Ensayos no destructivos

Vista previa del material en texto

1 
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SALTA 
FACULTAD DE INGENIERIA 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
CATEDRA MATERIALES INDUSTRIALES 
AÑO LECTIVO: 2020 
 
TEMA 4 – ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 
 
Los principales métodos utilizados para ensayos no destructivos son los siguientes: 
 
1 – Radiografía industrial usando rayos X o rayos gamma (γ). 
2 – Ensayos por ultrasonidos. 
3 – Ensayos con partículas magnéticas. 
4 – Ensayos con corrientes inducidas (también llamadas de Foucault o de Eddy). 
5 – Ensayos por tintas penetrantes. 
6 – Ensayos por termografía. 
7 – Inspección visual 
8 – Ensayos por emisión acústica. 
 
1 - RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL - RAYOS X - RAYOS GAMMA (γ). 
 
1.1 - FUNDAMENTOS DEL MÉTODO - NATURALEZA DE LAS RADIACIONES X Y 
GAMMA (γ): 
 Los fundamentos de las técnicas de ensayo no destructivo por radiografía industrial es la 
capacidad que tienen tanto los rayos X como así también los rayos gamma (γ) de atravesar en 
mayor o menor medida un material sólido y ser luego detectados por algún método de detección 
apropiado como ser el de impresionar una película sensible, la cual mediante un revelado 
posterior deja en evidencia la existencia de la falla (caso de los rayos X) o en el caso de los rayos 
gamma (γ) ser registrados en algún dispositivo detector de radiación. 
 
Tanto los rayos X como los rayos gamma (γ) son radiaciones electromagnéticas cuyas longitudes 
de onda están comprendidas entre 10
-10 
 y 10
-7
 cm (figura 1). 
 
Los rayos X se producen cuando un haz de electrones desprendidos de un cátodo metálico y 
animados de gran velocidad, por lo tanto con una gran energía, chocan contra un obstáculo 
material, siendo este obstáculo, en el caso de los rayos X, el metal que constituye el ánodo. En 
cambio los rayos gamma (γ) son emitidos por el núcleo de los elementos radiactivos. Ambas 
radiaciones son invisibles al ser humano y se desplazan en línea recta a la velocidad de la luz (c 
= 2,998 x 10
10
 cm/seg). 
 
La diferencia esencial entre la luz, las radiaciones ultravioletas, infrarrojas, ondas de radio, rayos 
X y rayos gamma (γ) es solamente su longitud de onda o su inversa la cual recibe el nombre de 
frecuencia. Según se puede observar en la figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Espectro electromagnético. 
 2 
Ambas radiaciones tienen la propiedad de atravesar aquellos materiales que son opacos a la luz 
y ejercen una acción sobre las emulsiones fotográficas, muy parecida a la de la luz. Estas 
radiaciones atraviesan la materia más fácilmente cuanto menos densa es ésta dependiendo su 
poder de penetración de su longitud de onda. 
 
De acuerdo con la teoría cuántica, propuesta por Planck, las radiaciones electromagnéticas no 
son irradiadas en forma continua, como tiene lugar en el caso de ondas puras, sino que son 
emitidas en forma de pequeños “paquetes” o “cuantos”, cuya energía viene dada por la siguiente 
ecuación: 
 
  E = h ·  = h · c (1) 
  
Dónde: 
h = Constante de Planck = 6,624 x 10 
–34
 Joules · segundo 
 = Frecuencia de la radiación expresada en s
-1
 o Hz. La frecuencia a su vez es igual a c/. 
c = Velocidad de la luz = 2,998 x 10
10
 cm/s. 
λ = Longitud de onda expresada en cm. 
 
El “cuanto” es la menor cantidad de energía asociada con cualquier fenómeno dado. Con 
frecuencia es más conveniente considerar la radiación electromagnética como de naturaleza 
corpuscular en vez de como ondas en movimiento, en cuyo caso se debe emplear el término 
“fotón” en lugar de “cuanto”. 
 
1.2 - RAYOS X: 
 Como puede observarse en la figura 2, el tubo de radiación o de rayos X está constituido 
esencialmente por una ampolla de vidrio, en cuyo interior se coloca el filamento (cátodo) y el 
ánodo, y del cual se ha extraído el aire hasta alcanzar un grado de vacío del orden de 0,01 a 
0,001 mm de Hg. 
 
Dicho filamento está formado por un alambre fino, generalmente de wolframio (también 
conocido con el nombre de tungsteno), el cual al ser llevado a una temperatura suficientemente 
elevada emite electrones (emisión termoiónica). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Diagrama esquemático de un tubo de rayos X. 
 
La cantidad de electrones emitidos depende de la temperatura alcanzada por el filamento, 
temperatura que puede ser regulada variando la intensidad de corriente de alimentación de este 
filamento. Este haz de electrones que se originan en este filamento, y que se desplazan desde éste 
hasta el ánodo, crea un paso de corriente que se mide en miliamperes (mA). 
 3 
En los tubos modernos, el filamento va alojado en un receptáculo de sección adecuada que sirve 
para concentrar el flujo de electrones y obligar a estos a que incidan en una zona predeterminada 
del ánodo, zona que recibe el nombre de “mancha focal”. 
 
La corriente necesaria para la calefacción del filamento proviene de un transformador reductor 
normal, pero con su bobinado secundario convenientemente aislado para la alta tensión. 
 
El ánodo está constituido por un bloque de un metal que sea buen conductor del calor, por lo que 
generalmente se utiliza el cobre, en el cual se dispone adecuadamente una placa de un metal con 
alto punto de fusión (generalmente se utiliza wolframio) con una inclinación de 20 a 30° con 
respecto a la perpendicular de la dirección del eje del haz de electrones que proviene del cátodo. 
 
En los tubos de rayos X, la velocidad o energía cinética final que alcanza un electrón en el 
momento de chocar contra la superficie del ánodo considerando que partió de la superficie del 
cátodo con una velocidad inicial igual a cero, viene dada por la expresión: 
 
 1/2 m · U
2
 = e · V → U = 2 e · V (2) 
 m 
 
Dónde: 
m = Masa del electrón = 9,10956 · 10 
-28
 g. 
e = Carga del electrón = 1,60219 · 10 
-19
 coulomb. 
U = Velocidad alcanzada, expresada m/seg. 
V = Tensión de excitación, expresada en volt. 
 
Para la verificación dimensional de unidades y cálculo, recordar que 1 volt = 1 Joule/coulomb y 
que 1 Joule = 1 m
2
/kg · seg
2
. 
 
Cuando un electrón con esta energía cinética choca contra el ánodo, tiene lugar una 
transformación de energía. Si el choque del electrón se produce directamente sobre el núcleo de 
uno de los átomos de wolframio del ánodo, la energía del electrón se transforma en un cuanto de 
radiación, cuya longitud de onda mínima es: 
 
 ΔE = e · V = h · c (3) 
  
 
 min = h · c (4) 
 e · V 
 
Expresión en la cual: 
min = Longitud de onda mínima de la radiación, expresada en cm. 
h = Constante de Planck = 6,624 x 10 
–34
 Joules · segundo = 6,624 · 10
-27 
ergios · segundo. 
c = Velocidad de la luz = 2,998 · 10
10
 cm/seg. 
e = Carga del electrón. = 1,60219 · 10 
-19
 coulomb. 
V = Tensión de excitación, expresada en volt. 
 
Sin embargo, la mayor parte de los electrones que parten del cátodo sufren, al llegar al ánodo, 
interacciones con los electrones de los átomos de este, perdiendo así parte de su energía que 
servirá para arrancar algún electrón del átomo y su frenado después al chocar contra el núcleo. El 
fotón de rayos X producido tiene una energía menor que la energía cinética original del electrón, 
es decir, una longitud de onda mayorque min. 
 
 4 
1.3 - RAYOS GAMMA (γ): 
 La desintegración del núcleo de una sustancia radiactiva natural va acompañada de la 
emisión de una o más formas de radiación las cuales se denominan rayos alfa (α), beta (β) y 
gamma (γ). La radiación gamma (γ) es una forma de radiación electromagnética de la misma 
naturaleza física que los rayos X, pero presentando en general, menor longitud de onda que 
estos. Los rayos alfa (α) son núcleos de helio, en los cuales, aunque poseen una gran energía 
cinética, su poder de penetración es muy bajo. 
 
La transformación de una sustancia radiactiva es un fenómeno absolutamente independiente de 
toda acción exterior, por lo que no puede ser acelerado o detenido por ningún agente físico. Su 
radiactividad no es constante sino que disminuye de acuerdo con una ley exponencial cuyas 
características son: 
 
Sea I0 el número de átomos de un elemento radiactivo inicialmente existentes y I el número de 
átomos de dicho elemento al cabo de un tiempo t contado a partir del momento inicial, la ley que 
rige la velocidad de desintegración radiactiva es la siguiente: 
 
 d I = - λ · I (5) 
 d t 
 
En la cual λ es la llamada “Constante radiactiva”, “Constante de decaimiento” o “Constante de 
envejecimiento” y mide la probabilidad de que se transforme un átomo en la unidad de tiempo, 
sea en segundos, minutos, días o años, según el valor de dicha probabilidad para un elemento 
radiactivo considerado. 
 
La expresión anterior (5) puede ser integrada entre el valor del tiempo cero, to, cuando el número 
de nucleidos (átomos radiactivos) es Io y el tiempo t en el que el número de nucleidos que 
permanecen es I, lo que nos da: 
 
 I = Io exp (- λ · t) (6) 
 
Se designa con el nombre de “vida media” al valor de un tiempo ficticio que es el tiempo que 
duraría cada átomo de un nucleido inestable si por unidad de tiempo se desintegra el mismo 
número de ellos, de manera que I = 1/2 Io. La vida media es el valor reciproco de la constante de 
decaimiento o de desintegración, o sea tm = 1/λ. 
 
