Cómo construir su propio caso de uso para un detector DR conformable

Parte II «Los «cómo»»: un enfoque práctico para un nuevo conjunto de capacidades de imagen.

Introducción

En Carestream NDT queremos compartir no solo nuestros desarrollos tecnológicos y cartera de productos, sino también el conocimiento y la experiencia práctica que nuestro personal obtiene al trabajar codo a codo con clientes como usted. Nuestro objetivo es compartir este conocimiento y experiencia de manera sencilla para que nuestros lectores puedan encontrar aplicaciones prácticas en sus actividades cotidianas.

Esta serie está dirigida, entre otros, a profesionales de NDE (ensayos no destructivos) en las siguientes industrias: petróleo y gas, nuclear, construcción, fundición y piezas fundidas, generación de energía, aeroespacial, transporte, automotriz, militar y defensa, agricultura, restauración de arte y artefactos de museos, y empresas de servicios de NDE.

Los detectores DR conformables como un hito para ampliar, enriquecer y reforzar sus competencias de imagen

Como detallamos en el primer artículo técnico (white paper) de esta serie, el diseño de un detector conformable para aplicaciones de radiografía de campo debe ser portátil, delgado, flexible, de fácil acoplamiento y capaz de soportar entornos exigentes. El tamaño, el peso, el tipo de centellador, el tamaño de píxel (pixel pitch), la profundidad de bits, el blindaje contra la radiación, los límites de carga, la temperatura, la humedad, la presión atmosférica, la mitigación de vibraciones, la resistencia a caídas y la protección contra el ingreso de agentes externos son consideraciones adicionales. Se pueden obtener imágenes digitales de alta calidad utilizando modos de adquisición de imágenes con cable (tethered) o inalámbricos.

Las tablas de factores de exposición (factor R) proporcionan a los radiógrafos un elemento de información esencial que guía los procesos de radiografía con fuentes gamma.

Determinan el tiempo de exposición basándose en un tipo de fuente específico, su nivel de actividad, el espesor del material a inspeccionar (su equivalente en acero), el factor de exposición aplicable (factor R) para una densidad de película u objetivo de valor de píxel deseado, y la distancia fuente-detector (SDD).

Los factores R para producir densidades de película objetivo de 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 fueron publicados previamente por Carestream para nuestras películas M100, MX125, T200, AA400 y HS800. Ahora se presentan factores R digitales tanto para productos de matriz de detectores digitales (DDA) rígidos como flexibles. Los DDA flexibles se doblan repetidamente alrededor de superficies curvas para la visualización de pared simple, ya que los códigos y normas de radiografía exigen que el detector esté en contacto directo con la soldadura siempre que sea práctico.

Los radiógrafos utilizan las tablas proporcionadas para ingresar el factor R en una calculadora para teléfonos disponibles en el mercado y determinar el tiempo de exposición requerido para obtener la densidad óptica o el valor de gris objetivo a través del metal base. Aunque otros factores relacionados con la geometría de la pieza y la técnica radiográfica pueden influir en el tiempo de exposición requerido, las tablas de factores R pretenden ser un punto de partida valioso para adaptar y ampliar sus competencias en imágenes radiográficas.

Los factores de exposición se utilizan para establecer un valor de gris a través del metal base de una pieza, y no se basan en la calidad de imagen alcanzable.

Revisando su repertorio de técnicas radiográficas

En su trabajo diario, los radiógrafos se enfrentan al desafío de obtener imágenes de alta calidad que cumplan con las normas en un conjunto muy diverso de formas de productos, espesores, tipos de materiales y condiciones geométricas. A menudo, las restricciones geométricas nos obligan a obtener una sola imagen por exposición, como es el caso de la radiografía de pared simple / imagen única de una soldadura de tubería. Aun así, en otros casos, se pueden obtener múltiples imágenes con una sola exposición, como en la exposición panorámica de un recipiente a presión.

