ENSAYOS DESTRUCTIVOS Y NO DESTRUCTIVOS

ENSAYOS DESTRUCTIVOS Y NO DESTRUCTIVOS-Paucar Rojas Eugenio-Arteaga Arteaga Pablo-Espinoza Sanchez Ricargo-Oscco Arango Joel-Contreras Farfan Oscar-Mendoza Ortiz Juan-Mata Salazar JuanCONCEPTO:LOS ENSAYOS DESTRUCTIVOSLos ensayos destructivos se definen como aquellos ensayos que se realizan a un material mediante el uso de herramientas o mquinas las cuales producen una alteracin irreversible de su composicin qumica, mecnica o de su geometra dimensional.Son aquellos que producen daos o roturas a la pieza sometida al ensayo, y tratan de averiguar el comportamiento del material frente a requerimientos de tipo fsico, por ejemplo: desgaste por rozamiento, dureza, esfuerzos de traccin, de compresin, etc. La capacidad de soportar esfuerzos fsicos.El ensayo destructivo ms importante es el ensayo de traccin, en donde se coloca una probeta en una mquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra mvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza mvil. . Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza esttica o aplicada lentamente. La mquina de ensayo impone la deformacin desplazando el cabezal mvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una seal que representa la carga aplicada, las mquinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leda. En el ensayo se mide la deformacin (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa grficamente en funcin de la tensin (carga aplicada dividida por la seccin de la probeta).

LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOSSe denominaensayo no destructivo(tambin llamado END, o en ingls NDT deno destructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a unmaterial que no altere de forma permanente sus propiedades fsicas, qumicas, mecnicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un dao imperceptible o nulo. Los diferentes mtodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicacin defenmenos fsicostales comoondas electromagnticas,acsticas, elsticas, emisin de partculas subatmicas, capilaridad, absorcin y cualquier tipo de prueba que no implique un dao considerable a la muestra examinada.Se identifican comnmente con las siglas:PND; y se consideran sinnimos a: Ensayos no destructivos (END),inspecciones no destructivasyexmenes no destructivos.En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que losensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser ms baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destruccin de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan nicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.La amplia aplicacin de los mtodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentran resumidas en los tres grupos siguientes:Defectologa. Permite la deteccin de discontinuidades, evaluacin de la corrosin y deterioro por agentes ambientales; determinacin detensiones; deteccin de fugas.Caracterizacin. Evaluacin de las caractersticas qumicas, estructurales, mecnicas y tecnolgicas de los materiales; propiedades fsicas (elsticas, elctricas y electromagnticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.Metrologa. Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.

2.CONSIDERACIONES TECNICASEn los siguientes puntos se van a detallar cuales son los aspectos relevantes y no relevantes que se van a considerar antes, durante y despus de los ensayos tocando detalles como la recepcin, elaboracin y conservacin de las probetas, como tambin el ensayo propiamente dicho, tanto en un ensayo destructivo como no destructivo.ENSAYOS DESTRUCTIVOSLos ensayos no destructivos se realizaran tanto en los departamentos de Investigacin y Desarrollo (I+D), como en la propia fbrica.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOSLos ensayos no destructivos se realizaran tanto en los departamentos de Investigacin y Desarrollo (I+D), como en la propia fbrica o durante el servicio activo de la pieza.

2.1 Clasificacin 2.2 Probetas 2.3 Procedimiento de ensayo 2.4 Resultados 2.5 Normatividad

CLASIFICACIN DE LOS ENSAYOS DE LOS MATERIALESENSAYOS DESTRUCTIVOS (ED)Se divide en ensayos mecnicos y tecnolgicos:1.1 Ensayos mecnicosPueden ser:ESTATICOS b. DINMICOS1. Dureza 1. Resistencia al choque2. Traccin 2. Desgaste 3. Compresin 3. Fatiga4. Cortadura o cizalladura5. Pandeo 6. Torsin7. FlexinTIPOS DE ENSAYOS DE DUREZA- AL RAYADOEnsayo de MohsEnsayo de MartensEnsayo a la lima- PENETRACINMtodo de BrinellMtodo de VickersMtodo de Rockwell- DINMICOSMtodo de impacto (Poldy)Mtodo de retroceso (Shore)Ensayos tecnolgicosEmbuticin DobladoForjaChispaSoldaduraENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)Se divide en ensayos para localizar defectos y los utilizados para determinar caractersticas dimensionales, fsicas o mecnicas.Ensayos de defectosSnicosUltrasnicosMagnticos elctricosRayos XRayos GammaLquidos penetrantesAlgunas Aplicaciones de los END:Deteccin y evaluacin de Grietas.Deteccin de Fugas.Determinacin de Posicin.Medidas Dimensionales.Caracterizacin de Estructura y Microestructura.Estimacin de Propiedades mecnicas y Fsicas.Medidas de Deformacin.Determinacin de Composicin Qumica.PROBETASPara los ensayos destructivos, suele usarse una probeta construida con el material que se desea ensayar y que servir para una sola aplicacin. Una probeta es una porcin del material a ensayar con una forma y unas dimensiones determinadas que se encuentran normalizadas estas probetas y/o especmenes sufren cambios irreversibles como producto de la prueba