La forma más corriente de expresar la velocidad de desintegración radiactiva es considerar el 
“período de vida media” entendiendo como tal al tiempo requerido para que cualquier número 
de nucleidos, inicialmente presentes, se reduzcan a la mitad de su valor inicial, o sea para que su 
actividad llegue a ser la mitad de su valor inicial. 
 
De esta forma se obtiene: 
 
 I = 1 (7) 
 Io 2 
 
Se tiene que: 
 1 = exp (- λ · t) (8) 
 2 
 
Tomando logaritmos naturales en ambos miembros de la igualdad (8), nos queda: 
 
 5 
 ln 0,5 = - 0,6931 = - λ · tm 
 
o sea: 
 tm = 0,6931 (9) 
 λ 
 
1.4 - EQUIPOS DE GAMMAGRAFÍA: 
 Dado que la emisión de la radiación gamma (γ) de un radioisótopo no puede ser detenida ni 
modificada, es necesario alojarlo dentro de una cámara blindada que absorba esa radiación y de 
la cual pueda extraerse cuando sea necesaria su aplicación. 
 
Estas cámaras son básicamente de dos tipos: las que retienen en forma permanente a la fuente en 
su interior y que para hacer la exposición abre un diafragma colimador del haz que restringe el 
ángulo sólido de exposición a un valor determinado y las que permiten su extracción, por 
ejemplo mediante el control remoto llevando la fuente hasta el extremo de un tubo flexible que 
permite su posicionado adecuado tal como se muestra en la figura 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Diagrama esquemático de un dispositivo para gammagrafía por control remoto. 
 
1.5 - UNIDADES: 
 La longitud de onda de las radiaciones ionizantes puede ser expresada en cm, m o en Å. 
 
La energía de los rayos X se expresa en función de la energía de los electrones que producen la 
radiación por lo general se mide en “electrón voltios” (eV). 
 
En radiografía industrial para caracterizar una radiación se suele hacer en términos de fijar su 
energía y no su longitud de onda. 
 
La “cantidad de radiación” se mide en Roentgens o en Curies. 
 
El roentgen es la unidad de dosis de exposición, definida internacionalmente como la cantidad de 
radiación X o gamma (γ) que produce, en 0,001293 g de aire en condiciones normales, iones con 
una cantidad de 3,36 x 10
-10
 coulomb de electricidad de cualquier signo. 
 
El curie es la unidad de radiación definida por acuerdo internacional como la cantidad de un 
nucleido cualquiera que se desintegra a razón de 3,7 x 10
-10 
átomos por segundo. La fuerza o 
potencia de un isótopo radiactivo se expresa corrientemente en curies; sin embargo, en los 
 6 
trabajos radiográficos es frecuente utilizar otra unidad que mide la potencia de emisión en 
roentgen por hora a un metro de distancia (r.h.m.). 
 
1.6 - REQUISITOS PARA LA UTILIZACIÓN DE LA TÉCNICA RADIOGRÁFICA: 
 Los requisitos que se deben cumplir para poder usar la técnica de radiografía industrial son 
los que se indican a continuación. 
 
a. Se requiere de una fuente de radiación penetrante. Las más comunes son los rayos X 
emitidos por un objetivo de tungsteno (wolframio), pero ocasionalmente se necesitan 
fuentes emisoras de rayos gamma (γ) o neutrones. 
 
b. Se necesita un sistema de detección de radiación. Normalmente se utiliza una película 
especial para detectar la radiación transmitida a través del material. Otros detectores de 
radiación incluyen pantallas fluorescentes, contadores Geiger y xerografías. 
 
c. La falla o discontinuidad dentro del material debe tener una característica de absorción de 
la radiación que debe ser distinta a la del material mismo. 
 
1.7 - REALIZACIÓN DE LA RADIOGRAFÍA UTILIZANDO UNA PELÍCULA 
SENSIBLE: 
 En la técnica no destructiva de radiografía por rayos X (figura 4), un tubo de rayos X es la 
fuente de radiación. Los rayos X se emiten a partir de un cátodo de filamento de tungsteno que se 
aceleran a un voltaje alto hacia un material de ánodo que también es de tungsteno. El haz excita 
electrones en las capas interiores del objetivo de tungsteno, emitiéndose un espectro continuo de 
rayos X al regresar los electrones a sus estados de equilibrio. Los rayos X emitidos se dirigen 
hacia el material a revisar. Una pequeña fracción de los rayos X es transmitida a través del 
material para exponer la película. 
 
La película sensible se coloca en un soporte (o chasis) de material flexible opaco a la luz y entre 
cada cara de la película y el soporte se coloca una pantalla intensificadora que puede ser de 
plomo o sales fluorescentes. 
 
Una vez armado el chasis, este se coloca en contacto con la muestra a radiografiar y aplicando 
luego la radiación X o gamma (γ) que atraviesa la muestra y llega a la película sensible 
produciendo el efecto fotográfico. En la figura 4 se muestra esquemáticamente lo indicado 
anteriormente. 
 
 La intensidad I del haz de rayos X transmitidos depende del coeficiente de absorción (µ) y del 
espesor del material (x), de acuerdo con la siguiente expresión: 
 
 I = Io · exp (-  · x) = IO · exp (- m ·  · x)(10) 
 
Dónde: 
Io = Es la intensidad del haz de rayos x emitido por la fuente. 
I = Es la intensidad del haz de rayos x que llega a la película radiográfica. 
 = Es el coeficiente de absorción lineal (expresado en cm
-1
). 
m = Es el coeficiente de absorción de masa (expresado en cm
2
/g). 
 = Es la densidad del material ensayado (expresada en g/cm
3
). 
x = Es el espesor del material ensayado (expresado en cm). 
 
 
 
 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Diagrama esquemático de los elementos de un dispositivo de prueba radiográfico de rayos X 
no destructivo. 
 
En la tabla 1 se muestran los valores numéricos de los coeficientes de absorción de masas (μm) 
para algunos materiales seleccionados. 
 
Tabla 1 – Densidades y coeficientes de absorción de masa de algunos elementos seleccionados 
para rayos X de tungsteno y de neutrones. 
 
Elemento 
Densidad 
(g/cm
3
) 
m (rayos X) 
 = 0,098 Å 
(cm
2
/g) 
m (neutrones) 
 = 1,08 Å 
(cm
2
/g) 
Hidrógeno ------- 0,280 0,11 
Berilio 1,85 0,131 0,0003 
Carbono 2,2 0,142 0,00015 
Nitrógeno 0,00116 0,143 0,048 
Oxígeno 0,00133 0,144 0,00002 
Magnesio 1,74 0,152 0,001 
Aluminio 2,7 0,156 0,003 
Silicio 2,33 0,159 0,001 
Titanio 4,54 0,217 0,001 
Hierro 7,87 0,265 0,015 
Níquel 8,9 0,310 0,028 
Cobre 8,96 0,325 0,021 
Cinc 7,133 0,350 0,0055 
Molibdeno 10,2 0,790 0,009 
Estaño 7,3 1,170 0,002 
Tungsteno 19,3 2,880 0,036 
Plomo 11,34 3,500 0,0003 
 
1.7.1 - Interpretación de los resultados de un ensayo de rayos X: Luego de realizar el ensayo 
no destructivo por la técnica de radiografía industrial y una vez revelada la película radiográfica, 
al efectuar la interpretación de los resultados del ensayo de acuerdo al aspecto que presenta la 
película radiográfica pueden presentarse los siguientes casos los cuales se indican en la figura 5: 
 
a) Los rayos X emitidos por la fuente llegan directamente a la película radiográfica, atravesando 
el aire, sin pasar por la zona donde está ubicada la muestra del metal que se está ensayando, 
corresponde a la zona “1” de la figura 5, en este caso la relación de I/Io, calculada a partir de la 
densidad y coeficiente de absorción de masa del aire y la distancia existente entre la fuente de 
rayos X y la película radiográfica, será ligeramente inferior a uno lo cual significa que el aire 
 8 
casi no absorbe nada de rayos X y por lo tanto la película radiográfica es totalmente 
impresionada por los rayos X y al revelarla tendrá un aspecto negro o un gris muy oscuro casi 
negro. 
 
b) Los rayos X emitidos por la fuente atraviesan el aire y llegan a la probeta de metal que se está 
ensayando, corresponde a la zona “2” de la figura 5, en este caso el valor de la relación I/Io va a 
depender del valor de la densidad del metal, de su coeficiente de absorción de masa y del espesor 
que tenga la probeta del metal ensayado. En este caso, por lo general, la relación I/Io toma 
valores muy bajos del orden de 10
-4
 a 10
-5
 lo que significa que el metal ensayado absorbe 
prácticamente casi todos los rayos X emitidos por la fuente y por lo tanto a la película 
radiográfica no llega prácticamente nada de radiación por lo que permanece prácticamente 
“virgen” (en esta zona 2) y al ser revelada se verá transparente o de un color gris 
extremadamente claro. 
 
c) Los rayos X emitidos por la fuente atraviesan tanto el aire como también la probeta de metal 
que se está ensayando y llegan al lugar donde está ubicado el defecto y también atraviesan el 
mismo, corresponde a la zona “3” de la figura 5, en este caso el valor de la relación I/Io va a 
depender del valor de la densidad del metal, de su coeficiente de absorción de masa, del espesor 
que tenga el defecto y del espesor residual (espesor total menos espesor del defecto) que le queda 
a la probeta del metal ensayado. Por lo general, la relación I/Io calculada en base a lo indicado 
antes toma valores bajos del orden de 10
-2
 a 10
-3
 lo que significa que el metal ensayado absorbe 
menor cantidad de los rayos X emitidos por la fuente, esta cantidad va a depender del espesor del 
defecto cuanto mayor sea la dimensión del mismo tanto menor metal disponible que habrá para 
absorber la radiación y por lo tanto a la película radiográfica será más o menos impresionada 
cuanto mayor o menor sea el espesor del defecto y al ser revelada presentará una variación de 
color desde un gris oscuro para de defectos gruesos hasta un gris claro para defectos finos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 – Diagrama esquemático mostrando la interpretación de un ensayo de detección de defecto en 
un metal mediante radiografía industrial. 
 
