Introducción

Las pruebas con líquidos penetrantes (PT) son una de las técnicas más utilizadas en el campo de los ensayos no destructivos (END). Este método permite detectar discontinuidades superficiales en materiales como metales, cerámicos y plásticos. El propósito del artículo es destacar la importancia de las pruebas con líquidos penetrantes en los ensayos no destructivos (END), explicando su funcionamiento, tipos, normativas y aplicaciones más comunes para garantizar la calidad y seguridad de los materiales inspeccionados.

¿Cómo funcionan las pruebas con líquidos penetrantes?

Su principio fundamental radica en el fenómeno de capilaridad, que es la capacidad de un líquido para penetrar y llenar discontinuidades superficiales en un material. Este efecto ocurre debido a las fuerzas de adhesión entre el líquido y las paredes de la discontinuidad, las cuales superan la tensión superficial del líquido, permitiendo que este se infiltre en defectos abiertos a la superficie, como grietas, poros o fisuras.

Los líquidos penetrantes están especialmente formulados para aprovechar este principio, permitiendo el desplazamiento del líquido a través de discontinuidades diminutas gracias a la acción capilar. Este proceso se complementa con otros principios físicos, como la cohesión, la viscosidad, la adhesión y la tensión superficial, que trabajan en conjunto para maximizar la detección de defectos. En esencia, estos líquidos pueden ascender, descender o extenderse entre paredes cercanas, facilitando una Inspección de soldaduras, en equipos y materiales, asegurando la identificación precisa de irregularidades superficiales.

Tipos de líquidos penetrantes

Existen tres tipos principales de líquidos penetrantes. La elección del tipo de líquido penetrante depende del material a inspeccionar, las condiciones ambientales y el nivel de sensibilidad requerido.

Líquidos penetrantes visibles: Utilizan pigmentos, generalmente de color rojo, para resaltar las discontinuidades superficiales. La inspección se realiza bajo luz blanca y se aplica un revelador de color blanco que establece un alto contraste entre el pigmento rojo y el fondo blanco.
Líquidos penetrantes fluorescentes: En esta técnica, el pigmento es fluorescente, y la evaluación se realiza bajo luz ultravioleta, la cual distingue los pigmentos fluorescentes de manera eficaz incluso en condiciones de baja iluminación.
Líquidos penetrantes duales: Estos líquidos combinan las características de los dos tipos anteriores. Pueden evaluarse tanto bajo luz blanca con un penetrante visible como bajo luz ultravioleta con penetrantes fluorescentes.

Métodos de remoción

Se clasifican en cuatro métodos según la forma de eliminación del exceso de líquidos penetrantes.

Método A lavable con agua: El líquido penetrante se elimina directamente con agua, ideal para inspecciones rápidas y prácticas.
Método B Post Emulsificable Lipofílico: Requiere un emulsificador a base de aceite antes del enjuague con agua, usado en aplicaciones de alta sensibilidad.
Método C lavable con solvente: El exceso de líquido penetrante se elimina con un solvente específico, adecuado para áreas sin acceso a agua.
Método D Post Emulsificable Hidrofílico: Necesita un emulsificador a base de agua antes del enjuague, ofreciendo alta precisión en la detección de defectos.

Sensibilidad

La sensibilidad en los líquidos penetrantes es la capacidad para detectar discontinuidades superficiales, como grietas, poros o fisuras. Se clasifica en diferentes niveles, desde baja hasta muy alta sensibilidad, dependiendo del tamaño mínimo de las imperfecciones que pueden ser identificadas. En todo caso, un nivel de sensibilidad más alto permite detectar defectos más pequeños, pero puede aumentar la posibilidad de falsos indicios debido a contaminantes o irregularidades superficiales menores. La elección del nivel adecuado depende de la aplicación específica, el material a evaluar y los requisitos de calidad del proceso.