Probetas Ensayo de traccin del aceroEnsayo de compresin de probeta CilndricaEnsayo de doblez del aceroProbeta de ensayo de impacto AceroLos diferentes mtodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicacin de fenmenos fsicos tales como ondas electromagnticas, acsticas, elsticas, emisin de partculas subatmicas, capilaridad, absorcin y cualquier tipo de prueba que no implique un dao considerable a la muestra examinada.

Los ensayos no destructivos no necesitan de la elaboracin de probetas normalizadas, pero si necesitan de muestras representativas del material o elemento.

Existen tres tipos de procedimientos:

Procedimiento de impulsos y sus ecos Procedimiento de transicin Procedimiento de resonanciaProcedimiento de impulsos y sus ecosSe utiliza un transductor que funciona como emisor y receptor. Cuando un impulso es introducido en un material homogneo, este atravesar todo el maerial hasta llegar a la superficie opuesta, donde existe una inerfase (pieza-aire). Si la pieza tiene una discontinuidad, al tener esta una impedancia acstica distinta, constituye una interfase y el impulso es reflejado.

eco de emisineco de defectoeco de fondoProcedimiento de transicin Se utiliza en instalaciones automticas La pieza se situa entre dos transductores Puede utilizar ondas pulsantes o continuas Se analiza la energa que es tranmitida a travs de la piezaProcedimiento de resonancia Se utiliza para comprobar la zona de unin de dos materiales de distinta naturaleza. Utiliza una onda longitudinal continua.Se posiciona el transductor sobre una superficie de la pieza en una parte sin defecto. Se regula la frecuencia para obtener la resonancia en el material (onda estacionaria).Al colocar el transductor sobre la discontinuidad; es como si la onda estuviera en una zona de menor espesor y la longitud demasiado larga, no obtenindose la onda estacionaria.6- ResultadosEl resultado de la prueba puede ser cualitativa (s/no), categrica o cuantitativa (un valor medido). Normalmente, el resultado de la prueba es la variable dependiendo, la respuesta medida sobre la base de las condiciones particulares de la prueba o el nivel de la variable independiente.Ejemplo de resultados en ensayos destructivos y no destructivos

a) Ensayo de fatiga por flexin rotativa

En estado ensayo, la probeta de metal se somete a rotacin a un nmero elevado de revoluciones (hasta 6000 rpm) y, adems, a una fuerza perpendicular al eje de giro. Esta flexin produce junto con la rotacin una carga alternante de traccin-compresin en la superficie de la probeta.En la tabla siguiente se puede ver el resultado de este tipo de ensayo, siendo ng el valor de iniciacin de grietas y nc el crecimiento de grieta.

b) Ensayo de torsin

Los resultados del ensayo de torsin resultan tiles para el calculo de elementos de mquina sometidos a torsin tales como ejes de transmisin, tornillos, resortes de torsin y cigeales

Ejemplo de una grfica de esfuerzo de corte vs ngulo de torsin de un ensayo

c) Inspeccin visual

En ella se emplea como instrumento principal, el ojo humano, el cual es complementado frecuentemente con instrumentos de magnificacin, iluminaciny medicin. No se requiere de un gran entrenamiento para realizar una inspeccin visual correcta, pero los resultados dependern en buena parte de la experiencia del inspector, y de los conocimientos que ste tenga respecto a la operacin, los materiales y dems aspectos influyentes en los mecanismos de falla que el objeto pueda presentar.

