LABORATORIO 8

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INGENIERÍA DE MATERIALES
LABORATORIO N°: 8
“TÉCNICAS Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS UTILIZADOS EN CONTROL DE EQUIPOS Y COMPONENTES Y EN ANÁLISIS DE FALLA”
 
FECHA: 08-11-18
COMISIÓN N°: 3
INTEGRANTES:
· VALDIVIEZO, MELISA ROCIO
· GARCIA SOTO, MARCELO ALEJANDRO
· DELGADO, FABRICIO AGUSTIN
· RODRIGUEZ, GASTON NICOLAS
a) .- Ultrasonido
1) En qué consiste la técnica del pulso eco
Es una técnica que consiste en la generación de pulsos cortos y de alta frecuencia que se aplican a un transductor piezoeléctrico, el cual transforma esta energía eléctrica en vibraciones mecánicas, las cuales se transmiten por el material que se analiza, en una dirección determinada, llegando hasta el fondo de él o hasta una discontinuidad del material (hueco o falla no deseada ), reflejándose de igual forma que la luz en un espejo hacia el mismo. Este transductor transforma la energía mecánica de la vibración en un pulso eléctrico, el cual es recibido por un instrumento ultrasónico, amplificado y presentado en la pantalla de un osciloscopio 
2) Ventajas y desventajas del ensayo de ultrasonido
Ventajas del ensayo de ultrasonido
· Es una técnica muy sensible y que puede cubrir áreas muy grandes en una sola prueba, en comparación con otra técnica de ensayo no destructivo
· Mayor poder de penetración que otras técnicas de ensayo no destructivo
· Fácil acceso a la superficie de los materiales
· No representa ningún peligro para el operario
· Es portátil, por lo tanto es de gran ayuda para inspecciones de tuberías a largas distancias de la refinería o del pozo
· Gran velocidad de prueba, debido a que la operación es electrónica, proporciona indicaciones prácticamente instantáneas de la presencia de discontinuidades
· Mayor exactitud, en comparación con los demás métodos no destructivos, en la determinación de la posición de discontinuidades internas, estimando sus tamaños, orientaciones, forma y profundidad
· Alto poder de penetración, lo que permite localizar discontinuidades a una gran profundidad
· Buena resolución, siendo esta característica la que determina que puedan diferenciarse los ecos procedentes de discontinuidades próximas en profundidad
· Permite la interpretación inmediata, la automatización y el control del proceso de fabricación
· No utiliza radiaciones perjudiciales para el organismo humano y no tiene efectos sobre el material inspeccionado
· Accesibilidad, sólo requiere acceso por un lado del material
· Seguridad, no requiere condiciones especiales de seguridad
· Alta sensibilidad, permitiendo la detección de discontinuidades extremadamente pequeñas
Desventajas del ensayo de ultrasonido
· Está limitado por la geometría, estructura interna, espesor y acabado superficial de los materiales sujetos a inspección
· Localiza mejor aquellas discontinuidades que son perpendiculares al haz de sonido
· Las partes pequeñas o delgadas son difíciles de inspeccionar por este método
· El equipo puede tener un costo elevado, que depende del nivel de sensibilidad y de sofisticación requerido
· El personal debe esta calificado y generalmente requiere de mucho mayor entrenamiento y experiencia para este método que para cualquier otro de los métodos de inspección
· La interpretación de las indicaciones requiere de mucho entrenamiento y experiencia de parte del operador
3) Qué tipo de mediciones se pueden realizar con este ensayo?
Este ensayo mide las diferentes reflexiones que se producen cuando las ondas acústicas encuentran discontinuidades en su propagación.
Se aplica además para la medición de espesores; detección de zonas de corrosión en piezas que han sido fundidas, forjadas o soldadas; sencillo y fácil de aplicar como método de inspección para control de calidad; verificación de espesor. Es un ensayo aplicable en la detección de discontinuidades internas y por eso es considerado un ensayo volumétrico. En uniones soldadas sirve para detectar grietas, laminaciones, rechupes, poros, inclusiones de escoria, fusión incompleta, penetración incompleta y todas las discontinuidades internas en estos tipos de uniones. Es posible detectar con buena precisión la posición, la profundidad y en algunos
casos el tamaño de la discontinuidad
Parte práctica
- Indique los pasos para la aplicación del ensayo de Ultrasonido
· Realizar una limpieza de la superficie a analizar (pulido y ataques químico/electrolítico).
· Calibración del instrumento, que consiste en evaluar y ajustar la precisión de medida del equipo, previo al ensayo. Para ello se hace uso de patrones o calibradores estandarizados.
· Procedemos a utilizar un haz recto o angular según el caso. Selección del transductor (también llamado cabezal o palpador) según las circunstancias del ensayo.Las ondas ultrasónicas son generadas por un cristal o un cerámico piezoeléctrico (el denominado transductor) que tiene la propiedad de transformar la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Al ser excitado eléctricamente el transductor vibra a altas frecuencias generando ultrasonido. Las vibraciones generadas son recibidas por el material que se va a inspeccionar. Cabe destacar que para los aceros el haz que se debe usar es el angular
· Utilizar un acoplante, pudiendo ser gel, agua ,aceite, grasa, glicerina, vaselina, que sirve como medio de transmisión del haz.
· Una vez que ponemos el acoplante, el transductor puede estar en contacto con la superficie del material, este acoplante se utiliza para permitir el paso de las ondas del transductor a la pieza bajo examinación, ya que a las frecuencias que se utilizan para materiales metálicos no se transmiten en el aire.
· Realizar la inspección con el correspondiente transductor. Los resultados pueden ser presentados en tres formatos distintos:
Tipo A (A-scan): La presencia de discontinuidades es representada por ecos, picos, reflexiones o indicaciones sobre la pantalla del equipo
Tipo B (B-scan): muestra la sección transversal del material que está siendo inspeccionado para verificar la forma a lo largo de una discontinuidad. En la pantalla se tiene como referencia la superficie frontal y posterior de la pieza y se obtienen los datos de la longitud y profundidad de las discontinuidades
