105822227 Curso de Ultrasonido Nivel I y II

Versin 001 Len & Russo Ingenieros S.A.C.

CURSO NIVEL I & IIULTRASONIDO


CONTENIDOINTRODUCCION

1. REPASO NIVEL I1.1 PRINCIPIOS DE ULTRASONIDO

1.2 INSPECCIN ULTRASNICA BSICA

1.3 FORMAS DE VIBRACIN ULTRASNICA

1.4 REFRACCIN Y CONVERSIN DE MODO

1.5 VARIABLES ULTRASNICAS

2. DISCONTINUIDADES EN MATERIALES2.1 CLASIFICVACIN DE DISCONTINUIDADES

2.2 DISCONTINUIDADES INHERENTES

2.3 DISCONTINUIDADES EN PIEZAS FUNDIDAS

2.4 DISCONTINUIDADES DE CONFORMADO

2.5 DISCONTINUIDADES DE SOLDADURA

3. INSPECCIN DE SOLDADURAS POR ULTRASONIDO3.1 INSPECCIN DE UN CORDN DE SOLDADURA

3.2 DETTECCIN DE DEFECTOS DE SOLDADURA

3.3 ESTIMACIN DEL TAMAO DE UNA SOLDADURA

3.4 DETERMIONACIN DE LAS CARATERSTICAS DE UNA

DISCONTINUIDAD

3.5 INSPECCIN DE TUBERA

4. CDIGOS NORMAS Y ESPECIFICACIONES4.1 CDIGO

4.2 NORMAS

4.3 ESPECIFICACIONES

4.4 DEFINICIONES

4.5 ASME

4.6 AWS

4.7 API


INTRODUCCIN

1. Qu son las pruebas no destructivas?Las Pruebas no Destructivas son herramientas fundamentales y

esenciales para el control de calidad de materiales de ingeniera,

procesos de manufactura, confiabilidad de productos en servicio,

mantenimiento de sistema cuya falla prematura puede ser costosa o

desastrosa. As como la mayora de procedimientos complejos, no

pueden ser definidas en pocas palabras: Son el empleo de

propiedades fsicas o qumicas de materiales, para la evaluacin

indirecta de materiales sin daar su utilidad futura.

Se identifican con las siglas: P.N.D.; y se consideran sinnimos:

Ensayos no destructivos (E.N.D.), inspecciones no destructivas y

exmenes no destructivos.

El mtodo de prueba no destructiva original, y el ms antiguo, es la

inspeccin visual, una extensin de sta prueba son los lquidos

penetrantes, el inicio de stos es considerado con la tcnica del aceite y

el talco. A continuacin se proporciona una lista de acontecimientos

histricos relacionados con descubrimientos y aplicaciones de las

pruebas no destructivas.

1868 Primer intento de trabajar los campos magnticos.

1879 Hughes establece un campo de prueba

1879 Hughes estudia las Corrientes Eddy

1895 Roentgen estudia el tubo de rayos catdicos

1895 Roentgen descubre los rayos X

1896 Becquerel descubre los rayos Gamma

1900 Inicio de los lquidos penetrantes en FFCC

1911 ASTM establece el comit de la tcnica de MT

1928 Uso industrial de los campos magnticos

1930 Theodore Zuschlag patenta las Corrientes Eddy

1931 Primer sistema industrial de Corrientes Eddy instalado

1941 Aparecen los lquidos fluorescentes

1945 Dr. Floy Firestone trabaja con Ultrasonido


1947 Dr. Elmer Sperry utiliza industrialmente el UT

2. Falla de materialesDebemos declarar la diferencia entre productos, de acuerdo a sus

aplicaciones:

9 Algunos productos son usados nicamente como decorativos, otienen requisitos de resistencia a los esfuerzos tan bajos que son

normalmente sobre diseados, estos materiales pueden requerir

la inspeccin solamente para asegurar que mantienen su calidad

de fabricacin, tal como el color y el acabado.

9 Los productos o materiales que necesitan pruebas y evaluacincuidadosa son aquellos utilizados para aplicaciones en las cuales

deben soportar cargas, bajo estas condiciones la falla puede

involucrar: sacar de operacin y desechar el producto,

reparaciones costosas, daar otros productos y la prdida de la

vida.

Se define como Falla, el hecho que un artculo de inters no pueda

ser utilizado.

Aunque un artculo fabricado es un producto, el material de ese

producto puede fallar, as que los tipos de falla del material y sus

causas son de gran inters. Existen dos tipos generales de falla: la

primera es fcil de reconocer y corresponde a la fractura o

separacin en dos o ms partes; la segunda es menos fcil de

reconocer y corresponde a la deformacin permanente o cambio de

forma y/o posicin.

Es de gran importancia conocer el tipo de falla que pueda esperarse,

para saber:

9 Para qu se realiza la inspeccin?9 Cmo se inspecciona?9 Cmo eliminar la falla?9 Cmo reducir el riesgo de falla?

Si esperamos prevenir la falla por medio del uso de pruebas no

destructivas, stas deben ser seleccionadas, aplacadas e

interpretadas con cuidado y basndose en el conocimiento vlido de


los mecanismos de falla y sus causas. El propsito del diseo y

aplicacin de las pruebas debe ser el control efectivo de los

materiales y productos, con el fin de satisfacer un servicio sin que se

presente la falla prematura o dao.

El conocimiento de materiales y sus propiedades es muy importante

para cualquier persona involucrada con las pruebas no destructivas.

La mayora de las pruebas estn diseadas para permitir la deteccin

de algn tipo de falla interior o exterior, o la medicin de algunas

caractersticas, de un solo material o grupos de materiales.

La fuente de la falla puede ser:

9 Una discontinuidad9 Un material qumicamente incorrecto, o9 Un material tratado de tal forma que sus propiedades no son

adecuadas.

2.1 DiscontinuidadCualquier interrupcin o variacin local de la continuidad o

configuracin fsica normal de un material.

Se considera discontinuidad a: cualquier cambio en la geometra,

huecos, grietas, composicin, estructura o propiedades. Algunas

discontinuidades, como barrenos o formas de superficies, son

consideradas como intencionales en el diseo, normalmente

stas no requieren ser inspeccionadas. Otras discontinuidades

son inherentes en el material por su composicin qumica o de

estructura. Estas discontinuidades pueden variar ampliamente en

tamao, distribucin e intensidad, dependiendo del material, el

tratamiento trmico, proceso de fabricacin y el medio ambiente

al que estn expuestos los materiales.

Se pueden clasificar como:

9 Relevantes: son aquellas que por alguna de suscaractersticas (dimensiones, forma, localizacin, etc.)

deben ser interpretadas, evaluadas y reportadas.


9 No relevantes: son aquellas que por alguna de suscaractersticas se interpretan pero no se evalan, y deben

ser registradas.

9 Lineales: son aquellas que tienen una longitud mayor quetres veces su ancho.

9 Redondas: son aquellas de forma elptica o circular ytienen una longitud igual o menor que tres veces su ancho.

2.2 DefectoEs una discontinuidad que excede los criterios de aceptacin

establecidos, o que podran generar que el material o equipo falle

cuando sea puesto en servicio o durante su funcionamiento.

2.3 IndicacinEs la respuesta que se obtiene al aplicar algn mtodo de

pruebas no destructivas, que requiere ser interpretada para

determinar su significado.

Se clasifica en tres tipos:

9 Indicaciones falsas: se presentan debido a una aplicacinincorrecta de la prueba.

9 Indicaciones no relevantes: producidas por acabadosuperficial o la configuracin del material

9 Indicaciones verdaderas: producidas por discontinuidadesAl aplicar una prueba no destructiva los tcnicos observan en el

medio de registro indicaciones, por lo que deben determinar

cuales son producidas por discontinuidades.

3. ClasificacinLa clasificacin de las pruebas no destructivas se basa en la posicin

donde se ubican las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo

que se clasifican en:

1. Pruebas no destructivas superficiales

2. Pruebas no destructivas volumtricas


3. Pruebas no destructivas de hermeticidad

1. Pruebas no destructivas superficialesEstas pruebas proporcionan informacin acerca de la sanidad

superficial de los materiales inspeccionados. Los mtodos de P.N.D.

superficiales son:

VT - Inspeccin Visual

PT - Lquidos Penetrantes

MT - Partculas Magnticas

ET - Electromagnetismo

En el caso de utilizar VT y PT se tiene el alcance de detectar

solamente discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie);

por otro lado, con MT y ET se detectan tanto discontinuidades

superficiales como subsuperficiales (debajo de la superficie pero muy

cercanas a ella.

