Ensayo No Destructivos

METODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

INDICE.

1. Introducción.

2. Clasificación de los ensayos no destructivos.

3. La mecánica de fractura.

4. El binomio: mecánica de fractura – ensayos no destructivos (MF - END) como criterio de diseño.

5. Etapas básicas de inspección mediante END.

6. Los END como parte esencial del proceso de producción.

7. Los END durante la vida en servicio del componente o estructura.

8. Fiabilidad de los END.

9. Legislación de los END.

10. Tipos de ensayos no destructivos END.

1.INTRODUCCION.

Ateniéndose al ensayo de los materiales, se pueden establecer las 3 clases siguientes:

a. Ensayos funcionales.

Los ensayos funcionales se caracterizan por realizarse sobre el objeto ensayado o una réplica del mismo. Unas veces el ensayo consiste en reproducir las condiciones de servicio indefinidamente hasta producir el fallo, en cuyo caso el ensayo resulta destructivo. En otras ocasiones la muestra, sea una pieza o un sistema, se somete a solicitaciones más severas que las de servicio, sin intención de propiciar su fallo y con el propósito de verificar que su diseño es correcto, la calidad de los materiales adecuada y el montaje (si procede) idóneo.

Ejemplos de este tipo de ensayos podrían ser:

a. Ensayo reiterativo de un interruptor eléctrico.

b. Ensayo bajo presión de un tanque para gas licuado.

c. Ensayo a choque de una carrocería de automóvil.

b. Ensayos destructivos.

Requieren para su realización la destrucción o, al menos el deterioro significativo de la muestra que, en general, queda inutilizada, y es así porque ésta debe someterse a las necesidades del ensayo. Ejemplos típicos de esta clase son los ensayos mecánicos, la metalografía convencional y los analíticos clásicos. En todos ellos la toma de muestra implica un daño irreparable para el objeto ensayado. Estos ensayos, aplicados a un control de calidad estadístico permiten, sin duda, comprobar, con un cierto margen de seguridad, el nivel de calidad de la producción, obteniendo en general datos de una zona local del producto, pero no de todo su volumen, sin poder asegurar la calidad de todos los elementos de un lote.

c. Ensayos no destructivos.

Este tipo de ensayos se debe adaptar a las exigencias de la muestra para evitar su deterioro. Para conseguirlo hay que recurrir a aquellas características físicas del material que sean significativas tecnológicamente, y como éstas pueden ser muy variadas (densidad, conductividad térmica, absorbancia electromagnética, índice de refracción, estructura cristalina, etc.) de ahí que el número de END (Ensayos no Destructivos) sea potencialmente grande y su fundamento muy diverso.

Los END permiten la Inspección del 100% de la producción, si es que así se requiere, y la obtención de datos de todo el volumen del producto o pieza; con lo que contribuyen a mantener un nivel de calidad uniforme, con la consiguiente conservación y aumento de prestigio del producto, y a asegurar la calidad funcional de los sitemas y elementos.

2.CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS.

En cuanto a la clasificación de los END vamos a realizarla en función de dos criterios: según los fundamentos, y según sus aplicaciones.

a. Fundamentos.

Desde el punto de vista de los fundamentos, los END se basan, esencialmente, en la aplicación de uno o varios de los siguientes fenómenos físicos (ver la Tabla I):

- Ondas electromagnéticas (propiedades eléctricas o magnéticas).

- Ondas elásticas o acústicas.

- Emisión de partículas subatómicas.

- Otros fenómenos: capilaridad, absorción, estanqueidad...

b. Aplicaciones.

La clasificación sería la siguiente (ver la Tabla II):

- Defectología.

Detección de heterogeneidades, discontinuidades, impurezas; evaluación de la corrosión y deterioración por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas; defectos en maquinaría en movimiento; puntos calientes.

- Caracterización de los materiales.

Características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas), transferencia de calor.

- Metrología.

Control de espesores; medida de espesores por un solo lado, medida de espesores de recubrimientos; niveles de llenado.

Finalmente comentar que en la Tabla III se recopilan los principales métodos no destructivos con el tipo de defectos que son capaces de detectar, el coste del equipo y operación, así como unas pequeñas reseñas sobre cada uno de ellos.

3.LA MECANICA DE FRACTURA.

La idea original en la que se basa la Mecánica de Fractura se remonta a 1920, cuando Griffith quien, estudiando el comportamiento de materiales como el vidrio y las rocas, llegó a la conclusión de que la disminución aparente de la resistencia de un material, comparada con la obtenida por cálculo teórico a partir de las fuerzas interatómicas, es debida a que el material contiene pequeñas discontinuidades que no se pueden detectar fácilmente, que actúan según dos mecanismos complementarios, de los cuales el segundo es, con mucho, el que tiene un efecto más acusado:

- Por una parte, disminuye la sección resistente real.

- Por otra, produce un efecto de concentración de esfuerzos que hace que el esfuerzo medio sobre la sección se vea multiplicado en la punta de la grieta por un factor K, por lo que la rotura se producirá cuando la carga aparente sea sensiblemente inferior a la de rotura teórica.

La Mecánica de Fractura pretende estudiar el comportamiento de estructuras agrietadas bajo cargas de fatiga o estáticas. Este concepto proporciona un método analítico, basado en el factor de concentración de esfuerzos, que caracteriza su distribución en la vecindad de la punta de la grieta y es válido siempre que no se presente en ésta una deformación plástica importante.

Utilización de la Mecánica de Fractura para estimar la velocidad de propagación de grietas de fatiga.

En situaciones de carga a fatiga, el proceso que eventualmente lleva al fallo del componente puede ser convenientemente dividido en tres etapas sucesivas, aunque la transición entre

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