Nivel de sensibilidad ½: Ultrabaja sensibilidad
Nivel de sensibilidad 1: Baja sensibilidad
Nivel de sensibilidad 2: Sensibilidad media
Nivel de sensibilidad 3: Sensibilidad Alta
Nivel de sensibilidad 4: Ultra alta sensibilidad

El procedimiento consta de los siguientes pasos

Preparación de la superficie: Se limpia la superficie para eliminar contaminantes como grasa, óxido o pintura, que podrían obstruir la entrada del líquido penetrante.
Aplicación del líquido penetrante: Se aplica un líquido de alta fluidez sobre la superficie del material. Este líquido ingresa en las discontinuidades gracias a la capilaridad.
Tiempo de penetración: Se deja que el líquido actúe durante un tiempo específico, conocido como tiempo de penetración (Dwell Time), para garantizar que se infiltre completamente en las discontinuidades.
Eliminación del exceso de líquido: Se retira el líquido de la superficie sin eliminar el que ha penetrado en las discontinuidades.
Aplicación del revelador: Se utiliza un revelador que extrae el líquido penetrante desde las discontinuidades hacia la superficie, haciendo visible el defecto.
Inspección visual: El inspector evalúa las discontinuidades que aparecen como indicaciones visibles.
Limpieza final: Después de la inspección, la pieza se limpia para eliminar residuos de revelador o líquido penetrante y dejarla lista para el uso o procesamiento posterior.

Tipos de inspección con líquidos penetrantes

Manual: Aplicado de forma directa por el inspector e inspeccionado de manera visual.

El siguiente video muestra los paso a seguir en el proceso de inspección manual con tintes penetrantes visible. Fuente: Grupo CWB.

Inspección por líquidos penetrantes.

Automático: Utiliza sistemas mecanizados o robóticos equipados con cámaras y sensores para realizar la detección de discontinuidades de manera más rápida y precisa. Estos sistemas son especialmente útiles en procesos de producción en masa o cuando se inspeccionan componentes de geometrías complejas. Además, pueden integrarse con software para el análisis y la documentación automática de los resultados, reduciendo así la posibilidad de errores humanos. Este sistema es más eficiente porque distribuyen el líquido uniformemente sobre la superficie, lleva mejor control del tiempo de penetración, limpian sin afectar el penetrante en los defectos y aseguran una distribución uniforme del líquido.

En el siguiente video se expone la aplicación automatizada con tintes penetrantes. Fuente: MiracleanUltrasonics.

Limpieza automatizada y aplicación de penetrantes

Importancia de las pruebas con líquidos penetrantes

Las pruebas con líquidos penetrantes desempeñan un papel importante en la inspección de soldaduras y otros componentes industriales. Su importancia radica en varios aspectos:

Detección temprana de defectos: Permiten identificar discontinuidades superficiales como grietas, poros y fisuras que podrían comprometer la integridad estructural.
Costo-efectividad: Comparadas con otros métodos de END, son relativamente económicas y fáciles de implementar.
Versatilidad: Pueden aplicarse a una amplia gama de materiales, incluyendo metales, plásticos y cerámicos.
Complemento de otras técnicas: A menudo se utilizan junto con otros métodos de Ensayos no destructivos (END), como ultrasonido o radiografía, para proporcionar una evaluación más completa.
Cumplimiento normativo: Muchas industrias exigen pruebas con líquidos penetrantes para garantizar la calidad y seguridad de sus productos.

Defectos detectables con líquidos penetrantes

Este método es eficaz para identificar discontinuidades abiertas a la superficie en materiales no porosos, como:

Grietas: Generadas por tensión, corrosión, fatiga o procesos térmicos.
Porosidades: Defectos causados por inclusión de gas durante procesos de soldadura o fundición.
Laminaciones superficiales: Defectos en materiales laminados.
Fisuras: Resultantes de esfuerzos mecánicos o corrosión bajo tensión.
Fallas de soldadura: Como falta de fusión o inclusiones.

Normas que regulan las pruebas con líquidos penetrantes

Diversos organismos internacionales han establecido normas para garantizar la correcta aplicación y evaluación de las pruebas con líquidos penetrantes. Algunas de las más relevantes son:

ASTM E165: Específica los procedimientos para realizar pruebas con líquidos penetrantes en materiales metálicos.
ISO 3452: Define los requisitos generales para los ensayos con líquidos penetrantes.
ASME Sección V: Proporciona directrices para la aplicación de líquidos penetrantes en inspecciones de soldaduras y componentes críticos.
EN 571: Estándar europeo que regula los ensayos con líquidos penetrantes en materiales no metálicos.

