ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y SU APLICACIÓN EN INSPECCIONES DE

MAQUINARIA PESADA

José García AlbujarASNT-NDT Level III - UT

Programa

Parte I• Definición

• Métodos

• Importancia

• Normas para Calificación yCertificación de Personal

• Proceso de Calificación yCertificación de Personal

• Niveles de Calificación dePersonal

• Alcance

Parte II• Mecanismo de Falla

• Inspección Visual

• Líquidos Penetrantes

• Partículas Magnéticas

• Ultrasonido

• Eddy Current / ACFM

• Conclusión

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PARTE I

Pruebas No Destructivas

• Término descriptivo que involucra el usode técnicas no invasivas para determinarla integridad de un material, componenteo estructura, o medir cuantitativamentealgunas características de un objeto.

• Es el ensayo de materiales para detectardefectos superficiales o internos o lacondición metalúrgica, sin interferir dealguna manera con la integridad delmaterial o su sanidad para el servicio.

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Métodos de las Pruebas no Destructivas

The National Materials Advisory Board (NMAB) clasifica los métodosen seis categorías que involucran procesos físicos básicos querequieren la transferencia de materia y/o energía con respecto alobjeto que se está inspeccionando:

1. Visual

2. Radiación penetrante

3. Electromagnético y Eléctrico

4. Vibraciones mecánicas

5. Térmico/ infrarojo

6. Químico - analítico

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Métodos de las Pruebas no Destructivas

• Emisión Acústica

• Pruebas Electromagnéticas

• Geo radar

• Ondas Guiadas

• Métodos de Pruebas Laser

• Prueba de Fugas

• Líquidos Penetrantes

• Fuga de Campo Magnético

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• Partículas Magnéticas

• Tecnología de Microondas

• Radiografía Neutrónica

• Radiología

• Pruebas Térmicas / Infrarojos

• Ultrasonido

• Análisis Vibracional

• Inspección Visual

Importancia de las Pruebas No Destructivas

• Incremento de la seguridad yconfiabilidad de los productosdurante su operación.

• Reducción de costos al disminuir lacantidad de rechazos, conservandolos materiales, trabajo y energía.

• Mejora la reputación del fabricantecomo proveedor de productos decalidad, lo que le aporta másbeneficios económicos.

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Importancia de las Pruebas No Destructivas

• Se usa ampliamente para la determinaciónrutinaria o periódica de la calidad de lasplantas, equipos y estructuras durante elservicio.

• Aumenta la seguridad de la operación,además también elimina cualquier cierreforzado de las plantas o paradas deequipos.

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Quiénes usan las Pruebas No Destructivas?

• Petróleo y Energía

• Construcción

• Fundición

• Aero Espacial

• Generación de Energía

• Transporte

• Médicina

• Electrónica

• Construcciones Metálicas

• Construcciones de materiales compuestos

• Inspección y Pruebas

• Investigación y Desarrollo

• Entrenamiento y Certificación

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Cuáles son algunos usos de las Pruebas No Destructivas?• Detección y evaluación de fallas:

el tamaño, la forma o laorientación de una falla (comouna fisura o porosidad)

• Detección de fugas

• Determinación de ubicación

• Mediciones Dimensionales

• Caracterización de estructuras ymicroestructuras.

• Estimación de propiedadesmecánicas y físicas

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• Mediciones de tensión (Strain) y respuesta dinámica

• Clasificación de materiales y determinación de la composición química

• El espesor de un material o recubrimiento.

• la dureza de un material

• La conductividad eléctrica de un material.

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Normas para Calificación y Certificación de Personal• ANSI/ASNT CP-189

Norma Americana para la Calificación y Certificación del Personal de Pruebas No Destructivas.

• ASNT/ SNT-TC1A

Práctica Recomendada para la Calificación y Certificación del Personal de Pruebas No Destructivas.

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Normas para Calificación y Certificación de Personal• ISO 9712

Norma Internacional para laCalificación y Certificación delPersonal de Ensayos No Destructivos.