Un detector DDA conformable hace viable para la radiografía digital el principio de formación de imágenes que aconseja que, siempre que sea posible, la distancia entre el sujeto y el medio de registro deba mantenerse al mínimo para reducir los efectos de distorsión y falta de nitidez en la imagen resultante.

Independientemente de su nivel de experiencia en técnicas radiográficas, la Tabla 1 tiene como objetivo integrar en un solo elemento de información una colección de técnicas radiográficas que se benefician de la disponibilidad de un detector DR conformable:

Tabla 1 – Técnicas radiográficas adecuadas para un detector conformable adaptadas del ASNT Nondestructive Testing Handbook, cuarta edición: Volumen 3, Ensayos Radiográficos [2]
Radiografía de pared simple / imagen única de una soldadura de tubería con la fuente desplazada para minimizar la falta de nitidez
Radiografía circunferencial de pared simple de un tubo
Exposición de doble pared / técnica de visualización de pared simple

Radiografía de doble pared / doble imagen de una soldadura de tubería con la fuente desplazada para minimizar la distorsión
Configuración para radiografía de la soldadura de una esfera
Configuración para radiografía de una soldadura circunferencial en un tanque cerrado
Configuración para radiografía de secciones hemisféricas
Configuración para radiografía panorámica

“La dosis es la clave”

Esta expresión es un mantra que los radiógrafos experimentados suelen repetir a los nuevos aprendices. La dosis describe la cantidad de radiación producida para una exposición específica, y es un concepto que estará en el centro de la información práctica sobre los «cómo» del uso de detectores conformables que nos gustaría compartir con usted a lo largo de este artículo técnico. Una noción asociada a la dosis que puede influir en la elección de las distancias y la alineación fuente-sujeto en su técnica radiográfica será la idea de tasa de dosis, que es la cantidad de radiación producida en función del tiempo.

Para profundizar en nuestra comprensión del uso práctico de los factores R en un detector conformable, necesitamos refrescar algunos conceptos de nuestra formación fundamental como radiógrafos:

• Un Roentgen (R) es una unidad de exposición de radiación X o gamma en el aire, donde 1 R es la cantidad de radiación que ionizaría 1 cm³ de aire para producir 1 unidad electrostática (ESU) de carga a presión y temperatura estándar, y 1 ESU es igual a 3.3356 X 10⁻¹⁰ Coulombs (C).
• Un Rad es una unidad de energía absorbida depositada en una masa de material.
• Un Roentgen Equivalent Man (Rem) es una unidad de dosis absorbida por el cuerpo humano.
• Para la radiación X o gamma, un Roentgen es aproximadamente equivalente a un Rad y un Rem.
• En términos sencillos, un factor R es el número total de Roentgens necesarios para producir una densidad de película o valor de gris específico en la radiografía, y es un elemento de información esencial para ayudar al radiógrafo a decidir la dosis y la tasa de dosis a utilizar para una exposición específica.

Cómo se obtienen los factores R

En esta configuración experimental para obtener la información necesaria para establecer los factores R, se utilizaron fuentes radioisotópicas de iridio, selenio y cobalto para la generación de datos. Se utilizaron bloques escalonados de acero (Figura 2) con escalones de espesor de 0.25″, 0.50″, 0.75″, 1.0″, 1.25″, 1.5″, 1.75″ y 2.0″ para las exposiciones.

La configuración de disparo radiográfico se muestra en la Figura 3. La distancia fuente a detector (SDD) para la película fue de 12″, y la SDD para las matrices de detectores digitales (DDA) fue de 24″. Los bloques escalonados se enmascararon con placas de acero de 1″ para controlar la radiación de dispersión lateral.

