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18 jul 2015

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN LA EVALUACIÓN DE MATERIALES METALICOS

COMPROBACIÓN POR ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Para determinar las propiedades mecánicas de los materiales se recurre a distintos ensayos que podrán ser de carácter destructivo y no destructivo. Concretamente, en los ensayos no destructivos de materiales metálicos, podemos encontrar:

Ensayos no destructivos (NDT/ Non Destructive Testing): consiste en una forma de ensayar el material sin causar daño alguno a la pieza inspeccionada. Aparte de las inspecciones visuales en busca de grietas, poros, irregularidades, etc, encontramos, entre otros:

  • Magnéticos
  • Eléctricos
  • Ultrasónicos
  • Rayos X y \gamma
  • Corrientes Inducidas
  • Termografía

ultras

El principal problema que presentan es que el ensayo se realiza sobre un modelo cuya repetibilidad macroscópica no está garantizada por lo que los datos recogidos deberán tomarse con la cautela correspondiente y hacer uso de la teoría probabilística en el muestreo para tener un apropiado campo de confianza  en el resultado.

Suelen emplearse para detección y cuantificación de grietas, fugas, caracterización estructural, deformaciones o valoración de sus propiedades mecánicas y físicas, comportamiento dinámico…

En el ensayo magnético la pieza es magnetizada y sobre ella se aplica una fina capa de una mezcla de un pigmento fluorescente con limaduras de hierro que son atraídas por el campo magnético creado de forma tal que se acumulan sobre las discontinuidades de tal manera que aplicando ciertas condiciones de luz puede apreciarse la singularidad.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: CAMPOS MAGNÉTICOS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: CAMPOS MAGNÉTICOS

La forma de proceder del ensayo por Rayos X consiste en usar una onda electromagnética de alta frecuencia proveniente de una fuente radioactiva que forma el espectro de la luz visible. Así, la radiación, atraviesa la pieza y la exposición que da grabada en placa mostrando los defectos o irregularidades con distinto tono sombreado. Actúan con fiabilidad hasta un espesor de 10mm.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: RAYOS X

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: RAYOS X

Cuando el dispositivo cambia a Rayos \gamma su poder de penetración es alto debido a la extremadamente pequeña amplitud de la onda generada (del orden de 10^{-10} mm). Presentan la ventaja de que no son desviados por campos eléctricos ni magnéticos, lo que supone poder trabajar en núcleos metálicos magnetizados o, incluso, recorridos por corrientes directas o parásitas. Alcanzan mediciones fiables hasta 250 mm de espesor. Los equipos cambian debido a la fuente radiactiva empleada pero, en esencia, el principio de funcionamiento es similar.

Las corrientes inducidas permiten detectar grietas superficiales aunque también permiten medir la conductividad eléctrica del metal y medir espesores de recubrimientos

Al hacerse pasar una corriente eléctrica por una bobina se induce un campo magnético siguiendo la Ley de Faraday-Lenz cuyas líneas de campo atraviesan la superficie del metal conductor que, en su seno, genera un campo inducido y una corriente inducida. Una discontinuidad en el material provoca una heterogeneidad que altera el campo magnético en ese punto y, por tanto, también su intensidad, lo que permite la localización del defecto.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: CORRIENTES INDUCIDAS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: CORRIENTES INDUCIDAS

Cuando en una lámina de metal se introducen ondas sonoras de alta frecuencia o ultrasonidos la energía sonora se refleja y amplifica de forma que una pantalla puede mostrar de forma visible y con diferentes escalas para ayudar a la medición los defectos o cambios de continuidad en el material que contiene la masa, incluso, a qué profundidad se encuentra.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: ULTRASONIDOS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: ULTRASONIDOS

Las ondas sonoras son en realidad fenómenos vibratorios transmitido por medio elástico cuya frecuencia de propagación depende de la longitud de la onda propagada y de la velocidad relacionándose en la forma

\lambda =c\cdot T=\frac{c}{f}

siendo T el período (inverso de la frecuencia), \lambda la longitud de onda, c la velocidad de propagación y f la frecuencia.

Los ensayos de carácter eléctrico se basan en aplicar la ley de Ohm que relaciona tensión (voltios) con intensidad (amperios) y resistencia (ohmios). Un material, por su propia constitución, presenta unas propiedades de conductividad eléctrica (aparte de térmica, evidentemente). La resistencia se puede expresar en función de la resistividad  del material, la longitud L del tramo conductor y la sección S del mismo en la forma

R=\rho\cdot \frac{L}{S}

Así, se unen dos contactos (1 y 2) a una batería de escaso voltaje y se cierra el circuito haciendo uso del material a ensayar, creándose un campo magnético uniforme. Hasta aquí no resulta suficiente para poder las pequeñas variaciones que sufre el campo por lo que se introduce otra pareja de contactos (A y B) a una distancia fija y se conecta a un voltímetro de alta sensibilidad y corto campo de medida (del orden de microvoltios) que se desplaza sobre toda la superficie a ensayar.  La inexistencia de irregularidades se traduce en la falta de indicación del voltímetro. Si existiese cualquier fisura, poro, discontinuidad, cambio dimensional, el microvoltímetro funcionará amplificando el error eléctricamente.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: GALGAS ELÉCTRICAS

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: GALGAS ELÉCTRICAS

El ensayo de termografía consiste en la obtención gráfica de la temperatura en la superficie de un objeto creando un mapa con desplazamientos al rojo (altas temperaturas) o al azul (bajas temperaturas)

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: TERMOGRAFÍA

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: TERMOGRAFÍA

En un próximo artículo abordaré el tema de los ensayos destructivos, qué información nos aportan, su utilidad real y cómo se calculan los datos extraídos.

Consultar ahora la entrada “materiales metálicos, propiedades y estructura”

AUTOR: FCO JAVIER LUQUE

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