1.8 - FACTORES QUE AFECTAN LOS ENSAYOS RADIOGRÁFICOS POR RAYOS X: 
 Además de la geometría y las propiedades físicas de la discontinuidad, existen también 
otros factores que afectan la facilidad con la cual ésta puede ser detectada la discontinuidad 
(figura 6), entre los que se pueden mencionar los siguientes: 
 
a. Los huecos por contracción o las porosidades gaseosas en piezas fundidas pueden 
detectarse, si su tamaño está dentro de la sensibilidad de la técnica radiográfica. Los 
 9 
huecos o porosidades por lo general son redondos, por lo que no es crítica la dirección de 
los rayos X, en comparación con la orientación de la fundición. Los huecos o porosidades 
están llenos ya sea con un gas o con un vacío, y sus coeficientes de absorción son muy 
diferentes al del metal. 
 
b. Las inclusiones no metálicas en productos laminados pueden aplanarse durante el proceso 
de deformación. Si los rayos X son perpendiculares a la inclusión, las inclusiones 
delgadas pueden no causar un cambio de intensidad notable. Deberán modificarse ya sea 
la disposición entre la fuente de rayos X y el defecto, o utilizar alguna otra técnica de 
ensayo no destructivo. 
 
c. La detección de grietas causadas por procesos de fundición, soldadura, fatiga incipiente o 
esfuerzo y corrosión dependen de la geometría de las mismas. Si la grieta es 
perpendicular a la radiación incidente puede que no sean detectadas, pero serán 
observadas con facilidad si es paralela a la radiación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – Diagrama esquemático de la importancia de la orientación en la detección con radiografía de 
discontinuidad en un material. 
 
La radiografía con rayos gamma (γ) emplea una radiación intensa de una sola longitud de onda, 
producida por la desintegración nuclear de materiales radiactivos. La intensidad de la radiación 
dependerá del tipo y tamaño de la fuente radiactiva. El cobalto 60 produce rayos gamma (γ) de 
una energía de aproximadamente 1,33 x 10
6
 eV (o una longitud de onda de aproximadamente de 
0,009 Å ó 0,0009 nm) en promedio. Los rayos gamma (γ) son más poderosos que los rayos X 
provenientes del tungsteno (aproximadamente 0,125 x 10
6
 eV, ó 0,098 Å). En consecuencia, en 
materiales absorbentes de considerable espesor se utiliza el Co
60
. El coeficiente de absorción de 
masa de la mayor parte de los elementos para rayos gamma (γ) de Co es de aproximadamente 
0,055 cm
2
/g. Cuando se requieren radiaciones menos intensas se utiliza el cesio 137, que produce 
rayos gamma (γ) de 0,66 x 10
6
 eV, y el iridio 192, que produce rayos gamma (γ) de 0,31 a 0,60 x 
10
6
 eV. 
 
La intensidad de la fuente de rayos gamma se reduce con el tiempo, de acuerdo a lo indicado por 
la siguiente ecuación: 
 
 I = Io · exp (- · t) (11) 
 
Donde  es la constante de decaimiento del material, expresada en seg
-1
, y t el tiempo, expresado 
en segundos. La vida media es el tiempo requerido para que I se reduzca de 1,0 a 0,5 de Io. La 
vida media de los diversos radioisótopos es muy variable. Así, por ejemplo, la vida media del 
rubidio 87 es de 4,7 x 10
9
 años, la delcobalto 60 es de aproximadamente 5,27 años, y la del 
 10 
iridio 192 de 74 días. Cabe aclarar que usualmente después de transcurrir dos periodos de vida 
media la fuente se considera que ya no es adecuada y debe ser reemplazada. 
 
La radiografía utilizando neutrones también es usada en algunas ocasiones, porque los 
neutrones son absorbidos por interacciones nucleares en lugar de electrónicas. Materiales con 
coeficientes de absorción similares para rayos gamma (γ) o para rayos X pueden distinguirse con 
facilidad mediante la radiografía utilizando neutrones (tabla 1). Sin embargo, normalmente la 
fuente de neutrones es un reactor nuclear el cual muchas veces no está fácilmente disponible. 
 
1.9 - DETECCIÓN DE LA RADIACIÓN: 
 Cuando las partículas cargadas pasan a través de la materia, estas causan la excitación e 
ionización de las moléculas del material. 
 
La ionización se produce por la acción directa del campo eléctrico sobre los orbitales de 
electrones de los átomos. 
 
Los rayos X o gamma (γ) no producen ionización en forma directa. Cuando estos rayos son 
absorbidos por la materia, se emiten electrones desde los átomos del material. Estos electrones 
tienen una elevada energía y producen la ionización hasta que esta se agote. 
 
Cuando una partícula cargada pasa a través de un gas contenido en una cámara, en la cual se ha 
aplicado un pequeño campo eléctrico transversal, los iones producidos se moverán yendo al 
electrodo que tiene carga opuesta. 
 
Las cámaras llenas de gas, usadas para colectar los iones formados por la radiación ionizante, se 
denominan cámaras de ionización. 
 
Estas cámaras consisten en un cilindro conductor con un electrodo central aislado, tal como se 
muestra en la figura 7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Esquema de una cámara de ionización. 
 
Si una cámara de ionización es expuesta a una emisión constante de radiación ionizante y el 
voltaje aplicado es aumentado, la corriente aumentará hasta un cierto valor del voltaje, después 
del cual no habrá un mayor incremento de la corriente. Esta corriente se conoce como corriente 
de saturación y corresponde a la condición en la cual todos los iones producidos inicialmente, 
viajan a través de sus electrodos respectivos no recombinándose con los iones que van teniendo 
lugar. Entonces si el campo aplicado es aumentado aún más, sucede un nuevo fenómeno, los 
iones primarios formados por las partículas cargadas, producen iones adicionales antes de ser 
colectados por los electrodos. El valor de la corriente de salida es ahora proporcional a la energía 
de la radiación. Estas cámaras se conocen como contadores proporcionales. Si el campo aplicado 
se aumenta aún más, un simple par de iones en la cámara es suficiente para causar el paso de un 
gran pulso de corriente de ionización. Este instrumento es conocido como contador Geiger – 
Muller. 
 11 
2 - ENSAYOS POR ULTRASONIDOS: 
 
2.1 - GENERALIDADES: 
 Dentro de los métodos de ensayos no destructivos se ha extendido ampliamente el método 
de ultrasonidos. Las posibilidades de aplicación de este método abarcan entre muchas otras, las 
siguientes aplicaciones: control de calidad, mantenimiento preventivo, metrología, estudio de la 
estructura interna del material, etc. 
 
En este método la manifestación de los defectos o fallas se visualizan mediante un osciloscopio 
de rayos catódicos, este es uno de los ensayos que no constituye de por sí un documento objetivo 
sino un elemento subjetivo, a diferencia de otros métodos en los cuales la observación se realiza 
sobre las piezas (tintas penetrantes, partículas magnéticas, etc.) o sobre una placa sensible 
impresionada por rayos X o rayos gamma (). 
 
2.2 - FUNDAMENTOS TEÓRICOS: 
 Los fundamentos teóricos del método de ensayo no destructivo por la técnica de 
ultrasonidos se basan en la capacidad que tienen este tipo de ondas sónicas de propagarse, a 
distintas velocidades de propagación, a través de distintos medios materiales en ensayo y de las 
variaciones que producen las discontinuidades que están contenidas en el material, en su 
propagación. Se entiende por ondas ultrasónicas, a aquellas ondas sónicas que poseen una 
frecuencia superior a 20 KHz. 
 
Los ultrasonidos son ondas acústicas de idéntica naturaleza que las ondas sónicas, 
diferenciándose de éstas en que su campo de frecuencias se encuentra por encima de la zona 
audible para el ser humano. 
 
Las ondas sónicas se pueden dividir en: 
 
a) Infrasónicas: Son aquellas ondas que tienen una frecuencia inferior a los 16 Hz. (Hz = 
ciclos/seg.), no son audibles por el ser humano. 
 
b) Sónicas: Son las ondas con una frecuencia comprendida entre 16 Hz y 20 KHz, son audibles 
por el ser humano. 
 
c) Ultrasónicas: Se trata de las ondas que poseen una frecuencia superior a los 20 KHz, no son 
audibles por el ser humano. 
 
Por los fenómenos que provocan en su propagación en los sólidos, líquidos y gases y debido, 
fundamentalmente, al desarrollo de los sistemas de generación de vibraciones ultrasónicas han 
dado lugar a numerosas aplicaciones técnicas y científicas. 
 
La técnica de ultrasonido es de frecuente aplicación en controles dimensionales y de defectos 
macroscópicos (discontinuidades), en materiales que presentan conductividad acústica (metales, 
cerámicos, plásticos, etc.). En este caso, el campo de energía en forma de ondas acústicas no 
audibles, interacciona con el material (medio elástico). 
 
