PONENTE:PONENTE: ING.Juan C Quiroga
Ingeniero Metalúrgico (Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia)
Especialista en ensayos no destructivos (Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia)
Certified Welding Inspector CWI-AWS (AmericanWeldingSociety)
Interventor de recubrimientos ASCOR (Asociación Colombiana de Corrosión)
Nivel II ASNT UT, VT, MT, PT
Auditor ISO 9001 : 2015 y ISO 14001 : 2015 y ISO 45001:2018
1. INTRODUCCION A LOS ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS
1.1 ¿Que
son los ensayos no destructivos?
Los ensayos no Destructivas son herramientas fundamentales y esenciales para
el control de calidad de materiales de ingeniería, procesos de manufactura,
confiabilidad de productos en servicio, mantenimiento de sistema cuya falla
prematura puede ser costosa o desastrosa.
Así como la mayoría de procedimientos complejos, no pueden ser definidas en
pocas palabras:
“ Son el empleo de propiedades físicas o químicas de materiales, para la
evaluación indirecta de materiales sin dañar su utilidad futura”.
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS
NO DESTRUCTIVAS
La clasificación de los E.N.D se basa en la posición donde
se localizan las discontinuidades que pueden ser
detectadas, por lo que se clasifican en:
1. Ensayos no Destructivas superficiales
2. Ensayos no Destructivas volumétricas
3. Ensayos no Destructivas de hermeticidad
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS
NO DESTRUCTIVAS
1. Ensayos No Destructivos superficiales:
Estos ensayos proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los
materiales inspeccionados. Los métodos de END superficiales son:
•
•
•
•
VT - Inspección Visual
PT - Líquidos Penetrantes
MT - Partículas Magnéticas
ET – Electromagnetismo
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS
NO DESTRUCTIVAS
2. Ensayos no destructivos volumétricos:
Estos ensayos proporcionan información acerca de la sanidad interna de los
materiales inspeccionados. Estos son:
• RT - Radiografía Industrial
• UT - Ultrasonido Industrial
• AET - emisión Acústica
Estos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y subsuperficiales,
así como bajo ciertas condiciones, detección de discontinuidades superficiales.
1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS
NO DESTRUCTIVAS
3. Ensayos no destructivos de hermeticidad:
Proporcionan información del grado que pueden ser contenidos los fluidos en
recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control. Los
métodos de E.N.D de hermeticidad son:
•
•
•
•
•
Pruebas de fuga
Pruebas de cambio de presión (neumática o hidrostática)
Pruebas de burbuja
Pruebas por espectrómetro de masas
Pruebas de fuga con rastreadores de halógeno
2. PRINCIPIOS DE LA RADIOGRAFIA
2.1 Principios Básicos:
La inspección radiográfica se emplea básicamente para detectar discontinuidades en la
estructura interna de materiales de ingeniería.
El principio físico en el que se basa la inspección radiográfica es la interacción entre la materia y
la radiación electromagnética de longitud de onda muy corta y de alta energía, los rayos “X” y
los rayos “Gama”.
3. ANTECEDENTES HISTÓRICOS
• Roentgen en 1895 demostró que esos rayos eran capaces de producir imágenes, como si
fuera posible ver a través de materiales sólidos. Además, Roentgen determinó que los rayos
“X” causaban fluorescencia en varios tipos de componentes, y descubrió los efectos de
ennegrecimiento que producía la radiación sobre placas fotográficas. Por sus contribuciones
Roenteng es considerado el primer radiografo
• En 1896 el físico Francés Henri Becquerel, y más adelante Marie y Pierre Curie, descubrió
que algunos minerales que contenían uranio emitían un tipo de radiación similar a los rayos
“X”, los rayos “Gama” (g), ya que eran capaces de ennegrecer placas fotográficas sin
exponer. Becquerel identifico el fenómeno y le dio el nombre de “radiactividad”.
3. INTERACCION DE LA RADIACION CON LA
MATERIA
La radiación interactúa con la materia mediante tres fenómenos físicos:
1. Efecto foto eléctrico
2. Efecto Compton
3. Producción de pares
(1)
(2)
(3)
4. RADIOGRAFIA INDUSTRIAL
Es un método usado para la inspección no destructiva, que se basa en la absorción diferencial de
radiación incidente en la pieza que ésta siendo inspeccionada. Debido a diferencias en las
características de absorción causada por las variaciones de masa, composición y estructura del material,
diferentes regiones de una misma pieza absorberán cantidades diferentes de radiación incidente. Esa
absorción diferencial de radiación podrá ser detectada a través de una película, o la misma podrá ser
medida por tipos de detectores electrónicos de radiación. Esa variación de la cantidad de radiación
absorbida, detectada a través de un medio, indicará entre otras cosas la existencia de una
discontinuidad interna en un material.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.1 Tubo de rayos X
Son equipos electrónicos que convierten la energía cinética de electrones libres en
radiación electromagnética, conocida como rayos “X”.
