cmpnd, presentacion cenam, 22-agosto-2013

Sesin General

Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias Ismael Coso Villegas (INER)

22 de agosto de 2013

Conferencia Mexicana de Pruebas No-Destructivas

Cd. Mxico, 22 y 23 de agosto de 2013.


MEDICIONES ULTRASNICAS Y

CMO LOS ENSAYOS DE APTITUD AYUDAN A

REFORZAR SU CONFIABILIDAD

Alfredo A. Elas Jurez, Ana L. Lpez Snchez, Gilberto Loera Medrano

Grupo de Ultrasonido, [email protected]

Centro Nacional de Metrologa (CENAM)

MXICO

mailto:[email protected]

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Incertidumbre de medicin

Parmetro no negativo que caracteriza la dispersin de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la informacin que se utiliza.

25,4 mm

Medidor ultrasnico de

espesor

Tubera

Condiciones ambientales

interiores

Espesor

Condiciones ambientales exteriores

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Requisito?... para la acreditacin de laboratorios que realizan ensayos o calibraciones ante propiamente cualquier organismo de acreditacin reconocido por ILAC (International Laboratory Accreditation Cooperation, http://www.ilac.org

https://www.ilac.org/

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sus capacidades de medicin y/o desempeo metrolgico,

la confiabilidad de sus procesos de medicin, puntos de mejora en sus procedimientos de

medicin, y conocimiento sobre cmo se comparan sus

resultados de inspeccin o calibracin con los de otros laboratorios homlogos.

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Dar mayor valor agregado en los servicios de ensayo o calibracin,

Reafirmar la competencia tcnica, Mostrar la eficacia del sistema de gestin, y

por tanto

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En situaciones de disputa o conflicto en el resultado de una inspeccin o en resultados discordantes entre diferentes tcnicas o instrumentos de medicin es oportuno reflexionar sobre las magnitudes de influencia en una medicin. Para abordar el tema de la uniformidad de las mediciones ultrasnicas es indispensable referirse a la sensibilidad de la cadena de medicin, la resolucin, los patrones utilizados y la incertidumbre de las mediciones. Aspectos de especial inters para los laboratorios de calibracin y aquellos laboratorios de ensayo interesados en mediciones de alta confiabilidad.

De un trabajo previo en la Conferencia Mexicana de Pruebas No Destructivas 2007

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El campo de aplicacin de las mediciones ultrasnicas es amplio y retador limitaciones inherentes de tiempo, complejidad del cdigo de inspeccin, y tcnica de medicin y habilidad que debe

desarrollar un inspector competente La pregunta que subyace tras hacer una

medicin/inspeccin es qu tanto confo en esa medicin o inspeccin?

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Es poca la atencin que se ha prestado a la estimacin de incertidumbres de medida. Aun cuando se cuente con datos de medicin e informacin suficientes para hacerlo, el hecho es que pocos inspectores acreditados abordan el tema directamente. En parte porque:

el cdigo no lo establece explcitamente, el cliente no lo solicita, y no conocen la gua para estimar las incertidumbres

de medida (GUM)

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Cdigo Nombre

ASME SE-797

[ASTM-E-797-95]

Standard practice for measuring thickness by manual ultrasonic pulse-echo contact

method.

ASME SA-435/SA-435M

[ASTM A-435A/A435 M-90]

Standard Specification for Straight Beam Ultrasonic Examination of Steel Plates.

ASME Section V, Article 4 Ultrasonic Examination Methods for Welds / Boiler and Pressure Vessel.

ASME Section V, Article 5 Ultrasonic Examination Methods for Materials / Boiler and Pressure Vessel.

AWS D1.1 Section 6, Part F Ultrasonic Testing (UT) of Groove Welds. / AWS D1.1 Structural Welding Code Steel.

AWS D 1.5 Section 6, Part C Ultrasonic Testing (UT) of Groove Welds. / AWS D1.5 Structural Welding Code Steel, Bridge Welding Code.

ASTM E 273-01 Standard Practice for Ultrasonic Examination of the Weld Zone of Pipe and Tubing

ASTM-E-164 Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Weldments

ASTM E-114-95 Standard practice for ultrasonic pulse-echo straight-beam examination by the contact method.

API-1104 Welding of Pipelines and Related Facilities

NMX-B-465-1988 Inspeccin ultrasnica por el mtodo de contacto pulso eco haz recto

Cdigos de inspeccin no-destructiva utilizados comnmente en la industria

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cuando un laboratorio cumple y se acredita con respecto a los requisitos generales de la norma NMX-EC-17025-IMNC,

est obligado a analizar el tema de las

incertidumbres de medida como parte de sus capacidades de medicin.

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Seleccin del equipo de medicin

Seleccin del laboratorio que calibra los equipos de medicin y patrones

Entrenamiento de personal

Diseo de las instalaciones de los laboratorios y salas de medicin.

Toma de decisiones estratgicas

Mejora de procesos productivos y de medicin

Reduccin de tiempos de operacin

Conocimiento sobre la confiabilidad de las mediciones

Beneficios de conocer la Incertidumbre de las mediciones

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Tres modalidades:

1. EA diseado con base en necesidades de medicin particulares de un solo laboratorio,

2. EA grupal, y abierto, para cualquier empresa o laboratorio que realiza mediciones ultrasnicas en un intervalo de medicin comn, y

3. EA coordinado en colaboracin con un tercero, quien define los criterios de participacin y difusin del ensayo.

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Una vez definida la modalidad y alcances de medicin del ensayo de aptitud, se circula entre los laboratorios participantes un borrador del protocolo de ensayo de aptitud; el cual se revisa y obtiene la aprobacin de cada uno de los laboratorios participantes.

