1. Ensayos no destructivos 1/11 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS1.- Ensayos magnticos.2.- Ensayos elctricos.3.- Ensayos por lquidos penetrantes.4.- Ensayos estructurales: 4.1.- Ensayos microgrficos: 4.2.- Ensayos macrscopicos.5.- Ensayos de rayos X.6.- Ensayos de rayos .7.- Ensayos de ultrasonidos.Departamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros

2. Ensayos no destructivos 2/11ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS(END) Estos ensayos permiten analizar las piezas sin destruirlas ni deteriorarlas.Persiguen fundamentalmente detectar fallos internos como grietas, inclusiones, poros,segregaciones ...1. Ensayos magnticosSe realizan con el magnetoscopio, que es un aparato formado por un electroimndispuesto de forma que pueda situarse la pieza que se desea examinar entre susexpansiones polares. Al hacer circular una corriente. se crea un campo magntico cuyaslneas de fuerza van de uno a otro polo a travs de la pieza interpuesta (Figura 1). Fig 1.- Magnetoscopio y defecto detectado Si no existe defecto (el material es de estructura homognea), las lneas de fuerza, al encontrar una misma permeabilidad magntica se disponen en forma uniforme, paralelas y equidistantes. Esto se observa rociando con un lquido aceitoso con pequeas limaduras de hierro en suspensin la parte a examinar y dichas partculas se disponen uniformemente sobre la superficie orientndose segn las lneas de fuerza. Si existe un defecto que altera la homogeneidad de la estructura. existir variacin de la permeabilidad magntica que desviar las lneas de fuerza concentrndolas hacia la zona ms permeable. Se apreciar una mayor concentracin de las limaduras de hierro all donde se desviaron las lneas de fuerza, es decir, sobre el defecto.2. Ensayos elctricos La resistencia de un material es directamente proporcional a la resistividad y sulongitud inversamente proporcional a su seccin.R = resistencia del material ( ) R=.(L/S) = resistividad ( . mm2/m)L = longitud del conductor (m)S = seccin del conductor (mm2)Departamento de Tecnologa IES Fco. Giner de los Ros 3. Ensayos no destructivos 3/11 Los ensayos elctricos estn basados en las alteraciones que sufren lascaractersticas elctricas de un material (resistencia. resistividad ... ) por la variacin delongitud o seccin debida a alguna impureza, grieta, poro o discontinuidad. Si tenemosun material con una grieta o poro interno, en esa zona tendr menor seccin, por lo queaumentar R. De igual forma variar el valor de , por lo que tambin lo har R. El ensayo se realiza del modo siguiente (Figura 2): Unimos dos contactos (1 y 2) a una batera de baja tensin y cerramos el circuito elctrico a travs del material objeto de estudio, estableciendo un campo magntico uniforme. Fig 2.- Ensayo elctrico Entre estos contactos colocamos otros dos (A y B) a una distancia fija y losunimos a un microvoltmetro que desplazamos a lo largo del material aensayar. Si no existen irregularidades, el microvoltmetro no indicar variacinde tensin. Si existe alguna grieta, poro o cualquier discontinuidad, existiruna variacin de tensin que marcara el equipo.3 Ensayos por lquidos penetrantes Es un mtodo que se emplea para detectar discontinuidades abiertas en lasuperficie en cuerpos slidos y no porosos (metales bsicamente). El lquido penetranteque se aplica sobre la superficie a examinar penetra en la discontinuidad o defecto y unavez que se elimina el exceso nos marca la presencia del defecto (Figura 3). Fig.- 3 Ensayo por lquidos penetrantesLas fases para desarrollar el mtodo son:Departamento de Tecnologa IES Fco. Giner de los Ros 4. Ensayos no destructivos 4/11 1. Limpieza y preparacin de la zona a inspeccionar. 2. Depositar el lquido penetrante en la zona. 3. Eliminar el lquido sobrante de la superficie. 