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Normas para Calificación y Certificación de Personal• NAS 410

Norma Nacional Aero espacialpara la Certificación y Calificacióndel Personal de Pruebas NoDestructivas

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Qué es la Practica Escrita según SNT-TC1A?

• Es un procedimiento por el cual la empresa que realizafunciones o servicios de PND, proporciona la informaciónsobre la capacitación y certificación de su personal dePND, en la cual se establecen las responsabilidades yniveles de certificación

• Incluirá la educación, las horas de capacitación, losexámenes y la experiencia mínima requerida para lacertificación del personal, así como el resumen del curso ocursos que se debe cubrir en el programa de capacitación.

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Proceso de Calificación y Certificación de Personal

En conformidad con la Practica Recomendada SNT-TC1A:

• Formación académica.

• Entrenamiento formal y evaluación en el método.

• Experiencia comprobada.

• Examen de agudeza visual.

• Certificación por el empleador.

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Qué es la Certificación?

La certificación es testimonio escrito de que se han cumplido todos los criterios de calificación de la "Práctica escrita".

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Quién es el responsable del proceso de certificación?

Según SNT-TC-1A, la Certificación de todos los niveles de PND es responsabilidad del empleador.

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PARTE II

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El Reto

Modo, Mecanismo, Causa de Falla

• Modo de Falla: Según ISO 14224 es el efecto por el cual una falla esobservada, el estándar SAE JA 1012 lo define como “evento único queprovoca una falla funcional”.

Es la manera como se manifiesta un equipo cuando está en falla.

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Modo, Mecanismo, Causa de Falla

• Mecanismo de Deterioro (falla): es elque produce el modo de falla. API RP581 define mecanismo de deterioro omecanismo de falla como los“procesos que inducen cambiosperjudiciales en el tiempo y queafectan las condiciones o propiedadesmecánicas de los materiales. Losmecanismos de deterioro suelen sergraduales, acumulativos y en algunoscasos irrecuperables”.

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Modo, Mecanismo, Causa de Falla

• Causas de Falla: ISO 14224 las define como las circunstancias duranteel diseño, la fabricación o el uso, las cuales han conducido a una falla.

• Para la identificación de las causas de una falla, se necesita realizaruna investigación exhaustiva por medio de un análisis Causa Raiz deFallas para descubrir los factores físico, humanos y organizacionalesfundamentales, que pudieran ocasionarla.• Relacionadas al diseño• Relacionadas a la fabricación e Instalación• Relacionadas a la operación o mantenimiento• Relacionadas a la organización o gerencia• Otras

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Inspección Visual

• Es el método de inspección más básico ycomún.

• Implica el uso del ojo humano parabuscar defectos.

• Puede hacerse mediante el uso deherramientas especiales como equipos devideo, lupas, espejos, gages, para obteneracceso e inspecciones más de cerca alárea de interés.

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Inspección Visual

• Normas de Referencia:• ASTM E1799 - Standard Practice for Visual Inspections of Photovoltaic

Modules

• ASTM F1886 / F1886M - Standard Test Method for Determining Integrity of Seals for Flexible Packaging by Visual Inspection

• ASTM E1368 - Standard Practice for Visual Inspection of Asbestos Abatement Projects

• ASTM F1236 - Standard Guide for Visual Inspection of Electrical Protective Rubber Products

• ASTM A802 - Standard Practice for Steel Castings, Surface Acceptance Standards, Visual Examination

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Inspección Visual

• Se ha entregado un lote de 3 componentes.

¿Qué conclusiones se pueden sacar?

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Inspección Visual

• El componente 2 parece ser el mismo que 1, girado en 90° pero que contiene un chaflán alrededor del diámetro central.• Si 2 está volteado y no tiene chaflán en el otro lado,

será lo mismo que 1?

• 3 parece ser lo mismo que 2, pero tiene un agujero adicional.• Si este orificio adicional es un orificio ciego y 3 se

voltea, sería lo mismo que 1 o 2?

