4 DETECCIN DE DISCONTINUIDADES SUPERFICIALES POR MEDIO

DE LQUIDOS PENETRANTES.

4.1 OBJETIVOS

- Aplicar los lquidos penetrantes a materiales que requieren de inspeccin superficial.

- Detectar discontinuidades, observarlas y analizarlas.

- Emitir un informe de inspeccin.

4.2 MARCO TEORICO

4.2.1 Fundamento del mtodo

El mtodo se fundamenta en la capacidad que poseen ciertos lquidos para penetrar y ser retenidos

en discontinuidades abiertas a la superficie (grietas, poros, fisuras, etc.) en materiales

preferentemente no ferromagnticos y de poca rugosidad.

Esta capacidad de penetracin, o capilaridad, depende principalmente de las propiedades de:

mojabilidad (ngulo de contacto entre lquido y slido), tensin superficial (T) y viscosidad (). Un

buen poder de .penetracin se consigue con un lquido de elevada tensin superficial, pequeo

ngulo de contacto (menor a 90 grados) y baja viscosidad.

4.2.2 Definiciones importantes

4.2.2.1 Luz negra

Es energa radiante no visible al ojo humano, pero que lo afecta si se mira directamente a la lmpara

que lo emite.

4.2.2.2 Fluorescencia

Es la propiedad que poseen algunas substancias para emitir radiaciones de mayor longitud de onda

que la recibida de otra fuente de radiacin.

4.2.3 Clasificacin de los lquidos penetrantes

Segn la norma ASTM E-165, los lquidos penetrantes se clasifican en:

METODO TIPO PROCESO PIGMENTO REMOCION DEL

PENETRANTE

A

A

A

1

2

3

A1

A2

A3

Fluorescente

Fluorescente

Fluorescente

Lavable con agua

Post emulsificable

Removible con solvente

B

B

B

1

2

3

B1

B2

B3

Coloreada

Coloreada

Coloreada

Lavable con agua

Post emulsificable

Removible con solvente

4.2.3.1 Lquidos penetrantes fluorescentes

Son lquidos que tienen, en su composicin un pigmento fluorescente, que se vuelve claramente

visible al observarlo en una cmara oscurecida y con luz negra

4.2.3.2 Lquidos penetrantes coloreados

Son disoluciones de pigmentos fuertemente coloreados en disolventes, visibles a simple vista.

4.2.3.3 Lquidos penetrantes lavables con agua

El agua debe tener una presin promedio de 30 psi, y 50 psi como mximo, a una temperatura entre

16 y 43 grados centgrados.

4.2.3.4 Lquidos penetrantes post-emulsificables

Son aquellos que, previo al lavado, requieren de la emulsificacin.

4.2.3.5 Emulsificacin

Es la accin de aplicar el emulsificador a los lquidos penetrantes tipo 2, para que adquieran la

propiedad de ser lavables con agua.

4.2.3.6 Lquidos penetrantes removibles con solvente.

Tener cuidado con la remocin para que no se extraiga el lquido penetrante que ha ingresado en

las discontinuidades

4.2.4 Conjunto de lquidos penetrantes.

El set de lquidos penetrantes contiene:

4.2.4.1 Limpiador I removedor (Cleaner I remover).

Es un solvente utilizado para limpiar inicialmente la zona de examen, y luego para remover de la

superficie de la pieza el exceso de penetrante, antes de aplicar el revelador.

4.2.4.2 Penetrante (penetrant)

Fluorescente o coloreado y con un buen poder de penetracin.

4.2.4.3 Revelador (developer)

Es un polvo muy fro que se aplica a la superficie luego de que el exceso de penetrante ha sido

removido. El revelador se aplica para observar el penetrante que ingresa en las discontinuidades y

para dar una seal ampliada en la superficie. El revelador puede ser seco o hmedo, y este ltimo

puede ser acuoso o no acuoso.

4.2.4.3.1 Revelador seco (RS) . .

Es un polvo muy fino que se usa con lquidos fluorescentes. Antes de su aplicacin se debe secar

la superficie.