Un tubo de rayos “X”, está constituido básicamente por:
1. Un cátodo, el cual contiene un filamento que genera electrones.
2. Un colimador o copa focalizadora, que evita la dispersión de los electrones y los dirige
como un haz hacia el ánodo.
3. Un medio de aceleración de los electrones a una alta velocidad.
4. Un ánodo, que contiene un material que recibe el impacto de los electrones, llamado
blanco o tarjeta.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.1 Tubo de rayos X
Los rayos “X” son generados cuando parte de la energía cinética de un electrón libre de alta
velocidad se transforma, esto es durante la interacción con los electrones orbitales o el
núcleo de los átomos del blanco.
Entre el cátodo y el ánodo se establece una diferencia de potencial de varios kilovoltios (Kv),
lo que ocasiona que los electrones generados en el filamento (debido al flujo de corriente
eléctrica de unos cuantos miliamperios, mA) sean acelerados hacia el ánodo que tiene carga
positiva.
A mayor velocidad de los electrones, se obtiene una mayor energía de los rayos “X”
producidos.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.1 Tubo de rayos X (accesorios):
• Consola de control.
Una consola o panel de control típico, de equipos de rayos “X”, normalmente consiste
de los siguientes controles:
1. Control de corriente del filamento y amperímetro: calibra en miliamperios, utilizado para
controlar la corriente en el filamento
2. Control de alto voltaje y voltímetro: Calibrado en kilovoltios, permite ajustar el voltaje entre
el cátodo y el ánodo
3. Cronómetro de exposición: Normalmente calibrado en minutos, utilizado para controlar la
duración del tiempo de exposición.
4. Interruptor de encendido y apagado: Suministra la energía a los controles de la unidad de
rayos “X”.
5. Lámpara indicadora: Indica cuando el equipo está energizado y los rayos “X” están
siendo producidos.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.1 Tubo de rayos X (accesorios):
• Consola de control.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.2 Equipos de rayos “Gama”
En general, existen dos isótopos radioactivos que se usan en la inspección radiográfica,
ambos son isótopos artificiales:
• Cobalto 60
• Iridio 192
Los isótopos radiactivos son la fuente de rayos “Gama”, sin embargo, debe recordarse
que los rayos “X” y “Gama” de la misma energía, son exactamente similares.
Los equipos de gammagrafía son básicamente contenedores recubiernos con algún blindaje
(normalmente uranio empobrecido) que almacenan una pastilla de un isotopo radiactivo
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.2.1 Ensamble de la fuente
El material radiactivo, usado como fuente de radiación en un equipo de rayos “Gama”, se
encuentra encapsulado. Esta cápsula es el primer contenedor para el material radiactivo. La
cápsula de la fuente está fabricada de acero inoxidable y es soldada para formar un sello
hermético. La cápsula de la fuente generalmente está unida a un ensamble manipulador (o
ensamble de cola de puerco). Este ensamble incluye una conexión que permite acoplarlo y
removerlo de la unidad de control.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
5.2.2. Equipo de rayos gamma (accesorios)
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
A continuación se incluye una lista de ventajas, generalmente aceptadas, con
el uso de isótopos radioactivos:
• El costo del equipo y la fuente es mucho menor que el de las máquinas de rayos “X” con rangos de
energías similares
• El equipo para isótopos radiactivos es transportado más fácilmente que el equipo de rayos “X”
• La fuente radiactiva es lo suficientemente pequeña como para pasar a través de aberturas pequeñas
• No es necesario un suministro externo de energía eléctrica, permitiendo su uso en áreas remotas
• Pueden realizarse exposiciones panorámicas y direccionales con una solafuente radiactiva
• El equipo es robusto y simple en su operación
• Su tamaño es pequeño, haciéndolo especialmente adecuado para circunstancias donde es necesaria
una distancia fuente-película corta
• Algunos isótopos radiactivos presentan un poder de penetración muy alto, permitiendo la inspección
de materiales con espesores grandes.
5. EQUIPOS GENERADORES DE RADIACION
También, existe una serie de desventajas con el uso de isótopos radiactivos:
• La radiación no puede ser detenida o eliminada, lo que representa consideraciones
de seguridad mayores que con el uso de rayos “X”
• Las radiografías obtenidas con isótopos radiactivos generalmente tienen menos
contraste que las obtenidas con rayos “X”
• El blindaje necesario para el manejo apropiado de un isótopo radioactivo puede ser
bastante pesado.