Se colocaron al menos 100 mil de plomo entre el detector y la mesa de madera para controlar la dispersión posterior (retrodispersión). Las exposiciones de película se realizaron dentro de chasis de vinilo con una pantalla de plomo frontal de 10 mil y una pantalla de plomo posterior de 10 mil. La capa protectora superior de ambas pantallas se retiró para obtener una intensificación adicional. Las fuentes de iridio eran de aproximadamente 50 Curies, con una mancha focal diagonal de 0.15″. La fuente de selenio era de aproximadamente 30 Curies, con una mancha focal diagonal de 0.14″. La fuente de cobalto era de aproximadamente 100 Curies, con un diámetro de mancha focal de 0.15″.

Las exposiciones de DDA se realizaron con tiempos de integración variables y nueve fotogramas promediados. La tasa de dosis de iridio al panel fue de 65.5 R/hora, la de selenio fue de 27.4 R/hora y la de cobalto fue de 356 R/hora.

Se utilizó una escala de grises lineal de 16 bits y los tipos de archivo tenían compresión DICONDE. Se utilizaron programas para teléfonos disponibles en el mercado para los cálculos de exposición. La densidad óptica o el valor de gris se midió para el escalón de 1″ para el iridio, para el escalón de 0.25″ para el selenio y para el escalón de 2″ para el cobalto. Los factores R para producir la densidad óptica o el valor de gris objetivo se calcularon a partir de las ecuaciones generadas como resultado de los datos de la serie de exposiciones.

Nuestras tablas actualizadas de factores R que integran resultados para un detector DR conformable

La Tabla 2 compila los resultados del factor R obtenidos por el conjunto de experimentos descritos anteriormente para cinco tipos de películas de Carestream utilizando fuentes de radiación gamma.

Tipo de fuente de radiación gamma

	Iridio				Selenio				Cobalto
	Densidad deseada				Densidad deseada				Densidad deseada
Tipo de película	2.0	2.5	3.0	3.5	2.0	2.5	3.0	3.5	2.0	2.5	3.0	3.5
M100	3.2	4.3	5.5	6.6	3.6	4.6	5.5	6.5	7.3	9.3	11.4	13.4
MX125	2.3	3.1	3.9	4.7	2.2	2.9	3.6	4.4	3.9	5.3	6.7	7.9
T200	1.1	1.5	2.0	2.4	1.4	1.8	2.2	2.6	2.3	3.1	3.9	4.7
AA400	0.8	1.1	1.5	1.9	0.8	1.2	1.6	2.0	1.2	1.8	2.4	2.9
HS800	0.2	0.5	0.7	0.9	0.3	0.6	0.8	1.0	0.1	0.6	1.0	1.4

La Tabla 3 compila los resultados del factor R obtenidos por el conjunto de experimentos descritos anteriormente para cuatro tipos de DDA de Carestream, incluyendo nuestro detector conformable HPX-DR 2530 PH utilizando fuentes de radiación gamma. Los valores en esta tabla de factores R de DR corresponden a un solo fotograma adquirido.