4.2.4.3.2 Revelador hmedo acuoso (RHA)

Es un polvo revelador listo para ser suspendido o disuelto en agua.

4.2.4.3.3 Revelador hmedo no acuoso (RHNA)

Es una suspensin de partculas de revelador en un solvente no acuoso.

La aplicacin del revelador seco y no acuoso se la hace luego del secado

4.3 Proceso de la prctica:

En la figura siguiente se muestra el proceso a seguir para cada tcnica:

1. Limpiar la probeta a examinar (retirar cualquier contaminante de la superficie) y

secarla.

2. Aplicar el lquido penetrante seleccionado. Agitar el lquido antes de usarlo.

Temperatura de operacin entre 16 y 52 grados centgrados. En general para todos

los materiales (vidrio, cermica, herramientas de corte, cuchillas de acero o carburo,

metales, moldes fundidos fundiciones) dejar que el lquido penetre por 5 minutos

como mnimo. Para materiales forjados, metales rolados y soldaduras dejar 10

minutos.

3. Dejar transcurrir el tiempo indicado en el tem anterior para que el lquido penetrante

ingrese en las discontinuidades. Cuando la abertura de la discontinuidad es pequea,

se debe dejar ms tiempo (de 1 a 30 min.)

4. Remover el exceso de penetrante. Si el lquido es del tipo 2, hacer primero la

emulsificacin y dejar 1 min, (no debe pasar de 5 minutos). Si es fluorescente

comprobar la remocin bajo luz negra.

5. Aplicar el revelador. Si es seco, secar antes la superficie; si es hmedo, no es

necesario. Agitar el revelador antes de usarlo. Usar revelador seco preferentemente

con .lquidos fluorescentes. El revelador en suspensin sirve para cualquier

penetrante. Tener en cuenta que: capas finas no extraen al penetrante y capas

gruesas enmascaran la informacin.

6. Inspeccionar la pieza desde el momento en que se aplica el revelador. Dejar el

revelador unos 7 min para emitir cualquier juicio sobre las discontinuidades. Si el

lquido es fluorescente observar bajo luz negra. Evaluar los resultados.

7. Realizar la limpieza final de la pieza y del sitio ocupado.

8. Llenar la hoja de informe de inspeccin por lquidos penetrantes.

4.4 INFORME

1. Tema.

2. Objetivos.

3. Llenar el reporte de inspeccin por lquidos penetrantes.

4. Indique la clasificacin de los lquidos penetrantes de acuerdo al tipo de pigmento y la

forma de remocin.

5. Cundo se utiliza cada uno de los tipos de reveladores?

6. Detalle los pasos que se deben dar para realizar este proceso (A1, A2, A3 y B1,

B2, B3). Seale caractersticas y diferencias de los procesos.

7. Indique los mtodos de limpieza que recomienda la norma ASTM E-165 (mtodo y

aplicaciones).

8. Qu ventajas y desventajas ofrece el mtodo de lquidos penetrantes frente al de

radiografa industrial?

9. Conclusiones.

10. Recomendaciones.

11. Bibliografa.

(Traer por pareja de alumnos un trapo blanco de algodn de 30x30cm y por grupo 1/2 galn

de thinner. Calibrador y mandil.)

REPORTE DE INSPECCIN POR LIQUIDOS PENETRANTES

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL LABORATORIO DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

DEPARTAMENTO DE MATERIALES

DATOS GENERALES

Cliente: Informe N:

Fecha: Lugar:

IDENTIFICACIN DE LA PIEZA

Descripcin: Identificacin:

Material: Estado Superficial:

ESQUEMA DE LA PIEZA

EQUIPOS Y MATERIALES

Lquidos:

Limpiador / removedor:

Emulsificador:

Penetrante Revelador

Accesorios

CONDICIONES DE TRABAJO

Tcnica:

Limpieza

Tiempos

Penetrante: Emulsificador: Revelado:

Luz de observacin: Tiempo:

Normas de Aceptacin / Rechazo

RESULTADOS

Tipo de discontinuidad

Observaciones Evaluacin

OPERADOR

Nivel:

Firma:

SUPERVISOR

Nivel:

Firma:

Laboratorio de E.N.D. Fecha: Firma:

Cliente Fecha: Firma:

4.5 ENSAYO POR TINTAS PENETRANTES

4.5.1 APLICACIONES

4.5.1.1 Ventajas

- Se aplica en todo tipo de materia, metales cermicos y polmeros, que no sean porosos.