2. Pruebas no destructivas volumtricasEstas pruebas proporcionan informacin acerca de la sanidad interna

de los materiales inspeccionados. Los mtodos de P.N.D.

volumtricos son:

RT - Radiografa Industrial

UT - Ultrasonido Industrial

AET - emisin Acstica

Estos mtodos permiten la deteccin de discontinuidades internas y

subsuperficiales, as como bajo ciertas condiciones, deteccin de

discontinuidades superficiales.

3. Pruebas no destructivas de hermeticidadProporcionan informacin del grado que pueden ser contenidos los

fluidos en recipientes, sin que escapen a la atmsfera o queden fuera

de control. Los mtodos de P.N.D. de hermeticidad son:


LT:

9 Pruebas de fuga9 Pruebas de cambio de presin (neumtica o hidrosttica)9 Pruebas de burbuja9 Pruebas por espectrmetro de masas9 Pruebas de fuga con rastreadores de halgeno

4. Razones para el uso de P.N.D.A continuacin se mencionan algunas razones para el uso de las

pruebas no destructivas:

9 Asegurar la funcionalidad y prevenir fallas prematuras demateriales durante su servicio.

9 Identificacin o separacin de materiales9 Identificacin de propiedades de materiales y la confiabilidad

asociada con su existencia

9 Uniformidad en la produccin9 Ahorro en los costos de produccin9 Eliminar materia prima defectuosa9 Mejoras en los sistemas de produccin9 Asegurar la calidad funcional de los sistemas en servicio, en

plantas o diversos tipos de instalaciones.

9 Diagnstico despus de la falla para determinar las razones de lamisma

5. Factores para la seleccin de las P.N.D.Es necesario considerar una serie de factores bsicos en la seleccin de

la P.N.D.

9 Tipos de discontinuidades a detectar9 Tamao y orientacin de las discontinuidades a detectar9 Tamao y forma del objeto a inspeccionar9 Caractersticas del material a ser inspeccionado

6. Calificacin y certificacin del personal de P.N.D.


Para aplicar las pruebas no destructivas se requiere:

9 La calificacin del mtodo de inspeccin utilizado. Las P.N.D.deben llevarse a cabo de acuerdo a procedimientos escritos, que

deberan ser previamente calificados, de la empresa usuaria de

las mismas.

9 La calificacin del personal que realiza la inspeccin. Seconsidera que el xito de cualquier prueba no destructiva es

afectado: Principalmente por el personal que realiza, interpreta

y/o evala los resultados de la inspeccin. Los tcnicos que

ejecutan las P.N.D. deben estar calificados y certificados.

9 La administracin del procesos de calificacin y del personal paraasegurar resultados consistentes. Actualmente existen dos

programas aceptados a escala internacional para la calificacin y

certificacin del personal que realiza P.N.D., adems de uno

nacional. Estos programas son:

o La Prctica Recomendad SNT-TC-1, editad por A.S.N.T.o La Norma DP-ISO-9712, editada por ISOo La Norma Mexicana NOM-B-482

SNT-TC-1AEs una prctica recomendad que proporciona los lineamientos para

el programa de calificacin y certificacin del personal de ensayos no

destructivos de una empresa. Es emitida por la A.S.N.T.

ASNTAmerican Society For Nondestructive Testing (Sociedad Americana

de Ensayos No Destructivos)

ISO 9712Es una Norma Internacional que establece un sistema para la

calificacin y certificacin, por una agencia central nacional con

reconocimiento internacional, del personal que realiza pruebas no

destructivas en la industria.


ISOInternational Organization for Standarization (Organizacin

Internacional para Normalizacin).

CalificacinEs el cumplimiento documentado de requisitos de: escolaridad,

entrenamiento, experiencia y exmenes (tericos, prcticos y fsicos);

establecidos en un programa escrito (procedimiento interno de la

empresa, de acuerdo a SNT-TC-1A; o norma nacional, de acuerdo

con ISO-9712).

Existen tres niveles bsicos de calificacin, los cuales pueden ser

subdivididos por la empresa o el pas para situaciones en las que se

necesiten niveles adicionales para trabajos y responsabilidades

especficas.

Niveles de Calificacin

Nivel IEs el individuo calificado para efectuar calibraciones especficas,

P.N.D. especficas, para realizar evaluaciones especficas, para la

aceptacin o rechazo de materiales de acuerdo a instrucciones

escritas, y para realizar el registro de resultados. Debe recibir la

instruccin o supervisin necesaria de un Nivel III o su designado.

Nivel IIEs le individuo calificado para ajustar y calibrar el equipo y para

interpretar y evaluar los resultados de pruebas con respecto a

cdigos, normas y especificaciones. Est familiarizado con los

alcances y limitaciones del mtodo y puede tener la responsabilidad

asignada del entrenamiento en el lugar de trabajo de los niveles I y

aprendices. Es capaz de preparar instrucciones escritas y organizar y

reportar los resultados de prueba.


Nivel IIIEs el individuo calificado para ser el responsable de establecer

tcnicas y procedimientos; interpretar cdigos, normas y

especificaciones para establecer el mtodo de prueba y tcnica a

utilizarse para satisfacer los requisitos, debe tener respaldo prctico

en tecnologa de materiales y procesos de manufactura y estar

familiarizado con mtodos de P.N.D. comnmente empleados; es

responsable del entrenamiento y exmenes de niveles I y II para su

calificacin.

CapacitacinEs el programa estructurado para proporcionar conocimientos

tericos y desarrollar habilidades prcticas en un individuo a fin de

que realice una actividad definida de inspeccin.

Experiencia PrcticaNo se puede certificar personal que no tenga experiencia prctica en

la aplicacin de P.N.D., por lo que:

9 El tcnico Nivel I: Debe adquirir experiencia como aprendiz.9 El tcnico Nivel II: Debe trabajar durante un tiempo como nivel

I.

9 El tcnico Nivel III: Debi ser aprendiz, nivel I y habertrabajado al menos uno o dos aos como nivel II.

Esta experiencia debe demostrarse con documentos, que deben ser

mantenidos en archivos para su verificacin.

Exmenes FsicosTienen la finalidad de demostrar que el personal que realiza las

P.N.D. es apto para observar adecuada y correctamente las

indicaciones obtenidas.

Los exmenes que se requieren son:

9 Agudeza visual lejana9 Agudeza visual cercana


9 Discriminacin cromtica

Para los exmenes de agudeza visual el tcnico debe ser capaz de leer

un tipo y tamao de letra especfico a una cierta distancia; en el caso del

examen de diferenciacin de colores, debe ser capaz de distinguir y

diferenciar los colores usados en el mtodo en el cual ser certificado.

ExmenesLos exmenes administrados para calificacin de personal nivel I y II

consisten en: un examen general, un especfico y un prctico. De

acuerdo con SNT-TC-1, la calificacin mnima aprobatoria, de cada

examen, es de 70% y, adems, el promedio simple mnimo de la

calificacin de los tres exmenes es de 80%.

CalificacinLa certificacin es el testimonio escrito de la calificacin. La certificacin

del personal de pruebas no destructivas de todos los niveles es

responsabilidad de la empresa contratante (de acuerdo con SNT-TC-1A)

o de la agencia central (de acuerdo con ISO-9712), y estar basada en la

demostracin satisfactoria de los requisitos de calificacin.

La certificacin tiene validez temporal nicamente ISO y ASNT

establecen un perodo de vigencia de la certificacin de:

9 Tres aos para los niveles I y II9 Cenco aos para los niveles III

Todo el personal de PND debe ser certificado, de acuerdo a SNT-TC-1A

con uno de los siguientes criterios:

9 Evidencia de continuidad laboral satisfactoria en Pruebas nodestructivas

9 Re-examinacin


7. Inspeccin por UltrasonidoPrincipiosEl sonido es la propagacin de energa mecnica (vibraciones) a Travs

de slidos, lquidos y gases. La factibilidad con la cual viaja el sonido

depende, sobre todo, de su frecuencia y la naturaleza del medio. El

principio en el que se basa la inspeccin por ultrasonido es el hecho que

materiales diferentes presentan diferentes Impedancias Acsticas.

Con frecuencias mayores al rango audible (16 a 20,000 ciclos/segundo)

es conocido con el nombre de Ultrasonido, el cual se propaga atravs de la mayora de medios slidos y lquidos, considerados como

medios elsticos.

A frecuencias mayores a 100,000 ciclos/segundos, y gracias a su

energa, el ultrasonido forma un haz, similar a la luz, por lo que puede

ser utilizado para rastrear el volumen de un material. Un haz ultrasnico

cumple con algunas de las reglas fsicas de ptica por lo que puede ser

reflejado, refractado, difractado y absorbido.

