Introducción
Los Ensayos No Destructivos (NDT, por sus siglas en inglés) son un componente crucial en el mantenimiento y la vida útil de los equipos y tuberías en diversas industrias. Como su nombre indica, las NDT implican inspeccionar y evaluar materiales, componentes o ensamblajes sin causar ningún daño. Este método asegura que los equipos permanezcan operativos y seguros mientras se prolonga su vida útil. Este artículo explora los diferentes tipos de NDT, sus aplicaciones y su impacto significativo en la vida útil de equipos y tuberías.
Ensayos No Destructivos aplicados a la inspección de equipos y tuberías
En la inspección, monitoreo y evaluación de equipos y tuberías en las diferentes ramas industriales, son aplicados una gran variedad de técnicas de Ensayos No Destructivos. Entre los principales métodos de ensayo no destructivos se mencionan los siguientes.
Inspección Visual (VT)
La inspección visual es la forma más básica de NDT y consiste en buscar defectos superficiales como grietas, corrosión o desalineaciones. Aunque es simple, la inspección visual es fundamental en la identificación de problemas evidentes antes de que se conviertan en problemas graves. En ocasiones puede requerir de instrumentos para observar en áreas no accesibles, tales como boroscopios y videoscopios llegando a requerir incluso de vehículos para poder acceder al área de interés, tales como crawlers o drones.
Ensayo de Ultrasonido (UT)
El ensayo de Ultrasonido utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para detectar defectos internos en los materiales a través de su interacción con la estructura del componente (reflexión, atenuación, difracción, entre otros). Es ampliamente utilizado por su precisión para detectar defectos tanto superficiales como subsuperficiales. Las UT son particularmente efectivas para identificar grietas, vacíos e inclusiones dentro de metales y compuestos, así como también en el monitoreo de espesores de pared en tuberías, recipientes a presión y tanques de almacenamiento.
Esta es uno de los métodos NDT que más desarrollos tecnológicos ha aportado en los últimos, con técnicas avanzadas como TOFD, PAUT, FMC/TFM, PWI y PCI. Problemas históricamente complejos como la detección de ataque por Hidrógeno a Altas Temperaturas HTHA ha encontrado una solución confiable en la tecnología de Imágenes por Coherencia de Fases (PCI). En la figura 1, se muestra una imagen B-Scan (corte tranversal) obtenida a través de PCI con colección y procesamiento de data a través de Imagen de onda Plana (PWI)1.
Ensayo Radiográfico (RT)
El ensayo radiográfico implica el uso de rayos X o gamma que por su alta energía atraviesan la estructura interna del componente, como por ejemplo soldaduras, tubos, válvulas, entre otros, incidiendo esta energía sobre un medio de registro tal como una película radiográfica, la cual una vez procesada, producen imágenes de la estructura interna del componente evaluado. Este método es muy efectivo para detectar defectos internos como vacíos, grietas e inclusiones en soldaduras, fundiciones y otros materiales.
Ensayo de Partículas Magnéticas (MT)
El ensayo de partículas magnéticas se utiliza para detectar discontinuidades superficiales y cercanas a la superficie en materiales ferromagnéticos sin estar necesariamente abierta en la misma. El proceso implica aplicar un campo magnético al componente de material ferromagnético y luego rociar diminutas partículas magnéticas sobre él. Las partículas se acumulan alrededor de las discontinuidades, debido a la fuga y entrada del campo magnético alrededor de la falla, convirtiéndose en polos de un imán, haciéndolos visibles bajo condiciones de iluminación adecuadas.
Ensayo de Líquidos Penetrantes (PT)
El método de ensayo de líquidos penetrantes se utiliza para detectar defectos en la superficie en materiales no porosos. El proceso implica aplicar un líquido de alta capilaridad provisto de un tinte contrastante a la superficie, la cual penetra en cualquier grieta o defecto abierto en esta. Después de un período determinado, se elimina el exceso del líquido y se aplica un revelador de color blanco para extraer y contrastar el tinte del líquido penetrante de los defectos, haciéndolos visibles y revelando la presencia de la discontinuidad.
Ensayo Electromagnético de Corrientes Eddy (ECT)
El ensayo de corrientes Eddy se utilizan para detectar defectos superficiales y cercanos a la superficie en materiales conductores. Este método implica inducir una corriente Eddy en el material conductor y observar la respuesta en la impedancia del circuito el cual resulta de la suma de la resistencia de la(s) bobina(s) inductora(s) y la reactancia de las corrientes inducidas o Eddy sobre la(s) bobina(s) de la sonda. Los cambios en el flujo de la corriente provocan un cambio en la impedancia del circuito, indicando la presencia de discontinuidades, la cual se visualiza en una pantalla que representa el plano de impedancia.