- El sistema o kit es muy porttil

- Se tienen bajos costos unitarios en pequeos y grandes volmenes.

- No hay limitacin por geometra limitaciones.

4.5.1.2 Limitaciones

- Se requiere tiempo razonable en su ejecucin.

- Se necesita "experiencia, habilidad y minuciosidad para la aplicacin e interpretacin.

- Es necesario una limpieza posterior en la mayora de los casos.

4.5.2 FUNDAMENTOS DEL METODO

Se trata de aprovechar la capacidad de ciertos lquidos para penetrar y ser retenidos en

discontinuidades abiertas a la superficie como: fisuras, poros; esta capacidad depende de

los siguientes factores:

Aplicaciones

Inspeccin en procesos de fabricacin

Fundicin

Laminacin

Forja

Soldadura

Maquinados en general

Tratamientos trmicos

Inspeccin en materia prima

Lminas

Barras

ngulos

Platinas

Ejes, rboles, pistas de rodamientos, chumaceras, pernos, engranajes, poleas,

etc

Deterioro a nivel de inspeccin superficial

como finsimas grietas, picaduras,

porosidad superficial imperceptible a

simple vista

MOJABILIDAD: Angulo de contacto entre lquido y slido.

TENSION SUPERFICIAL: Fuerzas de atraccin intermolecular en la superficie de

lquidos.

VISCOSIDAD: Fuerzas intermoleculares en el interior de los lquidos que se oponen al

movimiento de estos.

La relacin entre: ngulo de contacto, tensin superficial y viscosidad, se observa en el

fenmeno de capilaridad. Si el lquido moja las paredes del capilar el mismo asciende hasta

un nivel donde se establece un equilibrio entre tensiones superficiales y fuerzas inerciales

(gravitacionales y viscosas)

SENSIBILIDAD

La sensibilidad del mtodo se podr variar manejando los parmetros fsicos propios de

cada lquido. Pero su bondad nicamente se demostrara utilizando los patrones de

inspeccin o piezas de ensayo normalizadas, por comparacin con lquidos ya calificados,

y que se conoce se hallan en condiciones inalteradas.

CARACTERISTICAS DEL PENETRANTE IDEAL

PENETRANTE

IDEAL

BUEN C.P.

PEQUEO

ANGULO DE

CONTACTO

ALTA TENSIN

SUPERFICIAL

AGUA

BUEN C.P.

ALTO ANGULO

DE CONTACTO

AGUA + HUMECTANTES

ANGULO PEQUEO

BAJA TENSIN

SUPERFICIAL

(NO SE GANA MUCHO)

LQUIDOS ORGNICOS

NGULOS PEQUEOS

TENSIN SUPERFICIAL

(NO VARA MUCHO ENTRE ELLOS)

VISCOSIDAD (ES LOS IMPORTANTE, ES LO

QUE PUEDE VARIAR)

ES IMPORTANTE TMAR EN CUENTA LA FORMA DE ELIMINAR EL EXCESO DE

LQUIDO PENETRANTE DE LA SUPERFICIE DE LA PIEZA.