Factor R digital por fotograma para HPX-DR 3543 PE lineal de 16 bits
	Intensidad de píxel deseada
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridio	0.0112	0.0237	0.0366	0.0499	0.0635	0.0775	0.0918	0.0918	0.1216	0.1370	0.1528
Selenio	0.0011	0.0072	0.0113	0.0195	0.0258	0.0321	0.0384	0.0448	0.0513	0.0578	0.0644
Cobalto	0.0224	0.0529	0.0838	0.1151	0.1467	0.1787	0.2110	0.2437	0.2768	0.3102	0.3440
Factor R digital por fotograma para HPX-DR 3543 PE lineal de 16 bits
	Intensidad de píxel deseada
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridio	0.0084	0.0205	0.0328	0.0452	0.0577	0.0702	0.0829	0.0958	0.1087	0.1217	0.1348
Selenio	0.0021	0.0082	0.0144	0.0207	0.0270	0.0334	0.0399	0.0464	0.0530	0.0597	0.0665
Cobalto	0.0161	0.0434	0.0708	0.0984	0.1263	0.1542	0.1824	0.2108	0.2393	0.2680	0.2969
Factor R digital por fotograma para HPX-DR 3543 PE lineal de 16 bits*
	Intensidad de píxel deseada
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridio	0.0183	0.0423	0.0663	0.0904	0.1144	0.1385	0.1625	0.1866	0.2107	0.2348	0.2588
Selenio	0.0070	0.0190	0.0311	0.0431	0.0552	0.0673	0.0794	0.0915	0.1037	0.1158	0.1280
Cobalto	0.0586	0.1187	0.1788	0.2390	0.2993	0.3596	0.4199	0.4803	0.5408	0.6013	0.6619
Factor R digital por fotograma para HPX-DR 3543 PE lineal de 16 bits
	Intensidad de píxel deseada:
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridio	0.0221	0.0431	0.0641	0.0851	0.1061	0.1271	0.1481	0.1457	0.1637	0.1817	0.1997
Selenio	0.0078	0.0198	0.0318	0.0438	0.0558	0.0678	0.0798	0.0953	0.1073	0.1193	0.1313
Cobalto	0.0590	0.1190	0.1790	0.2390	0.2990	0.3590	0.4190	0.4754	0.5354	0.5954	0.6554
Factor R digital por fotograma para HPX-DR 3543 PE lineal de 16 bits
	Intensidad de píxel deseada:
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridio	0.0226	0.0466	0.0706	0.0946	0.1186	0.1426	0.1666	0.1906	0.2146	0.2386	0.2626
Selenio	0.1140	0.0234	0.0354	0.0474	0.0594	0.0714	0.0834	0.0954	0.1074	0.1194	0.1314
Cobalto	0.0553	0.1153	0.1754	0.2353	0.2953	0.3553	0.4153	0.4753	0.5353	0.5953	0.6553

*Nota: Los factores R del 2530 PH también se pueden utilizar para el HPX-DR 4336 GH (configuración de ganancia de amplificación de 4)

Tabla 3: Factores R digitales para DDA de Carestream

Brian White, científico investigador y radiógrafo Nivel III en Carestream NDT, explica las implicaciones prácticas de las tablas de factores R actualizadas resultantes para el trabajo diario del radiógrafo en los siguientes términos [3]: «Los radiógrafos pueden utilizar las tablas para determinar el factor R requerido para una densidad o valor de gris objetivo. Pueden utilizar una calculadora para teléfonos disponible en el mercado para determinar el tiempo de exposición requerido para obtener la densidad o el valor de gris objetivo. Para calcular el tiempo requerido, ingrese el tipo de fuente, la actividad de la fuente en Curies, el espesor del acero, el factor R y la SDD. Estos factores de exposición pretenden ser solo una guía inicial, ya que muchos otros factores relacionados con la geometría de la pieza y las condiciones de la técnica afectarán la densidad o el valor de gris final. Estas tablas de factores de exposición se verificaron para todos los sistemas presentados en este artículo. En general, hubo una buena concordancia en el factor de exposición con respecto a la densidad óptica o el valor de gris objetivo.»

En la siguiente sección, seguiremos el consejo de Brian para obtener tiempos de exposición para varias condiciones de inspección.

Factores de exposición en el uso práctico

Aquí hay un ejemplo práctico utilizando una aplicación para teléfonos inteligentes disponible en el mercado dedicada a los cálculos de exposición. Esta aplicación requiere los siguientes parámetros de entrada:

1. Las unidades de medida de la actividad deben seleccionarse entre Curies o Tera-Becquerels (TBq)
2. Las unidades de medida de la distancia deben seleccionarse entre pulgadas o milímetros (mm)
3. Se debe realizar la selección del tipo de fuente gamma: aquí la aplicación permite elegir entre iridio (Ir-192), cobalto (Co-60) o selenio (Se-75)
4. Ingrese los siguientes parámetros:

• Actividad en la unidad de medida seleccionada
• Espesor del acero
• El factor «R» de exposición:
• Los factores R típicos para película varían de 1 a 7, según el tipo de película y el tipo de fuente; la CR es similar a la película en cuanto a factores R. Tenga en cuenta que los factores R para DDA son significativamente menores, ya que los DDA requieren significativamente menos exposición en comparación con la película y la CR; también tenga en cuenta que estos factores de exposición están destinados a brindar orientación como punto de partida para configurar el tiempo de integración.

