerza perpendicular, se observa que despus de deformarse, una parte de las fibras se han alargado o estn estiradas, mientras que las otras estn comprimidas.

La flexin de la palanca lo produce un momento flector y es igual a la fuerza multiplicada por su brazo, y como el brazo no es constante en todas partes el momento flector varia, siendo mximo en el punto de empotramiento.

Esfuerzos de torsinUn elemento esta sometido a torsin, cuando las fuerzas se reducen a un par que acta en un plano perpendicular al eje elemento.

4.3 DEFORMACINEs el cambio de forma o de dimensiones de un cuerpo producido por los esfuerzos.

Deformacin elstica es aquella que desaparece al cesar los esfuerzos.

Deformacin permanente (deformacin plstica) es la que subsiste aun cuando cesen los esfuerzos.

Deformacin unitaria es el alargamiento o acortamiento sobre la unidad de longitud.

Deformacin unitaria: = L / L = ( Lf Lo) / Lo Por ejemplo, la viga del ejemplo anterior tiene 200cm. y sufre un alargamiento de 0.02 cm., la deformacin unitaria es:

= 0.02 cm. / 200 cm. = 0.0001 o 0.01 %

La experiencia ha demostrado que mientras el esfuerzo aplicado no alcance un cierto lmite (que depende del material), al cesar la carga esta recupera su longitud inicial. En este caso la deformacin es elstica.

Si la carga supera un cierto lmite, llamado lmite de elasticidad, se observa que tiene lugar la fluencia del material, por lo que al cesar la carga, las deformaciones son permanentes la deformacin es plastica.

Si el esfuerzo aplicado sigue incrementndose, la deformacin crece rpidamente sin guardar proporcin con la carga aplicada y cuando excede el esfuerzo mximo de rotura, el material se rompe. 5PERDIDAS DE ESPESOR ESTRUCTURAL

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Las pruebas mecnicas fueron creadas como respuesta a la necesidad de conocer el estado de los materiales, sin embargo, las pruebas destructivas tienen el inconveniente de que terminan con la vida til de los elementos sujetos a prueba, fue entonces que surgieron los ensayos no destructivos, con los cuales se puede determinar el estado de los materiales sin inutilizar a los mismos.

Pruebas ultrasnicas. Un material puede, a la vez, transmitir y reflejar ondas elsticas. Un transductor ultrasnico hecho de cuarzo, titanato de bario o sulfato de litio aprovecha el efecto piezoelctrico para introducir una serie de pulsos elsticos a alta frecuencia en el material, por lo general por encima de los 100,000 Hz. Los pulsos crean una onda de deformacin por compresin, que se propaga a travs del material. La onda elstica se transmita a travs del material a una velocidad que depende del mdulo de elasticidad y de la densidad del mismo. En el caso de una barra delgada.

v= e(Eg/

Para pulsos que se propagan en materiales ms gruesos se requieren expresiones ms complicadas.

Se utilizan por lo comn tres tcnicas para inspeccionar ultrasnicamente un material.

Mtodo de pulso y eco, o de reflexin, se genera un pulso ultrasnico que es transmitido a travs del material. Cuando la onda elstica choca con una interfase, parte de la onda se refleja, regresando al transductor. En un osciloscopio es posible desplegar tanto el pulso inicial como el reflejado.

Del despliegue, se mide el tiempo requerido para el viaje de ida y vuelta, con lo que se puede calcular la distancia a la que se encuentra la interfase. De no existir fallas en el material, el haz se reflejar desde su lado opuesto y la distancia ser dos veces el espesor de la pared, mientras que moviendo el transductor sobre la superficie, podemos conocer, tambin la longitud de la discontinuidad

Mtodo de transmisin de un pulso a travs del medio, en un transductor se genera un pulso ultrasnico y mediante un segundo transductor se detecta en la superficie opuesta. Los pulsos iniciales y los transmitidos se despliegan en el osciloscopio. La prdida de energa entre el pulso inicial y el transmitido depende de si existe o no discontinuidad dentro del material.

Mtodo de resonancia se utiliza la naturaleza ondulatoria de la onda ultrasnica. Se genera una serie de pulsos que viajan como onda elastica a travs del material. Seleccionando una longitud de onda o frecuencia de manera que el espesor del material sea un mltplo entero de medias longitudes de onda, se produce una onda elstica estacionaria, y se refuerza en el material. Una discontinuidad dentro del material evita que la resonancia ocurra. Sin embargo; esta tcnica se utiliza con mayor frecuencia para la determinacin del espesor del material.