ETAPAS DE INSPECCIN DEL METODO DE

TINTAS PENATRANTES

PORO GRIETA

A: SUPERFICIE LIMPIA B: LIQUIDO PENETRANTE APLICADO

C: REMOCION DEL EXCESO DE PENETRANTE

PAPEL O TRAPO HUMEDO

CON SOLVENTE

D: APLICACION DEL REVELADOR

POLVO SECO POLVO HUMEDO

E: EXTARCCION DEL PENETRANTE POR EL

REVELADOR

F: OBSERVACION DE LAS DISCONTINUIDADES

LUZ ULTRAVIOLETA LUZ VISIBLE

FLUORESCENCIA

AGUA PULVERIZADA

4.5.3 ETAPAS DE INSPECCION

1. Limpieza y buen secado

2. Aplicacin del penetrante

3. Permanencia (desde unos minutos hasta una hora), de acuerdo a

especificaciones del fabricante.

4. Remocin del exceso del lquido penetrante de la superficie, sin extraer el de

las discontinuidades con medios como:

a. Pulverizacin con agua.

b. Trapos humedecidos.

c. Solventes.

d. Emulsificador - agua

5. La seleccin del medio de eliminacin se la realiza segn el tipo de

penetrante y de acuerdo a la norma.

6. Cuando se requiere secar la superficie (lquidos lavables con agua y post-

emulsificables), con aire cal/ente, hay que tomar en cuenta que las

discontinuidades se contraen y expulsan prematuramente al penetrante.

7. Aplicacin del revelador.

a. talco o sustancia mineral fina como polvo seco o en

b. suspensin acuosa, alcohlica o en solvente.

8. Observacin.

El revelador extrae al penetrante y lo esparce en la superficie amplificando la

informacin de la discontinuidad desde 0.3 micras hasta el orden de

mil/metros.

EXPRESIN Y REGISTRO DE RESULTADOS

INFORME DE ENSAYO EN BASE A PROCEDIMIENTOS, EVALUACION, .ETC.

INTERPRETACIN DE INFORMACIN

COMPARACION DE SEALES EN BASE A PATRONES, PROCEDIMIENTOS, NORMAS O CODIGOS

PROCESAR INFORMACIN

EXAMEN VISUAL DE SEALES, USO DE LUZ NEGRA Y VISIBLE PARA TINTAS FLUORESCENTES y VISIBLES.

DETECCIN

MEDIANTE REVELADOR SE EXTRE EL PENETRANTE

INTERACCIN CON EL MEDIO

DESPLAZAMIENTO DEL PENETRANTE A TRAVEZ DE LA PIEZA Y FIJACION EN GRIETAS Y FISURAS

CAMPO DE ENERGA

ENERGIA POTENCIAL PRESENTE EN LAS CARACTERISTICAS FISICAS DEL PENETRANTE COMO: TENSION SUPERFICIAL, VISCOSIDAD, ETC.

ENSAYO DE TINTAS PERMANENTES

4.5.4 EVALUACION DE LIQUIDOS PENETRANTES

(CONTROL DE CALIDAD DE LOS LIQUIDOS)

UN BUEN EXAMEN DEPENDE DE:

1. Cuidado en la aplicacin de las etapas, todas y c/u de ellas son importantes, si

se falla en una, el resultado falla.

2. Aptitud y rendimiento del sistema de penetrante utilizado para ello existen los

patrones normalizados A.S.T.M. el mtodo se basa en la comparacin de 2

imgenes, la 1ra la de un penetrante de calidad conocida, y la 2da del penetrante

de prueba, imgenes que se las observa juntas en el patrn.

LIQUIDO 1

CONOCIDO

LIQUIDO 2

DESCONOCIDO

Buena definicin Menor definicin

En el medio local no se realiza evaluacin de los lquidos para tener una idea del

comportamiento y capacidad de deteccin de los defectos o la sensibilidad dimensional de

deteccin.

4.5.5 ETAPAS DE LQUIDOS PENETRANTES

4.5.5.1 LIMPIEZA

CON DETERGENTES (No deben ser corrosivos al metal)

Remueven contaminaciones y suciedad de la superficie.

SOLVENTES Remueven aceites grasos

VAPOR

DESENGRASANTE

Para aceites pesados y grasas; por condicin de vapores,

se escurre el lquido que arrastra las grasas.