I. Primero debe decidir qué DDA utilizará para realizar la prueba radiográfica. II. Una vez definido el tipo de DDA, debe establecer la intensidad de píxel prevista en la porción de metal base de la imagen. III. Utilice la Tabla 3 para seleccionar el factor «R» adecuado según el DDA seleccionado y el tipo de fuentes de rayos gamma que se utilizarán.

Factor R digital por fotograma para HPX-ARC 1025 lineal de 16 bits
	Intensidad de píxel deseada
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridio	0.0221	0.0431	0.0641	0.0851	0.1061	0.1271	0.1481	0.1457	0.1637	0.1817	0.1997
Selenio	0.0078	0.0198	0.0318	0.0438	0.0558	0.0678	0.0798	0.0953	0.1073	0.1193	0.1313
Cobalto	0.0590	0.1190	0.1790	0.2390	0.2990	0.3590	0.4190	0.4754	0.5354	0.5954	0.6554

Según una intensidad de píxel deseada de 6000 y el uso de una fuente de iridio, el factor de exposición o «R» es 0.0431 (ver imagen arriba).

Si desea practicar este proceso de cálculo utilizando el HPX-ARC 1025 con un conjunto diferente de parámetros, la Tabla 4 proporciona cuatro ejemplos complementarios que puede utilizar.

Tabla 4
Parámetro	Ejemplo 1	Ejemplo 2	Ejemplo 3	Ejemplo 4
Tipo de DDA	Factor R digital para HPX-ARC 1025
Fuente de radiación gamma	Cobalto	Selenio	Iridio	Iridio
Actividad de la fuente	35	50	75	75
Espesor del acero:	3.5”	0.5”	1”	2”
Intensidad de píxel objetivo en el metal base	6000	6000	6000	6000
SDD	40	20	20	30
Resultados
Factor «R»	0.1190	0.0198	0.0431	0.0431
Tiempo de integración	1 minuto 59 segundos	4 segundos	4 segundos	28 segundos

Factor R digital por fotograma para HPX-ARC 1043 lineal de 16 bits
	Intensidad de píxel deseada
Tipo de fuente	3000	6000	9000	12000	15000	18000	21000	24000	27000	30000	33000
Iridium	0.0226	0.0466	0.0706	0.0946	0.1186	0.1426	0.1666	0.1906	0.2146	0.2386	0.2626
Selenium	0.1140	0.0234	0.0354	0.0474	0.0594	0.0714	0.0834	0.0954	0.1074	0.1194	0.1314
Cobalt	0.0553	0.1153	0.1754	0.2353	0.2953	0.3553	0.4153	0.4753	0.5353	0.5953	0.6553

Partiendo de una intensidad de píxel deseada de 6000 y del uso de una fuente de iridio, el factor de exposición o «R» es 0,0234 (véase la imagen anterior).

Para explorar más a fondo el proceso de cálculo utilizando los factores de exposición para el HPX-ARC 1043, la Tabla 5 presenta cuatro ejemplos ilustrativos adicionales.