• La habilidad de penetración depende del isótopo particular y no puede ser modificada
para utilizarse en diferentes espesores de materiales
• El isótopo radioactivo presenta una vida media, relativamente corta, por lo que existe
un costo de reemplazo de la fuente adicional
6. PROCEDIMIENTO PARA OBTENER UNA
RADIOGRAFIA
1. Conocer el tipo de material, el espesor y la geometría de la pieza a inspeccionar.
2. Seleccionar la energía de la radiación que será utilizada.
3. Seleccionar el tipo y tamaño de película a utilizar.
4. Seleccionar el Indicador de Calidad de Imagen.
5. Determinar las distancias fuente-película y objeto-película.
6. Cargado de la película en el chasis o porta-película.
7. Elaboración de la plantilla de identificación.
8. Cálculo del tiempo de exposición.
9. Limitación de las áreas de radiación.
10. Arreglo de la película y el objeto, y la ubicación de la fuente de radiación.
11. Exposición.
12. Revelado de la película.
13. Secado de la película.
14. Interpretación y evaluación de la radiografía.
15. Elaboración del reporte de resultados.
5. PRINCIPIOS GEOMETRICOS
4.1. Coeficientes de reflexión y transmisión
1. El punto focal debería ser tan pequeño como otras consideraciones lo permitan,
existe una relación definida entre el tamaño del punto focal y la en la radiografía,
5. PRINCIPIOS GEOMETRICOS
2. La distancia entre el punto focal y el material inspeccionado siempre debería ser
tan grande como sea prácticamente posible. Con distancias grandes es mejorada
la definición radiográfica y la imagen es más cercana al tamaño real del objeto.
5. PRINCIPIOS GEOMETRICOS
3. La película debería estar tan cerca como sea posible al objeto que está siendo radiografiado. En la
práctica, la película, dentro de su chasis o porta-película, es colocada en contacto con el objeto.
4. Hasta donde sea posible, los rayos de la fuente de radiación deberían ser dirigidos tan
perpendicularmente a la película radiográfica como sea posible para preservar las relaciones
espaciales y para evitar que se forme una imagen distorsionada.
5. Tanto como la forma del objeto lo permita, el plano de mayor interés debería ser paralelo a la
película.
5. PRINCIPIOS GEOMETRICOS
5.1 Penumbra Geométrica
La penumbra geométrica ocurre si no se siguen los principios geométricos en la formación de
sombras.
El ancho del borde difuso de la imagen radiográfica es conocido como penumbra geométrica”
(Ug por su nombre en Inglés).
6. PARAMETROS PARA CALIDAD DE LA IMAGEN
• Contraste radiográfico:
Es la diferencia o comparación entre las
densidades en dos diferentes áreas de la
película radiografía
7. INDICADOR DE CALIDAD DE IMAGEN
El Indicador de Calidad de Imagen (ICI o IQI), conocido comúnmente como penetrámetro, es un
accesorio estándar de prueba normalmente incluido en cada radiografía, cuya imagen se utiliza
para determinar el nivel de la calidad radiográfica (la sensibilidad) y, además, para juzgar la
calidad de la técnica radiográfica.
Existen diferentes tipos de indicadores de calidad de imagen, los mas comúnmente usados son:
• De tipo agujeros
• De alambres
7. INDICADOR DE CALIDAD DE IMAGEN
7.1. Penetrametro tipo agujeros:
consiste de una placa rectangular delgada de metal, contiene varios agujeros
(normalmente tres) de diámetros diferentes, los cuales están relacionados con el espesor
del penetrámetro. Los penetrámetros de ASTM y ASME contienen tres agujeros
identificados como T, 2T y 4T, donde T es el espesor del penetrámetro.
7. INDICADOR DE CALIDAD DE IMAGEN
7.2. Penetrámetros de Alambres:
Utilizados originalmente en Europa (penetrámetros DIN Alemanes) se ha extendido su uso
a América.
Consisten de un juego de alambres de varios diámetros, montados en una envoltura de
plástico sellada con sus símbolos de identificación necesaria.
La calidad de la imagen y la sensibilidad es indicada por el alambre más delgado que sea
visible en la radiografía.
El sistema es tal que con solo tres penetrámetros, que contienen cada uno siete alambres,
se puede cubrir un rango amplio de espesores.