4. Aplicar el revelador sobre la superficie seca. 5. Inspeccionar. El lquido penetrante se fija al revelador y causa un cambio de color que permite observar el defecto.4. Ensayos estructuralesLa estructura de los materiales puede observarse por procedimientos microgrficos ymacrogrficos.4.1. Ensayos microgrficosLa prctica de los ensayos microgrficos sigue las siguientes operaciones:Toma de muestras. Corte.Montaje de las probetas.Preparacin mecnica (desbaste y pulido).Ataque con reactivo.Observacin en microscopio.TOMA DE MUESTRAS: CORTE El corte debe permitir obtener una superficie plana y con la menor deformacinposible. El mtodo de corte ms adecuado esel que se realiza con abrasivo en hmedo, yaque es el que provoca la menor cantidad dedao (Figura 4). La muestra que se tome deberepresentar de formaadecuadalascaractersticas del metal de origen que se estcortando.Fig. 4.- Corte y mquina de cortarMONTAJE DE LAS PROBETAS Para facilitar la manipulacin posterior, lasmuestras se funden con unas resinas de distintos tipos,generalmente transparentes (PVC, baquelitas, resinas...),que permiten mejorar los resultados de pulido y desbaste(Figura 5). Fig 5.- Montaje de probetas y resinasDepartamento de Tecnologa IES Fco. Giner de los Ros 5. Ensayos no destructivos 5/11PREPARACIN MECNICALa preparacin mecnica consta de dos fases: Desbaste. Pulido.En el desbaste, con una limao en una mquina con papel abrasivode grano grueso, se eliminan lasrebabas procedentes del corte quepueden existir en los bordes.Posteriormente se pasa la probetapor lijas de diferente grosor de grano(del 1 al 00), para pulirla (Figura 6).Fig 6.- a)Desbaste. B)PulidoEl pulido mecnico puede hacerse en mquina de discos (Figura 7) que pueden pulir varias probetas a la vez, dejndolas con una superficie tan lisa que parece un espejo, gracias a la utilizacin de pastas abrasivas y paos de terciopelo que favorecen, con las altas velocidades, una dispersin muy homognea.Fig7.- Pulidoras mecnicasATAQUE DE LA PROBETA Como paso previo al ataque con distintos tipos de reactivos, las probetas debenlimpiarse y desengrasarse correctamente con un intenso lavado y posterior secado conalcohol o acetona. Para el ataque, se somete la pieza a la accin de un reactivo (especfico para cadamaterial), sumergiendo la probeta con la superficie pulida hacia abajo, sujetndola conunas pinzas y sin que llegue a tocar el fondo del recipiente. El tiempo de ataque varadesde unos segundos a 15 minutos y depende del reactivo y de la muestra. Se saca laprobeta del reactivo cuando se aprecie la aparicin de granos.OBSERVACIN DE LA MUESTRALa muestra preparada puede observarse al microscopio en dos momentos diferentes: Despus de realizarse el pulido y sin ataque con reactivo; puede observarse la presencia de inclusiones, grietas, porosidades ... Despus del pulido y ataque con reactivo; es el examen ms real y en l se pone de manifiesto el tipo de estructura que estamos estudiando.Departamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros 6. Ensayos no destructivos 6/11Para la observacin microscpica correcta, debemos hacer un recorrido por todala superficie de la probeta examinando con especial inters las estructuras de los bordes.El proceso se inicia con pocos aumentos en el microscopio y se van aumentando paralograr resolver los detalles finos.En la figura 8 se muestra un detalle de la forma de trabajar con un microscopiometalogrfico y una micrografa de acero obtenida en microscopio. Fig.8.- Microscpio metalogrfico y micrografa de materiales4.2. Ensayos macroscpicos Permiten la localizacin de grietas. porosidades o rechupes a simple vista o conampliacin de hasta 15 aumentos, ya que los defectos son superficiales. El anlisis macroscpico permite conocer: La forma estructural. La homogeneidad de la estructura. El efecto de tratamientos trmicos realizados. Efectos de elaboraciones mecnicas. Eventuales defectos: fisuras, grietas ... Eventual disposicin de fibras debido a elaboraciones plsticas. El examen macroscpico puede realizarse: Sobre una fractura de la pieza provocada intencionadamente en la zonaobjeto de estudio. Sobre una seccin convenientemente pulida y atacada con reactivosadecuados.5. Ensayos de rayos XLos rayos X son vibraciones electromagnticas invisibles que se propagan a lavelocidad de la luz, pero con una longitud de onda muy corta.Caractersticas de los rayos XDepartamento de Tecnologa IES Fco. Giner de los Ros 7. Ensayos no destructivos 7/11Se propagan