Inspeccin con partculas magnticas Las discontinuidades cerca de la superficie los materiales ferromagnticos se pueden detectar mediante pruebas con partculas magnticas. Se induce un campo magntico en el material a probar produciendo lneas de flujo. Si en el material est presente alguna discontinuidad, la reduccin en permeabilidad magntica del material debida a la discontinuidad altera la densidad de flujo del campo magntico. Las fugas de las lneas de flujo hacia la atmsfera circundante crean polos norte y locales, que atraen partculas de polvo magntico. Para un mejor movimiento, las partculas se pueden agregar en seco o en un fluido como agua o aceite ligero. Tambin, para ayudar deteccin, pueden teirse o recubrirse de un material fluorescente.

A fin de poder detectar discontinuidades mediante la inspeccin con partculas magnticas deben satisfacerse varios requisitos:

1. La discontinuidad debe ser perpendicular a las lneas de flujo. Por lo que mtodos diferentes de imposicin del campo magntico detectarn discontinuidades con orientaciones distintas.

2. La discontinuidad debe estar cerca de la superficie, o de lo contrario las lneas de flujo simplemente se unirn en vez de escapar del material. La prueba con partculas magnticas es tambin adecuada para la localizacin de grietas de templado, grietas por fatiga o grietas inducidas por esmerilado o rectificado, ya que todas ellas ocurren en la superficie.

3. La discontinuidad debe tener una permeabilidad magntica inferior a la del metal.

4. Solamente se pueden probar materiales ferromagnticos.

Pruebas con corrientes de Eddy Las pruebas con corrientes de eddy se basan en la interaccin entre el material y un campo electromagntico. Una corriente alterna fluyendo a travs de una bobina conductora produce un campo electromagntico. Si cerca o dentro de la bobina se coloca un material conductor el campo de la bobina inducir corrientes de eddy y campos electromagnticos adicionales en la muestra, corrientes que a su vez interactuarn con el campo original de la bobina. Midiendo el efecto de la muestra sobre la bobina, se podrn detectar cambios en conductividad elctrica o en permeabilidad magntica de la muestra, generados por diferencias en composicin, microestructura y propiedades. Dado que las discontinuidades de la muestra alterarn los campos electromagnticos, es posible detectar defectos potencialmente dainos. Mediante esta prueba incluso pudieran detectarse cambios en las dimensiones o en el espesor de los recubrimientos de una muestra.

Las pruebas con corrientes de eddy, igual que la inspeccin con partculas magnticas, son ms adecuadas para detectar defectos cerca de la superficie de una muestra. Particularmente a altas frecuencias, las corrientes de eddy no penetran profundamente debajo de la superficie.

La prueba con corrientes de eddy es particularmente rpida en comparacin con la mayor parte de las dems tcnicas de prueba no destructivas. Por tanto, gran cantidad de piezas pueden probarse rpida y econmicamente. A menudo la prueba con corriente de eddy se toma como una prueba de "Pasa o No Pasa" estandarizada con piezas en buen estado. Si la interaccin entre bobina y pieza es la misma que cuando se prueban otras muestras, se puede suponer que stas son de buena calidad.

Inspeccin por lquido penetrante Mediante la inspeccin con lquido penetrante o tcnica de tinte penetrante, pueden detectarse discontinuidades como grietas que entran en la superficie. Un tinte lquido es atrado por accin capilar hacia una grieta delgada, que de otra manera resultara invisible. Hay cuatro etapas en este proceso. La superficie primero se limpia completamente; se roca sobre ella un tinte lquido y se le deja durante un periodo durante el cual el tinte es atrado hacia cualquier discontinuidad superficial. La tinta excedente entonces se limpia retirndola de la superficie del metal. Finalmente, sobre sta se roca una solucin reveladora, la cual reacciona con cualquier tinte que haya quedado y extrayendo el de las grietas. Entonces la pintura ya puede ser observada, debido a los cambios de color del revelador o porque se vuelve fluorescente bajo luz ultravioleta.

Termografa Generalmente las imperfecciones en un material alteran la velocidad de flujo trmico a su alrededor, generando gradientes de alta temperatura, es decir puntos calientes. En la termografa, a la superficie de un material se le aplica un recubrimiento sensible a la temperatura, a continuacin el material es calentado uniformemente y luego enfriado. La temperatura es ms elevada cerca de una imperfeccin que en otros sitios; por tanto, el color del recubrimiento en este punto ser distinto y fcilmente detectado.

Se puede utilizar una gran diversidad de recubrimientos. Comnmente se usan pinturas y papeles sensibles al calor; compuestos orgnicos o fsforos que producen luz visible al ser excitados por radiaciones infrarrojas; y materiales orgnicos cristalinos, conocidos como cristales lquidos.