8. TECNICAS DE RADIOGRAFIA
8.1 RADIOGRAFÍA CONVENCIONAL:
Emplea el uso de isotopos radiactivos o tubos de rayos X para irradiar un objeto y generar una
imagen en una placa Radiografica, se pueden ocupar los siguientes equipos:
•Equipos portátiles de gammagrafía con fuentes de Ir192, Se75.
•Equipos fijos de gammagrafía para su utilización en bunker con fuentes de Co60.
•Equipos portátiles de Rayos X de hasta 360 kV para su utilización en bunker y obra.
•Equipos de Rayos X de potencial constante hasta 450 Kv para su utilización en bunker
8. TECNICAS DE RADIOGRAFIA
8.1 RADIOGRAFÍA CONVENCIONAL:
8.1.1 cuarto de revelado.
Las instalaciones o cuartos utilizados para el proceso de revelado tienen una importancia especial,
esto se debe a que en ellos se realiza el manejo, el procesado y el almacenamiento de las películas
radiográficas.
Disposición General:
8. TECNICAS DE RADIOGRAFIA
8.2 RADIOGRAFÍA DIGITAL:
La radiografía digital es una alternativa a la radiografía convencional en la que la película se
sustituye por un sistema de captación cuya lectura ofrece una imagen radiográfica digitalizada.
Existen dos sistemas de captación de imágenes radiográficas:
•Paneles de captura directa de imágenes (DR). Con este sistema un captador electrónico de
imágenes adquiere directamente la imagen radiográfica y la presenta en la pantalla de un
ordenador.
•Escáner digital y Película digital (CR). Este sistema emplea soportes flexibles capaces de
capturar una imagen digital y se emplean de manera similar a la película convencional. Estos
oportes flexibles son procesados en un escáner digital que muestra la imagen radiográfica en la
pantalla de un ordenador.
9. PELICULAS RADIOGRAFICAS
Es una película fotográfica especialmente adaptada para reaccionar ante la
incidencia de un haz de radiación, normalmente fabricadas de bromuro de plata
(AgBr).
En general, la selección de la película radiográfica se basa en:
•
•
•
•
El tipo de material inspeccionado
El espesor del material inspeccionado
El tipo y la energía de la radiación
La intensidad de la radiación
9. PELICULAS RADIOGRAFICAS
9.1 Para radiografía con rayos gamma:
9. PELICULAS RADIOGRAFICAS
9.1 Para radiografía con rayos gamma:
9.1.1 Densidad en la película:
La densidad fotográfica se define como la cantidad medida del ennegrecimiento de la película.
Cuando no existe riesgo de confusión se le identifica solamente como densidad.
9.1.2 Densitómetros:
Es el instrumento con el cual se mide la densidad de la película. La operación de un densitómetro
es simple, después de verificar su calibración utilizando una película de tira con diferentes
densidades y valores conocidos, se coloca la radiografía entre la fuente de luz, normalmente
localizada en la base del densitómetro, y el cabezal lector, que contiene una celda fotosensible y
un foto-multiplicador. El equipo proporciona lecturas de densidad en un medidor o pantalla digital
8. PELICULAS RADIOGRAFICAS
9.2 Para radiografía con rayos X:
Flat panel
Película de fosforo
9. TÉCNICAS GENERALES EN LA
RADIOGRAFÍA DE SOLDADURAS
• Radiografía de placas planas soldadas:
• Radiografía de juntas soldadas en “T”:
a
b
9. TÉCNICAS GENERALES EN LA
RADIOGRAFÍA DE SOLDADURAS
• Radiografía de juntas soldadas en esquina:
a
b
• Radiografía de juntas soldadas en tubería:
c
10. PROTECCION RADIOLGICA
10.1 Sistemas de protección radiológica.
• Reducción del tiempo de exposición: El tiempo de exposición está vinculado de
manera aproximadamente lineal con la dosis por irradiación externa.
• Aumento Distancia Fuente: Cuando se mantiene fija la salida de una fuente de
radiación, la intensidad de esta que alcanza un espécimen está gobernada por la
distancia entre la fuente y el espécimen, variando inversamente proporcional con el
cuadrado de la distancia.
Donde:
I1 = Es la intensidad conocida a una distancia dada (D1)
D1 = Es la distancia conocida desde la fuente
I2 = Es la intensidad desconocida a una segunda distancia
D2 = Es la distancia desde la fuente a la cual se desea conocer la intensidad
• Blindaje: La interposición de un blindaje de espesor x entre una fuente de radiación y
un punto de interés P, produce una atenuación de la tasa de dosis en dicho punto.