• Hay otros escenarios posibles que podrían aplicarse...

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Inspección Visual

¿Qué hemos aprendido?

• No hemos utilizado una sola pieza de equipo de medición y aún así hemos descubierto mucho usando nuestros ojos.

• Podemos deducir una serie de posibles escenarios.• Uno de estos escenarios podría ser correcto, o todos podrían estar

equivocados• Todas las partes podrían ser correctas porque son un lote mixto de partes, sus

números de parte individuales no pueden estar marcados y / o podría faltar el papeleo

• Hasta que sepamos cuáles son los requisitos para este lote de piezas, no tenía sentido comenzar la evaluación.

• Ventajas• Puede ser una prueba muy simple pero efectiva de realizar y, a menudo, no

necesita equipos costosos.

• Operadores experimentados y equipos avanzados hacen posible que la inspección visual sea muy sensible.

• Permite que se vean las discontinuidades y no sea solo un problema en la pantalla.

• Se pueden encontrar muchas discontinuidades de superficie diferentes.

• Los tiempos de entrenamiento y experiencia pueden ser cortos.

• Prácticamente cualquier componente puede examinarse en cualquier parte de la superficie.

• Limitaciones• Muchas variables pueden hacer que las discontinuidades se pierdan.

• En el peor de los casos, se basa totalmente en el factor humano.

• Muchas organizaciones prestan poca atención a la capacitación adecuada de los operadores.

• No se verán discontinuidades debajo de la superficie.

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Líquidos Penetrantes

• Utiliza un líquido con altascaracterísticas de capilaridad yhumectación, se aplica a la superficie yse deja filtrar en los defectos, luego seelimina el exceso de líquido.

• Cuando se aplica un revelador, elpenetrante atrapado se extrae deldefecto formando una indicación visible.

• Luego se realiza la inspección visual.

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Líquidos Penetrantes

• El Proceso:

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Limpiar la superficie con abundante cleaner antes de empezar

Remover todo el cleaner. Dejar secar Aplicar el penetrante

Remover el exceso de penetrante de la superficie

Aplicar el revelador

Esperar para mejor interpretación

Penetrante

Revelador

Líquidos Penetrantes

• Tipos• Tipo I – Penetrante Fluorescente.• Tipo II – Penetrante visible.

• Método:• Método A –Lavable con agua.• Método B – Post emulsificable Lipofílico.• Método C – Removible con Solvente• Método D – Post Emulsificable Hidrofílico.

• Sensibilidad- Aplicable solo al sistema de penetrante Tipo I. Los sistemas de penetrante tipo II tienen solo una sola sensibilidad • Sensibilidad Nivel ½ - Muy Bajo• Sensibilidad Nivel 1 – Bajo• Sensibilidad Nivel 2- Media• Sensibilidad Nivel 3 – Alto• Sensibilidad Nivel 4 – Muy alto.

• Formas:• Forma a- Polvo seco.• Forma b- Soluble en agua.• Forma c – Suspendible en agua.• Forma d – No acuoso para Penetrante

Fluorescente Tipo I.• Forma e – No acuoso para Penetrante Visible

Tipo II.• Forma f – Aplicación específica.

• Los Solventes removedores deben ser de las siguientes clases:• Clase 1- Halogenado.• Clase 2- No halogenado.• Clase 3- Aplicación específica.

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Líquidos Penetrantes

• Normas de Referencia:• ASTM E165 / E165M -Standard Practice for Liquid Penetrant Testing for

General Industry

• ASTM E1417 / E1417M - Standard Practice for Liquid Penetrant Testing

• ISO 3452-1:Non-destructive testing -- Penetrant testing -- Part 1: General principles

• ASTM E1210 - Standard Practice for Fluorescent Liquid Penetrant Testing Using the Hydrophilic Post-Emulsification Process

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Líquidos Penetrantes

• Ventajas• Un método fácil de aprender.