Inspeccin UltrasnicaLa inspeccin ultrasnica se realiza normalmente por el mtodo bsico

en el cual:

La onda ultrasnica se transmite y se propaga dentro de una pieza

hasta que es reflejada y regresa a un receptor, proporcionando

informacin acerca de su recorrido basndose en la cantidad de energa

reflejada y en la distancia recorrida

Sistema de Inspeccin UltrasnicaCuando se lleva a cabo una inspeccin por el mtodo de ultrasonido

industrial se requiere del uso de un Sistema de Inspeccin Ultrasnica

(Figura N 1), que consiste de los componentes bsicos mencionados a

continuacin:

1. Generador de la seal elctrica, un instrumento ultrasnico.


2. conductor de la seal elctrica, un cable coaxial.

3. el accesorio que convierte la seal elctrica en mecnica y/o

viceversa, transductor ultrasnico.

4. medio para transferir la energa acstica a la pieza y viceversa,

acoplante acstico.

5. pieza inspeccionada.

Figura 1

EPOCH 4

El diseo de los componentes y su arreglo dependen, en primer lugar,

de las caractersticas especficas de propagacin de la onda ultrasnica

que son utilizadas para la deteccin y medicin de las propiedades de la

pieza. Las caractersticas involucradas pueden incluir:

9 La velocidad de propagacin9 La geometra del haz9 La energa transferida, y9 Las prdidas de energa


Antecedentes HistricosLa posibilidad de utilizar las ondas ultrasnicas para realizar pruebas no

destructivas fue reconocida en 1930 en Alemania por Mulhauser, Trost y

Pohlman, y en Rusia por Sokoloff, quienes investigaros varias tcnicas

empleando ondas continuas.

Los equipos detectores de fallas fueron originalmente desarrollados,

basados en el principio de la intercepcin de la energa ultrasnica por

discontinuidades grandes durante el paso del haz ultrasnico.

Posteriormente, esta tcnica recibi el nombre del mtodo de inspeccin

a travs, este sistema de inspeccin presentaba ciertas limitaciones,

principalmente la necesidad de requerir acceso en ambas superficies de

la pieza de prueba.

No se encontr un mtodo prctico de inspeccin hasta que Firestone

(E.U.A.) invent un aparato empleando haces de ondas ultrasnicas

pulsadas para obtener reflexiones de defectos pequeos, conocido

como Reflectoscopio Supersnico, que fue mejorado por el rpido

crecimiento de la instrumentacin electrnica. En el mismo perodo en

Inglaterra, Sproule desarroll equipos de inspeccin ultrasnica en

forma independiente.

De la misma forma que en la inspeccin radiogrfica, al principio, los

equipos fueron desarrollados para ser usados como herramientas de

laboratorio y no como equipos de inspeccin.

Rpidamente se encontraron aplicaciones para la inspeccin por

ultrasonido durante la produccin de parte para la deteccin de

problemas crticos de control de calidad. Entre las ms importantes

aplicaciones iniciales del mtodo destaca la inspeccin para la deteccin

de discontinuidades internas en forjas para rotores de motores utilizados


en la industria aeronutica. Al mismo tiempo se realizaron

investigaciones fundamentales y de aplicaciones.

En la universidad de Michigan, Firestone y su grupo de trabajo

investigaron los mecanismos de operacin de los transductores, el uso

de ondas transversales, la aplicacin de las ondas superficiales o de

Rayleigh, el dispositivo Raybender para la inspeccin por haz angular

con vibracin del ngulo, el empleo de la columna de retardo para la

inspeccin en zonas cercanas a la superficie de entrada, un mtodo de

resonancia por pulsos para la medicin de espesores, y varias tcnicas

empleando ondas de placa o de Lamb.

Otras aplicaciones importantes fueros: el desarrollo y empleo del

medidor de espesores de resonancia por frecuencia modulada por

Erwin; el mejoramiento de los sistemas de inspeccin por inmersin

efectuado por Erdman; y varias tcnicas ultrasnicas de visualizacin o

graficado de discontinuidades elaboradas y aplicadas por Sproule,

Erdman, Wild, Reid, Howry y otros.

El desarrollo reciente del mtodo de inspeccin por ultrasonido esta

relacionado, en primera instancia, con lo siguiente:

1. Alta velocidad en la aplicacin de sistemas automatizados de

inspeccin.

2. instrumentos mejorados para obtener gran resolucin en la deteccin

de fallas.

3. Una mejor presentacin de datos.

4. interpretacin simple de los resultados.

5. Estudio avanzado de los cambios finos de las condiciones

metalrgicas.

6. anlisis detallado de los fenmenos acsticos involucrados.

Durante este mismo perodo aquello relacionado directamente con la

aplicacin del mtodo de inspeccin por ultrasonido ha contribuido para


que llegue a ser utilizado en gran escala y en el establecimiento de

procedimientos y normas, particularmente en la industria area, elctrica

y en el campo de la energa nuclear.

AplicacionesYa que la inspeccin por el mtodo de ultrasonido se basa en un

fenmeno mecnico, es adaptable para determinar la integridad

estructural de los materiales de ingeniera.

Se utiliza en el control de calidad e inspeccin de materiales, en

diferentes ramas de la industria. Sus principales aplicaciones consisten

en:

9 Deteccin y caracterizacin de discontinuidades9 Medicin de espesores, extensin y grado de corrosin9 Determinacin de caractersticas fsicas, tales como: estructura

metalrgica, tamao de grano y constantes elsticas

9 Definir caractersticas de enlaces (uniones)9 Evaluacin de la influencia de variables de proceso en el

material

VentajasLas principales ventajas del mtodo de inspeccin por ultrasonido

son:

9 Un gran poder de penetracin, lo que permite la inspeccinde grandes espesores.

9 Gran sensibilidad, lo que permite la deteccin dediscontinuidades extremadamente pequeas.

9 Gran exactitud al determinar la posicin, estimar el tamao,caracterizar orientacin y forma de las discontinuidades.

9 Se necesita una sola superficie de acceso.9 La interpretacin de los resultados es inmediata9 No existe peligro o riesgo en la operacin de los equipos9 Los equipos son porttiles


9 Su aplicacin no afecta en operaciones posteriores, y9 Los equipos actuales proporcionan la capacidad de

almacenar informacin en memoria, la cual puede ser

procesada digitalmente por una computadora para

caracterizar la informacin almacenada.

LimitacionesLas limitaciones del mtodo de inspeccin por ultrasonido incluyen

las siguientes:

9 La operacin del equipo y la interpretacin de los resultadosrequiere tcnicos experimentados

9 Se requiere gran conocimiento tcnico para el desarrollo delos procedimientos de inspeccin

9 La inspeccin se torna difcil en superficies rugosas o partesde forma irregular, en piezas pequeas o muy delgadas

9 Discontinuidades subsuperficiales pueden no ser detectadas9 Durante la inspeccin es necesario el uso de un material

acoplante, y

9 Son necesarios patrones de referencia, para la calibracin delequipo y caracterizacin de discontinuidades.


1. REPASO NIVEL I

1.1 PRINCIPIOS DE ULTRASONIDOCARACTERSTICAS DE LA ENERGA ULTRASNICA

DEFINICINUltrasonido es el nombre dado al estudio y aplicacin de ondas snicas

que se transmiten a frecuencias mayores que las que pueden ser

detectadas por el odo humano, arriba de 20,000 Hz (Hertz o ciclos por

segundo). En las pruebas ultrasnicas por contacto, el rango de

frecuencias comnmente usado es de 2.25 a 10 MHZ (Megahertz o

millones de ciclos por segundo). En algunos casos particulares se

emplean frecuencias debajo de este rango y para mtodos de inmersin

las frecuencias pueden ser hasta de 30 MHZ.

RELACIN ENTRE VELOCIDAD, LONGITUD DE ONDA YFRECUENCIALa transmisin de las ondas ultrasnicas est caracterizada por

vibraciones peridicas representadas por un movimiento ondulatorio. La

Figura 1 muestra un ciclo de vibracin. La longitud de onda es la

distancia de viaje de un ciclo, es decir, la distancia de un punto en un

ciclo al mismo punto en el siguiente ciclo. La frecuencia el nmero de

ciclos completos que pasan en un punto en la unidad de tiempo,

normalmente, un segundo. De la misma manera, la distancia total de

viaje por la unidad de tiempo o rapidez de desplazamiento de la

vibracin de las partculas o simplemente la velocidad acstica que es

igual al producto de la longitud de onda por la frecuencia.

Esto se expresa matemticamente:

V = x fDonde:

V: Velocidad acstica (pulg/seg o mm/seg)

: Longitud de onda (pulgadas o mm)f: Frecuencia (ciclos/seg)


FIGURA 1Ejemplos tpicos del empleo de sta ecuacin, son los siguientes:

a) Cul ser la longitud de onda cuando se inspecciona aluminio cuya

velocidad de propagacin es de 6.32x106 mm/seg y empleando una

frecuencia de 5 MHZ?