SOLUCIONES

DECAPANTES

(Alcalinos o cidos) para cajas de xidos por cidos

inhibidos o lcalis, no debe ser corrosiva para el metal se

usa de 90 a 100 de T de solucin.

REMOCION DEPINTURAS Depende del tipo de pintura. removedores alcalinos

solubles en agua entre 80 y 90 C.

LIMPIEZA ULTRASONICA Agitacin Ultrasnica asociada a todos los procedimientos

mejora el mtodo.

SOPLADO ABRASIVO Blastin.-Para remover residuos frgiles, se usa solo

cuando no aplasta los bordes del defecto.

SECADO Se debe secar toda agua o solvente para los pasos.

posteriores

4.5.5.2 APLICACIN

MTODOSINMERSIN

PULVERIZACIN

PISTOLA

COMPRESOR

AEROSOLES

PINCELES

BROCHAS

PRECAUCIONES

AL AIRE LIBRE

CON EXTRACTORES

USO DE MASCARILLAS

CONTRA ESE TIPO DE GAS

4.5.5.3 REMOCION

REMOCION DEL

EXCESO PENETRANTES PREEMULSIFICABLES CON AGUA

DE PENETRANTE PENETRANTES POSTEMUILSIFICABLES

PENETRANTES REMOVIBLES CON SOLVENTE

4.5.5.4 REVELADO

(1) POLVO SECO SOLO PARA FLUORESCENTES

(2) POLVO EN SUSPENCIN ACUOSA SE PREPARA

(3) POLVO EN SUSPENCIN NO ACUOSA EN AEROSOL, ES MAS SENSIBLE

PARA (1) Y (3) SE DEBER DAR UN SECADO PREVIO MUY LIGERO

4.5.5.5 OBSERVACION Y EVALUACION

1. Observar inmediatamente al aplicarse el revelador

2. Observar una o ms veces en los 15 o .20 minutos, si hay indicaciones dbiles,

el tiempo se puede extender

3. Observar con luz natural o artificial con una iluminacin no menor a 500 lux. (1

lux = iluminacin dada por una candela a 1 m de distancia)

4. Observar en cuarto oscuro para lquidos fluorescentes con la mejora de luz negra

de 900 a 1000 lux para mxima sensibilidad, de 200 a 250 para casos normales.

FISURAS O DISCONTINUIDAD SIMILAR

Lnea roja o fluorescente

FISURAS ESTRECHAS O PARCIALMENTE CERRADAS

Lnea a trazos

POROS GRUESOS

Indicacin grande que cubre toda un rea

POROS FINOS

Puntos distribuidos al azar o localizados

INFORME: Constar.- resultados

Condiciones de recepcin de pieza preparacin sobre la pieza, normautilizada, tipo de

proceso utilizado, tipo de limpieza, forma de aplicacin, condiciones de revelado, tiempo de

observacin.

EQUIPAMIENTO PARA LIQUIDOS PENETRANTES.

4.6 LUZ NEGRA

Los lquidos fluorescentes constituyen la tcnica ms sensible y su observacin se la realiza

con el uso de la luz negra que produce fluorescencia en el lquido.

La fluorescencia es la propiedad de ciertas substancias para emitir radiaciones de mayor

longitud de onda que la radiacin primaria (luz negra), la luz negra produce fluorescencia

en estas substancias.

La luz negra se emite entre 3200 a 4000 A de longitud de onda, es mas corta que el extremo

violeta del espectro visible, no es observable por el ojo humano.

4.6.1 CARACTERISTICAS DE LA LUZ NEGRA.

- Mata bacterias, se utiliza para desinfeccin.

- Causa quemaduras, en la piel expuesta en el tiempo.

- Produce ozono (ioniza el oxgeno).

- Daina para el ojo humano, puede quemar la retina.