Tipo C (C-scan): Este tipo de presentación es una vista superior en forma de mapa, similar a una imagen radiográfica. En la pantalla se muestra la proyección de los detalles internos y si existe una discontinuidad se obtiene el contorno de la misma.
- Detalle la realización, y sus resultados, de las actividades que se llevaron a
cabo en forma práctica
1) se calibra el equipo de ultrasonido con los transductores y el acoplante (gel industrial) que también se utilizará en la pieza a analizar. Lo primero en calibrar es la energía en el equipo y la escala de visualización de pantalla, velocidad de sonido, tipo de pulso, frecuencia de acuerdo al transductor a utilizar ya sea recto o angular.
2) Se toma distancia de referencia en el equipo con el calibre para que el tamaño de onda pueda verse, para eso se coloca el eco al 80% por ciento de pantalla, por convención. Esto debe ser así ya que en función de la diferencia de energía (>=6dB) se puede decir si el material debe quitarse de servicio y reemplazarse. Es decir entonces que en la pantalla se visualiza el ciclo del eco sin detectar una falla al 80% y cuando el eco detecta alguna discontinuidad en la pantalla se refleja al 40% es decir la mitad.
3) Aplicación del aglomerante en la zona a analizar
4) Con todos los parámetros fijados se procede a analizar la pieza para saber si tiene alguna discontinuidad o falla interna. El análisis es exploratorio y lleva tiempo dependiendo del tamaño de la pieza, puede determinarse también en elementos en servicio como tuberías el espesor de la misma para saber cuando se ha desgastado o si los espesores difieren por excentricidad. el transductor dispara un pulso que retorna libremente si no hay falla y si detecta alguna se refleja en la pantalla del osciloscopio.
5) lectura de resultados visualizados en el display.
e) Partículas Magnéticas
La inspecciónpor partículas magnéticas es un tipo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos, que pueden dar lugar a futuras fallas de los mismos.
Se utiliza cuando se requiere una inspección más rápida que la que se logra empleando líquidos penetrantes. Existen 32 variantes del método, y cada una sirve para diferentes aplicaciones y niveles de sensibilidad.
1) Cuál es el principio físico de la técnica de partículas magnéticas?
El principio Físico en el cual se basa la inspección por partículas magnéticas es el "magnetismo" y este principio se basa en el comportamiento de los imanes.
Por definición magnetismo es: "La fuerza invisible que tiene la habilidad de desarrollar trabajo mecánico de atracción y repulsión de materiales magnetizables".
El método de ensayo de partículas magnéticas se basa en la detección del campo magnético de fuga que producen las discontinuidades superficiales y subsuperficiales de un material ferromagnético, cuando se aplica un campo magnético que lo satura. El medio de detección está constituido por partículas magnetizables de alta permeabilidad y baja retentividad, finamente divididas para su mayor movilidad. 
2) A qué tipo de materiales se puede aplicar esta técnica.
Este método se utiliza en materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto y el níquel. 
Debido a su baja permeabilidad magnética, no se aplica ni en los materiales paramagnéticos (como el aluminio, el titanio o el platino) ni en los diamagnéticos (como el cobre, la plata, el estaño o el zinc).
3) Indicar la metodología de aplicación
Las operaciones básicas a realizar secuencialmente son: 
· Preparación de la superficie de la pieza a ensayar
· Magnetización de la pieza
· Aplicación de las partículas magnéticas
· Observación (bajo luz ultravioleta), interpretación y registro de las indicaciones
· Limpieza final
· Desmagnetización de la pieza. 
Parte Práctica:
- Observe la aplicación de este ensayo
Magnetización de la pieza
Preparación de la lámpara de mercurio (se enciende una vez se haya descargado el mercurio).
Aplicación de partículas magnéticas sobre el material
Remagnetización para que las partículas se acomoden en las fisuras.
Se apaga la luz y mediante la lámpara de rayos UV se observan las muestras.
- Indique cuál es la operatoria para la aplicación de esta técnica.
· Preparación de la superficie del material: en la práctica se dispuso de materiales ferromagnéticos. Las piezas ya estaban limpias de forma que se eliminaron las impurezas perjudiciales para el ensayo(deberá estar libre de cascarilla, aceite, suciedad, restos de pinturas o recubrimientos, o cualquier otra materia que pueda afectar la sensibilidad del ensayo), permitiendo la interacción de las partículas con los campos de fuga, proporcionando un buen contraste entre partículas y superficie.
· Magnetización las piezas: empleando un yugo magnético por unos 6 segundos
· Aplicación de partículas magnéticas por Spray. El método que se aplicó fue por vía húmeda. Las partículas están sumergidas en un medio líquido que en este caso era aguarrás. Luego se hizo una constante agitación de la suspensión para asegurar la homogeneidad de las partículas y se les aplicó a cada una de las piezas.
· Remagnetización: se vuelve a magnetizar por un tiempo de tres segundo. Para que las partículas magnéticas se puedan alinear en los extremos de los defectos (fisuras, poro, inclusión no metálica, etc) donde se generan dos polos Norte y Sur.
· Observación con una lámpara de rayos ultravioleta: la luz ultravioleta (que pertenece a una familia de ondas denominadas “ondas electromagnéticas”) permite encontrar los defectos superficiales.
- Indique el resultado obtenido
Observamos pequeños defectos superficiales en los materiales, fisuras en algunas de las piezas. Este método solo es útil para fallas en superficie y no nos dice la profundidad de la fisura en caso de detectarla, revela los defectos superficiales que son identificados por líneas verde fluorescente en los materiales que estamos analizando. La aglomeración de las partículas en las fisuras hace que brille más en esos sectores y sean fácilmente identificables. En este tipo de ensayo es necesario tener una buena visión y experiencia por parte del operario.
CORRECCIONES
¿QUÉ ES UN CAMPO DE FUGA?
	
