Introducción
Los Ensayos No Destructivos (END) son clave para garantizar la calidad de los materiales metálicos que se trabajan en las industrias: plantas industriales de recipientes a presión, plantas petroquímicas, centrales eléctricas o nucleares, estructuras marítimas, metálicas, puentes y obra civiles.
¿Qué son los ensayos no destructivos?
Los ensayos no destructivos son técnicas que no causan daños en el material que se está inspeccionando, y permiten obtener resultados rápidos y fiables para tomar medidas preventivas o correctivas. Para las plantas industriales, se utilizan métodos END para componentes de la misma, construcción de depósitos y tuberías, así como componentes de fundición y forja, y estructuras metálicas y no metálicas.
Según la ASNT, “Se denomina Ensayo No Destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales”. Estos métodos de ensayo han evolucionado como un elemento esencial en los diseños de ingeniería modernos, procesos y tecnologías de producción, mantenimiento y diagnóstico.
Por lo tanto, la capacidad de detección y la fiabilidad de los procedimientos no destructivos son de vital importancia para el uso final del elemento inspeccionado, y responden a los desafíos y necesidades de la industria manufacturera en general.
Importancia de los Ensayos No Destructivos
En virtud de la importancia de la utilización de esta herramienta, y con el fin de normar su actividad, es que en la mayoría de países industrializados existen sociedades de ensayos no destructivos, destacando a nivel mundial la ASNT (American Society For Nondestructive Testing), la CHSNDT (Chinese Society For Nondestructive Testing), y la EFN- DT (European Federation For Nondes- tructive Testing), que agrupa a las sociedades europeas respectivas de los diferentes países.
Entre los principales ensayos no destructivos se encuentran: corrientes inducidas o corrientes Eddy, inspección por líquidos penetrantes (tintes) , la radiografía industrial, entre otros.
Son importantes para garantizar la fiabilidad de la planta y la seguridad, debido a que no causan daños en los componentes y sistemas, ofrecen ventajas en términos de seguridad y rentabilidad.
Los ingenieros de plantas industriales, operadores y técnicos de ensayos no destructivos (END) deben ser personal especializados y certificados en END para detectar los puntos débiles de una amplia gama de componentes y sistemas. Garantizando de esta forma la conformidad con los códigos de diseño y la normativa vigente tanto en los nuevos proyectos de construcción como en el mantenimiento de las plantas existentes. También es importante identificar el ensayo no destructivo más adecuado para cada problema específico y garantizar resultados confiables.
La aplicación de estos ensayos se puede realizar a cualquier tipo de material metálico, así como a sus soldaduras, siendo sus principales aplicaciones la construcción de recipientes a presión, plantas petroquímicas, centrales eléctricas y nucleares, sector del transporte, industria naviera y obras civiles (estructuras metálicas y puentes).
Principales técnicas de los Ensayos No Destructivos
El presente artículo se describe tres de los principales ensayos no destructivos, a saber: TOFD (Time of flight diffraction), Prueba Ultrasónica Phased Array (PAUT) y Tintas Penetrantes.
El Ensayo Automatizado de TOFD (Time of flight diffraction)
La difracción of flight diffraction (TOFD) es un método confiable de prueba ultrasónica no destructiva (UT) que se utiliza para buscar fallas en las soldaduras. TOFD usa el tiempo de vuelo de un pulso ultrasónico para encontrar la ubicación de un reflector. También se puede utilizar para superposiciones de soldadura y las zonas afectadas por el calor de otros componentes, así como tuberías, recipientes a presión, material de revestimiento, tanques de almacenamiento y acero estructural.
Como la mayoría de los métodos de UT, TOFD funciona emitiendo ondas de sonido en un componente y midiendo el tiempo que tardan en regresar. Lo que diferencia a TOFD de otros métodos de UT es que, en lugar de medir solo las ondas sonoras de gran amplitud que se reflejan en la parte posterior del componente, mide el tiempo de respuesta de las ondas de baja amplitud que se difractan en las puntas de las grietas.
Esta técnica utiliza un par de transductores ultrasónicos, uno como transmisor y otro como receptor. Las ondas de baja frecuencia se propagan en ángulo y solo se difractan de regreso al receptor si golpean un defecto. Si esto sucede, el tiempo que tardan ambas ondas en llegar al receptor se puede utilizar para crear una imagen completa de la soldadura e identificar el tamaño y la ubicación del daño.
TOFD es uno de los métodos más rápidos de pruebas no destructivas porque, a diferencia de otros tipos de métodos UT, generalmente solo se requiere un escaneo para encontrar información de defectos dentro de la soldadura. Puede localizar y medir el tamaño de muchos tipos diferentes de defectos con una precisión increíble. También tiene un alto grado de repetabilidad. Debido a esto, el crecimiento de cualquier defecto se puede rastrear a lo largo del tiempo. Por último, es capaz de detectar daños que tradicionalmente solo podrían detectarse mediante otras técnicas, como el pulso eco o la radiografía.
Es una poderosa herramienta para la inspección de soldaduras, muy utilizada mundialmente en el sector petroquímico minero y nuclear.
La técnica permite realizar un control de calidad muy rápido y eficiente a soldaduras de gran espesor, o con configuraciones de bisel complejas, donde la técnica P-E o PAUT puede tener problemas.
La técnica de TOFD detecta las discontinuidades sin importar su orientación, sin embargo, posee 2 zonas muertas, por lo que el ensayo debe combinarse con Técnicas Ultrasónicas como UT convencional, UT PE mecanizado o Phased array.
Prueba Ultrasónica Phased Array (PAUT)
Es una técnica avanzada de Ensayo No Destructivo que utiliza un conjunto de pruebas ultrasónicas (UT), formadas por numerosos elementos pequeños, cada uno de los cuales se pulsa individualmente con sincronización por programación computacional (“fases”). Cuando estos elementos se excitan utilizando diferentes retardos de tiempo, los rayos se pueden dirigir en diferentes ángulos, enfocarse a diferentes profundidades o multiplexarse a lo largo de una matriz larga, creando el movimiento electrónico del rayo.
Las sondas de matriz en fase se pueden usar manualmente en un modo de funcionamiento libre frotando la superficie de un componente, conectadas a un codificador para registrar la posición o montadas en un escáner semiautomático o motorizado para una productividad óptima. El uso de sondas de matriz en fase en contacto directo con el componente, ya sea montadas en una cuña dura, una línea de retardo de agua o incluso dentro de una sonda de rueda, brinda a los inspectores la capacidad de escanear rápidamente grandes áreas en busca de corrosión, grietas y otros defectos con alta resolución.
Ensayos por líquidos penetrantes
Este tipo de ensayo se utilizó en una planta química de cloro – soda, específicamente, en un tanque de cloro, debido a una fuga no identificada, siendo utilizada para detectar en posibles porosidades, grietas, juntas en la superficie cilíndrica. El equipo utilizado para realizar el ensayo en campo estuvo compuesto por solventes, limpiador, un líquido denominado tinte y una suspensión de polvo en líquido utilizado como revelador.
El ensayo empezó con la limpieza de la superficie a inspeccionar hasta lograr un área libre de pintura, salpicaduras de soldadura, pintura y aceites, evitando así la contaminación que podría impedir el ingreso del tinte en las soldaduras discontinuas.
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