V = x f Si despejamos: = v/f = 6.32 x 106 mm/s / 5 x 106 c/s = 1.264 mm

b) Si se considera que el tamao equivalente de discontinuidad ms

pequeo que tericamente puede ser detectado (c) esaproximadamente la mitad de la longitud de onda, Cul ser el tamao

de discontinuidad ms pequea que se detectara empleando la

frecuencia del ejemplo anterior y en el mismo material?

c = /2 por lo tanto, si = 1.264 mm, entonces:c = /2 = 1.264 mm/2 = 0.632 mm.

GENERACIN Y RECEPCIN DE VIBRACIONES ULTRASNICASLas vibraciones ultrasnicas son generadas por la aplicacin de pulsos

elctricos de lata frecuencia al elemento transductor (elemento o cristal

piezoelctrico) contenido dentro de una unidad de rastreo (palpador). El

elemento transductor transforma la energa elctrica en energa ultrasnica


(mecnica). El elemento transductor tambin recibe la energa ultrasnica y

la transforma en energa elctrica. Ver Figura 2.

VOLTAJE ALTERNO APLICADO A UN ELEMENTO PIEZOELCTRICO

FIGURA 2

La energa ultrasnica es transmitida entre el palpador y la pieza de

pruebas a travs de un medio acoplante tal como el aceite, agua, etc.,

como se muestra en la Figura 3. el propsito del acoplante es eliminar la

interfase con aire entre el transductor y la superficie de la pieza de

inspeccin ya que el aire es un pobre transmisor del ultrasonido.

FIGURA 3

INSPECCIN ULTRASNICA BSICAMTODOS POR CONTACTO Y POR INMERSINEn el mtodo de inspeccin ultrasnica por contacto, el palpador es

colocado directamente sobre la superficie de la pieza de prueba utilizando

una capa delgada de acoplante, tal como aceite, agua, etc., para transmitir


el ultrasonido dentro del material sujeto a inspeccin, como se observa en

la Figura 3. en el mtodo de inmersin, la pieza de prueba est sumergida

en un fluido, usualmente agua, y el ultrasonido es transmitido a travs del

agua hasta la pieza de prueba, ver Figura 4.

FUGURA 4

REFLEXIONES ULTRASNICASEl haz ultrasnico tiene propiedades similares a las del haz de luz. Por

ejemplo, cuando el haz ultrasnico golpea un objeto que interrumpe su

paso, la energa del haz ultrasnico es reflejada desde la superficie del

objeto interruptor. El ngulo de reflexin es igual al ngulo de incidencia. Si

el ngulo de incidencia es normal con respecto a la superficie del objeto

interruptor, el ngulo de reflexin es tambin normal. Si la incidencia es

angular, el ngulo de incidencia con respecto a la lnea normal imaginaria a

la superficie del objeto interruptor es igual al ngulo de reflexin, como se

observa en la Figura 5.


(ALFA): ANGULO DE INCIDENCIA(BETA): ANGULO DE REFLEXIN

FIGURA 5

La energa reflejada puede ser recibida por un transductor. Este transductor

es usualmente el mismo transductor usado para generar el haz ultrasnico,

pero puede ser un segundo transductor. El transductor transforma la

energa ultrasnica recibida en energa elctrica. El instrumento ultrasnico

amplifica esta energa elctrica y la presenta como una desviacin vertical

en un tubo de rayos catdicos (TRC) o en una pantalla electroluminiscente

en los equipos ms modernos. Este equipo de presentacin de pantalla es

llamado Barrido Tipo A (A-Scan) como se observa en la Figura 6.

MTODO DE PRESENTACIN DE DATOSExisten varios mtodos de presentacin de datos utilizados en la inspeccin

ultrasnica: Barrido Tipo A, Tipo B, Tipo C y Tipo 3D.

FIGURA 6


BARRIDO TIPO A: La presentacin del barrido Tipo A fue descrita en elprrafo anterior, es el tipo de presentacin ms utilizada en el campo de las

pruebas no destructivas. Por lo anterior, ste captulo esta orientado hacia

el anlisis de los datos proporcionados por este tipo de presentacin. La

presentacin de barrido Tipo A nos proporciona informacin acerca del

espesor del material sujeto a inspeccin o la profundidad a la que se

encuentra una discontinuidad y el tamao relativo de la misma.

BARRIDO TIPO B: El mtodo de presentacin de barrido Tipo Bproporciona una vista de la seccin transversal de la pieza sujeta a

inspeccin y de las discontinuidades dentro de la misma mediante el

anlisis de la imagen retenida en la pantalla o graficada en el barrido en un

solo sentido (ver Figura 7). La presentacin de barrido Tipo B es usada

principalmente para obtener el perfil de la seccin transversal para el

monitoreo de corrosin en tuberas, calderas e intercambiadores de calor.

Generalmente, es ms eficaz por el mtodo de inmersin.

FIGURA 7

FORMAS DE VIBRACIN ULTRASNICALa energa ultrasnica se propaga por medio de vibraciones de las

partculas del material. La energa es transmitida de tomo a tomo por

pequeos desplazamientos. La direccin en la que vibran las partculas

(tomos) con respecto a la direccin de la propagacin del haz ultrasnico,

depende de la forma de vibracin.


ONDAS LONGITUDINALESLa forma de onda longitudinal o compresional est caracterizada por el

movimiento de las partculas paralelo a la direccin de propagacin del haz

ultrasnico, como se observa en la Figura 9. esta forma de onda se propaga

en slidos, lquido y gases.

FIGURA 9

ONDAS DE CORTELa forma de onda de corte o transversal est caracterizada por el

movimiento perpendicular de las partculas con respecto a la direccin de

propagacin del haz ultrasnico como se observa en la Figura 10. Las

ondas de corte viajan a aproximadamente la mitad de la velocidad a la que

viajan las ondas longitudinales. Las ondas de corte son introducidas en la

pieza de prueba mediante el empleo de palpadores de haz angular, en el

mtodo por contacto; o angulando la direccin del haz con respecto a la

interfase, cuando se emplea el mtodo de inmersin. Los palpadores de

haz angular consisten de un elemento transductor montado en una zapata

de material plstico de tal manera que las ondas ultrasnicas entren a la

parte de prueba con un ngulo diferente a 90 con respecto a la superficie

del material sujeto a inspeccin. Las ondas transversales solo se transmiten

en slidos.


FIGURA 10

ONDAS SUPERFICIALESLas ondas superficiales o de Rayleigh son un tipo especial de ondas

transversales en las que el movimiento de las partculas est confinado a

una profundidad pequea dentro del material. La Figura 11 muestra un

palpador de haz angular generando ondas superficiales. Las ondas

superficiales son capaces de viajar a travs de extremos curvos. Las

reflexiones ocurren en extremos agudos de la pieza de prueba, como por

ejemplo una esquina; sin embargo tambin son reflejadas en zonas donde

se encuentre grasas, aceites, lquidos sobre la superficie. La energa de las

ondas superficiales decae rpidamente debajo de la superficie de prueba

por lo que las ondas superficiales son mas adecuadas para detectar

discontinuidades superficiales tales como grietas. Las ondas superficiales

pueden detectar discontinuidades superficiales hasta una profundidad de

aproximadamente una longitud de onda. Las ondas superficiales slo se

transmiten en slidos. El movimiento de las partculas es elptico. La

velocidad de propagacin de las ondas superficiales es aproximadamente

el 90% de la velocidad de las ondas transversales en el mismo medio.


FIGURA 11

ONDAS DE LAMBLa propagacin de las ondas de Lamb o de placa ocurre cuando las ondas

ultrasnicas viajan a lo largo de una pieza de prueba con espesores

menores a una longitud de onda. Hay dos clases generales de ondas de

Lamb: simtricas y asimtricas. Existe una posibilidad infinita de formas de

cada clase de vibracin en una pieza de prueba dad. La teora muestra que

la velocidad de las ondas de Lamb depende de la pieza de prueba dad. La

teora muestra que la velocidad de las ondas de Lamb depende de la forma

de vibracin y puede exhibir muchas velocidades diferentes.

REFRACCIN Y CONVERSIN DE MODOLEY DE SNELLCuando un haz de luz ultrasnico pasa de un medio a otro con diferente

velocidad y con un ngulo no normal con respecto a la interfase que separa

los dos medios ocurre el fenmeno conocido como refraccin, ver la Figura

12. los ngulos de las ondas incidente y refractadas siguen la Ley de Snell.