Un uso importante de la termografa es la deteccin de uniones pobres o delaminacin de monocapas o cintas individuales, que forman muchas estructuras de materiales compuestos reforzados con fibras, particularmente en la industria aerospacial.

Inspeccin por emisin acstica Asociada con muchos fenmenos microscpicos, como el crecimiento de una grieta o transformaciones de fase, aparece una liberacin de energa de esfuerzo en forma de ondas de esfuerzo elsticas de alta frecuencia, de manera muy similar a las producidas durante un terremoto. En la prueba por emisin acstica, se aplica un esfuerzo inferior al esfuerzo de cedencia nominal del material. Debido a concentraciones de esfuerzo en el extremo de alguna grieta ya existente, sta puede ampliarse, liberando la energa de esfuerzo que rodea el extremo de la grieta. La onda de esfuerzo elstico asociado con el movimiento de la grieta puede ser detectada por un sensor piezoelctrico, y posteriormente amplificada y analizada. Mediante esta tcnica se pueden detectar grietas tan pequeas como de 10-6 pulgadas de largo. Utilizando varios sensores simultneos, es posible tambin determinar la ubicacin de la grieta.

Es posible utilizar la prueba de emisin acstica para todos los materiales, Se utiliza para detectar microgrietas en componentes de aluminio de aeronaves, an antes que stas sean lo suficientemente grandes para poner en peligro la seguridad de la aeronave. Se pueden detectar grietas en polmeros y cermicos. La prueba detectar la ruptura de las fibras en materiales compuestos reforzados con fibras, as como la falta de unin entre fibras y matriz.

El MultiScan MS5800 es un sistema que combina varias tecnologas:

Corrientes de Foucault

Dispersin del flujo magntico

Campo remoto

Ultrasonidos IRIS

MS 5800E Inspeccin de tubos con la tcnica de corrientes de FoucaultEsta tcnica es un mtodo sin contacto para la inspeccin de tubos no ferromagnticos. Es ideal en la deteccin y medicin de discontinuidades del metal, como la corrosin, erosin, desgaste, picaduras, cortes, prdida del espesor y grietas en materiales no ferrosos.

MS 5800U Inspeccin de tubos ferrosos y no ferrosos mediante el sistema de inspeccin rotativo interno (IRIS)Esta tcnica permite inspeccionar tubos de materiales diversos, como los ferrosos, no ferrosos y no metlicos. Asimismo, detecta y calcula la prdida de espesor de las paredes sometidas a la corrosin, erosin, desgaste, picadura, grietas y cortes. La tecnologa de inspeccin digital IRIS de Olympus es usada frecuentemente como una tcnica de validacin para ensayos por campo remoto, corrientes de Foucault y mediante la dispersin del flujo magntico.

MS 5800R Inspeccin de tubos con la tcnica del campo remotoEsta tcnica es utilizada satisfactoriamente en la inspeccin de tubos ferromagnticos, como el acero al carbono o acero inoxidable ferrtico. Asimismo ofrece una sensibilidad aguda durante la deteccin y medicin de defectos volumtricos causados por la erosin, corrosin

Materiales Navales Inspeccin por lquidos penetrantes

1. Objetivos

2. Procedimiento general del ensayo

3. Informe e interpretacin de los resultados

4. Conclusin

5. Mtodo de inspeccin por radiografa

1. Objetivos:

2. El objetivo de esta prctica es familiarizarse con las tcnicas de lquidos penetrantes, observando y ejecutando el ensayo para detectar posteriormente defectos o discontinuidades en las piezas analizadas.

3. Procedimiento general del ensayo

La prueba por lquidos penetrantes es una tcnica empleada para la deteccin de defectos superficiales tales como roturas, pliegues, inclusiones, porosidad, etc.. que se presentan en cualquier tipo de superficie, particularmente muy utilizado para piezas no magnticas, en los que por lo tanto no se puede utilizar el mtodo magntico. Los principales materiales que pueden ser examinados por este mtodo son: aluminio y sus aleaciones, latn, bronce, titanio, magnesio, etc.

Las fallas o fisuras buscadas pueden deberse a fatiga del material, concentraciones del mismo, defectos de cordones de soldadura, etc. Y en cada caso se deber determinar la localizacin y extensin de las mismas.

Bsicamente el procedimiento del ensayo es el siguiente:

Se toma muestra a analizar, normalmente diamagntica (en nuestro caso de acero), y se limpia su superficie de forma que quede libre de agua, aceite o cualquier otro agente contaminante.