• Muy versátil y se puede utilizar para examinar metales y no metales.

• Sensible a pequeñas discontinuidades abiertas a la superficie.

• Los sistemas post emulsificables pueden detectar discontinuidades amplias y superficiales.

• Muy bueno para producción de alto volumen.

Líquidos Penetrantes

• Limitaciones• La limpieza previa debe ser exhaustiva.

• No detectará discontinuidades debajo de la superficie.

• Las superficies rugosas o superficies con porosidad pueden producir un fondo excesivo, lo que interferirá con inspección.

• Los penetrantes fluorescentes, en particular, son sensibles a la contaminación, lo que afectará gravemente el rendimiento.

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Partículas Magnéticas

• Se magnetiza la pieza. Las partículas de hierro finamente molidasrecubiertas con un pigmento colorante (o fluorescente) se aplicansobre la pieza.

• Estas partículas son atraídas por los campos de fuga de flujomagnético y se agruparán para formar una indicación directamentesobre la discontinuidad.

• Esta indicación puede detectarse visualmente bajo condiciones deiluminación adecuadas.

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Partículas Magnéticas

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Partículas Magnéticas

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Partículas Magnéticas

• Normas de Referencia:• ASTM E3024 / E3024M - Standard Practice for Magnetic Particle Testing for General

Industry• ASTM E709 - Standard Guide for Magnetic Particle Testing• ASTM E1444 - Standard Practice for Magnetic Particle Examination• ISO 9934-1: Non-destructive testing – Magnetic particle testing – Part 1: General

principles• ISO 3059: Non-destructive testing – Penetrant testing and magnetic particle testing –

Viewing conditions• ISO 9934-2: Non-destructive testing – Magnetic particle testing – Part 2: Detection

media• ISO 9934-3:2015 Non-destructive testing – Magnetic particle testing – Part 3:

Equipment

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Partículas Magnéticas

Eduardo Carrasco 175 , Magdalena – Lima / www.gmarsac.com

Partículas Magnéticas

• Ventajas • Es un método sensible para localizar discontinuidades superficiales y de baja

profundidad en materiales ferromagnéticos.• Se producen indicaciones que pueden tener una muy buena definición de la

discontinuidad real.• El método es relativamente simple de aprender.• Se puede aplicar a componentes de prácticamente cualquier tamaño o forma.• Las fisuras que están llenas de algún material extraño aún pueden ser detectadas.• Se puede usar equipo portátil para probar los componentes in situ, en todos los

casos no es necesario un suministro eléctrico.• El método es muy rápido. Una indicación de una discontinuidad se forma casi

instantáneamente.• En algunos casos es posible realizar pruebas en componentes pintados o revestidos.

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Partículas Magnéticas

• Limitaciones• Sólo se pueden probar las piezas ferromagnéticas.

• Para garantizar que una parte esté completamente analizada, es necesario aplicar dos campos magnéticos separados 90 ° en operaciones separadas.

• Los campos magnéticos residuales pueden ser un problema, requieriendosedesmagnetización.

• La limpieza posterior es generalmente necesaria para eliminar los restos de partículas magnéticas.

• A menudo, la pieza se desengrasó antes de la inspección, dejandolasusceptible a la corrosión, requiriendo protección después de la prueba.

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Ultrasonido

• Las ondas sonoras de alta frecuenciaproducidas por vibraciones mecánicas de uncristal piezoeléctrico se introducen en unmaterial y se reflejan desde las superficies odiscontinuidades.

• La energía del sonido reflejada se muestraen función del tiempo, y el inspector puedevisualizar una señal de sección transversaldel objeto que muestra la profundidad de lasdiscontinuidades que reflejan el sonido.