Un material puede, a la vez, transmitir y reflejar ondas elásticas. Un transductor ultrasónico 
hecho de cuarzo, de titanato de bario o de sulfato de litio aprovecha el efecto piezoeléctrico para 
introducir una serie de pulsos elásticos de alta frecuencia en el material, por lo general por 
encima de los 100.000 Hz. Los pulsos crean una onda de deformación por compresión, que se 
propaga a través del material. La onda elástica se transmite a través del material a una velocidad 
que depende del módulo de elasticidad y de la densidad del mismo. 
 12 
2.3 - TIPOS DE ONDAS: 
 Es posible distinguir cuatro tipos de ondas ultrasónicas, las que se indican a continuación: 
 
2.3.1 - Ondas longitudinales: Tipo de onda en la cual las oscilaciones ocurren en la dirección 
longitudinal, es decir, según la dirección de propagación. Debido a que están activas en ellas 
fuerzas de compresión y de dilatación, se denomina también onda de presión o compresión y, 
debido también a que su densidad de partícula fluctúa, se le ha dado el nombre de onda de 
densidad (Figura 8). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Esquema de las ondas longitudinales. 
 
2.3.2 - Ondas transversales: En este tipo de onda la dirección de propagación es perpendicular 
a la dirección de vibración. En el ejemplo de la figura 9, la onda que se propaga de izquierda a 
derecha, la excitación se produce una fuerza cortante periódica en el borde izquierdo. En los 
cuerpos sólidos, tal fuerza cortante se transmite a las partículas de los planos adyacentes, dando 
lugar a oscilaciones transversales retardadas según su distancia al plano de excitación. Esta onda 
se denomina también onda de cizalladura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 – Esquema de las ondas transversales. 
 
2.3.3 - Ondas de superficie: La onda de superficie o de Rayleigh se propaga solamente en la 
periferia plana o curva de un sólido “semi-infinito” siguiendo las irregularidades de la superficie 
o contorno del mismo. Se puede considerar como un tipo especial de onda transversal. Figura 10. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 – Esquema de las ondas de superficie. 
 13 
2.3.4 - Ondas de Lamb: Si el sólido semi-infinito se reduce en espesor, se obtiene un filete en 
el que la onda puramente de superficie ya no puede existir como tal, a no ser que su longitud de 
onda sea considerablemente menor que el espesor del filete. Cuando el espesor es del mismo 
ordenque las longitud de onda se producen varios tipos de ondas de filete o también llamadas 
ondas de Lamb. Estas ondas de Lamb presentan, siempre, componentes de la oscilación de 
partículas en ángulo recto a la superficie. 
 
Se conocen dos tipos básicos de ondas de Lamb: 
 
i) Onda simétrica o de dilatación – Figura 11. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11 – Esquematización de las ondas de Lamb, simétrica o de dilatación. 
 
ii) Onda asimétrica o de flexión – Figura 12. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12 – Esquematización de las ondas de Lamb, asimétrica o de flexión. 
 
2.4 - GENERACIÓN DE ONDAS ULTRASÓNICAS: 
 El método más utilizado para generar ondas ultrasónicas es el efecto piezoeléctrico, el 
mismo consiste en la propiedad que tienen ciertos cristales (cortados según una determinada 
orientación de sus ejes cristalográficos “X” o “Y”) de que al serle aplicada en sus caras opuestas 
una presión mecánica, se producen cargas eléctricas sobre las mismas, una de las caras contendrá 
cargas positivas y la otra cargas negativas, invirtiéndose el signo de las cargas cuando se pasa de 
esfuerzo de compresión a esfuerzo de tracción. Inversamente, si se le aplican cargas eléctricas a 
las caras del cristal, este se tracciona o comprime según cuál sea el signo de las cargas, 
produciéndose vibraciones mecánicas u ondas mecánicas. En base a estos fenómenos es que al 
aplicar un elemento conductor sobre una cara del cristal y alimentándolo con una tensión 
eléctrica, el conjunto funciona como generador de ondas mecánicas, en este caso de ultrasonido. 
Los materiales más comunes son: cuarzo, sulfato de litio y cerámicas, tales como, titanato de 
bario, metaniobato de bario y zirconato de plomo. 
 
Este cristal se monta en una pequeña caja metálica y el conjunto recibe el nombre de palpador o 
cabezal. El palpador puede ser emisor o receptor o emisor y receptor en el mismo cabezal. 
 
Un material puede, a la vez, transmitir y reflejar ondas elásticas. Un transductor ultrasónico 
hecho de cuarzo, titanato de bario o sulfato de litio aprovecha el efecto piezoeléctrico para 
introducir una serie de pulsos elásticos a alta frecuencia en el material, por lo general por encima 
de los 100.000 Hz. Los pulsos crean una onda de deformación por compresión, que se propaga a 
través del material. La onda elástica se transmite a través del material a una velocidad que 
depende del módulo de elasticidad y de la densidad del mismo. En el caso de una barra delgada 
la ecuación es: 
 14 
 
 v = 5,26 · E · g . (12) 
  
 
Donde E es el módulo de elasticidad expresado en psi (lb/pulg
2
), g es la aceleración debida a la 
gravedad (386,09 pulgadas/seg
2
), y  es la densidad del material expresada en g/cm
3
, el valor 
5,26 es un factor numérico de conversión que incluye el coeficiente para la conversión de 
unidades de g/cm
3
 a lb/pulg
3
. Para pulsos que se propagan en materiales más gruesos se 
requieren expresiones más complicadas. En la tabla 2 aparecen ejemplos de velocidades 
ultrasónicas en volumen v para algunos materiales seleccionados. 
 
Tabla 2 – Velocidades ultrasónicas para algunos materiales seleccionados. 
 
Material 
Velocidad 
en el volumen 
(plg/s x 10
5
) 
Modulo 
de elasticidad 
(psi x 10
6
) 
Densidad 
(g/cm
3
) 
Aluminio 2,03 10,4 2,7 
Cobre 1,38 16,0 8,96 
Plomo 0,48 2,4 11,34 
Magnesio 2,01 6,6 1,74 
Níquel 1,90 30,0 8,9 
60 % Ni – 40 % Cu 1,77 26,0 8,9 
Plata 1,05 10,9 10,49 
Acero inoxidable 1,96 28,5 7,91 
Estaño 1,08 8,0 7,3 
Tungsteno 1,81 58,9 19,25 
Aire 0,13 ----- 0,0013 
Vidrio 2,19 10,4 2,32 
Lucita 0,67 0,5 1,18 
Polietileno 0,46 0,18 0,9 
Cuarzo 2,00 10,0 2,65 
Agua 0,59 ----- 1,00 
 
2.5 - PROPIEDADES DE LOS PALPADORES: 
 La sensibilidad de un palpador es función de la cantidad de energía eléctrica transformada 
en energía ultrasónica. 
 
La resistencia al desgaste depende fundamentalmente si el cristal está directamente en contacto 
con la pieza o protegido, solamente los cristales de cuarzo, por su alta resistencia, pueden 
utilizarse sin protección. 
 
El poder resolutivo de un palpador es la mayor o menor separación que aparece entre dos ecos 
de fondo para la definición de dos escalones de muy pequeña diferencia. 
 
Si se utiliza un palpador con elevado poder resolutivo, los ecos de fondo aparecen perfectamente 
separados entre sí, a pesar de que la diferencia de espesores sea mínima. 
 
2.6 - TIPOS DE PALPADORES: 
 El palpador generalmente está compuesto por un cristal que está ubicado dentro de una 
carcasa metálica el que recibe un corto impulso eléctrico, entre dos caras opuestas, originándose 
en una de ellas una vibración mecánica de una determinada frecuencia (que depende del material 
del cristal y de su espesor), amortiguándose paulatinamente. 
 15 
Los palpadores pueden ser de dos tipos: 
 
2.6.1 - Palpadores normales: Son aquellos en los cuales la propagación de las ondas es normal 
a la superficie del material en ensayo. 
 
Consta de un solo cristal que puede ser de cuarzo o plaquitas de otros materiales piezoeléctricos, 
dependiendo la elección de la performance que se exija para el mismo (mayor sensibilidad, poder 
resolutivo y resistencia al desgaste). 
 
Pueden subdividirse en dos clases: 
 
2.6.1.1 - Simples o longitudinales: Están constituidos por un cristal, un material de protección, 
un amortiguador, un filtro, una aislación acústica y finalmente una carcasa metálica según puede 
observarse en la figura 13. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13 – Esquema de un palpador simple o longitudinal. 
 
2.6.1.2 - Dobles o tipo S - E: Están constituidos por dos cristales separados, los cuales actúan 
uno como generador de ondas ultrasónicas y el otro como receptor, normalmente están montados 
en cuñas de plexiglás con un acoplamiento, de una fina película de aceite, entre el plexiglás y el 
cristal según se muestra en la figura 14. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14 – Esquema de un palpador doble o tipo S – E. 
 
El montaje de los mismos se realiza con una cierta inclinación y tiene un trayecto previo de 
plexiglás bastante largo. A raíz de esto, es posible obtener una mayor resolución del palpador 
 16 
inmediatamente debajo de la superficie del objeto a controlar, dado que el trayecto que hace el 
haz penetra con su parte divergente en la pieza. 
 
2.6.2 - Palpadores angulares: Son palpadores especiales que posibilitan la emisión del haz de 
ondas ultrasónicas bajo un cierto ángulo, se construyen únicamente para ángulos de refracción de 
las ondas transversales entre 35 y 80º, los de utilización más frecuente son los de 45º - 60º - 70º y 
80º, este ángulo se denomina ángulo de entrada. Figura 15. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15 – Esquema de un palpador angular. 
 
El cristal de este tipo de palpador origina una onda longitudinal, la que luego de recorrer un 
trayecto previo en el plástico llega con un ángulo determinado a la superficie de la pieza que se 
está controlando refractándose como ondas transversales. 
 
Los palpadores superficiales son simplemente palpadores con un ángulo de conexión de 90º. 
 