La Ley de Snell, como se usa en la inspeccin ultrasnica, se escribe como

sigue:

Sen = V1Sen V2


Donde:

= ngulo entre la lnea normal a la superficie de interfase y la ondaultrasnica incidente o la onda ultrasnica en el medio 1.

= ngulo entre la lnea normal a la superficie de interfase y la ondaultrasnica refractada o la onda ultrasnica en el medio 2.

V1 = Velocidad en el medio 1

V2 = Velocidad en el medio 2

FIGURA 12

Cuando un haz longitudinal incidente es normal a la superficie de la pieza

de prueba ( = 0), el haz ultrasnico longitudinal es transmitido recto en lapieza de prueba y no ocurre la refraccin. Cuando se rota el ngulo de

incidencia ( es incrementado), ocurre la refraccin y la conversin demodo; dentro del material sujeto a inspeccin, la onda ultrasnica

longitudinal incidente es transmitida como una onda longitudinal y una onda

transversal con una direccin e intensidad variables. Los ngulos de la

sondas longitudinales y transversales refractadas son determinados por la

Ley de Snell. La Figura muestra la energa relativa de las ondas

longitudinales, transversales y superficiales en acero para diferentes

ngulos de incidencia de ondas longitudinales en plstico. Las curvas

fueron obtenidas usando zapatas de plstico sobre acero.


Cuando alcanza 90 para la onda longitudinal refractada, el valor de esconocido como SEGUNDO ANGULO CRTICO. A un ngulo de incidencia

mayor al segundo ngulo crtico, en la pieza de prueba ya no se generan

ondas transversales. Si se emplea un ngulo de incidencia ligeramente

mayor al segundo ngulo crtico (5 a 10) se generan ondas superficiales.

EJEMPLOS DE CLCULOS EMPLEANDO LA LEY DE SNELL

a) Encontrar el primer ngulo crtico usando una zapata de plstico en

aluminio.

Sen = V1Sen V2

= ? (Primer ngulo crtico) = 90 al primer ngulo crtico; sen 90 = 1V1 = Velocidad de la onda longitudinal en la zapata de plstico (Lucita)

V1 = 2.68 x 106 mm/s

V2 = Velocidad de la onda longitudinal en aluminio

V2 = (6.32 x 106 mm/s x1) / 6.32x106 mm/s = 0.424

= sen-1 0.424 = 25

b) Encontrar el ngulo de incidencia en plstico para generar ondas

superficiales en aluminio

Sen = V1Sen V2

= ? (ngulo de incidencia) = 90 para ondas superficiales; sen 90 =1V1 = Velocidad de la onda longitudinal en la zapata de plstico (Lucita)

V1 = 2.68x106 mm/s

V2 = Velocidad de la onda superficial en aluminio = 90% de la velocidad

transversal

V2 = (3.13x106 mm/s x 1) / 2.82x106 mm/s = 0.9503


= sen 1 0.9503 = 71.9

VARIABLES ULTRASNICASLas variables que se tratan a continuacin son refractadas principalmente

por el sistema de inspeccin ultrasnica (el instrumento, el palpador. La

zapata, el medio de acoplamiento, etc.). Posteriormente se tratan las

variables en la pieza de prueba. Es importante que el tcnico en ultrasonido

conozca los efectos de stas variables en los resultados de la inspeccin

ultrasnica.

REFLEXIN E IMPEDANCIA ACSTICACuando un haz ultrasnico incide en el lmite entre dos materiales

diferentes, parte de la energa es transmitida al segundo medio y parte es

reflejada. El porcentaje de energa transmitida y reflejada est relacionada

con las impedancias acsticas de los dos materiales. La impedancia

acstica (Z) es el producto de la densidad del material () y la velocidad (v),o:

Z = () x (v)

Las impedancias acsticas para diferentes materiales se encuentran en

tablas. Las impedancias nos permiten calcular el porcentaje terico de

energa transmitida y reflejada en las interfases acsticas. A mayor

diferencia entre las impedancias acsticas en las interfases mayor ser el

porcentaje de reflexin. Las siguientes frmulas se utilizan para este

clculo:

R =(Z2 Z1)2 / (Z2 + Z1)2

%R = R x 100T = 4Z1Z2 / / (Z2 + Z1)2 = 1 R

%T = T x 100

Donde:

R : Coeficiente de reflexin


%R : Porcentaje de reflexin

T : Coeficiente de transmisin

%T : Porcentaje de transmisin

Z1 : Impedancia en el medio 1

Z2 : Impedancia en el medio 2

La reflexin real frecuentemente difiere de la reflexin terica calculada. La

rugosidad superficial es una de las variables adems de la impedancia

acstica que afecta el porcentaje de reflexin.

FRECUENCIAPara la direccin de fallas usando el mtodo de contacto, se utilizan

generalmente frecuencias entre 2.25 y 10 MHz. Las frecuencias mas latas

dentro de ste rango proporcionan una mayor sensibilidad para la direccin

de discontinuidades pequeas, pero no tienen el poder de penetracin de

las frecuencias mas bajas. Las frecuencias altas tambin son ms

afectadas por las discontinuidades metalrgicas en la estructura del

material. Las seales provenientes de stas discontinuidades relevantes

como, por ejemplo, grietas pequeas.

El tamao de la discontinuidad que puede ser detectada debe ser la

consideracin ms importante cuando se selecciona la frecuencia. Si el

tamao de la discontinuidad de inters es grande, se debera seleccionar

una frecuencia baja, como lo es 2.25 MHz. Bajo condiciones favorables, las

discontinuidades deben tener una dimensin igual o mayor de la mitad de la

longitud de onda, para poder ser detectadas. Por ejemplo, en la inspeccin

con haz recto de aluminio a 2.25 MHz con una longitud de onda de 0.111,

requiere de discontinuidades mnimo es de 0.025. A 10 MHz, es de 0.012.

ANCHO DE BANDA DE FRECUENCIASLo descrito en le prrafo anterior sobre frecuencias se refiere a la frecuencia

pico usada en la inspeccin. En todos los casos, el instrumento ultrasnico


y el palpador producen una banda de energa ultrasnica que cubre un

rango de frecuencias. El rango es expresado como ancho de banda.

Muchos procedimientos de inspeccin ultrasnica son sensibles a la

frecuencia empleada y por lo tanto, y pueden ser afectados por las

variaciones en el ancho de banda del sistema de inspeccin. Por ejemplo,

ciertas inspecciones usan la prdida de la reflexin de pared posterior como

criterio de rechazo. La prdida en la reflexin de la pared posterior puede

ser causada por la dispersin del sonido provocada por discontinuidades

pequeas y por lo tanto es dependiente de la frecuencia pico y del ancho de

banda de la inspeccin. Tanto el instrumento como el palpador afectan el

ancho de banda de la inspeccin. Por lo tanto, cuando se desarrolla un

procedimiento con un instrumento y palpador en particular, es

recomendable que se utilice el mismo modelo de instrumento y de palpador

con respecto al fabricante, material del elemento transductor, material de

amortiguamiento, tamao y frecuencia cuando se realiza una inspeccin.

Las instrumentos ultrasnicos son construidos de tal manera que emiten

impulsos al palpador y miden la respuesta en diferentes maneras con

respecto al ancho de banda. Sin considerar otros factores en este

momento, una banda ms ancha significa una mejor resolucin y un ancho

de banda mas angosta significa mayor sensibilidad. Los instrumentos

ultrasnicos son diseados de tal manera que, con respecto al ancho de

banda, exista un compromiso entre una buena resolucin y sensibilidad.

CARACTERSTICAS DEL HAZ ULTRASNICOEl haz ultrasnico no se comporta como un pistn, es decir, no tiene una

proyeccin con lados rectos con intensidad uniforme desde la cara del

transductor. El haz ultrasnico se esparce conforme se aleja de la cara del

transductor y vara en intensidad. El perfil del haz ultrasnico conforme viaja

en el material se ha dividido en diferentes zonas por sus caractersticas.


ZONA MUERTAEn la inspeccin por contacto, existe un rea frente a la cara del palpador

en el que no se puede hacer ningn tipo de inspeccin. No se puede

observar la reflexin desde una discontinuidad porque el pulso inicial en la

pantalla es demasiado grande. Si una discontinuidad estuviera cerca de la

superficie, la energa reflejada regresara al palpador mientras est todava

transmitiendo. La zona muerta o zona de no-inspeccin es inherente a

todos los instrumentos ultrasnicos. En algunos tipos de equipos, la zona

muerta no es demasiado obvia. Lo anterior es porque la longitud del pulso

inicial puede ser disminuida electrnicamente. La longitud de la zona

muerta puede ser estimada y medida en los equipos con presentacin de

barrido Tipo A. Despus de realizar la calibracin de distancia, se mide la

longitud desde el cero del equipo hasta que la inflexin del pulso inicial

regresa a la lnea de tiempo base. En el mtodo de inmersin la zona

muerta es la longitud del pulso reflejado en la interfase entre el agua y el

material sujeto a inspeccin. Para minimizar la longitud de la zona muerta

se emplea transductores con alto amortiguamiento que emiten pulsos cortos

(banda ancha).