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Ultrasonido

Ultrasonido

• Equipos y Sensores:

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Ultrasonido

• Ultrasonido Avanzado• Phased Array

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Ultrasonido

• Ultrasonido Avanzado• Time of Flight Difraction (TOFD)

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Ultrasonido

• Normas de Referencia:• ASTM E 164 Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Weldments

• ASTM E 587 Standard Practice for Ultrasonic Angle Beam Contact Testing

• ASTM E 2192 Standard Guide for Planar Faw Heigh sizing by Ultrasonics.

• ASTM E 2700 Standard Practice for Ultrasonic Testing Using Phased Array.

• ASTM E 797 Standard Practice for Measuring Thickness by Manual UltrasonicPulse-echo Contact Method.

• ASTM E 3044 Ultrasonic Testing of Polyetilene Butt Fussion Joints.

Ultrasonido

• Ventajas:• Permite la detección de defectos desde unos pocos milímetros hasta varios metros de

profundidad.• Es muy sensible y puede localizar defectos muy pequeños.• Se pueden dimensionar los defectos y su posición dentro de un componente se puede

establecer con precisión, pudiéndose determinar la naturaleza, forma y orientación del defecto.

• Con la técnica de pulso-eco, solo se requiere acceso a un lado de un componente.• Permite una inmediata interpretación en el sitio, y su uso para sistemas automáticos,

monitoreo de producción y control de procesos. • Se puede hacer un registro permanente de la inspección para evaluación en una fecha

posterior.• Permite Inspección in situ de componentes de difícil acceso.• Las señales pueden ser procesadas por una computadora, lo que ayuda a caracterizar los

defectos• Se pueden realizar mediciones de espesor de metal debajo de los recubrimientos de pintura,

sin la eliminación de los recubrimientos protectores.

Ultrasonido

• Limitaciones:• A menudo es difícil interpretar una señal de defecto.• Las técnicas manuales requieren operadores experimentados y los períodos de capacitación y

experiencia bastante largos.• La preparación y el desarrollo de los procedimientos de inspección no son directos y se

necesita gran conocimiento técnico.• Las partes de forma irregular y las partes con superficies rugosas, como los componentes en

servicio, son difíciles de probar, así como los componentes fundidos con una estructura degrano grueso.

• Los sensores monocristal tienen una zona muerta en la que no se detectarán defectos.• Las sondas de cristal doble generalmente están enfocadas y solo se pueden usar en un cierto

rango de profundidad.• Para caracterizar los defectos y calibrar el equipo, se necesitan estándares de referencia.• El acoplante puede ser un contaminante, que requiere ser removido antes del siguiente

proceso.• Las pruebas de contacto requieren que el perfil de la superficie sea razonablemente bueno.

Pruebas Electromagnéticas

• Incluye las técnicas de Eddy Current (ECT), medición de campo decorriente alterna (ACFM) y pruebas de campo remoto (RFT).

• Todas estas técnicas utilizan la inducción de una corriente eléctrica oun campo magnético en una pieza conductora, entonces los efectosresultantes se registran y evalúan.

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Eddy Current

• Utiliza una bobina primaria de corrientealterna para inducir corrientes parásitasen el componente a examinar.

• El componente a examinar debe sereléctricamente conductor.

• Lo que se mide es el cambio en laimpedancia. La impedancia es unacombinación de dos propiedades:resistencia en el alambre de la bobina yla reactancia inductiva de la bobina.

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Eddy Current

• Detección de Fisuras

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Eddy Current

• Sensores

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Medición del Campo de Corriente Alterna (Alternating Current Field Measurement – ACFM)

• Se induce una corriente alternauniforme localmente en el componentea ensayar, fluyendo en una delgada capasobre la superficie.

• Cuando no hay defectos la corriente nosufre perturbaciones

• Proporciona datos de longitud yprofundidad de discontinuidades tipofisura.

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X

Y

Z

Medición del Campo de Corriente Alterna (Alternating Current Field Measurement – ACFM)

GM-ETACFM1-1017-1-2 60

Equipos END / Asesoría / Capacitación

Jr. Eduardo Carrasco 175, Magdalena del Mar – Limawww.gmarsac.com