Tabla 5
Parámetro	Ejemplo 5	Ejemplo 6	Ejemplo 7	Ejemplo 8
Tipo de DDA	Factor R digital para HPX-ARC 1025
Fuente de radiación gamma	Cobalto	Selenio	Iridio	Iridio
Actividad de la fuente	40	45	50	45
Espesor del acero:	3.0”	0.75”	1.25”	1.75”
Intensidad de píxel objetivo en el metal base	6000	6000	6000	6000
SDD	40	30	25	30
Resultados
Factor «R»	0.1153	0.0234	0.0466	0.0466
Tiempo de integració	1 minuto 7 segundos	20 segundos	3 segundos	5 segundos

Un enfoque práctico para profesionales de la imagen radiográfica y tomadores de decisiones empresariales: construcción de su propio caso de uso para un detector DR conformable (Parte II de III)

Después de completar las columnas A, B y C de su tabla de análisis, siguiendo las pautas proporcionadas en el primer artículo técnico de esta serie, debe proceder a comparar técnicas radiográficas alternativas:

E. Como paso inicial en esta etapa, y para cada uno de los elementos de su lista de componentes y ensamblajes dentro del alcance de su trabajo que requieren procesos de imagen radiográfica, anote el número de imágenes que debe obtener por exposición.

F. A continuación, para cada tipo de componente o ensamblaje, realice el cálculo del tiempo de exposición utilizando su técnica radiográfica actual.

G. Luego, para cada tipo de componente o ensamblaje, realice un nuevo cálculo del tiempo de exposición utilizando el factor R para el HPX-ARC 1025 obtenido de la Tabla 3 de este artículo técnico.

En esta etapa, debería haber consolidado en un solo documento no solo una lista exhaustiva de los componentes o ensamblajes más comunes donde necesita realizar procesos de imagen radiográfica, cuáles de esas aplicaciones de imagen radiográfica tienen la opción de realizarse con DR y cuáles son adecuadas para usar un detector DR conformable, sino también datos comparativos del ahorro de tiempo de exposición que serán invaluables para nuestro análisis de productividad en la siguiente etapa.

Para avanzar en la construcción de su caso de negocio, le aconsejamos revisar otros artículos técnicos de esta serie:

Construcción de su propio caso de uso para un detector DR conformable

Parte I – «Los «por qué»»: ampliación, enriquecimiento y refuerzo de sus capacidades de imagen Parte II – «Los «cómo»»: propuesta de un enfoque práctico para un nuevo conjunto de capacidades de imagen (este artículo técnico) Parte III – «Los «qué»»: una comparación instructiva de los DDA conformables con la película y las placas de imagen CR

• Aquí hay algunos recursos de información complementarios de la cartera de productos y servicios de Carestream NDT: Para los lectores interesados en explorar cómo la radiografía digital (DR) se puede integrar en sus procesos: https://www.carestream.com/en/us/nondestructive-testing-ndt-solutions

• Para los lectores interesados en explorar artículos técnicos complementarios sobre la aplicación práctica y la innovación en procesos de imagen: https://www.carestream.com/en/us/nondestructive-testing-ndt-solutions/ndt-white-papers

Recursos de información complementarios de la cartera de productos y servicios de Carestream NDT: Productos

Products
• HPX ARC 1025 PH
• HPX ARC 1043 PH
• INDUSTREX Fieldview, Tablet
• INDUSTREX Digital Viewing Software
• Advanced Industrial Radiographic Training Academy
• ayData NDT Archive Solution
• Virtual NDT Showcase
• Resource Center
• NDT White Papers

Servicios – Formación y recursos complementarios:
Recursos de la ASNT

Servicios – Formación y recursos complementarios:

• Digital Detector Array Radiography – 40 Hour Online Course
• Digital Imaging – 40 Hour Classroom Training

Recursos de la ASNT

• Nondestructive Testing Handbook, fourth edition: Volume 3, Radiographic Testing

Referencias

1. White, Brian S. “Exposure Factors for Film and Digital Detector Array Radiography,” 20th World Conference on Nondestructive Testing, Incheon, South Korea, 2024.
2. Bossi, R., Nondestructive Testing Handbook, fourth edition: Volume 3, Radiographic Testing, Columbus, OH, American Society of Nondestructive Testing, 2019.
3. Sinek, Simon. Start with why: How great leaders inspire everyone to take action. Penguin, 2009.