Donde:
I = Es la intensidad de la radiación después del blindaje (con blindaje)
I0 = Es la intensidad de la radiación antes del blindaje (sin blindaje)
μ = Es el coeficiente de absorción lineal (localizado en tablas,
depende del tipo de material y la energía de la radiación)
t = Es el espesor del material absorbente
11. EQUIPOS DE MEDICION DE RADIACION
11.1 Detectores con cámara de ionización
Los detectores basados en ionización están formados esencialmente por un recinto donde
se encuentra un gas a presión controlada, allí se colocan dos electrodos separados una
cierta distancia, a los que se aplica una tensión de polarización.
El gas dentro del recinto no es conductor eléctrico en condiciones normales, por lo tanto
no circula corriente eléctrica entre los electrodos. Cuando una partícula del haz ionizante
interactúa con el gas pueden generarse efectos de ionización produciendo pares iónelectrón. El campo eléctrico someterá a las cargas liberadas de modo que se muevan
hacia el electrodo de signo contrario; los electrones hacia el ánodo y los iones hacia el
cátodo.
Estos equipos por su funcionamiento son utilizados mas comúnmente para la detección
de radiación por rayos X
11. EQUIPOS DE MEDICION DE RADIACION
11.2 Detectores tipo Geiger-Müller
El
contador
Geiger
puede
detectar
radiaciones
ionizantes
como partículas alfa y beta , neutrones y rayos gamma utilizando el efecto de ionización
producido en un tubo Geiger-Müller, que da nombre al instrumento. El voltaje del detector se ajusta
de modo que las condiciones correspondan a la región Geiger-Mueller .
El ánodo central es mantenido a muy alto potencial en relación al cilindro exterior (cátodo). Al
producirse ionizaciones dentro de la cavidad de gas por interacción de la radiación incidente, los
electrones son acelerados hacia el ánodo central y los iones positivos al cátodo exterior.
11. EQUIPOS DE MEDICION DE RADIACION
11.3 Dosímetro de lectura directa
Existen de dos tipos:
1. De alarma sonora
2. De lectura digital con alarma sonora.
La señal que emiten es en forma de “bips”. La frecuencia de repetición o de emisión se incrementa
al aumentar la intensidad de la radiación hasta llegar a un tono continuo. Utilizan como detector un
tubo Geiger Müeller.
11. EQUIPOS DE MEDICION DE RADIACION
11.4 Dosimetría Personal:
Los dosímetros personales son aplicables a situaciones en las que no se necesita información en
tiempo real, pero se desea un registro preciso de monitoreo de dosis acumulada para compararlos
con las mediciones de campo o para evaluar el potencial de efectos a largo plazo en la salud, estos
dosímetros exiten en varios tipos, los mas comunes son:
• Dosímetros Termoluminiscentes (TLDs):
• Dosímetros de luminiscensia ópticamente estimulada (OSL)
• Dosímetros de Película (Film)
12. VENTAJAS DEL ENSAYO DE RADIOGRAFIA
Las ventajas más notables de la inspección por radiografía industrial son:
• Puede aplicarse para la inspección de diversos tipos de materiales
• Se obtiene una imagen visual del interior del material
• Se obtiene un registro permanente de la inspección
• Descubre los errores de fabricación y ayuda a establecer acciones correctivas.
• La inspección puede realizarse indiferentemente de la geometría de la pieza
12. LIMITACIONES DEL ENSAYO DE
RADIOGRAFIA
Las principales limitaciones de la inspección por radiografía industrial son:
• No es recomendable aplicarse en piezas de geometría complicada.
• No debe emplearse cuando la orientación de la radiación sobre el objeto a inspeccionar
sea inoperante, ya que no se podrá obtener una definición adecuada.
• Las piezas a inspeccionar deben tener acceso, al menos, por dos lados opuestos.
• Su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad.
• Requiere personal altamente capacitado y con experiencia.
• Requiere de instalaciones especiales, como son el área de exposición, equipo de
seguridad y un cuarto oscuro para realizar el proceso de revelado.
• Las discontinuidades de tipo laminar no pueden ser detectadas por este método.
• La inspección por radiografía es de alto costo.
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Penetración Incompleta
Desalineamiento con Penetración Incompleta
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Concavidad en Raíz
Quemón
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Socavación Interna
Refuerzo excesivo
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Desalineamiento
Inclusión de Escoria
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Línea de Escoria
Fusión Incompleta
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Inclusión de Tungsteno
Grieta Transversal
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Porosidad Dispersa
Porosidades Agrupadas
13. IMÁGENES RADIOGRAFICAS
Porosidad Lineal
¿PREGUNTAS?
GRACIAS…