Los resultados de una inspeccin visual deben cumplir los siguientes requisitos:Identificar materiales que incumplen su especificacin. Facilitar la correccin de defectos que se producen durante el proceso de fabricacin, evitando de este modo su posterior rechazo. Debe realizarse siempre, incluso cuando est prevista la ejecucin de otro tipo de ensayos. Reduce la necesidad de END posteriores.

Ejemplo de informe por inspeccin visual

II) Ensayos por lquidos penetrantes

Este mtodo es muy til debido a su amplio campo de aplicacin, a su simplicidad y a bajo su costo respecto de otros mtodos. Se emplea para revisar partes de motores, ejes, fuselajes de aviones, soldaduras de aluminio y en fallas de no ferrosos.Para la interpretacin de los resultados, se puede utilizar luz artificial o luz natural, se deben analizar los resultados a plena luz del da o en caso contrario, se debe proveer una linterna de luz blanca o amarilla en buenas condiciones de funcionamiento

Presentacin de los resultados

Se debe realizar un informe escrito el que debe contener lo siguienteResultados obtenidosEstado inicial de la piezaProcedimiento de limpiezaTipo de penetranteTiempo de penetracin

7. NORMATIVIDAD ENSAYO DE TESTIGOS DIAMANTINOSEl ensayo de testigos diamantinos es parte de las Pruebas destructivas, in situ. Cabe resaltar que las primeras pruebas no destructivas no daaron al concreto, sin embargo al pasar los aos, los nuevos mtodos han establecido ese resultado como un dao local superficial. Por lo tanto, la terminologa de Pruebas in situ se utiliza como categora general la cual incluye los mtodos que no alteran al concreto y los que dan lugar a dao menor de la superficie.Las pruebas In situ, se pueden utilizar para estimar la resistencia del concreto durante la construccin. Pueden tambin ser utilizadas para estimar la resistencia del concreto durante la evaluacin de estructuras existentes, estas dos aplicaciones requieren estudios levemente diversos.La caracterstica importante de esta prueba es que mide las caractersticas del concreto en una estructura, ya que es inusual para el concreto en una estructura tener las mismas caractersticas que un cilindro estndar - curado en la misma edad de ensayo.En el ensayo de laboratorio, la Norma ASTM42 es ms conocida como: Extraccin y ensayo de diamantina. El cual tiene como fin auscultar y determinar la calidad del concreto endurecido, para Proyectos como: Adecuacin, Mejoramiento y Sustitucin de Infraestructuras, as mismo sirve de base para sustentar la necesidad de demolicin, reforzamiento y/o rehabilitacin de infraestructuras.La ASTM norma este ensayo como: Mtodo de prueba estndar para Obtencin y ensayo de ncleos perforados y vigas aserradas de Hormign ASTM C42, proporcionando guas para los mtodos y tcnicas adecuadas para detectar y evaluar los defectos del testigo.Mientras la NTP le da el ttulo de: Mtodo de ensayo normalizado para la obtencin y ensayo de corazones diamantinos y vigas seccionadas de concreto (NTP 339.059:2011).APLICACINPara evaluar la resistencia del concreto en una estructura: Cuando la resistencia de las probetas, modelados al pie de obre es baja. Cuando han ocurrido anomalas en el desarrollo de la construccin. Fallas de curado. Aplicacin temprana de cargas. Incendio. Estructuras antiguas. No se cuenta con registros de resistencia, etc.Entonces si es necesario hacer la extraccin de ncleos (testigos, corazones). La gua que nos da la ASTM C-42 es la siguiente:a) Ensaye un mnimo de 3 ncleos para cada seccin de concreto cuestionado.b) Obtenga ncleos con un dimetro mnimo de 3 pulgada (85 mm), Obtenga ncleos ms grandes para un concreto con un tamao de agregado mayor de 1 pulgada (25 mm).c) Trate de obtener una longitud de como mnimo 1 veces el dimetro (relacin L/D).d) Recorte para eliminar el acero garantizando que se mantenga una relacin mnima de 1 L/D.