Se aplica, por pulverizacin mediante aerosoles, un lquido rojo intenso (lquido penetrante - generalmente materiales orgnicos) con un gran poder de penetracin (baja tensin superficial) sobre la superficie para que entre en los posibles defectos de la pieza; se deja secar la pieza entre 15 20 min.

A continuacin se elimina el exceso de lquido penetrante mediante el lquido removedor a base de acetona. Para ello se impregna un papel tisue con el removedor y se frota con dicho papel la superficie de la pieza.

Finalmente se aplica un tercer lquido blanco llamado revelador o fijador, con gran capacidad de absorcin (base no acuosa alcohol). Este lquido absorbe el penetrante que no ha quedado en las discontinuidades, quedando manchados de color rojo solo los lugares donde existen defectos. De este modo, a simple vista, ya se puede realizar la inspeccin.

Tras la inspeccin se procede a limpiar de nuevo la pieza ensayada.

1. Informe e interpretacin de los resultados

El ensayo se ha realizado sobre un rotor de una bomba.

A continuacin se informan: propiedades de los lquidos utilizados en el ensayo y descripcin de los defectos obtenidos.

1. Seguidamente se muestra un croquis de la pieza ensayada en la que se destaca en color aquellas zonas donde se encuentran discontinuidades (en apartados posteriores se presentar una tabla en la que se describirn cada uno de los defectos).

2. Croquis de la pieza

3. Tipo de penetrante, removedor y revelador utilizados.

Los lquidos utilizados y sus propiedades son las siguientes:

Penetrante:

Se ha utilizado un penetrante de color rojo.

Su aplicacin a la pieza es mediante la pulverizacin con aerosoles.

Tipo: penetrante eliminable con disolventes.

Por ejemplo, uno penetrante de uso corriente son, el Ardrox 996P penetrante y el Ziglo ZL-1

- Eliminador:

Segn el tipo de penetrante, tenemos un modo de eliminar el exceso de penetrante.

Tipo: en nuestro caso, al tratarse de un eliminable con disolventes, el removedor es un disolvente en fase lquida que se aplica sobre un papel impregnndolo y frotando la superficie de la pieza.

Un removedor utilizado es el Ardrox 996 PR 551 eliminador.

Revelador:

Su aplicacin sobre la pieza es a travs de la pulverizacin.

Tipo: revelador hmedo compuesto de polvo blanco en suspensin de disolvente (que es el que se suele utilizar para los penetrantes rojos).

1. Condiciones de aplicacin de los productos anteriores.

Las condiciones para la aplicacin de los anteriores productos son fundamentalmente:

El lugar debe ser no inflamable.

El lugar debe estar ventilado.

Se deben alejar de las fuentes de ignicin.

Los vapores no se deben respirar.

No se deben tirar los residuos por el desage.

Evitar la acumulacin de cargas electrostticas.

1. Los defectos que aparecen en la pieza se pueden resumir en uno solo. Tenemos varias fisuras radiales que se encuentran en la superficie evaluada, la superficie elegida es la ms maltratada ya que el liquido que mueve la bomba tiene contacto directo con la misma y produce infiltraciones en el material, acentundose las tensiones producidas en estas discontinuidades por el movimiento de la pieza.

Tal y como se puede apreciar en el croquis de la pieza, los defectos tienen forma ramificada terminando con varios brazos cerca del borde.

2. Situacin de los defectos y origen de los mismos.

3. Tipos, tamao y forma de los defectos.

Una vez se ha secado el revelador, podemos realizar una inspeccin visual sobre la pieza. La pieza que hemos ensayado parece presentar varias discontinuidades cuyas caractersticas se presentan a continuacin.

Discontinuidad NTipo de defectoGeometra del defectoTamao aproximado del defecto

todasFractura intercristalinaLineal ramificada10 a 25 mm de longitud

CONCLUSION

Este mtodo es muy til debido a su amplio campo de aplicacin, a su simplicidad y a bajo su costo respecto de otros mtodos. Se emplea para revisar partes de motores, ejes, fuselajes de aviones, soldaduras de aluminio y en fallas de no ferrosos. Se debe comprender que su uso es limitado ya que no se pueden observar fallas subsuperficiales, pero sin embargo es muy til y muy preciso, estando este ltimo directamente relacionado a la capacidad de penetracin de los lquidos utilizados en la prueba.

METODO DE INSPECCION POR RADIOGRAFIARayos X - Generacin y propiedades fsicasLos rayos X son radiaciones electromagnticas de 1a misma naturaleza que la luz ordinaria pero de una longitud de onda mil veces menor, razn por la cual son capaces de atravesar loe espacios interatmicos de loe materiales, resultando, adems invisibles al ojo humano. Tambin pueden ser difractados en la misma forma que la luz dando un espectro caracterstico.

