Introducción a los Ensayos No Destructivos: Una ventana al futuro de la inspección industrial

Introducción

En un mundo en constante avance con desarrollos tecnológicos revolucionarios integrándose a la inspección industrial, los Ensayos No Destructivos (NDT, por sus siglas en inglés) han surgido como un componente de gran importancia para garantizar la seguridad, la fiabilidad y la calidad. A medida que las industrias evolucionan, la demanda de métodos de inspección más eficientes y precisos crece, convirtiendo a la disciplina de los NDT en un aspecto esencial de la ingeniería y la fabricación modernas. Este artículo ofrece una introducción a los NDT, explorando su importancia, los diversos métodos y el futuro que le espera a la inspección industrial.

Comprendiendo los Ensayos No Destructivos (NDT)

Los Ensayos No Destructivos (NDT) se refieren a un conjunto de métodos y técnicas de análisis utilizadas en la ciencia y la industria para evaluar las propiedades de un material, componente o sistema sin causar daño. A diferencia de las pruebas destructivas, que pueden implicar cortar, doblar o romper la muestra, los NDT permiten la examinación de materiales manteniéndolos intactos. Esta capacidad es invaluable en campos donde se debe mantener la integridad de los componentes, como en la industria aeroespacial, automotriz, del petróleo y gas, y la ingeniería civil.

Los NDT se utilizan ampliamente para detectar defectos, evaluar propiedades materiales, asegurar la calidad de los productos fabricados y detectar a tiempo cualquier falla que pueda estar gestándose durante el servicio. Sus aplicaciones van desde la inspección de soldaduras y la detección de grietas en tuberías hasta la evaluación del espesor de materiales y el monitoreo de la condición de estructuras. La versatilidad de los métodos de NDT los convierte en una piedra angular de la inspección industrial.

Métodos clave de Ensayos No Destructivos

Los métodos de NDT se emplean comúnmente en la inspección industrial, cada uno con sus propias fortalezas y aplicaciones. La elección del método depende de factores como el material que se está probando, el tipo de defecto que se busca, consideraciones desde el punto de vista costo – beneficio, y el entorno en el que se realiza la inspección. A continuación, se presentan algunos de los métodos de NDT más utilizados:

• Ensayo de Ultrasonido (UT): Las inspecciones Ultrasónicas implican el envío de ondas sonoras de alta frecuencia a un material y el análisis de las ondas reflejadas para detectar defectos internos o medir el espesor del material. El UT es particularmente efectivo para inspeccionar metales, compuestos y otros materiales homogéneos. Se utiliza ampliamente en industrias como la aeroespacial y la energética para detectar grietas, vacíos e inclusiones dentro de los componentes. Grandes avances en las últimas décadas como Ultrasonido por Arreglo de Fases (PAUT), Tiempo de Vuelo de la Onda Difractada (TOFD), y Método de Focalización Total (TFM), han incrementado la precisión y eficiencia del método de ensayo de ultrasonido de manera exponencial.
• Ensayo de Radiografía Industrial (RT): Las inspecciones Radiográficas utilizan rayos X o gamma para producir imágenes de la estructura interna de un componente. Las radiografías resultantes revelan defectos como grietas, vacíos o inclusiones. El RT se utiliza comúnmente en la inspección de soldaduras, fundiciones y materiales compuestos. Es altamente efectivo para detectar y definir defectos internos en componentes críticos. Tecnologías avanzadas como la radiografía computarizada, radiografía digital, y la tomografía computarizada, han abierto nuevas posibilidades de inspecciones más eficientes y precisas.
• Ensayo de Partículas Magnéticas (MT): El método de Partículas Magnéticas se utiliza para detectar defectos superficiales y sub-superficiales en materiales ferromagnéticos. El proceso implica magnetizar el componente y aplicar sobre este un fino polvo de hierro de forma directa o diluido en un líquido como agua o aceite, el cual actúa como un vehículo. Los defectos en el material interrumpen el campo magnético, haciendo que las partículas se acumulen y formen indicaciones visibles. MT se utiliza ampliamente en la inspección de tuberías, componentes automotrices y acero estructural.
• Ensayo de Líquidos Penetrantes (PT): las inspecciones con Líquidos Penetrantes son un método simple y rentable para detectar defectos superficiales en materiales no porosos. El proceso implica aplicar un tinte líquido de alta capilaridad a la superficie del componente, permitiendo que se filtre en cualquier grieta o defecto abierto a la superficie. Después de eliminar el exceso de líquido en la superficie, se aplica un revelador para extraer el tinte de los defectos y hacer contraste con este, haciéndolos visibles bajo luz ultravioleta o blanca. El PT se utiliza comúnmente en la inspección de soldaduras, fundiciones y componentes mecanizados.
• Ensayo de Corrientes Inducidas (ECT): La técnica de ensayo de Corrientes Inducidas o corrientes Eddy se utiliza para detectar defectos superficiales y sub-superficiales en materiales conductores de electricidad. El proceso implica inducir una corriente alterna en el material, creando corrientes inducidas. Los defectos en el material interrumpen el flujo de estas corrientes, lo que puede ser detectado utilizando equipos especializados. El ECT se utiliza ampliamente en la inspección de tubos de intercambiadores de calor, componentes de aeronaves y otras piezas conductoras eléctricamente. Nuevas técnicas como Matriz de Corrientes Eddy (ECA) y Arreglo de Corrientes Eddy Pulsadas (PECA), han abierto nuevas posibilidades de aplicación del ensayo tales como el mapeo de corrosión en materiales conductores (ECA), detección y mapeo de corrosión bajo aislamientos (CUI), detección y mapeo de corrosión bajo concreto a prueba de fuego (CUF), entre otros.
• Termografía Infrarroja (IRT): La Termografía Infrarroja utiliza cámaras infrarrojas para procesar las ondas en este espectro para detectar patrones de calor en la superficie de un objeto. Las variaciones de temperatura pueden indicar la presencia de defectos, como desprendimiento de refractario, fallas en conexiones eléctricas, infiltración de agua en los materiales, entre otros. IRT es un método sin contacto, lo que lo hace particularmente útil para inspeccionar grandes áreas o componentes de difícil acceso. Se utiliza comúnmente en la inspección de sistemas eléctricos, paredes de equipos estáticos con refractario interno, hornos, envolventes de edificios y materiales compuestos.
• Ensayo de Ondas Guiadas (GWT): El ensayo de Ondas Guiadas utiliza ondas ultrasónicas de baja frecuencia para inspeccionar largas secciones de tuberías u otras estructuras. Las ondas viajan a lo largo y confinadas o guiadas por la estructura misma, permitiendo la detección de defectos como corrosión, grietas y adelgazamiento de paredes a grandes distancias. El GWT es altamente efectivo para inspeccionar tuberías, líneas de ferrocarriles y componentes estructurales donde el acceso es limitado, reduciendo la necesidad de excavación, remoción de material aislante, o desarme extensivo. Tecnologías avanzadas basadas en el uso de ondas guiadas de corto alcance del tipo horizontal y generadas con el uso de Transductores Acústicos Electromagnéticos (EMAT), permiten evaluaciones cuantitativas de corrosión y con ello de la integridad mecánica del componente, tal es el caso de la inspección bajo soportes de tuberías (CUPS).

El Papel de las NDT en la inspección industrial

Las NDT juegan un papel crucial en garantizar la seguridad y la fiabilidad de los componentes y sistemas industriales. Al detectar defectos y evaluar propiedades materiales sin causar daño, las NDT ayudan a prevenir fallas catastróficas y prolongan la vida útil de la infraestructura crítica. Esto es particularmente importante en industrias donde las consecuencias de una falla pueden ser severas, como en la industria aeroespacial, del petróleo y gas, y la energía nuclear.

Además de la seguridad, las NDT también contribuyen al ahorro de costos al reducir la necesidad de pruebas destructivas costosas y que consumen tiempo. Al identificar defectos tempranamente en el proceso de fabricación, las NDT permiten la implementación de acciones correctivas a tiempo, reduciendo el riesgo de retrabajos costosos o retiros de productos manteniendo la reputación de la empresa. Esto es especialmente valioso en industrias con altos volúmenes de producción, como la fabricación automotriz, recipientes presión, tubos y accesorios, entre otros.

Además, los NDT son esenciales para el cumplimiento de normas y regulaciones industriales. Muchas industrias tienen requisitos estrictos para la inspección de componentes y materiales, y las NDT proporcionan un medio confiable para cumplir con estos estándares. 