Certificaciones de nivel personal

En el ensayo de líquidos penetrantes existen diversas certificaciones que acreditan la competencia de los profesionales en esta técnica, siendo las más reconocidas las otorgadas por las ASNT (The American Society for Nondestructive Testing) y la ISO (Internacional Organization for Standardization). Estas certificaciones se otorgan a los técnicos que realizan los ensayos, tras cumplir con requisitos específicos de formación, experiencia y aprobación de exámenes. Los niveles acreditados son los siguientes:

ASNT (SNT-TC-1A o CP-189).
- Nivel I: Técnico capacitado para realizar ensayos bajo la supervisión de un profesional certificado de nivel II o III.
- Nivel II: Profesional con habilidades avanzadas para ejecutar e interpretar resultados, además de supervisar a técnicos de nivel I.
- Nivel III: Experto en la técnica con capacidad para desarrollar procedimientos, capacitar personal y liderar programas de NDT.
ISO 9712 (International Organization for Standardization).
- Certificación: Nivel I, II y III, con características muy similares a los de ASNT.

Aplicaciones de las pruebas con líquidos penetrantes

Son ampliamente utilizadas en diversas industrias debido a su eficacia y versatilidad:

Industria aeroespacial: Inspección de soldaduras y componentes críticos como alas, trenes de aterrizaje y fuselajes.
Fabricación y reparación de soldaduras: Detección de defectos superficiales en los diferentes pases de las juntas soldadas para garantizar la calidad y seguridad.
Industria automotriz: Evaluación de piezas como ejes, engranajes y bloques de motor
Plantas y equipos de energía: Inspección de soldaduras, tuberías, válvulas y recipientes a presión, álabes o aspas de aerogeneradores, entre otros.
Construcción naval: Revisión de estructuras metálicas en cascos de barcos y plataformas marinas.
Industria petroquímica: Control de integridad en tanques de almacenamiento y tuberías de transporte de hidrocarburos.

Ventajas

Alta sensibilidad para detectar discontinuidades superficiales.
Es una técnica de ensayos no destructivos de fácil implementación y bajo costo.
Compatible con una amplia variedad de materiales, incluidos ferrosos/no ferrosos, conductores/no conductores y magnéticos/no magnéticos.
Se puede utilizar para inspeccionar áreas grandes rápidamente.
Los hallazgos se pueden ver visualmente en la superficie de los materiales y pueden mostrar las dimensiones del defecto.

Limitaciones

Solo detecta discontinuidades en la superficie (o “abiertas” a la superficie).
Los materiales porosos o rugosas no se pueden inspeccionar con tintes penetrantes.
Requiere una limpieza minuciosa antes y después del ensayo.
Se requiere acceso directo al material.
Limitado para altas temperaturas.
Existen varios pasos en el proceso de inspección, cada uno de los cuales podría afectar la calidad de los hallazgos.
Presencia de productos químicos, por lo que los inspectores deben seguir protocolos establecidos para manipularlos y eliminarlos.

Avances recientes en pruebas con líquidos penetrantes

Los recientes avances en el examen con líquidos penetrantes han mejorado significativamente tanto la sensibilidad como la eficiencia del proceso. Innovaciones como las nuevas formulaciones de penetrantes y reveladores han mejorado la visibilidad y reducido los tiempos de secado, mayor resistencia a las altas temperaturas, abordando las limitaciones de los métodos tradicionales que eran propensos a las inconsistencias y la subjetividad. Además, la integración de sistemas automatizados ha revolucionado el proceso de prueba.

Conclusión

Las pruebas con líquidos penetrantes son una herramienta significativa significativa en el arsenal de los ensayos no destructivos. Su capacidad para detectar defectos superficiales de manera rápida, precisa y económica las convierte en un método indispensable para garantizar la calidad y seguridad en una amplia gama de industrias. Comprender cómo funcionan, los tipos disponibles, las normativas que las regulan y sus aplicaciones permite maximizar su efectividad y contribuir al cumplimiento de los estándares más exigentes de calidad.