Se generan por el llamado "efecto fotoelctrico", por el cual si a un electrn animado de una velocidad determinada lo frenamos bruscamente, transformar su energa cintica en radiante segn la relacin:

donde:

m: masa del electrn

v: velocidad del electrn

h: constante de Plank

u : frecuencia de la radiacin emitida.

Para, obtener una fuente continua de electrones se recurre a1efecto Edison que consiste en lo siguiente si se calienta un conductor metlico por el paso de una corriente elctrica, al ponerse el mismo al rojo, los electrones libres tratarn de desprenderse y formarn una nube alrededor del conductor, atrados por la carga elctrica positiva que se ha formado en el mismo como consecuencia de la salida de dichos electrones.

Si ahora se establece un campo elctrico entre el conductor y un polo positivo determinado, con una diferencia de potencial entre ambos, los electrones en virtud de su carga negativa se precipitarn sobre dicho polo positivo y en el choque transformarn su energa cintica en radiante.

Con tales principios se construye el tubo de Coolidge que consiste esencialmente en una ampolla de vidrio dentro d la cual se hace vaco para evitar perturbaciones de las partculas de aire y en el que se colocan el nodo y el ctodo. El primero est formado por una placa de metal pesado, preferentemente tungsteno y el segundo por un filamento conductor metlico.

Mediante el paso de una corriente secundaria se pone el ctodo incandescente precipitarn sobre este ltimo convirtindolo en pantalla emisora de rayos X. Dado 'al fuerte calentamiento que sufrir el nodo por el bombardeo electrnico, es necesario refrigerarlo mediante circulacin de aceite.

El circuito electrnico consiste en uno principal con un transformador da alta tensin para establecer la diferencia de potencial entre nodo y ctodo y otro secundario, a fin de alimentar la corriente secundaria. Dada una diferencia V de potencial, los electrones adquirirn una velocidad v tal, que:

Siendo m.u = c (por fsica, c: velocidad de la luz)

, entonces

INCLUDEPICTURE "http://www.monografias.com/trabajos22/ensayos-no-destructivos/Image11374.gif" \* MERGEFORMATINET ,

Remplazando valores, llegaramos a:

A: Amstrong: unidad de medida equivalente a 10^-8cm

Kv: kilovolts.

Esta longitud de onda, mnima para cada voltaje, se denomina longitud de onda lmite, y los rayos se llaman duros o blandos segn que la misma sea pequea o grande.

En toda radiacin electromagntica hay que considerar dos caractersticas: calidad y cantidad, la primera esta dada por la longitud de onda y la segunda por la intensidad.

Hasta ocuparnos de esta ultima magnitud, La misma depender de1 nmero de electrones disponibles, el que a su vez ser funcin de la temperatura del I filamento y de la diferencia de potencial aplicada en el tubo.

En general, la intensidad es proporcional a estas variables:

Intensidad de corriente que circula por el filamento.

Cuadrado de la diferencia de potencial V aplicada.

Numero atmico N del metal del nodo.

Siendo K una constante, la intensidad I de la radiacin ser:

La radiacin emitida no ser monocromtica, sino que variar entre diversos valores de longitud de onda, pero la mayor parte de sta estar constituida a por rayos cuya longitud de onda es cercana a la mnima, pudiendo por tanto usarse directamente.

Cuando se necesita trabajar con rayos monocromticos, se pueden obtener fcilmente filtrando la radiacin policromtica con filtros de materiales adecuados.

E1 rendimiento del tubo estar dado por la relacin entre la energa de la radiacin producida y la aplicada al tubo.

Esta ultima ser: Ee = Vi y el rendimiento del tubo:

Generalmente el rendimiento es del orden de 7 a 9 mm.

Rayos c Generacin, y propiedades:

Los rayos son radiaciones electromagnticas de la misma naturaleza, que los rayos X, diferencindose de los mismos en que su longitud de onda es cien veces menor.

Sus propiedades son las mismas que las de los rayos x si bien mucho ms marcadas y su poder de penetrar en los materiales en mucho mayor.

Se generan por desintegracin del radio y otros elementos radioactivos. El primer producto de la desintegracin del radio es el radn, un gas inerte que a su vez produce los rayos c .

Dada la gran actividad del radio nunca se usa puro sino en forma de sales, como el bromuro y sulfato de radio.

E1 alto costo de las fuentes de radio, asi como su corta duracin, limitaron el uso de loa rayos c , hasta que la aparicin de los istopos artificiales resolvi el problema.