El futuro de las NDT: Tecnologías emergentes y tendencias

A medida que la tecnología continúa avanzando, también lo hace la disciplina de los Ensayos No Destructivos. Varias tecnologías y tendencias emergentes están moldeando el futuro de los NDT, ofreciendo nuevas posibilidades para la inspección industrial:

• NDT Digitales y automatizadas: La integración de tecnologías digitales y de automatización está revolucionando los NDT. Sensores avanzados, equipos automatizados e inteligencia artificial (IA) se están utilizando para mejorar la precisión, velocidad y repetibilidad de las inspecciones no destructivas. Por ejemplo, los sistemas automatizados de pruebas ultrasónicas pueden escanear grandes componentes rápidamente y generar imágenes 3D detalladas de defectos internos. Estas tecnologías están reduciendo la dependencia de las inspecciones manuales y mejorando la eficiencia de los procesos de NDT.

• Análisis de datos avanzados y aprendizaje automático: El uso de técnicas de aprendizaje automático y análisis de datos avanzados está permitiendo inspecciones más precisas y de forma predictiva. Al analizar grandes conjuntos de datos de inspecciones de NDT, los algoritmos de aprendizaje automático pueden identificar patrones y predecir fallas potenciales antes de que ocurran. Esta capacidad predictiva es particularmente valiosa en industrias donde el tiempo de inactividad puede ser costoso, como en la generación de energía y el petróleo y gas.
• Almacenamiento en nube: El almacenamiento en nube es un modo de almacenamiento de datos de computadora en el que los datos digitales se almacenan en servidores ubicados fuera de las instalaciones. Un proveedor externo responsable de alojar, administrar y proteger los datos almacenados en su infraestructura mantiene los servidores¹. Una gran cantidad de información de evaluaciones END pueden ser almacenadas de forma segura y compartidas remotamente, permitiendo un mayor dinamismo en el análisis de los resultados
• Métodos de NDT sin contacto: Los métodos de NDT sin contacto, como las inspecciones ultrasónicas con Transductores Acústicos Electromagnéticos (EMAT), están ganando popularidad debido a su capacidad para inspeccionar componentes sin contacto físico. Estas tecnologías son ideales para inspeccionar estructuras delicadas o complejas, como los materiales compuestos utilizados en la industria aeroespacial. Las NDT sin contacto también se están utilizando en aplicaciones donde los métodos tradicionales pueden ser poco prácticos, como en la inspección de entornos de alta temperatura o peligrosos.
• Robotica en inspecciones no destructivas: La incorporación de la robótica en la industria de los ensayos no destructivos ha ganado terreno debido a sus numerosos beneficios. La robótica puede mejorar significativamente la precisión, la eficiencia y la seguridad de las inspecciones, al tiempo que reduce los errores humanos y aumenta la productividad. El uso de la robótica es particularmente ventajoso en la inspección de áreas de difícil acceso o peligrosas, como tuberías, puentes y plantas de energía nuclear, donde los métodos tradicionales de ensayos no destructivos pueden ser limitados². Ejemplos de uso de la robótica en las inspecciones no destructivas, son los drones para inspecciones visuales remotas y los robots rastreadores para inspección interna de tuberías.
• Integración con la Industria 4.0: El concepto de Industria 4.0, caracterizado por la integración de sistemas ciberfísicos y el Internet de las Cosas (IoT), está transformando los NDT. Los sensores inteligentes y los dispositivos conectados están permitiendo el monitoreo y la inspección en tiempo real de los componentes industriales. Esta conectividad permite inspecciones continuas de NDT, proporcionando datos valiosos para el mantenimiento predictivo y mejorando la gestión general de activos.

Conclusión

Las Pruebas No Destructivas son una herramienta vital en el panorama industrial moderno, proporcionando un medio confiable para garantizar la seguridad, calidad y longevidad de componentes y sistemas críticos. A medida que las industrias continúan evolucionando, la importancia de las NDT solo crecerá, impulsada por los avances tecnológicos y la creciente demanda de métodos de inspección más eficientes y precisos. Al abrazar el futuro de las NDT, las industrias pueden continuar innovando mientras mantienen los más altos estándares de seguridad y calidad.

Referencias

1. GOOGLE CLOUD. What is Cloud Storage?; Consultado en fecha 26 de Agosto de 2024. https://cloud.google.com/learn/what-is-cloud-storage?hl=en
2. VIDAL INTERNATIONAL. The Future of NDT: How Advanced Technologies are Shaping the Industry. Consultado en fecha 26 de Agosto de 2024. https://vidalinternational.in/the-future-of-ndt/#:~:text=Incorporating%20robotics%20in,may%20be%20limited.