2.7 - NOMENCLATURA GENERAL DE LOS PALPADORES: 
 Los palpadores llevan grabado en su cuerpo un código o sigla alfa – numérica que indica 
las características de los mismos. A modo ilustrativo se indica: 
 
Q = cristal de cuarzo 
B = Cristal de titanato de bario 
K = Cristal especial 
 
Los números que aparecen luego de la indicación del tipo de cristal indican la frecuencia en 
megahertz (MHz) a la cual opera el cristal. 
 
También llevan adosada otra serie de letras que indican diversas características del cristal, así por 
ejemplo tenemos: 
 
La letra “S” luego del númerode frecuencia indica que el palpador tiene suela protectora. 
La letra “T” luego del número de frecuencia indica que el palpador es estanco al agua. 
La letra “M” antes de la indicación del tipo de cristal indica que el palpador es miniatura. 
La letra “S” antes de la “M” indica que el palpador es subminiatura. 
La letra “W” antes de la indicación del tipo de cristal indica que el palpador es angular. 
La letra “O” antes de la indicación del tipo de cristal indica que el palpador es de ondas 
superficiales. 
 
Por ejemplo: un palpador que tuviera grabado el código: “Q 20 W” sería un palpador de cristal 
de cuarzo que opera a la frecuencia de 20 MHZ y es del tipo angular. 
 
 
 
 17 
2.8 - EQUIPO PARA ANÁLISIS POR ULTRASONIDOS: 
 El instrumento consta básicamente de un generador de impulsos ultrasónicos, de un 
transmisor de pulsos, de un receptor amplificador y de un oscilógrafo de rayos catódicos, según 
se puede observar en la figura 16. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16 – Equipo para análisis por ultrasonidos. 
 
El circuito generador dispara al circuito transmisor un impulso de emisión el que a su vez se 
transmite sobre el cristal piezoeléctrico, quien genera un paquete de ondas ultrasónicas. 
 
Simultáneamente el generador libera pulsos hacia el tubo de rayos catódicos, en cada pulso se 
genera un pulso brillante que atraviesa la pantalla a una velocidad tal que el ojo humano ve una 
línea recta. 
 
El primer pulso de emisión aparece como una deflexión vertical de la línea de base, sobre el 
borde izquierdo de la pantalla, aún sin haber tocado la pieza con el palpador. 
 
Como el pulso sónico es reflejado (eco) por el fondo de la pieza, por una falla o por una 
discontinuidad, etc., aparece como una deflexión en la pantalla, hacia la derecha del punto de 
emisión, la distancia entre estas dos señales depende del tiempo en que invierte el impulso 
ultrasónico en recorrer la pieza en ensayo. 
 
El funcionamiento del instrumento es independiente de las características de los palpadores 
utilizados. Las diversas trayectorias de los impulsos ultrasónicos, especialmente al utilizar 
palpadores angulares, y a la diferencia de propagación de los distintos tipos de ondas 
(longitudinales, transversales, superficiales, etc.) deben ser tenidas en cuenta al efectuar el 
ensayo, realizándose el debido ajuste y calibración para cada tipo de onda. 
 
Los equipos tienen una serie de controles que dependen fundamentalmente del modelo, marca y 
antigüedad del mismo, pero en forma general existen tres controles básicos o principales: 
 
a. Rango (range): Regula el campo de aplicación del equipo, puede estar graduado en 
puntos, milímetros y/o metros; suelen ser uno ó dos diales, en este último caso uno es 
para ajuste grueso y el otro es para ajuste fino. En realidad regulan la velocidad de 
desplazamiento del punto luminoso hasta que la subida de los ecos de fondo aparezcan en 
los puntos preestablecidos para calibrar el equipo.- 
 
b. Desplazamiento (delay): Este es un corrimiento del cero, es un ajuste del equipo similar 
al rango pero corre los ecos manteniendo la distancia y la paralelidad entre los mismos 
constante. 
 
 18 
c. Amplificación: Con este control se puede variar la altura de los ecos en la pantalla, 
generalmente esta graduado en decibeles. 
 
2.9 - ACOPLAMIENTO: 
 Para el ensayo de piezas deben utilizarse ondas de suficiente intensidad tal que puedan 
atravesar el material. Al presionar sobre la pieza con el cabezal o palpador, este no mantendrá 
contacto directo con aquella en toda su superficie, sino que siempre habrá entre ambas una capa 
de aire, que resulta un impedimento insalvable para el paso de las ondas, este inconveniente se 
supera utilizando un medio acústico de acoplamiento, en la práctica este medio de acople es 
generalmente agua, aceite, grasa, glicerina, vaselina, etc. que reducen la impedancia acústica. 
 
Las características que debe cumplir un líquido para que pueda ser usado como medio de 
acoplamiento son las siguientes: 
 
 Debe tener buena humectabilidad: Esta propiedad se refiere a la capacidad de mojar de 
mojar la superficie que se está estudiando y el palpador, una baja humectabilidad influye 
en forma negativa en los resultados del ensayo por ultrasonidos. 
 
 Debe poseer una viscosidad adecuada: Una viscosidad inadecuada ya sea muy baja o 
muy elevada dificulta la aplicación del medio de acoplamiento. 
 
 Debe tener baja atenuación: Esta característica es muy importante ya que un medio de 
acoplamiento con elevada atenuación dificultara el paso de las ondas ultrasónicas. 
 
 Debe tener bajo costo: Esta característica es obvia, ya que un medio de acoplamiento de 
costo elevado atenta directamente contra el costo del análisis por ultrasonidos. 
 
 Debe ser fácilmente removible: Un medio de acoplamiento que no sea fácilmente 
removible dificultará la limpieza de la pieza luego de la realización del ensayo por 
ultrasonidos. 
 
 No debe ser tóxico: Un medio de acoplamiento que sea tóxico tendrá efectos negativos 
sobre la salud de la persona que realiza el análisis por ultrasonidos. 
 
 No debe ser corrosivo: Un medio de acoplamiento que sea corrosivo puede atacar la 
pieza en ensayo y el palpador afectando los resultados del ensayo por ultrasonidos. 
 
 Debe tener una impedancia acústica adecuada: Un medio de acoplamiento que tenga 
una impedancia acústica inadecuada, afectara la velocidad de propagación de las ondas 
ultrasónicas y con ello los resultados del análisis. 
 
2.10 - MÉTODOS BÁSICOS DE ULTRASONIDO: 
 Se utilizan por lo común tres técnicas para inspeccionar ultrasónicamente un material. 
 
2.10.1 - Método de pulso y eco, o de reflexión: Se genera un pulso ultrasónico que es 
transmitido a través del material (figura 17). Cuando la onda elástica choca con una interfase, 
parte de la onda se refleja, regresando al transductor. En un osciloscopio es posible desplegar 
tanto el pulso inicial como el reflejado. 
 
 
 
 
 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17 – Diagrama esquemático de la prueba ultrasónica de pulso y eco. El tiempo requerido para que 
un pulso viaje a través del metal, se refleje desde una discontinuidad del lado opuesto y regrese al 
transductor, se mide mediante un osciloscopio. 
 
En la pantalla del osciloscopio se mide el tiempo requerido para que el pulso viaje del 
transductor a la interfase reflejante (defecto) y de regreso. Si se conoce la velocidad a la cual el 
pulso viaja dentro del material, se podrá determinar cuánto es el recorrido de la onda elástica y 
calcular la distancia debajo de la superficie a la cual la interfase reflejante (defecto) está ubicada. 
De no existir fallas en el material, el haz se reflejará desde su lado opuesto y la distancia medida 
corresponderá a dos veces el espesor de la pared. 
 
Las formulas a utilizar en este caso son: 
 
 D = ν · t (13) 
Y también: 
 D = 2 · e (14) 
 
Siendo: 
D = Distancia total recorrida por la onda ultrasónica, expresada en pulgadas. 
ν = Velocidad de transmisión ultrasónica del material, expresada en pulgadas/segundo. 
t = Tiempo empleado por la onda ultrasónica en recorrer la distancia D, expresado en segundos. 
e = Espesor de la pieza o profundidad a la que se encuentra el defecto, expresado en pulgadas. 
 
Si existe una discontinuidad y está correctamente orientada debajo del transductor, por lo menos 
una porción del pulso se reflejará sobre la misma, registrándose en el transductor en un menor 
período. Ahora, estos cálculos muestran que existe una discontinuidad dentro del material, e 
incluso indican la profundidad a la cualestá la discontinuidad por debajo de la superficie. 
Moviendo el transductor, se podrá estimar el tamaño de la discontinuidad. Existen técnicas de 
barrido automático pueden mover el transductor sobre la superficie, desplegando los resultados 
de todo un barrido, y mostrando la ubicación exacta de los defectos. Si también se combina la 
holografía con los ultrasonidos, se podrá obtener una imagen tridimensional de las 
discontinuidades. 
 
2.10.2 - Método de transmisión de un pulso a través del medio: En un transductor se genera 
un pulso ultrasónico y mediante un segundo transductor se detecta en la superficie opuesta 
(figura 18). Los pulsos iniciales y los transmitidos se despliegan en el osciloscopio. La pérdida 
 20 
de energía entre el pulso inicial y el transmitido depende de si existe o no discontinuidad dentro 
del material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 18 – Diagrama esquemático de la prueba ultrasónica de transmisión de un pulso a través del 
medio. La presencia de una discontinuidad refleja una porción del haz transmitido, reduciendo, por tanto, 
la intensidad del pulso en el transductor receptor. 
 
