Radiografía Industrial

Por: Ricardo Posada

Felipe Ríos Peña

Jairo Andrés Suárez

Introducción

• Método dentro de los ensayos no destructivos (NDT).

• Implementado como método para encontrar discontinuidades o malformaciones en los materiales.

• Aplicaciones dentro del mantenimiento para labores especializadas.

Contenido

• Radiación electromagnética.

• Principios generales de radiografía.

• Fuentes de radiación.

• Modalidades.

• Seguridad.

• Ventajas y limitaciones.

• El mantenimiento y radiografía

La radiación electromagnética

El tipo de rayos implementados se consideran rayos de onda corta, rayos de alta energía dentro de las ondas electromagnéticas.

Principios generales de radiografía.

Vista superior de la película expuesto

Película de rayos X

= Más exposición.

= Menos exposición.

-La pieza es acomodada entre la fuente de radiación y una película.

-Algunos de los rayos son detenidos por la pieza, las partes más gruesas y densas detienen más radiación.

Principios generales de radiografía.(2)

Area Delgada

Poca energía de radiación Alta energía de radiación.

El tiempo de exposición y la energía en función de la pieza.

Principios generales de radiografía.(3)

• Orientación del flujo

Ángulo Optimo = Fácil

detencción.

= No tan fácil.

Un ángulo apropiado según la dirección de la grieta.

Principios generales de radiografía.(4)

Ejemplo de la importancia de la dirección del flujo

0o 10o 20o

Fuentes de radiación.

Rayos X Rayos Gamma

Subdivisión de la radiografía industrial

Radiografía de rayos Gamma.

Un radioisótopo:

-Sus núcleos son inestables.

-La ruptura del enlace resulta en una liberación alta de energía y materia.

Radiografía de rayos Gamma.(2)

-La mayoría del material radiactivo utilizado en radiografías industriales se producen artificialmente.

-Mediante un proceso denominado activación.

Radiografía de rayos Gamma.(3)

-A diferencia de los rayos x que son producidos por máquinas, los gammas no pueden ser apagados, lo que exige sistemas especiales para contenerlos.

La cámara para su almacenamiento y transporte.

-El material sale y regresa a la cámara.

Radiografía de rayos Gamma.(4)

Radiografía de rayos Gamma.(4)

Radiografía de rayos-x.Los rayos-x son producidos por un generador de rayos de este tipo, estos sistemas consisten en un tubo de rayos, un generador y una consola de control.

Radiografía de rayos-x. (2)

Se produce un alto voltaje entre un catado y un ánodo.

Potencial eléctrico alto

Electrons

-+

Generador de Rayos X

Sistema de grabado

La radiación penetra la muestra

Los electrones impactan un objetivo en el cátodo.

Radiografía de rayos-x. (3)

Modalidades.

+Radiografía con Película+Radiografía Digital: -Radiografía en tiempo real. -Tomografía computarizada. -Radiografía digital (DR) -Radiografía computarizada. (CR)

Clasificaciones según el tipo de imagen:

Radiografía con Película

-Se encuentra entre los más implementados y antiguos.

-El film contiene bromuro de plata.

-Una vez expuesto a la radiación y desarrollado en un cuarto oscuro, se convierte en negro metálico de plata que forma la imagen.

Radiografía con Película (2)

-El film debe de protegerse de la luz visible, para no exponerlo.

-Suele ubicarse entre placas para intensificar la radiación.

Radiografía con Película (3)

La película debe desarrollarse en un cuarto oscuro, de forma manual o automática.

Radiografía con Película (4)

Radiografía Digital

• Una de las nuevas formas de radiografía de imagen es “La Radiografía Digital”.

• No requiere película, la imágenes de radiografía digital son capturadas usando pantallas especiales de fósforo o paneles planos que contienen sensores micro-electrónicos.

• No se necesitan cuartos oscuros para revelar la película, y la imágenes pueden ser digitalizadas para incrementar detalles.

• Las imágenes son de fácil almacenamiento en forma digital.

Radiografía Digital (2)

Hay varias formas de radiografía de imagen digital, incluyendo:

•Radiografía computada (CR)

•Radiografía en tiempo real (RTR)

•Radiografía de Imagen directa (DR)

•Tomografía computada

Radiografía Computada

La radiografía computada (CR) es un proceso de imagen digital que utiliza una placa especial de fósforo.

Radiografía Computada (2)

CR Estructura de Fósforo

Los rayos x penetran el espécimen estimulando el fósforo. La estimulación del fósforo permanece en un estado de excitación.

Rayos X

Capa de Fósforo

Capa protectora

SustratoGranos de Fósforo

Radiografía Computada (3)

Después de la exposición:

La placa es leída electrónicamente y borrada para ser usada de nuevo en un sistema especial de escáner.

Motor

A/D

Conversor

A/D

Conversor

Placa de imagen

Escaner ÓpticoCámara de Fotografía múltiple

110010010010110110010010010110

Rayo Laser

Radiografía Computada (4)Mientras un láser escanea la placa, la luz es emitida donde los rayos X estimulan el fósforo durante la exposición. La luz es luego convertida en un formato digital.