Se conocen con el nombre de istopos aquellos cuerpos cuya naturaleza qumica es la misma del elemento original, pero su peso atmico es diferente.

En las pilas atmicas, mediante el bombardeo de neutrones, se pueden obtener istopos de casi todos los cuerpos conocidos. En general son inestables y muchos de ellos dan rayos c por desintegracin.

Se define como "vida media" de una fuente radioactiva al periodo de tiempo necesario para que la misma pierda el 50/G de su potencia original.

La potencia, a su vez, se mide en Curie, designndose con tal nombre la energa producida por le cantidad de radn en equilibrio con un gramo de radio.

En la prctica se usa el "Milicurie" o sea la milsima parte del Curie.

Se indican, a continuacin, los principales radioisotopos usados en la industria, as como su energa de desintegracin, vida media y poder de penetracin en espesores de acero.

IstopoVida mediaEnerga(KeV)Esp. Del acero (mm)

Tulic 170127 das801 a 10

Iridio 19274 das60010 a 60

Cesio 13730 aos66010 a 80

Cobalto 605 aos 4 meses130050 a 200

Equipo de rayos X:Esta constituido por un tubo emisor formado por una ampolla de vidrio que lleva en su interior el nodo y ctodo y que se halla encerrado en una cubierta provista de un sistema de refrigeracin mediante circulacin de aire o aceite.

La refrigeracin es imprescindible dado que ese trabaja con elevadas tensiones e intensidades (200

000V y 10 miliampers) que se transforman en 2 Kw de calor en la superficie del nodo. Los tubos pueden ser bipolares, en los que se aplica la tensin al nodo y al ctodo, o monopolares en los que el nodo se conecta a tierra. El tubo emisor se coloca sobre un soporte universal a fin de acercarlo al objeto a radiografiar y orientarlo en cualquier direccin.

Equipo de Rayos c :Para obtener una gammagrafia hasta colocar el elemento radioactivo frente al objeto a ensayar, sujetando detrs de ste el chasis con la pelcula.

El elemento radioactivo, cuando no se usa debe ser alojado en un recipiente de aleacin especial que absorba las radiaciones. Estos recipientes se fabrican con plomo o aleaciones de wolframio prefiriendo estas ltimas por su menor peso y mayor resistencia.

Reconocimiento de un cuerpo mediante examen radiogrfico:Los rayos X y los rayos c se usan en la industria para penetrar los materiales opacos y obtener imgenes permanentes del resultado sobre una placa o pelcula sensible.

Cuando los materiales poseen una estructura uniforme pero presentan huecos, sopladuras o defectos internos, al ser atravesados por radiaciones, la absorcin en estos ltimos ser mucho menor que en la zona uniforme. Si detrs del objeto radiado se coloca una pelcula sensible, se obtendr una imagen con zonas claras y oscura, estas ltimas en correspondencia con los defectos.

El primer problema que se presenta consiste en determinar las caractersticas de la radiacin a emplear; las mismas estn dadas, por la intensidad y la longitud de onda.

En el caso de los rayos X dichas caractersticas dependen del kilovoltage y miliamperaje del tubo emisor.

La dosis necesaria para ennegrecer la placa ser mayor cuanto ms duro sean los rayos, razn por la cual deber ser determinada para cada longitud de onda.

Esta dosis puede medirse en intensidades tiempo, o sea en los miliamperios- segundo de corriente que para cada voltaje producen una radiacin capaz de atravesar el cuerpo e impresionar la placa.

Si representamos en un grfico logartmico loe millamperios-segundos necesarios para atravesar distintos espesores, para cada voltaje distinto, veremos que los primeros varan linealmente con los segundos y en tal forma podremos conocer fcilmente la dosis, necesaria para cada espesor a radiografiar.

En la figura XXX observamos un ejemplo para las aleaciones de, aluminio.

La cantidad de radiacin recibida est dada por la formula:

Donde I es la intensidad de corriente que atraviesa el tubo, V el voltaje, N el nmero atmico del nodo y d la distancia del foco emisor al objeto.

Al aumentar el voltaje disminuye la longitud de onda de la radiacin y aumenta por tanto su penetrabilidad.

En el caso de la gammagrafa, que permiten calcular el tiempo de exposicin.

Para ello, conociendo el espesor de la pieza en este caso acero y el radioistopo usado, obtenindose el factor de exposicin y siendo:

F: Factor de exposicin

S: Espesor de acero

A: Actividad de la fuente, en miliamperios.

D.: Distancia a la fuente en cm.

Tenemos:

Siendo T el tiempo de exposicin necesario en cada caso.