Nuevas técnicas como Corrientes Eddy por Arreglo de sensores (ECA) y Corrientes Eddy Pulsadas (PECA), han expandido las oportunidades de aplicación del ensayo. Esta técnica también sirve para evaluar y medir propiedades electromagnéticas del material tales como la conductividad.
Ondas Guiadas (GWT)
Las ondas guiadas son ondas ultrasónicas que se propagan a lo largo de una estructura y guiada por sus límites geométricos. GWT es una técnica para encontrar la ubicación del defecto y estimar el tamaño del defecto utilizando el tiempo de llegada y la amplitud de la señal ultrasónica, respectivamente. La frecuencia de funcionamiento de GWT suele ser baja (5 a 250 kHz) en comparación con las pruebas ultrasónicas ordinarias. La operación de baja frecuencia ayuda a generar ondas guiadas ultrasónicas no dispersivas y a reducir la atenuación para la inspección de tuberías de largo alcance.
Emisión Acústica (AET)
El ensayo de emisión acústica es un método de inspección no destructivo que utiliza la liberación de ondas de tensión ultrasónicas para identificar defectos en los materiales. Estas ondas ultrasónicas no se introducen desde una fuente externa, como ocurre en las pruebas ultrasónicas, sino que se originan desde el interior del material que se inspecciona.
Ensayo de Termografía Infrarroja (IRT)
La termografía infrarroja es el proceso de colectar la información del espectro de radiación del infrarrojo de la energía emanada del componente inspeccionado a través del uso de una cámara termográfica y convertirla en una imagen de distribución de la temperatura de la superficie del componente. Mediante la termografía infrarroja pueden detectarse problemas como obstrucciones, desprendimiento de refractario interno, problemas de operación, entre otros, en tuberías y equipos. En la figura 1 se muestra una imagen termo gráfica típica en tuberías.
Aplicaciones de los Ensayos No Destructivos
Industria manufacturera
En la manufactura industrial, los NDT son significativos en el control y aseguramiento de la calidad. Componentes como engranajes, ejes y turbinas son sometidos a NDT para asegurar que cumplan con los estándares requeridos. Al detectar de forma temprana defectos en el proceso de manufactura, las NDT ayudan a reducir el desperdicio, ahorrar costos y asegurar la confiabilidad del producto final.
Industria del petróleo y gas
La industria del petróleo y gas depende en gran medida de tuberías para transportar petróleo crudo y gas natural, así como de recipientes a presión durante su procesamiento y equipos de almacenamiento. Métodos de NDT como el ensayo de ultrasonido y radiografía se utilizan para inspeccionar la integridad de las tuberías, recipientes a presión, calderas, tanques de almacenamiento, entre otros equipos. La detección de corrosión, grietas y otros defectos, las NDT ayudan a prevenir fugas y rupturas, evitando así daños a las instalaciones y personal que en ella labora, paralización de la producción, desastres ambientales y las costosas reparaciones.
El siguiente video muestra la importancia de los END en la industria petrolera. Fuente: Fujifilm NDT.
¿Cómo se utilizan los END en la industria del petróleo y el gas?
Industria aeroespacial
En la industria aeroespacial, la seguridad y confiabilidad de los componentes de las aeronaves son primordiales. Los NDT se utilizan extensamente para inspeccionar partes como alas, fuselaje y motores en busca de signos de fatiga, grietas o corrosión. Las inspecciones regulares de NDT aseguran la seguridad de los pasajeros y la tripulación al prevenir fallas catastróficas.
Generación de energía
Las plantas de energía, ya sean nucleares, de combustibles fósiles o renovables, dependen de las NDT para mantener la integridad de componentes críticos como calderas, recipientes a presión, tuberías, turbinas y generadores. Las NDT ayudan a identificar problemas potenciales antes de que conduzcan a apagones no planificados o accidentes, asegurando un suministro continuo y seguro de energía.
Infraestructura y construcción
En la construcción, los NDT se utilizan para inspeccionar la integridad de estructuras como puentes, represas y edificios. Métodos de ensayo como ultrasonido y radiografía se emplean para detectar defectos internos en concreto, acero y otros materiales. Esto asegura la seguridad y durabilidad de las estructuras, protegiendo vidas y propiedades.
