¿Cómo se aplica la radiografía industrial en la evaluación del concreto reforzado?

Introducción

En la ingeniería civil, la inspección y evaluación de estructuras de concreto reforzado son fundamentales para garantizar la durabilidad y seguridad a largo plazo. Los métodos de evaluación no destructiva (END) juegan un papel esencial al proporcionar información crítica sobre el estado interno de estas estructuras sin causar daño.

Entre la gama de técnicas de END, la radiografía industrial destaca como una de las más confiables y efectivas, especialmente para el concreto reforzado. Este artículo analiza el concepto y principios del método de ensayo de radiografía industrial, sus aplicaciones y las ventajas únicas que ofrece para la inspección de estructuras de concreto reforzado.

Importancia de los END en la ingeniería civil

La implementación de la END en la ingeniería civil es crucial para mantener la seguridad, durabilidad y eficiencia en costos de las estructuras de concreto. Garantiza que se identifiquen posibles fallas antes de que causen fallos estructurales, permitiendo realizar mantenimientos y reparaciones a tiempo. Además, la END juega un papel vital en la evaluación del rendimiento estructural de edificios, puentes, represas y otras infraestructuras críticas.

Las estructuras de concreto reforzado se degradan con el tiempo debido a diversos factores físicos y ambientales, y es necesario inspeccionarlas periódicamente para evitar consecuencias no deseadas. La experiencia enseña que el costo de reparación, de una estructura dañada, es mucho más alto que el de las medidas de protección antes que ocurriera el daño¹ y detectándolos a tiempo antes de que se evidencien visualmente con la aplicación de END.

Evaluación no destructiva del concreto reforzado

Concepto y propósito de la evaluación no destructiva (END)

La evaluación no destructiva se refiere a un conjunto de métodos utilizados para evaluar las propiedades internas de materiales y estructuras sin alterarlas o dañarlas. El principal objetivo de la END es detectar defectos internos, conocer propiedades, evaluar la integridad de las estructuras, y verificar la calidad de los materiales de construcción. En el contexto del concreto reforzado, la END ayuda a identificar problemas como grietas, vacíos e imperfecciones en el concreto y en el acero de refuerzo incrustado, evaluar la resistencia del material, así como el correcto posicionamiento del armazón de acero en el interior de la estructura.

En este vídeo, aprenda por qué la corrosión del hormigón es un problema y cómo evaluarla. Fuente: Giatec Scientific Inc.

Métodos END aplicables al concreto reforzado

Existen varios métodos de END disponibles para la inspección del concreto reforzado, cada uno con aplicaciones y ventajas específicas:

• Prueba de ultrasonido: Este método utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para detectar defectos internos, medir el grosor del concreto y evaluar la calidad de la adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo. También es utilizado para evaluar el nivel de compactación de la masa de concreto midiendo su velocidad del sonido, el cual se relaciona con la resistencia del mismo.
• Resonancia magnética: Esta técnica mide los campos magnéticos para evaluar la integridad del acero de refuerzo dentro del concreto, detectando corrosión y otros defectos.
• Radiografía industrial: Uno de los métodos END más precisos, la radiografía emplea rayos X o gamma para producir imágenes detalladas de la estructura interna del concreto, revelando grietas, vacíos y la colocación del acero de refuerzo.

¿Qué es la radiografía industrial y cómo se aplica al concreto reforzado?

Principio de funcionamiento de la radiografía industrial

En el ensayo radiográfico un haz de radiación ionizante se hace pasar a través de la pieza a inspeccionar, luego esta radiación incide sobre un detector de imagen o medio de registro tal como una película radiográfica, el material de la pieza atenuará una parte de la radiación debido a la densidad y cambios en el espesor del material y el resto se proyectará sobre el medio de registro. El nivel de energía e intensidad de la radiación dependerá del espesor y densidad del material, así como también de la sensibilidad requerida para la inspección y el medio de registro utilizado.

Secciones más gruesas y densas del material permitirán que pase menos radiación a través de la muestra (mayor atenuación). Por el contrario, una sección de menor espesor en el sentido de la radiación, como en el caso de presencia de fallas en el interior, así como la presencia de inclusiones de material de menor densidad, harán que pase más radiación a través de estas zonas. El detector de imagen registra la cantidad de radiación que se proyecta en el medio de registro mostrando el estado interno del componente una vez que sea procesado, el cual puede llevar un tiempo en minutos para el caso de una película radiográfica o de manera casi instantánea en radiografías digitales.

A través de técnicas más avanzadas como la radiografía digital, se obtiene un mayor rango dinámico (mayor rango de espesores en una imagen) y permite el uso de fuentes de menor actividad (rayos gamma) o con menor intensidad (rayos X), manteniendo una alta calidad y resultados inmediatos o casi inmediatos.