Las formulas a utilizar en este caso son: 
 
 D = ν · t (13) 
Y también: 
 D = e (15) 
 
Siendo: 
D = Distancia total recorrida por la onda ultrasónica, expresada en pulgadas. 
ν = Velocidad de transmisión ultrasónica del material, expresada en pulgadas/segundo. 
t = Tiempo empleado por la onda ultrasónica en recorrer la distancia D, expresado en segundos. 
e = Espesor de la pieza o profundidad a la que se encuentra el defecto, expresado en pulgadas. 
 
2.10.3 - Método de resonancia: En este método se utiliza la naturaleza ondulatoria de la onda 
ultrasónica. Se genera una serie de pulsos que viajan como una onda elástica a través del material 
(figura 19). Seleccionando una adecuada longitud de onda o frecuencia de manera que el espesor 
del material sea un múltiplo entero de medias longitudes de onda, se produce una onda elástica 
estacionaria, y se refuerza en el material. Una discontinuidad del material evita que ocurra la 
resonancia. Sin embargo, esta técnica se utiliza con mayor frecuencia para la determinación del 
espesor del material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 19 – Diagrama esquemático del método de resonancia para pruebas ultrasónicas, se produce una 
onda elástica estacionaria al cambiar la longitud de onda o frecuencia del pulso ultrasónico, hasta que un 
número entero de medias longitudes de onda concuerdan con el espesor del material. 
 21 
Las ecuaciones a utilizar en este caso son: 
 
 ν = λ · f (16) 
 
 L = n · λ/2 (17) 
Siendo: 
ν = Velocidad de transmisión ultrasónica del material, expresada en pulgadas/segundo. 
λ = Longitud de onda de la onda ultrasónica, expresada en pulgadas. 
f = Frecuencia de la onda ultrasónica empleada, expresada en segundos
-1
. 
n = Numero entero de medias longitudes de onda. 
L = Espesor de la pieza de material, expresado en pulgadas. 
 
2.11 - CALIBRACIÓN DEL EQUIPO: 
 Una vez elegida la frecuencia a utilizar y colocado el cabezal o palpador correspondiente 
se procederá a calibrar el equipo mediante un block patrón, a estos efectos el más utilizado es el 
indicado por la norma DIN 54.120 apto para calibrar previo al examen en aceros al carbono no 
aleados y/o de baja aleación. 
 
Este block patrón se denomina habitualmente V1/5 a los efectos de distinguirlo de otros 
normalizados, el mismo se construye de acero ST 52-3 según la norma DIN 17.100 y dentro del 
cual se ha insertado un cilindro de material plástico (plexiglás, luxite, etc.). Este cilindro tiene un 
radio de 23 mm y es el mostrado en la figura 20. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 20 – Diagrama esquemático del patrón de calibración con block patrón V1/5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 22 
3 - ENSAYOS CON PARTÍCULAS MAGNÉTICAS: 
 
3.1 - FUNDAMENTOS DEL MÉTODO - INTRODUCCIÓN TEÓRICA: 
 El método de partículas magnéticas es un método de ensayos no destructivos que es 
aplicable a piezas y materiales magnetizables. 
 
Su fundamento o principio físico se basa en la magnetización de las piezas a ensayar por medios 
de campos magnéticos, generados por corrientes de alta intensidad, logrando que las 
discontinuidades superficiales o cercanas a la superficie de los materiales ferromagnéticos se 
comporten como entrehierros modificando las líneas de flujo del campo magnético lo que 
permite su detección por este método. Al realizar el ensayo, se induce un campo magnético en el 
material a ensayar (figura 21) produciendo líneas de flujo. Si en dicho material existe alguna 
discontinuidad, la reducción en permeabilidad magnética del material debida a la discontinuidad 
altera la densidad de las líneas de flujo del campo magnético, lo cual pone en evidencia, 
mediante el agregado de partículas magnetizables sobre la superficie de la pieza, la presencia de 
un defecto. 
 
 
 
 
 
 
Figura 21 – Esquema mostrando: (a) Líneas normales de flujo magnético en un material libre de 
defectos. (b) Defecto en un material ferromagnético que causa una perturbación de las líneas normales 
de flujo magnético. Las partículas magnéticas son atraídas a este escape de flujo, marcando la 
localización del defecto. (c) Efecto de la orientación de la falla sobre la perturbación de las líneas de flujo. 
 
Las fugas de las líneas de flujo hacia la atmósfera circundante crean polos norte y sur locales, 
que atraen partículas de polvo magnético. Para un mejor movimiento, las partículas se pueden 
agregar en seco o en un fluido como agua o aceite ligero. También, para ayudar a su detección, 
pueden teñirse o recubrirse de un material fluorescente. 
 
La magnetización de la pieza o material a ensayar puede ser realizada de dos maneras diferentes: 
1) introduciéndola en un campo magnético. 
2) haciendo circular una corriente a través de ella. 
 
Introducir una pieza en un campo magnético significa sumergirla en el campo magnético creado 
en una bobina debido al paso de la corriente eléctrica, lo cual creará una magnetización 
longitudinal. Hacer circular una corriente eléctrica por la pieza de metal significa utilizarla como 
conductor, lo cual creará en la misma una magnetización circular. Figura 22. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 22 – Esquema indicando la generación de campos magnéticos. 
 
En los casos en los casos que se utilice corriente continua, el campo magnético creado se 
incrementa linealmente desde el centro hacia el exterior de la pieza, las líneas de fuerza están 
 23 
igualmente espaciadas y la magnetización es uniforme. Cuando se utiliza corriente alterna las 
líneas de flujo sufren modificaciones debido a la aparición de corrientes que inducen un campo 
magnético que tiende a oponerse al principal. Este efecto es más notable en el núcleo donde el 
campo magnético inducido produce un efecto de blindaje. La consecuencia es que la corriente 
tenderá a circular por la superficie lo cual reforzará el campo magnético en esa zona. 
 
Cuando existen fallas en un material magnetizado, existirá en esos bordes una distorsión del 
campo magnético y se crearán pequeños polos en el contorno de las mismas. 
 
Esta distorsión de campo magnético será mayor cuanto más perpendiculares sean las líneas de 
flujo con respecto a la falla. Figura 23. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 23 – Esquema que muestra ladistorsión de un campo magnético por la presencia de fallas. 
 
La finalidad de magnetizar a la pieza, con campos magnéticos que cubren ambas direcciones es 
poder detectar fallas en todos los sentidos. El campo magnético longitudinal detectará fallas 
transversales y el campo magnético transversal detectará fallas longitudinales. No será posible 
detectar defectos que tengan ángulos menores de 40° respecto de las líneas de flujo. La 
probabilidad de que un defecto sea detectado se incrementa grandemente con el seno del ángulo 
que forma con la dirección del campo magnético. Figura 24. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 24 – Esquema indicando el ángulo límite y ángulo no detectable. 
 
3.2 - REQUISITOS PARA LA APLICACIÓN DEL MÉTODO DE PARTÍCULAS 
MAGNÉTICAS: 
 A fin de poder detectar discontinuidades mediante la inspección con partículas 
magnéticas deben satisfacerse los siguientes requisitos: 
 
a. La discontinuidad debe ser perpendicular a las líneas de flujo. Por lo que métodos 
diferentes de imposición del campo magnético detectarán discontinuidades con 
orientaciones diferentes. 
 
b. La discontinuidad debe estar cerca de la superficie, o de lo contrario las líneas de flujo 
simplemente se unirán en vez de escapar del material. La prueba con partículas 
magnéticas es también adecuada para la localización de grietas de templado, grietas por 
fatiga o grietas inducidas por esmerilado o rectificado, ya que todas ellas ocurren en la 
superficie. 
 
 24 
c. La discontinuidad debe tener una permeabilidad magnética inferior a la del metal. 
 
d. Solamente se pueden ensayar materiales ferromagnéticos. 
 
3.3 - VALORES DE CORRIENTE – FUERZA MAGNETO MOTRIZ: 
 Es un problema decidir cuando una pieza está satisfactoriamente magnetizada. El valor 
adecuado de la intensidad del campo magnético debe ser medido para cada punto pues está 
afectado por el tamaño, forma y tipo del material. La importancia de la obtención de un campo 
magnético adecuado se verá reflejada en forma directa en la correcta interpretación del ensayo, 
ya que tanto el exceso como el defecto de una magnetización correcta provoca errores de 
interpretación. Si el campo magnético es débil, no existirá el suficiente flujo de dispersión 
necesario para poner en evidencia la falla. Si por el contrario, el campo magnético es muy fuerte 
existirá un gran flujo de dispersión, el cual provocará la inmovilización de las partículas, 
impidiendo de esta manera la visualización de las fallas y produciendo falsas indicaciones. 
 
3.4 - CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE CONTINUA – SENSIBILIDAD: 
 Las fisuras subsuperficiales serán detectadas con el método de corriente continua, pues con 
la corriente alterna la magnetización disminuye rápidamente hacia el interior de la pieza, y este 
efecto es tanto mayor cuanto mayor es el diámetro de la pieza. 
 
La magnetización con corriente continua puede lograrse convirtiendo la salida dada por un 
transformador en pulsos mediante un rectificador de selenio de media onda, la corriente 
resultante produce aproximadamente solamente el 80 % del magnetismo del campo magnético 
producido por corriente alterna (debido a pérdidas y a la resistencia inversa del rectificador), 
pero es posible detectar defectos subsuperficiales hasta los 3 mm de profundidad. 
 
Con respecto al flujo magnético, no es posible usar bobinas diseñadas para corriente continua en 
corriente alterna y viceversa. La razón lo anterior es que las bobinas para corriente continua 
siempre tienen un gran número de vueltas y llevan una pequeña corriente (pocos amperes) de 
modo de obtener una fuerza magneto motriz (f.m.m.) del orden de 5.000 a 20.000 A – vueltas. 
 