CAMPO CERCANOExtendindose desde la cara del palpador existe un rea que se caracteriza

por las variaciones en la intensidad del haz ultrasnico. Esta rea se

denomina campo cercano (Zona de Fresnel). Debido a las variaciones en

amplitud inherentes, esta zona no es recomendada para la inspeccin. En

esta zona se puede detectar discontinuidades, medir espesores o conocer

la profundidad a la que se encuentra una discontinuidad pero no se puede

evaluar discontinuidades por comparacin contra indicaciones obtenidas de

reflectores conocidos a diferentes profundidades y cuando su rea es

menor que la del transductor. Con dimetros de elementos transductores y

frecuencias ms pequeas se obtiene una longitud de campo cercano mas

corta. La longitud del campo cercano, como se observa en la Figura 13,

puede calcularse con la siguiente ecuacin:


N = D2 / 4 = D2F / 4v

Donde:

N : Longitud del campo cercano (pulgadas)

D : Dimetro del elemento transductor (pulgadas)

: Longitud de onda (pulgadas)f : Frecuencia (c/s)

v : Velocidad acstica (pulg/s)

En el caso de transductores no circulares el valor de D ser

aproximadamente:

D LADO x 1.125 (para transductores cuadrados)D PROMEDIO DE LOS LADOS x 1.1 (para transductores rectangulares)

Sin embargo, siempre ser mejor determinar la longitud del campo cercano

en forma prctica.

Ejemplo:Cul ser la longitud de campo cercano cuando se inspecciona acero con

un palpador de y 5 Mhz de frecuencia?N= D2F / 4v

N = ? (Longitud del campo cercano)

D = 3/4 = 0.750, por lo tanto D2 = 0.5625 pulg. cuad.

F= 5 MHz = 5 x 106 c/s

v = (velocidad long. del acero) = 0.2330 x 106 pulg/s

N = (0.5625 pulg. cuad. x 5 x 106 c/s) / (4 x 0.2330 x 106 pulg/s) = 3.02

pulgadas.

CAMPO LEJANOLa zona que se encuentra a continuacin del campo cercano es llamada

campo lejano (ver Figura 13 ). En el campo lejano (zona de Fraunhfer) la


intensidad del haz ultrasnico decae de manera exponencial conforme la

distancia desde la cara del transductor se incrementa.

FIGURA 13

DISTANCIA AMPLITUDLa Figura 14 es un ejemplo de una curva de amplitud contra distancia. Note

la curva irregular en el rea del campo cercano. Lo importante que hay que

recordar es que, cuando se inspecciona en el campo cercano, pueden

ocurrir grandes variaciones en amplitud de las indicaciones de

discontinuidades de un mismo tamao a diferentes profundidades dentro

del mismo. Siempre ser mejor comparar las seales de discontinuidades

con las seales de los reflectores de los patrones de referencia, como por

ejemplo, agujeros de fondo plano que tengan la misma distancia de viaje

que la discontinuidad o bien en una zona donde se pueda predecir el

tamao equivalente de la discontinuidad por medio de la amplitud; lo

anterior puede realizarse solamente en el campo lejano.

FIGURA 14


DIVERGENCIA DEL HAZEn el campo cercano el haz ultrasnico se propaga en lnea recta desde la

cara del palpador. En el campo lejano el sonido se esparce hacia fuera

como se muestra en la Figura 13. A una frecuencia dada, entre mayor sea

el dimetro del transductor el haz ser ms recto; con transductores de

menor dimetro el haz tendr una mayor divergencia. De la misma manera,

con un mismo dimetro, los transductores de mayor frecuencia, tendrn una

menor divergencia.

La mitad del ngulo de divergencia () se calcula como sigue:

Sen = 1.22 / D = 1.22v / fD

Donde:

: La mitad del ngulo de divergencia (grados) : Longitud de onda (pulgadas)D : Dimetro del transductor (pulgadas)

v : Velocidad acstica (pulg/seg)

f : Frecuencia (c/seg)

Ejemplo:

Si se inspecciona aluminio con un transductor de 5 MHz y 0.250, Culser la mitad del ngulo de divergencia?

Sen = 1.22v / fD = ? (La mitad del ngulo de divergencia en grados)D = 0.250 pulg

v = 0.249 x 106 pulg/s

f = 5 MHz =5 x 106 c/s

Sen = (1.22 x 0.249 x 106 pulg/s) / (5 x 106 c/s x 0.250 pulg) = 0.2430 = sen-1 0.2430 = 14


Es importante considerar la divergencia cuando se realizan inspecciones

porque, en ciertas aplicaciones, el haz ultrasnico que ha sido esparcido

puede reflejarse en las paredes o extremos del componente y ocasionar

una confusin en las seales del oscilogama, como se observa en la Figura

15.

FIGURA 15

HAZ ULTRASNICO FOCALIZADOPara algunas inspecciones por inmersin o por contacto se utiliza un haz

ultrasnico focalizado. La focalizacin es producida empleando palpadores

que contienen lentes acsticos en la cara del transductor. Los lentes

acsticos, que el haz ultrasnico incide tenga una convergencia en un

punto dentro del material sujeto a inspeccin. Este tipo de palpadores tiene

una sensibilidad muy alta para discontinuidades localizadas en la distancia

del punto focal debido a la concentracin de energa en el mismo, pero la

profundidad del material que puede ser inspeccionado tambin est

limitada.


2. DISCONTINUIDADES EN LOS MATERIALESAlgunos productos o materiales podemos decir que su uso es simplemente

decorativo y por lo tanto su resistencia a los esfuerzos es, simplemente,

inexistente aunque necesiten inspeccin, la cual puede concretarse a

determinar las caractersticas de por ejemplo: color, pulido, estabilidad, etc.

Existe otro tipo de productos y materiales que si requieren pruebas y

evaluacin, son aquellos que estn sujetos a esfuerzos donde una falla o

discontinuidad puede ser la causa de una costosa reparacin, peligro para

otros productos, estructuras e inclusive vidas humanas.

Si la discontinuidad presente tratara de ser detectada por mtodos No

Destructivos, estos deben ser seleccionados, aplicados e interpretados con

cuidado y sobre la base de un conocimiento vlido de los mecanismos de

falla y sus causas. Es mas que evidente que el cocimiento de los

materiales, propiedades y sus discontinuidades tpicas, de acuerdo a su

proceso de fabricacin o condiciones de operacin, ayudar notablemente a

los tcnicos en ultrasonido al realizar una prueba y tomando en cuenta que

la mayora de las tcnicas de inspeccin son recomendadas cada una de

ellas para un tipo de discontinuidades especfica, el conocimiento de estas

discontinuidades tpicas nos ayudar a seleccionar el mtodo mas

adecuado.

CLASIFICACIN DE LAS DISCONTINUIDADESLas discontinuidades pueden ser divididas, de acuerdo a su origen y se

clasifican como sigue:

1. DISCONTINUIDADES INHERENTESSon formadas normalmente cuando el metal es fundido y vaciado, a su

vez se pueden subdividir en:

a) De fundicin primariaSon relacionados con el fundido y solidificacin del lingote original

de que ser transformado en placas, billets, etc.


b) De fundicin secundariaSon relacionados con el fundido, vaciado y solidificacin de una

pieza, normalmente son causadas por variables propias del

proceso, por ejemplo: alimentacin impropia, vaciado excesivo,

temperatura inadecuada, gases atrapados, humedad, etc.

2. DISCONTINUIDADES DE PROCESOLas discontinuidades de este tipo son las originadas en los diferentes

procesos de manufactura, por ejemplo: Forjado, fundido, maquinado,

rolado, soldado, tratamiento trmico.

3. DISCONTINUIDADES DE SERVICIOAlgunas veces estas discontinuidades son producidas por otro tipo de

discontinuidades presentes en el material, las cuales provocan una

concentracin de esfuerzos. Tambin pueden ser originadas debido a un

mal diseo de la parte donde los esfuerzos a los que el material es

sometido son mayores a los esfuerzos que puede resistir.