en lnea recta (no se desvan ni por campos elctricos ni magnticos).Poseen gran poder de penetracin (atraviesan los cuerpos opacos sin reflejarse ni refractarse).La capacidad de penetracin es tanto mayor cuanto menor es su longitud de onda, o cuanto mayor es su frecuencia. = longitud de onda (mm) = k/f k = contraste de proporcionalidad f = frecuencia (Hz)La longitud de onda depende de la velocidad de los electrones y del grado de vaco que se haga en el tubo.Los rayos de menor longitud de onda son muy penetrantes y se denominan rayos duros.Para conseguir rayos penetrantes es necesario un vaco muy elevado y una tensin andica alta (100-300 kV).Equipo de rayos X. ConstitucinUn equipo de rayos X, sea del tipo que sea, est constituido segn se aprecia en la figura9 por:Una ampolla de vidrio especial en la que existe un vaco muy avanzado (3).Dos electrodos de cobre (ctodo y nodo, 1 y 5).El ctodo en forma de vaso tiene un filamento de volframio (o tungsteno) alimentado por una corriente independiente de baja tensin (2).El antictodo de volframio (4) situado en el interior genera los rayos X que son enviados hacia la pieza a inspeccionar. Fig. 9.- Equipo de rayos X y ensayo.Realizacin del ensayo La probeta (7) que se desea examinar se apoya sobre una placa fotogrfica (9)situada sobre una pantalla de plomo (8) que absorbe las radiaciones.Departamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros 8. Ensayos no destructivos 8/11Sobre la parte superior de la probeta se dispone otra pantalla de plomo (6)perfilada de manera que absorba las radiaciones que no interesan la zona que se va aexaminar, y que son nocivas para el operador.Los rayos penetran en el material y llegan a la placa fotogrfica con distintaintensidad segn el mayor o menor debilitamiento sufrido al atravesar la probeta.Si la probeta es de espesor uniforme, no existen defectos y la estructura es homognea; la placa se impresionar toda por igual.Si existe un defecto existir una absorcin distinta de radiaciones, por lo que, correspondindose con el defecto, la placa mostrar una zona ms clara o ms oscura segn el tipo o magnitud del defecto.Tipos de defectos detectablesLos rayos que atraviesan una cavidad se debilitan menos, impresionando ms la placa, que presentar una zona ms oscura.Si el defecto es una inclusin metlica, de mayor densidad que el material, los rayos se debilitan ms, y la placa, al quedar menos impresionada, presentar una zona ms clara.Los defectos de ms fcil deteccin son aquellos cuya mxima dimensin est orientada en la direccin de propagacin del rayo X. Por el contrario son de difcil deteccin los de poco espesor y dispuestos perpendicularmente a la direccin de las radiaciones (esto obliga a realizar el examen en distintas direcciones).Son difciles de controlar piezas de seccin variable.5.6. Ensayos de rayos Los rayos son radiaciones electromagnticas similares a los rayos X, pero de unalongitud de onda extraordinariamente corta (del orden de 10-10) mm). Esquema de la preparacin de una gammagrafaCaractersticas de los rayos Son extraordinariamente penetrantes (pueden compararse con los rayos X ms duros).Se propagan en lnea recta igual que los rayos X y no se desvan por campos magnticos o elctricos.Departamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros 9. Ensayos no destructivos 9/11Difieren de los rayos X por su menor longitud de onda y mayor penetracin (mientras que los rayos X actan con fiabilidad en espesores hasta 10 mm, los rayos pueden llegar hasta espesores de 250 mm).Las fuentes radiactivas empleadas industrialmente son el radio y algunos istopos artificiales como el iridio, cobalto y cesio.El proceso de ensayo es similar al explicado para los rayos X con las variaciones de preparacin por ser equipos diferentes. La pieza a inspeccionar se somete a la radiacin de rayos y despus de ser atravesada por stos, impresionan una placa fotogrfica en la que aparecern los defectos existentes.Ventajas de los rayos frente a los rayos XLos equipos de rayos son de menores dimensiones, lo que permite el reconocimiento en zonas de difcil acceso para los rayos X.Su poder de penetracin