Si tenemos un imán herradura
y lo cerramos hasta aproximar sus extremos, nos queda
 
y si lo cerramos del todo, vemos que prácticamente desaparecen los polos , pero existe una pequeña cantidad de líneas de fuerza que se cierran a través del aire, a las que denominaremos FLUJO DISPERSO, el cual nos determina el CAMPO DE FUGA
 
 
Análogamente, si en un imán se efectúa un corte parcial, se forman dos polos opuestos y aparecerá en esa zona un campo de fuga, formado por las líneas de fuerza que salen de la barra y pasan a través del aire de un polo al otro.
 
Como la interpretación del camino de las líneas de fuerza dentro del imán crea dos nuevos polos, deducimos que una discontinuidad ( fisura, inclusión, variación de los parámetros magnéticos del material, etc.) dará lugar a la formación de dos nuevos polos, y por ende de un campo de fuga.
 
Vemos que: El método de partículas magnéticas consiste en la detección de campos de fuga, o sea flujos dispersos provocados por la formación de polos magnéticos de ambos lados de aquellas discontinuidades que interrumpan el camino de las líneas de fuerza
 
Por lo tanto, este método puede detectar discontinuidades en materiales que puedan ser fuertemente magnetizados o ferromagnéticos.
 
En consecuencia, en la sección que corresponde a la discontinuidad, hay una gran densidad de flujo que deberá pasar por una sección reducida. Por lo tanto, la permeabilidad será menor que en el resto de la pieza, forzando a que parte del flujo escape fuera de la misma, dando lugar a un campo de fuga.
 
Dicho campo de fuga nos permite detectar la discontinuidad, mediante un detector o medio magnético. O sean las partículas magnéticas, que son atraídas por los campos de fuga, dando lugar a la indicación de la discontinuidad.