Si a estas bobinas se le aplica corriente alterna no producirán un campo magnético útil debido a 
que su inductancia sería alta. La única forma satisfactoria de utilizar corriente alterna para la 
producción de flujo magnético, es usar bobinas que tengan pocas vueltas y que sean capaces de 
llevar altas corrientes. 
 
3.5 - FORMAS DE APLICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS: 
 Con respecto a la forma de aplicación de las partículas magnéticas al momento de realizar 
el ensayo existen dos posibilidades que son el método húmedo y método seco. 
 
La calidad de los resultados obtenidos por este método dependerá de la capacidad de movimiento 
de las partículas magnetizables, estas pueden estar suspendidas en líquidos (aceites, kerosén, etc., 
método húmedo) o directamente en el aire (método seco). 
 
En el método húmedo las partículas magnetizables deben tener una concentración adecuada en el 
líquido. Por esta razón, es necesario efectuar un control constante del volumen del pigmento. 
 
El método seco, tiene una sensibilidad mucho mayor que el método húmedo para detectar fallas 
subsuperficiales. Es ventajoso su uso sobre superficies rugosas, pues las partículas magnetizables 
tienen menos tendencia a ser retenidas por el rozamiento superficial. 
 
 
 25 
3.6 - PONER EN EVIDENCIA LAS FALLAS: 
 Esto se logra mediante la utilización de partículas magnetizables, las cuales proporcionan 
las indicaciones en respuesta a las discontinuidades del campo magnético. 
 
La falla se detectará por acumulación de partículas magnetizables sobre la misma, debido a la 
creación de los pequeños polos magnéticos. 
 
Las partículas magnetizables se encuentran en forma de polvo fino, y el óxido de hierro es uno 
de los reveladores más utilizados, debido a su alta permeabilidad magnética. 
 
La fuerza de atracción es proporcional a la ruptura del campo magnético (entrehierro) y al 
cuadrado de la permeabilidad de la partícula. 
 
Existen algunos factores tales como agudeza, profundidad, dirección y orientación que 
determinan si un defecto subsuperficial puede o no ser localizado. Pueden aparecer indicaciones 
falsas cuando existe: 
 
a) Ruptura local del campo magnético en un contorno agudo. 
b) Presencia de cascarilla adherida en el borde de una línea (importancia de la limpieza). 
c) Cambios bruscos en la permeabilidad causados por el trabajo en frío (líneas de forja). 
d) Deficiencias en la unión de dos metales de distintas permeabilidades magnéticas. 
 
De lo expuesto, la acumulación de partículas magnetizables no siempre indica la presencia de 
discontinuidades de defectos importantes. Esto exige que el operador tenga mucha experiencia y 
entrenamiento en el método, de manera que pueda distinguir, defectos de falsas indicaciones. 
Muchas veces son necesarios otros ensayos no destructivos para identificar las fallas. 
 
3.7 - METODOLOGÍA DEL ENSAYO: 
 Los pasos a seguir para realizar un ensayo no destructivo por el método de partículas 
magnéticas dependen en gran medida del equipo a utilizar, pero en líneas generales es posible 
fijar las siguientes pautas generales: 
 
1. Se debe efectuar una cuidadosa limpieza previa de la pieza o elemento a ensayar 
eliminando grasas, aceites, óxidos o partículas adheridas. Preferentemente no se deben 
utilizar métodos tales como el arenado para efectuar la limpieza dado que podrían obturar 
la falla. 
 
2. Seleccionar la intensidad de corriente, o número de ampere – vuelta, adecuada en función 
de las siguientes relaciones: 
 
- Si se utiliza corriente alterna, se tendrá una relación del orden de 500 A por pulgada de 
diámetro. 
 
- Si se emplea corriente continua, la relación será del orden de 720 A por pulgada de 
diámetro. 
 
- Para los ampere – vuelta se puede utilizar la siguiente fórmula: 
 
 Ampere - vuelta = 45.000 (18) 
 l/d 
 
 Siendo l/d = la relación longitud/diámetro. 
 26 
3. Seleccionar el campo magnético a aplicar, ya sea en sentido longitudinal o transversal, en 
función de la falla que se esperaencontrar. 
 
4. Magnetizar la pieza y al mismo tiempo espolvorearla o rociarla con un revelador 
adecuado. 
 
5. Efectuar el ensayo y evaluar los resultados obtenidos. 
 
6. Desmagnetizar la pieza y controlar su total desmagnetización. 
 
7. Limpiar y secar bien la pieza. 
 
3.8 - DESMAGNETIZACIÓN DE LA PIEZA: 
 Es de fundamental importancia que una vez realizado el ensayo por el método de 
partículas magnéticas las piezas ensayadas sean posteriormente totalmente desmagnetizadas. 
 
Esta desmagnetización se logra mediante la inversión de la polaridad del campo magnético al 
que debe someterse la pieza, y su reducción progresiva, es decir, cumpliendo sucesivos ciclos de 
histéresis con cada vez menor intensidad. Lo expuesto en la práctica puede lograrse de dos 
formas diferentes: 
 
a) Teniendo una bobina por la cual circula corriente alterna, se hace pasar la pieza magnetizada 
por su interior, introduciéndola y alejándola del campo magnético, esto hace que se cumplan en 
una forma normal los ciclos de histéresis cada vez de menor intensidad. 
 
b) La otra posibilidad es la de hacer formar parte a la pieza del núcleo de la bobina y luego en 
forma automática cumplir el ciclo de desmagnetización. Para verificar si al final del proceso se 
ha logrado la total desmagnetización de la pieza, se puede utilizar una brújula, la cual no debe ser 
influenciada al acercarla a la pieza. Figura 25. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 25 – Esquema de la desmagnetización – ciclo de histéresis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 27 
4 - ENSAYOS CON CORRIENTES INDUCIDAS: 
 (También llamadas corrientes de Foucault o corrientes de Eddy) 
 
4.1 - FUNDAMENTOS DEL MÉTODO - INTRODUCCIÓN TEÓRICA: 
 Se basan en la interacción entre el material y un campo electromagnético. Una corriente 
alterna fluyendo a través de una bobina conductora produce un campo electromagnético. Si cerca 
o dentro de la bobina se coloca un material conductor, el campo de la bobina inducirá corrientes 
de Foucault (o corrientes de Eddy) y campos electromagnéticos adicionales en la muestra, 
corrientes que a su vez interactuarán con el campo original de la bobina. Midiendo el efecto de la 
muestra sobre la bobina, se podrán detectar cambios en la conductividad eléctrica o en la 
permeabilidad magnética de la muestra, generados por diferencias en composición, 
microestructura y propiedades. Dado que las discontinuidades de la muestra alterarán los campos 
electromagnéticos, es posible detectar defectos potencialmente dañinos. Mediante este ensayo 
incluso pueden detectarse cambios en las dimensiones o en el espesor de los recubrimientos de 
una muestra. 
 
La teoría electromagnética constituye las bases para la investigación de los principios utilizados 
en las pruebas con corrientes de Foucault. La teoría de esta corriente es bastante completa, 
pudiéndose desarrollar con precisión en modelos geométricos sencillos siendo utilizados, para 
modelos geométricos no muy sencillos, los principios teóricos y fundamentalmente la práctica 
experimental. 
 
El principio básico para el ensayo consiste en producir un campo magnético variable mediante 
una bobina alimentada con corriente alterna. El campo magnético creado por la corriente alterna, 
induce corrientes de Foucault sobre el objeto de prueba cercano a la bobina, estas corrientes de 
Foucault producen en su entorno un campo magnético adicional. La figura 26 ilustra las 
condiciones para una bobina colocada sobre la superficie del objeto a ensayar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 26 – Esquema de una bobina colocada sobre la superficie a ensayar. 
 28 
El vector HP representa el campo magnético primario proveniente de la corriente alterna de la 
bobina de ensayo, mientras que el vector HS indica el campo magnético secundario proveniente 
de las corrientes de Foucault en el objeto de prueba. La figura 27 representa las condiciones de 
un sistema en el cual la bobina de prueba rodea al objeto a ensayar, en cada caso los dos campos 
están superpuestos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 27 – Esquema indicando los campos en bobina de prueba. 
 
El campo magnético cercano de la bobina de prueba es modificado si está presente algún objeto 
conductor. 
 
Los ensayos por corrientes de Foucault pueden ser realizados en todos los materiales conductores 
de la energía eléctrica, sin dificultad en los materiales no ferrosos y con restricciones en las 
aleaciones ferrosas por problemas en estos últimos de variaciones locales de permeabilidad. 
 
El ensayo no destructivo de corrientes inducidas es particularmente rápido en comparación con 
la mayoría de los otros ensayos no destructivos. Permite, por lo tanto, inspeccionar en forma 
rápida y económica gran cantidad de piezas. A menudo se utiliza el método de corrientes 
inducidas como una prueba cualitativa de “Pasa o No Pasa” estandarizada con piezas en buen 
estado. Si la interacción entre bobina y pieza es la misma que cuando se prueban otras muestras, 
se puede suponer que estas son de buena calidad. 
 
Las aplicaciones más generalizadas de este tipo de ensayo son: 
 
a) Detectar fisuras superficiales. 
b) Detectar fisuras en materiales subyacentes. 
c) Investigar daños por calor. 
d) Efectuar clasificación de materiales. 
e) Medir variaciones de durezas. 
f) Medición de espesores de recubrimientos superficiales. 
g) Detectar la presencia de corrosión. 
 