e) Recorte los bordes a escuadra con una sierra de diamante (cortadora) con alimentacin automtica.f) Cuando ensaye, mantenga un refrentado (cabezeo) con espesor por debajo de 1/8 pulgada (3 mm).g) Utilice un material de refrentado de alta resistencia; no deben utilizarse almohadillas de neopreno.h) Verifique la planicidad del refrentado y de los bloques de carga.i) No perfore ncleos desde las capas superiores de las columnas, losas, muros, o cimientos, que sern de un 10 a un 20% ms dbil que los testigos de la parte media o de las porciones ms bajas.j) Ensaye los testigos despus de un secado durante 7 das si la estructura estar seca en servicio; en caso contrario humedezca los ncleos 40 horas antes del ensayo. Revise las recomendaciones para el acondicionamiento de los testigos en las versiones actualizadas del ACI 318 y de la ASTM C 42.PROCEDIMIENTO TECNICO:EquipoPerforadora de Ncleos, para la obtencin de especmenes cilndricos.Sierra, para cortar los especmenes de vigas al tamao adecuado para ensayos de resistencia a la flexin y para recortar los extremos del ncleo. La sierra deber tener un borde cortante de diamantes o carborundo y ser capaz de cortar especmenes conforme a las dimensiones establecidas.Calibrador o vernier con apreciacin de por lo menos 0.5 mm.De la extraccinEl concreto ha adquirido suficiente resistencia para que durante el corte no se pierda la adherencia entre el agregado y la pasta. En todos los casos, el concreto deber tener por lo menos 14 das de colocado. Deben tomarse 3 especmenes por cada resultado de resistencia que est por debajo de la resistencia a la Compresin especificada del concreto f'c.

Preparacin, curado, refrendado:Los testigos deben tener sus caras planas, paralelas entre ellas y perpendiculares al eje de la probeta. Las protuberancias o irregularidades de las caras de en-sayo debern ser eliminadas mediante aserrado cuando sobrepasen los 5 mm. La determinacin de la longitud de un testigo estar dado por el promedio de 5 mediciones con el vernier, con una aproximacin de 1 mm.El ACI recomienda que si el concreto de la estructura va a estar seco durante las condiciones de servicio, los corazones debern secarse al aire (temperatura entre 15 y 30 C, humedad relativa menor del 60%), durante 7 das antes de la prueba, y debern probarse secos. Si el concreto de la estructura va a estar superficialmente hmedo en esas condiciones de servicio, los corazones deben sumergirse en agua por lo me-nos durante 48 horas y probarse hmedos. La Norma ASTM establece, a diferencia del criterio del ACI, que las probetas sean curadas en hmedo, por 40 hrs. antes de la rotura. Antes del ensayo de compresin, la probeta deber ser refrendada en ambas caras, de manera de obtener superficies adecuadas. En este caso son de aplicacin los mtodos: ASTM C 17 y ASTM C 192.

Del Ensayo:La resistencia obtenida sobre las probetas diamantinas deber expresarse con aproximacin de 0.1 Kg/cm2 cuando el dimetro se mide con aproximacin de 0.25 mm.; y de 0.5 cuando el dimetro es medido con aproximacin de 2.5 mm. Adems debern registrarse:La longitud de la probeta. Las condiciones de humedad antes de la rotura.El tamao mximo del agregado en el concreto. La direccin en la aplicacin de la carga de rotura con relacin al plano longitudinal de colocacin del concreto en obra.

De los resultados y su correccin:Si los testigos tengan una relacin L/D < 2, se debern ajustar los resultados del ensayo de compresin, mediante la siguiente tabla:

Los factores de correccin son aplicables a hormigones de 140 Kg/cm a 420 Kg/cm. Se estima que la resistencia de los testigos es, en general, inferior a la que podra obtenerse de cilindros moldeados, con el mismo concreto, al pie de obra y curados por el mtodo normalizado Esto se explica porque el curado normalizado es ms intenso que el curado en obra. Los testigos suelen tener menor resistencia cerca de la superficie superior de la estructura. Al aumentar la profundidad. La resistencia se incrementa hasta un cierto lmite.

Evaluacin de Resultados:El concreto de la zona representada por los testigos diamantinos, se considerar estructuralmente adecuada si:

A fin de comprobar la precisin de las pruebas, se pueden volver a probar zonas representativas de resistencias errticas de los testigos.Tomando en consideracin que la verificacin de la calidad de concreto en los diferentes elementos, forma parte importante de la evaluacin estructural, los resultados obtenidos aunados a la investigacin del comportamiento ssmico de cada elemento permitir sustentar el tipo de intervencin a efectuarse.

MUCHAS GRACIAS