permite aplicarlos a piezas de mayores espesores.Son muy aptos para reconocer defectos en tubos ya instalados, pues se puede disponer la fuente en el centro del tubo y la pelcula en su exterior.Inconvenientes de los rayos El mayor peligro al utilizar istopos radiactivos.El mayor tiempo de exposicin que los rayos X.Menor contraste por poseer los rayos menor longitud de onda que los rayos X, lo que dificulta su interpretacin.Menor nitidez de contornos en la imagen.Velado de la placa en menoscabo del contraste debido a la formacin de radiaciones difusas motivadas por la mayor exposicin.5.7. Ensayos de ultrasonidos La verificacin de materiales por ultrasonidos utiliza la propagacin del sonido,tanto en slidos como en lquidos, para realizar un control no destructivo de cualquiermaterial que sea susceptible de ser atravesado por stos. Las ondas sonoras son fenmenos vibratorios que se transmiten a travs de unmedio elstico pero no en el vaco. El valor de la frecuencia de propagacin ofrecuencia depende de la longitud de propagacin y de la velocidad. Su valor se expresapor: f = frecuencia (en ciclos por segundo) = c/f c = velocidad de propagacin (m/s) = longitud de propagacin Las ondas cuya frecuencia es superior a 20.000 Hz y no son perceptibles por elodo humano se llaman ultrasonidos.Generacin de las ondas ultrasnicas En ultrasonidos empleamos un mismo elemento para generar y recibir las ondas.Este elemento recibe el nombre de palpador. Existen distintos tipos con diferentesdimetros y frecuencias, con miras a efectuar los diferentes tipos de control antesmencionados (Figura 10).Departamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros 10. Ensayos no destructivos 10/11 Fig. 10.- Diferentes palpadores para ultrasonidosPara que el palpador pueda cumplir las dos funciones de emisor y receptor de lasondas, dispone de un cristal piezoelctrico, que tiene la propiedad de deformarse alrecibir una presin mecnica externa produciendo un voltaje elctrico en sus caras, y ala inversa, al aplicar un potencial elctrico a sus caras, este material cambia de tamaoproduciendo una onda de presin.El control de una pieza por ultrasonidos puede realizarse: Midiendo el tiempo empleado por el ultrasonido en recorrer la pieza en examen. Midiendo la intensidad ultrasnica del haz saliente de la pieza.Generalmente se emplea el segundo mtodo que da resultados ms concisos. Puedehacerse:1. Mtodo de intensidad. En este mtodo se mide la intensidad del ultrasonido despusde atravesar la pieza a verificar. Puede hacerse: Por transmisin. Un generador de alta frecuencia produce un alto voltaje que excita el cristal del palpador y genera el ultrasonido que es recibido por el receptor situado en la parte opuesta (Figura 11 a). Entre ambos palpadores se sita la pieza. La onda recibida por el receptor se convierte en una seal elctrica que se amplifica y se lee en el equipo de medida. Por reflexin. El proceso es idntico, pero en lugar de estar emisor y receptor enfrentados, la seal reflejada por el emisor alFig. 11.- Mtodo de intensidad encontrar un defecto la recoge el receptor, segn se indica en la figura 11 b. El mtodo actualmente tiene escasa aplicacin por el inconveniente de los dospalpadores.Departamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros 11. Ensayos no destructivos 11/112. Mtodo de impulso-eco. El gran inconveniente del mtodo de intensidad es lanecesidad de utilizar dos palpadores y los posibles desajustes que se pueden dar.El mtodo impulso-eco utiliza un solo palpador y en l se realizan las funciones deemisin y recepcin (Figura 12). Fig.12.- Palpador y aplicaciones impulso eco.Realizacin de la prueba de ultrasonidos En general el proceso consiste en recorrer con el palpador en todos los sentidosla superficie de la pieza. En la mayora de los casos el equipo acusa: Un pico correspondiente al impulso de emisin. Una sucesin de pequeos picos debidos a imperfecciones superficiales de lascaras. Eventualmente, un pico debido al eco de un defecto. Un pico debido al eco de fondo (Figura 13). Fig. 13.- Anlisis de pieza defectuosaDepartamento de TecnologaIES Fco. Giner de los Ros