4.2 - CARACTERÍSTICAS DE LA BOBINA DE ENSAYO: 
 En general las bobinas de prueba están caracterizadas por dos impedancias eléctricas: 
 
1– La reactancia inductiva simbolizada como XL 
 
 XL = 2  · f · L = W · L (19) 
Donde: 
f = Frecuencia en ciclos por segundo (c. p. s.) 
L = Autoinducción de la bobina (Henry o volt-seg/amp) 
 
2 – La resistencia ohmica R (ohm, Ω) 
 29 
La bobina de ensayo en vacío (sin objetos cercanos) tiene una impedancia característica , si se 
representa gráficamente a XL = WL como ordenada y R en abscisa que corresponde al plano de 
impedancias, de esta forma la impedancia de la bobina de ensayo Z, es representada por el punto 
PO formados por dos componentes perpendiculares. 
 
Si el objeto a ensayar es colocado dentro del campo de la bobina de ensayo, el campo magnético 
original en vacío de la bobina es modificado por la superposición del campo magnético de las 
corrientes de Foucault, esta modificación del campo magnético tiene exactamente el mismo 
efecto que el que se produciría si las características de la bobina de ensayo se cambiaran. 
 
La impedancia aparente de la bobina en vacío, representada por el punto P0 es desplazada al 
punto P1 con sus correspondientes valores de W1 y R1. (Figura 28). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 28 – Representación gráfica XL vs. R. 
 
La magnitud y dirección del desplazamiento de la impedancia aparente desde P0 hasta P1 están 
en función del objeto a ensayar y de las características de los instrumentos utilizados. 
 
Las propiedades más importantes que se deben tener en cuenta para realizar un ensayo por este 
método, son: 
 
- Conductividad eléctrica. 
- Dimensiones y forma de la muestra. 
- Permeabilidad magnética de la muestra. 
- Discontinuidades tales como fisuras, cavidades, etc. 
- Características del instrumento utilizado. 
- Frecuencia utilizada en el ensayo. 
- Tamaño y forma de la bobina. 
- Distancia entre la bobina y el objeto. 
 
4.3 - FACTORES QUE DEFINEN EL TIPO DE BOBINA: 
 La geometría de la bobina, su distancia al objeto que se controla, el posible uso de 
materiales de protección y la frecuencia de prueba, determinan el tipo de control a realizar o 
viceversa. 
 
Cuando es necesario determinar pequeñas fallas, el volumen de la bobina debe ser tan pequeño 
como sea posible,de forma tal que la falla ocupe una parte relativamente grande, en 
comparación con el de la bobina. De manera inversa, cuando se está midiendo, por ejemplo la 
conductividad, el volumen de la bobina debe ser grande a fin minimizar los efectos de las 
imperfecciones e irregularidades de la superficie. 
 30 
4.4 - TIPOS DE BOBINAS: 
 Existen dos clases básicas de bobinas para ensayo de uso corriente: 
 
4.4.1 - Bobina tipo pasante: Es una bobina circular que a través de su diámetro interno pasa la 
pieza en ensayo. Generalmente se utiliza para probar objetos cilíndricos. Los instrumentos que 
emplean este tipo de bobina se utilizan para clasificar aleaciones, control de durezas, 
dimensiones, etc. 
 
4.4.2 - Bobina palpador: Se coloca directamente sobre la superficie de la pieza a ensayar con el 
eje de la bobina perpendicular a la superficie de ensayo. 
 
La ventaja principal de este tipo de bobina es su alto poder de resolución, lo que hace que una 
sección muy pequeña del material que se está estudiando, ponga de manifiesto los defectos 
locales o variaciones muy pequeñas de sus propiedades. Estas bobinas pueden utilizarse para 
clasificar aleaciones, estimar diferencias de dureza para un mismo material, estimar espesores de 
capas superficiales, determinar diferencias de estructuras dañadas por temperatura y para 
investigar fisuras no visibles. 
 
4.5 - ESQUEMA BÁSICO DE LOS EQUIPOS: 
 En general el circuito en que se basa la operación de estos equipos es el puente de 
Wheastone (figura 29). Las resistencias R1 y R2 con valores fijos forman un brazo del puente, R3 
es la resistencia variable o reóstato, que junto con la bobina “C” forman el otro brazo del puente. 
Entre ambos brazos del puente se coloca un indicador (G) que es un miliamperímetro (o 
galvanómetro) que es utilizado para medir la corriente que fluye entre ambos brazos del circuito. 
Cuando el puente está equilibrio o sea balanceado, no existe diferencia de voltaje entre los 
puntos “b” y “d”, es decir, entre R2 y la bobina “C” y por lo tanto el instrumento o galvanómetro 
G no marca ningún flujo de corriente y en estas condiciones vale la igualdad R1 · C = R2 · R3, 
luego despejando queda: 
 
 C = R2 · R3 (20) 
 R1 
 
Cuando, como consecuencia de la detección de algún defecto, cambia la impedancia de la bobina 
de ensayo, el puente se desequilibra y entonces sí el instrumento acusa el flujo de corriente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 29 – Esquema del circuito básico de los equipos de corrientes inducidas. 
 
4.6- DIFERENTES TIPOS DE PALPADORES: 
 Existen diferentes tipos de palpadores, algunos de los cuales se muestran en las figuras 30, 
31, 32, 33 y 34. 
 31 
Ellos son: 
a) Palpador tipo lápiz, ver figura 30 
 
 
 
 
 
 
Figura 30 – Esquema de un palpador tipo lápiz. 
 
b) Palpador de punta esférica, indicado especialmente para mediciones en agujeros, Figuras 31 y 
32. 
 
 
 
 
 
Figura 31 – Esquema de un palpador de punta esférica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 32 – Esquema de un palpador de punta esférica – Corte en detalle. 
 
c) Palpador cargado con resorte, figura 33. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 33 – Esquema de un palpador cargado con resorte. 
 
d) Palpador de baja frecuencia, figura 34. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 34 – Esquema de un palpador de baja frecuencia. 
 
 32 
5 - ENSAYOS POR TINTAS PENETRANTES: 
 
5.1 - INTRODUCCIÓN: 
 Esta técnica, es una extensión de la técnica de inspección visual (que se estudia más 
adelante en la sección 7) o sea, un operador experimentado podría detectar un defecto a simple 
vista, pero con la aplicación de tintas penetrantes se detectará con más exactitud la dirección y 
longitud de la falla. 
 
5.2 - FUNDAMENTOS DEL MÉTODO: 
 El fundamento del método reside en la capacidad de ciertos líquidos para penetrar y ser 
retenidos en fisuras, grietas y huecos abiertos en la superficie de un material cuando son 
aplicados sobre la misma. 
 
Esta capacidad depende de tres propiedades: ángulo de contacto entre líquido y sólido, tensión 
superficial y viscosidad. 
 
5.3 - ANGULO DE CONTACTO: 
 Al depositar una gota de líquido sobre una superficie tendremos un punto en el cual se 
pueden considerar aplicadas tres fuerzas debidas a la tensión: una correspondiente a la interfase 
sólido – aire (S), otra a la interfase líquido – aire (e) y la interfase líquido – sólido (LS). Ver 
figura 35 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 35 – Angulo de contacto para un líquido que moja. 
 
Si la gota no se extiende en la superficie existirá un equilibrio entre las tres fuerzas y por lo 
tanto: 
 S = LS + e cos  (21) 
 
Si el líquido moja a la superficie: S > LS 
 
Para mantener el equilibrio cos  debe ser mayor que cero, es decir que el ángulo  que forma la 
interfase líquido – aire con la interfase líquido - sólido debe ser menor que 90°. En caso 
contrario, si el líquido no moja a la superficie, el ángulo  será mayor que 90°. En la figura 36 se 
representan estos dos casos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 36 – Angulo de contacto para un líquido que moja y para un líquido que no moja. 
 33 
El primer caso correspondería a una gota de agua y el segundo a una gota de mercurio, ambas 
sobre un cristal plano; e, S y LS son valores característicos para cada líquido o sólido y para 
cada par de líquido - sólido en contacto. Un punto importante para el método de tintas 
penetrantes es que el valor de LS no sólo depende del líquido y del sólido en contacto sino 
también del estado superficial del sólido, pudiendo además ser aumentado o disminuido 
mediante el agregado de aditivos al líquido. 
 
La relación entre el ángulo de contacto, la tensión superficial y la viscosidad puede ser 
establecida mediante la observación del fenómeno de capilaridad. Si en un líquido introducimos 
un tubo capilar se podrá observar que si el mismo moja las paredes ascenderá dentro del tubo 
capilar hasta un cierto nivel en el cual se establece un equilibrio entre la resultante de las 
tensiones superficiales y las fuerzas inerciales, gravitacionales y de viscosidad. Si el líquido no 
moja las paredes se producirá una depresión dentro del tubo, cuyo valor dependerá de las mismas 
fuerzas actuantes, con la diferencia de que ahora la tensión superficial sólido – líquido es mayor 
que S y por lo tanto su resultante se opone al ascenso del líquido. Figura 37. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 37– Características del menisco en un líquido que moja y en un líquido que no moja. 
 
Si consideramos ahora un tubo capilar horizontal en el cual penetra un líquido por capilaridad el 
alcance que logre el líquido al cabo de un cierto tiempo dentro del capilar está dado por la 
siguiente ecuación: 
 
 L
2
 = r · t ·  · cos  (22) 
 2 ·  
 
Donde: 
r = Radio del capilar, se expresa en mm. 
L = Longitud alcanzada por el líquido dentro del capilar al cabo del tiempo t, se expresa en mm. 
t = Tiempo expresado en segundos. 
 = Tensión superficial, expresada en g/seg
2
. 
 = Angulo de contacto entre líquido y sólido, expresado en grados. 
 = Viscosidad expresada en centipoise o sea g/cm seg. 
 
Esta ecuación indica que para que un líquido tenga buen poder de penetración debe poseer una 
elevada tensión superficial, un pequeño ángulo de contacto y una baja viscosidad. Esto ha 
llevado