Las pelculas para radiografa estn constituidas por acetato de celulosa impregnado en sus dos caras por una emulsin de bromuro de plata. La doble emulsin duplica el contraste y permite abreviar el tiempo de exposicin.

Tambin pueden usarse hojas reforzadas que para los rayos X estn constituidas por pelculas con emulsin de tungstato de calcio, que bajo la accin de los rayos X se vuelve fosforescente. La pelcula se coloca entre dos hojas reforzadoras, una gruesa por detrs y una fina por delante. As se impresiona por la accin de los rayos X y la luz emitida por el tungstato de calcio. El tiempo de exposicin se reduce as de 10 a 15 veces.

En el caso de usarse rayos c , el mismo efecto se logra por el medio de lminas de plomo.

Una buena radiografa deber registrar todos los defectos que existen en la pieza, an los ms pequeos, lo que depender del contraste de las zonas adyacentes. Para esto ltimo tiene importancia que el tamao del foco emisor sea mayor que el del defecto y que la relacin entre la distancia del foco a la pieza a examinar con respecto al espesor de la misma sea mayor que siete (D/e>7) prefirindose relaciones mayores de treinta.

Para localizar la ubicacin en profundidad de los defectos dentro de la pieza es necesario tomar dos radiografas desplazando el foco emisor paralelamente a la direccin de la pelcula; tambin pueden usarse localizadores especiales.

Aplicaciones:La radiografa, lo mismo que los dems ensayos no destructivos pueden usarse como control de calidad de piezas terminadas o en proceso de fabricacin y adems en el mantenimiento de equipos y mquinas.

En el primer caso su principal aplicacin ha sido hasta ahora el campo de las fundiciones en general, permitiendo apreciar la existencia de sopladuras internas y otras fallas estructurales; y en caldera para controlar remachaduras, los cordones de soldaduras, etc.

Actualmente dado el gran desarrollo alcanzado por la soldadura ja encontrado aqu uno de sus campos de aplicacin ms interesantes. Los principales defectos de la soldadura investigables con la radiografa son: oclusiones gaseosas, inclusin de escoria, fallas de penetracin, falta de unin o de fusin, grietas, etc. Siendo el depsito de metal fundido ms compacto que el del metal base, la soldadura se ver en el negativo como una zona clara y los defectos como manchas oscuras fciles de identificar.

El control que puede realizarse de las soldaduras por medio de la radiografa ha permitido extender considerablemente su uso, dado que en las construcciones soldadas el factor de seguridad es muy importante.

Precauciones de seguridad:Los rayos X debern conducirse de modo que los operadores no queden expuestos a su accin. Los istopo radioactivos cuando no se utilizan estarn encerrados en recipientes de proteccin y cuando estn fuera de los mismos hay que situarse a distancia o protegerse con placas de plomo. Su manipuleo se har con guantes y pinzas especiales. La exposicin prolongada a las radiaciones puede producir amnesia, descenso de la presin arterial y del nmero de glbulos blancos as como quemaduras en la piel. Los operadores deben controlar su nivel de radiacin semanalmente.

Amplitud del Ensayo Radiogrfico

Interpretacin de los resultados:

La correcta interpretacin de una radiografa exige una correlacin inequvoca entre la radiografa obtenida, el espectro examinado y la zona de este a que corresponde la misma. Para esto se utilizan nmeros con los datos y la fecha del ensayos.

Densidad radiogrfica:Es el grado de ennegrecimiento de la pelcula expuesta. Se define como:

siendo:

Ii = intensidad de luz incidente;

It = Int. De luz transmitida;

D. = Densidad fotogrfica (de 1,8 a 3,5)

Proceso de revelado de la pelcula:a. Aplicacin del Revelador (a 20C durante 5),

b. Bao de parada, solucin de agua y cido actico (de 30 a 60)

c. Fijado,

d. Lavado final,

e. Secado.

Exposicin radiogrfica:La mejor definicin de la imagen radiogrfica se consigue cuando la fuente emisora de la radiacin es pequea, la distancia fuente objeto es grande y la distancia objeto pelcula es pequea. La falta de nitidez o penumbra capz de ser detectada por el ojo humano es de 0,5mm para espesores de hasta 51mm.

Sensibilidad y calidad radiogrfica:En un objeto sometido a examen radiogrfico, la percepcin de los posibles defectos que puede presentar dependen de la cantidad de imagen como de la sensibilidad. Para determinar la sensibilidad se utilizan indicadores de Calidad de Imagen.