1. DISCONTINUIDADES INHERENTES

DE FUNDICIN PRIMARIADiscontinuidades encontradas en lingotes. Las discontinuidades ms

comnmente encontradas en lingotes son:

a) Inclusiones

b) Sopladuras

c) Contraccin

d) Segregaciones


LINGOTE

a) INCLUSIONESInclusiones No MetlicasSon partculas de forma irregular, de material no metlico por ejemplo:

escoria, xido, sulfuros, etc. Estas partculas quedan atrapadas en el

metal fundido y se encuentran presentes en el lingote, este tipo de

discontinuidades pueden ser de cualquier forma y tambin pueden ser

superficiales o internas.

ORIGEN1. Desplazamiento de material refractario

2. Escoriacin inadecuada del metal lquido.

Inclusiones MetlicasGeneralmente, son partculas metlicas de diferente densidad o material

que permanecen en estado slido y que quedan atrapadas en el metal

fundido, las cuales tambin pueden aparecer en grandes cantidades

esparcidas a travs del lingote, pueden ser superficiales o internas.

Una causa que puede originar la inclusin metlica es el hecho de usar

materia prima con impurezas para la obtencin del lingote, pueden

aparecer en materiales ferrosos y no ferrosos.


b) SOPLASURASPueden aparecer como reas deprimidas en la superficie de la pieza

fundida o del lingote. Tambin pueden presentarse como cavidades

subsuperficiales de forma redonda y alargada, se encuentran desde la

superficie hasta el centro o aisladas en pequeos grupos, extendindose

desde la superficie hacia el interior del lingote.

ORIGENFundamentalmente humedad excesiva del molde o lingotera, la

temperatura extrema del metal hace que la humedad se evapore

rpidamente originando que las presiones de ste vapor y de los dems

componentes excedan las presiones del metal en alguna parte de la

pieza durante la solidificacin, originando cavidades lineales cuando

escapan, la porosidad es formada por gas, el cual es insoluble en el

metal fundido y es atrapado cuando el metal se ha solidificado. La

porosidad no fusionada se atribuye a la porosidad que esta en el lingote;

durante la operacin de conformado es aplanada y forma lo que

podramos llamar una fisura.

c) CONTRACCINEs una discontinuidad originada por las contracciones internas durante

el proceso de solidificacin y enfriamiento, las contracciones que sufre el

metal durante la solidificacin y enfriamiento es a consecuencia de lo

siguiente:

9 El metal lquido se contrae cuando se enfra, de estado lquido aslido.

9 Durante la solidificacin la mayora de los metales se contraen de3% a 7% en volumen, a excepcin del bismuto el cual se

expande.

9 Durante el enfriamiento en el estado slido.


ORIGENEl metal al ser vaciado en la lingotera inicia el proceso de solidificacin y

enfriamiento al descender la temperatura. El flujo del calor es del interior

al exterior de la lingotera y se realiza a travs de las paredes y el fondo;

debido a que las partes ms fras son las paredes, es ah donde se inicia

la solidificacin por capas.

En una lingotera, al enfriarse de afuera hacia adentro, la parte superior

del lingote mostrar una depresin cncava conocida como rechupe

primario. La parte superior del lingote es cubierta por xidos y escoria,

as como partculas de baja densidad. Esta zona se le conoce como

cabeza caliente la cual es cortada despus que el lingote se ha enfriado,

para compensar la prdida de este material se coloca en la parte

superior de la lingotera una lnea de ladrillos refractarios. La accin

aislante de la lnea de refractarios asegura un enfriamiento lento en esa

zona, comparada con el resto del lingote. Considerado un tipo de

lingotera con su parte superior angosta, en ella se lleva acabo el mismo

patrn de solidificacin y enfriamiento. As como la formacin del

rechupe primario y si no se toman las precauciones debidas, al

solidificar la parte de arriba dejar un pequeo volumen lquido en forma

cnica, el cual al solidificarse se contraer y eventualmente se formar

una cavidad denominada rechupe secundario.

Las paredes de este tipo de rechupe estarn libres de xido, de tal

forma que en procesos subsecuentes (forma o laminado) se soldarn

eliminndose la discontinuidad, sin embargo, si esta pieza es sometida a

un temple existir la posibilidad de que la discontinuidad sea abierta.

Para evitar que el volumen lquido de forma cnica quede aislado, debe

emplearse un sistema de enfriamiento mediante un inserto (enfriador)

que forma parte de la lingotera para que proporcione una velocidad de

enfriamiento igual al resto del material o bien teniendo cuidado en el

diseo de los sistemas de alimentacin.


d) SEGREGACINEs la distribucin no uniforme de varios elementos durante el proceso de

solidificacin como son: magnesio, fsforo, cromo, etc. Generalmente, el

azufre se combina con los dems elementos para formar la segregacin.

La segregacin toma lugar en diferentes formas como resultado del

proceso de la solidificacin del lingote. Mientras mayor sea el tamao

del lingote es ms difcil controlar la solidificacin y mayor es la

formacin de segregaciones. El movimiento relativo que tenga el metal

lquido en la lingotera hasta la solidificacin, es un factor que tambin

promueve la segregacin, por ejemplo: los aceros calmados, en los

cuales hay menor movimiento del metal lquido, muestra menor

evidencia de segregacin que los semi calmados y los efervescentes.

EXISTEN VARIOS TIPOS DE SEGREGACIONES QUE SON:1. Segregacin en A

2. Segregacin en V

3. Segregacin en la esquina de la lingotera

4. Segregacin de sopladuras subsuperficiales

Segregacin en ALa segregacin tiende a situarse hacia el centro de la parte superior del

lingote y es menos pronunciadas hacia la parte inferior, es una cadena

de azufre microscpica asociada con carbono, magnesio, fsforo,

nquel, cromo, etc. El metal que solidifica primero es el ms puro debido

a su punto de fusin ms alto, eventualmente el metal lquido mas

impuro, el que contiene ms aleantes, es atrapado a medida que

progresa la solidificacin y enfriamiento, llevndose a cado la

segregacin.

Este tipo de segregacin generalmente est asociado con inclusiones no

metlicas las cuales estuvieron en estado lquido a la temperatura del

acero y que quedaron atrapadas durante la solidificacin; tambin est


asociada con cavidades por contraccin causadas por aislamiento del

volumen segregado desde el metal lquido, las cavidades son muy

pequeas y pueden ser fcilmente eliminadas con una pequea

reduccin de forja.

La segregacin A es generalmente al sitio donde se produce la fisura

por hidrgeno.

Segregacin en VOcurre a lo largo del lingote y es el resultado de solidificacin diferencial,

es decir, debido a las contracciones y el gradiente de temperatura. Est

generalmente asociada con el rechupe secundario y toma su nombre

por la forma de la letra V que adopta, y al igual que la anterior es

formada por ser una de las regiones que solidifica al final y puesto que

tambin contiene un mayor grado de concentracin de elementos de

aleacin que el resto del material.

Segregacin en la esquina del lingoteComo su nombre lo indica, generalmente ocurre en la esquina, al inicio y

en la parte inferior del lingote.

En la mayora de los casos es asociada con una grieta, se debe a que el

lquido con mayor contenido de aleantes e impurazas es atrapado en la

junta (precisamente donde crecen los cristales columnares), y crecen

hacia el interior desde las caras adyacentes de la lingotera. Otra teora

se basa en el efecto de la presin ferrosttica ejercida en la capa que

solidifica primero que al oponer resistencia da inicio a una grieta o un

desgarre el cual ya no puede ser llenado con metal lquido siendo este el

caso en que la grieta es asociada con la segregacin. Dos hechos dan

soporte a sta teora: La velocidad elevada de vaciado y el vaciado a

alta temperatura, de tal forma que la capa que solidifica primero debe

soportar el peso del metal lquido como si fuera vaciado lentamente.


Segregacin de sopladuras subsuperficialesSon pequeos volmenes de material segregado, los cuales ocurren en

regiones subsuperficiales del acero calmado. La segregacin es

formada por las reacciones de gas localizado en el material lquido

causando sopladuras, las cuales son llenadas ms tarde con metal

lquido. Normalmente, ste tipo de segregacin es asociada con

inclusiones de xido y se localiza en la regin superior del lingote, pero

puede ocurrir en alguna otra regin y a lo largo del mismo.

Las causas pueden ser: el estado de desoxidacin del metal lquido

durante la carga (a menor presencia de gases, menor ser la

formacin); la condicin del molde debe estar lo mas seco posible para

evitar reacciones.

DE FUNDICIN SECUNDARIADiscontinuidades comunes en piezas fundidas. Las discontinuidades

ms comunes que son originadas en piezas obtenidas por fundicin son:

a) Traslapes en fro

b) Desgarres en caliente

c) Cavidades por contraccin

d) Microcontracciones

e) Sopladuras

f) Porosidad

g) Contracciones

A) TRASLAPES EN FROEs una discontinuidad que puede ser superficial o subsuperficial,

generalmente son depresiones con apariencia tersa y se

asemejan a un traslape de forja.