- Los lquidos fluorescentes producen luz amarillo verdosa

LOS LQUIDOS FLUORESCENTES PRODUCEN LUZ AMARILLO VERDOSA VISIBLE Y

MS SENSIBLE A LA VISTA QUE OTRO TIPO DE COLOR

4.6.2 FUENTES DE LUZ NEGRA

4.6.2.1 FUENTES

- Lmparas incandescentes de luz negra con filtro rojo prpura, vida corta, muy caliente,

bajo rendimiento.

- Tubos de luz negra filtro rojo prpura, descarga de arco elctrico en atmsfera de vapor

de mercurio de baja presin. tubos pequeos de 6 a 8 varios, 220 volts.

- Tubos de 40 a 60 vatios.

- En los grupos anteriores se obtiene luz negra de baja intensidad por lo que es necesario

observar con la luz muy cerca de la pieza. Lmparas de vapor de mercurio de alta

presin son las de mejor rendimiento.

- Tipo reflector de 100 vatios concentrando el haz en pequeas reas.

- Tipo bulbo, reparten el haz en reas ms grandes

4.6.2.2 ILUMINACION

- Iluminacin mnima 950 lux (para fisuras pequeas como de amolado).

- Para fisuras abiertas a la superficie 750 lux.

- Defectos gruesos 500 lux.

- El rea debe ser obscurecida sin luz visible.

4.6.3 MANEJO Y VERIFICACIONES EN LA LUZ NEGRA

Para un mejor aprovechamiento de la luz negra, conviene tomar ciertas precauciones

simples.

Es necesario medir peridicamente la intensidad de la lmpara pues con el uso se puede

variar el rendimiento (s dispondr de un fotmetro estndar).

EL RENDIMIENTO VARIA:

1. Dentro de la lmpara del mismo tipo y marca

2. Si vara el voltaje.

3. Decae con el tiempo, puede llegar a solo el 25% del inicial.

4. La suciedad obstruye la salida de luz negra hasta en un 50%.

4.6.4 OPERACIN

- Calentamiento de 5 minutos hasta ionizar el mercurio, antes de ese tiempo no es factible

utilizar el equipo

- Si se apaga o corta la corriente, es necesario que la lmpara se enfri por 10 minutos

antes de encenderla nuevamente.

- Cada arranque resta 3 horas de vida, no se apagara si el tiempo de parada es inferior

este.

EL VOLTAJE DE RED TIENE QUE SER DEL VALOR CORRECTO Y ESTABILIZADO (120

VOLT), DEJARA DE OPERAR A 90 VOLT y CON 130 VOLT. SE QUEMARA

RAPIDAMENTE

4.7 CONSIDERACIONES EN EL ENSAYO DE TINTAS PENETRANTES

- Cuidado y exactitud en todas las etapas.

- La superficie tiene que estar limpia de tal forma que se permita la entrada del lquido a

las discontinuidades.

- La eliminacin del exceso de penetrante debe ser muy meticulosa, de tal forjv1a de

evitar la salida del penetrante del interior de la discontinuidad.

- Para liquidas lavables con agua, no usar chorro de agua o agua a presin, pues saldra

el lquido de las discontinuidades.

- Para lquidos post-emulsificables existe menor posibilidad de extraer, por lo que se

puede lavar con chorro de agua, o sumergir la pieza.

- Para lavables con agua y lavables con solvente, se limpiara el exceso de penetrante

con trapos humedecido en agua y solvente respectivamente.

- Grietas ms abiertas requieren menor tiempo de penetracin y viceversa.

- Discontinuidades de abertura ancha como las grietas por tratamiento trmico, requieren

de mtodos adecuados para no remover el lquido ingresado, para el caso se

recomienda p.e. lquidos post-emulsificables.

- Para discontinuidades de abertura estrecha, lo recomendable son lquidos fluorescentes

lavables con solvente o fluorescentes post-emulsificables, el tiempo de permanencia

para estos casos se puede prolongar sobre los 30 minutos.

- Debe existir compatibilidad en las etapas de: limpieza, aplicacin, eliminacin del

exceso de penetrante, revelado e inspeccin.

- No debe mezclarse en el proceso productos de diferentes marcas.