Radiografía Computada (5)

Las imágenes digitales son usualmente enviadas a un computador donde software especializado permite la manipulación y mejora.

Radiografía computada (6)

Ejemplos de Radiografías computadas:

Radiografía en Tiempo Real

• Radiografía en Tiempo Real (RTR) es un termino usado para describir una forma de radiografía que permite la captura de imágenes electrónicas y su visualización en tiempo real.

• Debido a que la adquisición de imágenes es casi instantánea, las imágenes de los rayos x pueden ser vistas mientras el objeto es movido y/o rotado.

• Manipular el objeto puede ser ventajoso por las siguientes razones:– Es posible ver el componente entero con una sola exposición.– Ver la estructura interna del objeto desde perspectivas

diferentes puede proveer información adicional para el análisis.

– El tiempo de inspección puede ser considerablemente reducido.

Radiografía en Tiempo Real (2)

• Una cámara especial la cual captura la luz es localizada cerca de la pantalla intensificadora de imagen.

• La cámara es muy sensible a los cambios de intensidad de luz.

• Un monitor es conectado a la cámara para proveer imagen.

• Si un sistema de posicionamiento de muestras es empleado, el objeto puede ser movido alrededor y rotado para ver diferentes partes internad del objeto.

Radiografía en Tiempo Real (3)

Comparación entre radiografía en película y en tiempo real

Las imágenes en tiempo real son mas claras en áreas donde mas fotones alcanzan y excitan la pantalla fluorescente.

La imágenes en películas son oscuras en áreas donde mas fotones alcanzan e ionizan las moléculas plateadas de la película.

Radiografía Directa

• La Radiografía Directa (DR) es una forma de radiografía en tiempo real que usa un panel detector plano especial.

• El panel trabaja convirtiendo la radiación de penetración que pasa a través del espécimen de prueba en pulsaciones eléctricas.

• El panel contiene muchos capacitores micro-electrónicos. Las cargas de los capacitores forman una imagen del espécimen.

• Cada carga de cada capacitor es convertida en un píxel que forma la imagen digital.

Tomografía Computada

Tomografía Computada (CT) un sistema de inspección en tiempo real empleando un sistema de posicionamiento y software especial.

Tomografía Computada (2)

Capturas en tiempo real

Capturas en 2-D Capturas en 3-D

Seguridad • El uso de fuentes de radiación en la

radiografía industrial está fuertemente regulada por el Estado y las organizaciones federales debido a los posibles riesgos públicos y personales

Seguridad • Hay muchas fuentes de radiación. En general, una persona

recibe aproximadamente 100 mrem / año a partir de fuentes naturales y aproximadamente 100 mrem / año a partir de

fuentes artificiales

Seguridad Los rayos X y los rayos gamma son de la forma de radiación

ionizante, lo que significa que tienen la capacidad para formar iones en el material que es penetrado. Todos los organismos vivos son sensibles a los efectos de las radiaciones ionizantes (radiación quemaduras, x-ray pasteurización de alimentos, etc)

Los rayos X y los rayos gamma tienen suficiente energía para liberar electrones de los átomos y dañar la estructura molecular de las células

Esta radiación puede causar quemaduras o cáncer

Seguridad • Los técnicos que trabajan con radiaciones deben llevar

dispositivos de control para mantener una total absorción, y alerta cuando se encuentran en una zona de alta radiación.

Survey Meter Pocket Dosimeter Radiation Alarm Radiation Badge

Seguridad • Hay tres medios de protección para ayudar a

reducir la exposición a la radiación:

Ventajas • No está limitado por tipo de material o densidad.

• Puede inspeccionar los componentes ensamblados.

• Mínima preparación de la superficie requerida.

• Sensibles a los cambios de espesor, corrosión, huecos, grietas, material y cambios en la densidad.

• Detecta defectos superficiales e internos.

• Proporciona un registro permanente de la inspección

Desventajas • Muchas precauciones de seguridad para el uso

de radiación de alta intensidad.

• Muchas horas de entrenamiento técnico antes de su uso.

• El acceso a ambos lados de la muestra requerida.

• Orientación de equipo y falla puede ser crítica.

• Determinación de falla a fondo es imposible sin riesgos adicionales en ángulo.

• Alto costo inicial del equipo.

Mantenimiento y Radiografía

• Empresas que prestan el servicio:

• UPB

• U de A

• EIA (Endicontrol)

• Precio por una captura: $40.000.

Video sobre el tema.

Bibliografía.

• The Collaboration for NDT Education. [en línea]. [citado el 22 de agosto de 2008]. < www.ndt-ed.org >.

• The American Society for Nondestructive Testing [en línea]. [citado el 13 de agosto de 2007]. < www.asnt.org >.

• Material preparado para estudiantes de radiografía industrial por el NDT Education center.