Impacto de los Ensayos No Destructivos en equipos y tuberías
Extensión de la vida útil de equipos y tuberías
Uno de los impactos más significativos de los NDT es la extensión de la vida útil de equipos y tuberías. Al inspeccionar y detectar a tiempo los defectos a través de la implantación de planes de inspección, se pueden realizar las labores de mantenimiento antes de que los problemas menores se conviertan en problemas mayores. Este enfoque proactivo previene fallas prematuras y prolonga la vida operativa de los activos.
Mejora de la seguridad
La seguridad es primordial en industrias donde la falla de equipos puede tener consecuencias catastróficas. Los NDT mejoran la seguridad al garantizar r que los componentes estén libres de defectos que puedan causar accidentes. Por ejemplo, en la industria del petróleo y gas, los NDT ayudan a prevenir fugas en las tuberías que podrían llevar a explosiones y daños ambientales con las pérdidas económicas resultantes.
El uso de los END en las industrias pueden prevenir fallas catastróficas e identificar y resolver problemas desastrosos, y de esta forma garantizar la vida de las personas2.
Reducción del tiempo de inactividad
El tiempo de inactividad no planificado puede ser costoso y disruptivo. Los NDT ayudan a identificar problemas potenciales antes de que lleven a la falla de los equipos, permitiendo un mantenimiento planificado. Esto reduce la probabilidad de averías inesperadas y minimiza el tiempo de inactividad, asegurando una operación continua y productiva.
Ahorro de costos
Si bien la inversión inicial en equipos y capacitación de NDT puede ser significativa, los ahorros de costos a largo plazo son sustanciales. Al detectar defectos temprano y realizar mantenimiento oportuno, las NDT reducen la necesidad de reparaciones y reemplazos costosos. También ayudan a evitar multas y sanciones asociadas con incidentes ambientales o incumplimiento normativo.
Para maximizar las inversiones y reducir los costos operativos y de mantenimiento, es esencial realizar END e inspecciones adecuadas por parte de personal debidamente calificado durante todas las etapas de fabricación, construcción y operación de tuberías, recipientes a presión, equipos de almacenamiento, entre otros.
Mejora de la confiabilidad
La confiabilidad es fundamental en todas las industrias, donde la falla de componentes puede tener consecuencias graves. Los NDT mejoran la confiabilidad de equipos y tuberías al asegurar que estén libres de defectos que podrían llevar a fallas. Esto es particularmente importante en entornos de alta tensión donde los componentes están sujetos a condiciones extremas.
Como proceso altamente preciso y repetible, los END pueden proporcionar mediciones de calidad objetivas y confiables. En lugar de confiar en una inspección visual, los NDT pueden proporcionar imágenes como evidencia de tuberías y equipos estructuralmente sólidos3.
Cumplimiento normativo
Actualmente, las industrias están sujetas a regulaciones estrictas respecto a la seguridad e integridad de equipos y tuberías. Los NDT ayudan a las empresas a cumplir con estas disposiciones legales proporcionando evidencia documentada de inspecciones y mantenimiento. Esto asegura que las empresas cumplan con los estándares requeridos y eviten sanciones legales y financieras.
Conclusiones
Los ensayos no destructivos (NDT) son fundamentales para la optimización del mantenimiento y la longevidad de equipos y tuberías en diferentes industrias. Mediante la inspección y evaluación de materiales se garantiza la seguridad y confiabilidad de activos, lo cual, se traduce en una extensión significativa de la vida útil de los activos, reducción del tiempo de inactividad y ahorro de costos operativos, significativamente importantes en la eficiencia y continuidad de las operaciones industriales.
En el contexto de la Industria 4.0, donde la interconectividad y la automatización son primordiales, los NDT desempeñan un papel cada vez más importante. La realización de inspecciones precisas y fiables sin interrumpir las operaciones es vital para enfrentar los nuevos desafíos tecnológicos y operativos.
Referencias
- https://blog.eddyfi.com/hs-fs/hubfs/PWI.png?width=999&height=430&name=PWI.png
- TWI GLOBAL. Why is NDT important?; Consultado en fecha 24 de junio de 2024. https://www.twi-global.com/locations/south-east-asia/faqs/why-is-ndt-important
- FUJIFILM. How Is NDT Used in the Oil Industry?; Consultado en fecha 24 de junio de 2024. https://ermak.com/common-metal-casting-defects/#:~:text=Core%20Shift%20%E2%80%93%20A%20core%20shift,cast%20at%20the%20parting%20line.
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