Aplicación de la radiografía en la inspección del concreto reforzado

La radiografía es particularmente útil para la inspección de estructuras de concreto reforzado donde la inspección visual u otros métodos superficiales son insuficientes. Sus aplicaciones más comunes incluyen:

• Evaluación de la colocación del acero de refuerzo: La radiografía proporciona imágenes claras del acero de refuerzo incrustado, lo que permite a los ingenieros confirmar su colocación correcta e identificar cualquier posible desalineación. Métodos de triangulación o haciendo uso de técnicas tal como radiografía estereoscópica pueden ser utilizados para este fin.
• Detección de vacíos o grietas internas: Este método puede detectar vacíos ocultos, bolsas de aire y grietas dentro del concreto, que podrían afectar la integridad estructural de la edificación o infraestructura, o transferencia de calor a través de estas zonas.
• Evaluación de reparaciones: La radiografía industrial se utiliza para verificar la calidad de las reparaciones realizadas en estructuras de concreto existentes, asegurando que no se hayan introducido nuevos defectos durante el proceso.
• Detección de problemas de corrosión: Aparte de la ubicación y medición de armaduras, también se aplica para detectar problemas y daños de corrosión.

Tipos de radiación utilizados en la radiografía industrial

Existen dos tipos principales de radiación utilizados en la radiografía industrial para la inspección del concreto reforzado: rayos X y rayos gamma.

• Rayos X: La radiografía con rayos X es adecuada para estructuras de concreto más delgadas o menos densas. Las máquinas de rayos X pueden ajustarse para producir los niveles de energía e intensidades necesarias para diferentes aplicaciones, lo que las hace ideales para la inspección de estructuras o componentes pequeños a medianos.
• Rayos gamma: La radiación gamma, producida por isótopos radiactivos como el iridio-192 o el cobalto-60, se utiliza para la inspección de concreto más grueso o denso. Los rayos gamma pueden penetrar a través de mayores espesores de material que los rayos X producidos por máquinas convencionales (tubos de rayos X), lo que los hace ideales para grandes estructuras como puentes, represas e instalaciones de plantas de energía.

Ventajas de usar la radiografía industrial en la inspección de estructuras de concreto reforzado

• Detección de defectos internos sin dañar la estructura: Una de las ventajas más importantes de la radiografía industrial es su capacidad para revelar defectos internos sin causar ningún daño a la estructura. Este enfoque no invasivo preserva la integridad estructural del concreto, lo que permite realizar inspecciones periódicas a lo largo del tiempo sin la necesidad de costosas reparaciones o procedimientos invasivos.
• Verificación del correcto posicionamiento del refuerzo de acero: A través métodos de triangulación (formula rígida, marcador simple y doble marcador) se puede determinar la profundidad del acero de refuerzo, así como la correcta alineación. 
• Evaluación precisa de la densidad del concreto: La radiografía proporciona datos altamente precisos sobre la densidad y composición del concreto. Las variaciones en la densidad causadas por vacíos, grietas o un curado inadecuado pueden detectarse fácilmente a través de las imágenes radiográficas. Esta precisión es fundamental para garantizar que las estructuras de concreto cumplan con las especificaciones de ingeniería y los estándares de seguridad requeridos.
• Facilidad de interpretación: La radiografía muestra imágenes fáciles de entender que pueden ser entendidas incluso por personas sin experiencia en radiografía².

Comparación con otros métodos de Evaluación No Destructiva

Aunque la radiografía industrial es muy efectiva, es importante compararla con otros métodos de END para entender sus beneficios únicos:

• Prueba de ultrasonido: El ultrasonido es excelente para evaluar el nivel de compactación del concreto, así como para detectar defectos superficiales o cercanos a la superficie, pero puede presentar dificultades para penetrar estos materiales por la alta atenuación de las ondas ultrasónicas. En cambio, la radiografía puede penetrar profundamente en el concreto y proporcionar imágenes tanto de defectos superficiales como internos.
• Resonancia magnética: La resonancia magnética está limitada a evaluar el acero de refuerzo y no puede proporcionar datos completos sobre el concreto en sí. La radiografía, en cambio, entrega información tanto sobre la matriz de concreto como sobre el acero incrustado.
• Imágenes térmicas: Este método es útil para detectar anomalías superficiales, como pérdida de calor o penetración de humedad, pero carece de la profundidad y precisión que la radiografía ofrece para la inspección interna.

Conclusiones

La radiografía industrial es un método de ensayo no destructivo poderoso y preciso, ampliamente utilizada en la inspección de estructuras de concreto reforzado. Al utilizar rayos X o gamma, la radiografía puede revelar defectos internos críticos, como vacíos, grietas y una colocación incorrecta del acero de refuerzo, sin causar daño a la estructura. Su aplicabilidad en áreas de difícil acceso y su precisión al evaluar la densidad del concreto la convierten en una herramienta invaluable en la ingeniería civil.

Cuando se compara con otros métodos de END, la radiografía industrial ofrece una profundidad y claridad incomparables, proporcionando a los ingenieros la información que necesitan para garantizar la seguridad, durabilidad y rendimiento de las estructuras de concreto reforzado. A medida que la infraestructura moderna continúa creciendo en complejidad, la radiografía industrial seguirá siendo una valiosa herramienta en la garantía de calidad y seguridad en la ingeniería civil.

Referencias

1. CIPRIANO LONDOÑO. Inspección y mantenimiento de estructuras en concreto; Consultado el 16 de Septiembre de 2024. https://360enconcreto.com/blog/detalle/inspeccion-y-mantenimiento-de-estructuras-en-concret/
2. NOVO DR, Petah Tikva, Israel; “Concrete Inspections with Digital Radiography”; E-Journal of Nondestructive Testing (eJNDT Articles & News) | Vol. 26(7)