Antes de iniciar cualquier tipo de medicin o actividad de evaluacin, los laboratorios participantes deben estar de acuerdo con el respectivo protocolo; el cual indica los mensurandos, intervalos de medida, cdigos tcnicos de referencia y los criterios para evaluar los resultados de medicin que obtengan los participantes.

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Indican que el participante debe utilizar: sus propios patrones e instrumentos de medicin, as

como los accesorios necesarios para ejecutar las mediciones o servicios de calibracin dentro del alcance de medicin del ensayo,

los certificados de calibracin de sus patrones de medida,

los procedimientos de medicin, normas y/o cdigos de referencia que utiliza comnmente, como parte sustantiva del ensayo de aptitud.

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Evaluacin terica, en donde se evalan los conocimientos bsicos del participante relativos a principios de ultrasonido, metrologa e incertidumbres de medida.

Evaluacin prctica, en donde se efectan las mediciones o

actividades de calibracin descritas en el protocolo del ensayo de aptitud correspondiente. Por ejemplo:

a) calibrar un medidor ultrasnico de espesores b) determinar el tamao de varias fallas internas en cordones de soldadura a tope de diferentes espesores, c) medir el espesor de patrones planos y/o cilndricos de diversos dimetros.

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En algunos EAs es necesario ponderar y evaluar varios aspectos netamente cualitativos.

Por ejemplo, a) identificacin de falsos negativos (fallas reales que

no son detectadas), b) identificacin de falsos positivos (fallas inexistentes

que errneamente son detectadas), c) procedimientos y registros del participante

conforme a lo establecido en su propio sistema de gestin de la calidad.

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Se utilizan tcnicas estadsticas de evaluacin de consistencia por error normalizado, E_n. siendo clave que el informe de resultados del laboratorio participante indique para cada punto de medicin o calibracin su incertidumbre de medicin correspondiente.

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La calificacin global para que un laboratorio o participante obtenga resultados satisfactorios debe ser mayor o igual a 80/100; en donde, a) la evaluacin terica tiene asociada una

ponderacin de 20/100, y a) la evaluacin prctica tiene una ponderacin de

80/100.

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Este trabajo analiza los resultados globales obtenidos en cerca de 40 ensayos de aptitud realizados en los ltimos tres aos en CENAM y presenta una muestra de algunos datos representativos que esperamos sean de inters para los laboratorios que realizan pruebas no-destructivas por ultrasonido.

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Figura 1. Ensayos de aptitud tcnica realizados en CENAM, periodo 2011 a 2013.

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Particularmente para tres mensurandos: 1. espesor de pared,

2. profundidad de falla, y

3. longitud de falla.

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22 de agosto de 2013 Figura 2. Medicin de espesor en especmenes planos de acero al carbono.

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Figura 3. Medicin de espesores en un patrn tubular de acero.

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Figura 4. Profundidad de falla en placas planas de acero al carbono soldadas a tope.

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Figura 5. Longitud de falla en placas planas de acero al carbono soldadas a tope.

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los ajustes incorrectos del medidor y/o detector ultrasnico, los cambios en la velocidad de propagacin del ultrasonido, la aplicacin de una presin diferente para acoplar el palpador, el forzar a que las lecturas de medicin sean coincidentes y no

haya variacin, la falta de patrones de referencia que cubran el intervalo de

medicin de inters, y el poco uso de los certificados de calibracin para corregir

errores sistemticos

son algunas de las razones que frecuentemente comprometen la confiabilidad de una medicin ultrasnica.

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Estos ensayos de aptitud en el campo del ultrasonido, han permitido que los laboratorios participantes corroboren sus capacidades de medicin, inspeccin y/o calibracin.

Puede afirmarse que los laboratorios participantes

que han obtenido resultados satisfactorios en dichos ensayos de aptitud en ultrasonido, cuentan con una evidencia objetiva que complementa su competencia tcnica y brinda valor agregado a la confiabilidad de sus resultados de medicin.

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Se observa que los cdigos de inspeccin ms comunes para UT no hacen una referencia explcita a la incertidumbre de medida, y, por lo mismo, es un rea de oportunidad para los inspectores certificados ante ASNT (American Society for Non-Destructive Testing).

El aspecto cualitativo (fallas detectadas vs. fallas no detectadas, por ejemplo) es clave para un buen trabajo de campo, sin embargo desde el punto de vista metrolgico es importante cuantificar la incertidumbre de medida siempre que esto sea posible

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Esto claramente pone sobre la mesa de discusin la importancia que tiene la estimacin de incertidumbres como un atributo objetivo para analizar la confiabilidad de una medicin por ultrasonido. As como las posibles implicaciones y ventajas de cuantificarla cuando es preciso dirimir una discrepancia o controversia de medicin.

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La incertidumbre de una medicin o calibracin estimada correctamente, es un parmetro que brinda solidez y confiabilidad a los resultados de evaluacin de la conformidad que emite un laboratorio; mxime cuando surge la necesidad de comparar resultados o participar en ensayos de aptitud con otros laboratorios.

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Gracias por su atencin!

Grupo de Ultrasonido Centro Nacional de Metrologa

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http://www.cenam.mx

mailto:[email protected]://www.cenam.mx/

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