Indicadores de Hilos: segn la norma DIN 54109/62Indicadores de Puntos: segn la norma ASTM E-142-72

Tomando como ejemplo la norma DIN, el valor de la Sensibilidad expresado en tanto por ciento:

DE =La sensibilidad DE% es un valor relativo que depende del espesor de la pieza a radiografar.

El I.C.I. BZ es un valor absoluto independiente del espesor y es nmero de orden del hilo ms fino que se ve en la radiografa.

Siempre, se deben colocar los I.C.I. sobre la probeta en las zonas de mayor espesor, o en aquellas zonas donde la radiacin no es perpendicular a la pieza.

Segn la norma se clasifican en dos categoras:

- Segn la DIN:

1. Radiografas de Alta Sensibilidad,

2. Radiografas de sensibilidad normal.

- Segn la ASTM:

1. Niveles Normales de Calidad: 2-1t, 2-2t y 2-4t,

2. Niveles especiales de calidad: 1-1t, 1-2t y 4-2t.

Como regla general, el nivel de Sensibilidad radiogrfica debe ser por lo menos un 2%.

EXPERIENCIA REALIZADA EL DIA 1/6/04En el Laboratorio de Mediciones y Ensayos Industriales se realizo una pequea prueba de cmo funciona el equipo de radiografa industrial del cual se dispone, las caractersticas de este equipo son:

Marca: Philips

Capacidad de tensin: 200 KV

Capacidad de corriente: 5 mA.

Dimetro del foco emisor: 2,5mm.

Dado que no se depona de suficiente tiempo como para hacer la radiografa y el revelado de la pelcula, se procedi a analizar algunas radiografas hechas por el personal del laboratorio.

Utilizando un megatoscopio, se pudo observar mejor las fallas. Este aparato es una generador de luz muy potente, que se utiliza para ver con mejor definicin las fallas y defectos.

Observamos alrededor de 10 placas, realizadas con equipos de Rayos-X y de Rayos-c , en las que se encontraron fallas de los siguientes tipos:

Fisuras;

Socavaduras;

Rechupes;

Falta de penetracin en soldadura manual;

Nido y exceso de poros en soldaduras.

NOTA:

En el trabajo prctico " Resumen de Fallas detectadas por Ensayos No Destructivos", se indican con detalle las observaciones realizadas en cada placa y se hace una pequea referencia de su causa.

CONCLUSIONES

El ensayo no destructivo mediante radiografa industrial por rayos X o rayos gamma no presenta dificultades ante la mayora de los materiales metlicos, es apto para la deteccin de fallas internas permitiendo adems la caracterizacin de las mismas.Nos da un registro de la imagen obtenida, ofreciendo la posibilidad de observar defectos internos y la observacin de piezas de espesor mayor a los 100 mm.Sin embargo an en la actualidad es un ensayo caro, no es porttil, es peligroso para el operador debido a las radiaciones a las que puede quedar expuesto, en comparacin con otros ensayos no destructivos en los que se utilizan partculas magnetizables y ultrasonido.6TECNICAS DE INSPECCION EN PINTURA

6.1 INTRODUCCION

En elementos nuevos, es necesario asegurar un mnimo de espesor de pintura definido por el diseador. Este espesor puede ser medido para comprobar la correcta aplicacin del recubrimiento.

Propsito de la InspeccinEl propsito de la inspeccin durante y despus de la preparacin de la superficie y aplicacin de recubrimientos es el de asegurar el cumplimiento de las especificaciones de trabajo y los requerimientos de aplicacin de los recubrimientos.

Cualquier recubrimiento o sistema de recubrimientos puede tener un mal desempeo: si no es aplicado en condiciones favorables, s es aplicado en forma incorrecta o si es aplicado sobre una deficiente preparacin de superficie.

Son cuatro los aspectos ms importantes a inspeccionar, y stos son: maniobra, preparacin de la superficie, aplicacin e inspeccin.Maniobra

sta debe ser la adecuada para el trabajo, evitando que sea colocada sobra superficies frgiles o en movimiento. El equipo de seguridad utilizado durante la maniobra debe ir encaminado a proteger a los operarios que ejecutaron el trabajo de pintura, as como a las personas cercanas a stos y los equipos que son susceptibles de dao causado por las actividades o productos que sern empleados en el proceso de pintar. El rea de trabajo debe ser acordonada con el fin de evitar que personas de reas adyacentes sean lesionadas. Preparacin de la superficie

La inspeccin de la preparacin de superficie consiste en un anlisis visual, tanto del grado de limpieza como del perfil de anclaje desarrollado en la superficie por el mtodo utilizado. Al hacer la inspeccin, generalmente son utilizadas placas estandarizadas de la NACE o de la SSPC,