Es producto de una falta de fusin que ocurre en el encuentro de

dos corrientes de metal que vienen de direcciones diferentes. Las


causas pueden ser de un vaciado interrumpido en moldes con

varias bocas de alimentacin, salpicado dentro del molde o

cualquier otra causa que origine la solidificacin de una superficie

antes de que otro metal fluya sobre ella.

B) DESGARRE EN CALIENTEEs importante recordar que la contraccin es inevitable. Si existe

algo se opone a la contraccin entonces se desarrolla un

esfuerzo el cual puede conducir al agrietamiento. El desgarre

puede ser interno o cercano a la superficie y se produce debido a

las diferentes velocidades de solidificacin y enfriamiento que

ocasiona diferentes contracciones en algunas zonas de una pieza

de geometra complicada en la cual se tenga secciones gruesas y

delgadas.

Cuando se inicia la solidificacin, el metal es dbil en sus

propiedades mecnicas y se contrae si no se tiene una velocidad

de solidificacin y enfriamiento uniforme ocasionando una grieta

entre las secciones gruesas y delgadas, lo mismo sucede en el

caso de que un corazn (sirve para formar cavidades o huecos

internos en una pieza) tenga un ndice de colapsibilidad bastante

alto, ello origina un esfuerzo que se opone a la contraccin libre

del metal y por lo tanto, da origen a las grietas en caliente.


C) CAVIDADES POR CONTRACCINSon huecos en una pieza fundida causados por la falta de una

fuente suplementaria para compensar la contraccin volumtrica

que ocurre durante la solidificacin, la superficie de la cavidad

puede ser ligeramente en forma de dentrita y dentada (rasgada) o

puede ser ligeramente suave dependiendo de la composicin del

metal fundido.

D) MICROCONTRACCIONESNormalmente, son muchos hoyos superficiales y pequeos que

aparecen en la entrada o boca de alimentacin de la fundicin.

Microcontracciones tambin pueden ocurrir cuando el metal

fundido fluye desde una seccin estrecha hacia el interior de una

seccin grande, en el molde. Ocurre con frecuencias en

fundiciones de magnesio.

DISCONTINUIDADES DE PROCESO

DE CONFORMADOSon aquellas originadas o producidas en procesos tales como rolado

y forjado. Las discontinuidades ms comunes e importantes son:


a) Laminaciones

b) Costuras

c) Traslapes

d) Reventadas

e) Copos (Fisuras por hidrgeno)

a) LaminacinSon discontinuidades producidas durante los procesos de

conformado (laminacin o rolado, extrusin, forja), producto de

rechupes, poros, inclusiones y segregaciones, las cuales son

elongadas y aplanadas. Son extremadamente delgadas y

alineadas paralelamente a la superficie de trabajo del material y

en la direccin del conformado.

Estas discontinuidades pueden ser superficiales o internas.

b) CosturasSon discontinuidades superficiales en forma de lneas continuas o

intermitentes a lo largo de la superficie, poco profundas y algunas

veces muy apretadas (finas), paralelas al grano, algunas veces en

espiral cuando estn asociadas con el rodillo de rolado.

Las costuras se originan de sopladuras, grietas, desgarres, poros

y contracciones que vienen en el tocho, billet o lingote.


DE FORJADOLas discontinuidades de forja ocurren cuando el metal es

martillado o presionado para darle la forma; son el resultado de

un inadecuado arreglo, disposicin o control. Un control adecuado

de calentamiento para el forjado es necesario para prevenir

cascarilla excesiva que se origina en los contornos del metal y por

prdidas del mismo resultan huecos sobre la superficie; estos

huecos son originados por la cascarilla desprendida de la

superficie dando como resultado una forma inaceptable.

Algunos calentamientos causan quemaduras debido a que los

constituyentes qumicos del material son bajo punto de fusin.

Esta accin fusionante algunas veces reduce las propiedades

mecnicas del metal y el dao es irreparable.

Los traslapes de forja generalmente ocurren en forjas cerradas y

son la unin de dos superficies adyacentes causadas por un

incompleto llenado de metal y falta de fusin entre las superficies.

Otros defectos que pueden ser producidos en el acero forjado por

un diseo inadecuado o mantenimiento de la matriz son las

grietas y roturas internas. Si el material es movido anormalmente

durante el forjado, estos defectos pueden ser formados sin alguna

evidencia en la superficie.


c) TraslapesSon lneas onduladas no muy apretadas o adheridas a la

superficie que generalmente penetran a la pieza con un ngulo

pequeo.

El traslape es causada por que parte del metal se desliza o dobla

sobre la misma superficie de la pieza, usualmente cuando una

parte del metal forjado es apretado y queda fuera de entre los dos

dados.

d) ReventadasLa reventada de forja es una ruptura causada por temperaturas

de forja inapropiadas. Las reventadas pueden ser internas o

abiertas a la superficie o ambas.

9 Subsuperficial o interna9 Abiertas a la superficie

Son producidas por: el empleo de bajas temperaturas durante el

proceso de forjado, el trabajo excesivo o el movimiento del metal

durante el forjado. Su apariencia es de cavidades rectas,

irregulares en tamao muy abiertas o cerradas, paralelas al

grano.


e) Copos (Fisuracin por hidrgeno)Son fisuras internas extremadamente delgadas y generalmente

alineadas en paralelo con el grano; algunas veces conocidas

como "grietecilla capilar o filiforme de cromo" (como es el caso de

una superficie decapada y fracturada que muestra fisuras internas

como reas pequeas, brillantes y plateadas) o como grietas

capilares finas. Generalmente se encuentran en forja de acero de

gran espesor, lingotes y barras.

Las causas que originan este tipo de discontinuidad son:

9 Las tensiones localizadas, producidas por la transformacinefectuada.

9 Disminucin de la solubilidad del hidrgeno durante elenfriamiento despus del trabajo en caliente. El hidrgeno

puede provenir de la humedad del medio, de la lingotera y de

la caliza que es fuertemente higroscpica, o tambin la

presencia de hidrgeno en el material.

El material con alto contenido de hidrgeno disuelto presenta

fragilidad, reduccin de la resistencia de la pieza forjada

hacindola apta para que una grieta se propague cuando esta se

origine por impacto, fatiga o esfuerzo por corrosin. Este tipo de

discontinuidad se presenta en materiales ferrosos.

GRIETAS POR TRATAMIENTO TRMICOLas grietas por tratamiento trmico son casi siempre causadas por la

concentracin de esfuerzos durante el calentamiento y enfriamiento

desigual entre secciones delgadas y gruesas. Las grietas por tratamiento

trmico no tienen direccin especfica y empiezan normalmente en

esquinas agudas, las cuales actan como puntos de concentracin de

esfuerzos.


GRIETAS POR MAQUINADOSon un tipo de discontinuidad de proceso causadas por esfuerzos, los

cuales son producidos por excesivo calentamiento local entre la

herramienta y la superficie del metal.

Sus caractersticas principales pueden ser:

9 Superficiales9 Poco profundas9 Similares a las de tratamiento trmico (aunque no siempre)9 Ocurren en grupos9 Generalmente ocurren en superficies con alto tratamiento trmico,

cromados, endurecimiento local, etc.

9 Sobrecalentamiento local.

DEFECTOS TPICOS QUE SE PRODUCEN EN SOLDADURALa mayora de los procesos de soldadura consisten en unir dos piezas de

metal para satisfacer una especificacin, dibujo o cualquier otro medio en el

que se establezca un requisito. En la industria, estn disponibles sobre

cuarenta procesos de soldadura diferentes dentro de los que se incluye a:

soldadura con arco, con gas, de resistencia, etc. Sin importar el proceso,

existen tres variables comunes:

9 Una fuente de calor.9 Una fuente de proteccin.9 Una fuente de elementos qumicos.


El control de estas variables es esencial y cuando alguna de ellas, por

cualquier razn, se vuelve inestable se puede esperar que se presenten una

variedad de discontinuidades en la soldadura.

Los defectos que se producen en soldadura, y que el tcnico de ultrasonido

debe poner en evidencia, pueden ser de ndole diversa. Algunos son

inherentes al tipo de procedimiento empleado para realizar la soldadura.

Otros son comunes a casi todos los procedimientos. En ocasiones, los

defectos son provocados por la inexperiencia o negligencia del soldador

(posicin incorrecta del electrodo, eliminacin insuficiente de escorias, etc. ).

En otras ocasiones los defectos se deben a que no se han ajustado en forma

conveniente los parmetros del proceso (intensidad inadecuada, velocidad de

desplazamiento del arco demasiado elevada, etc.). Por ultimo, hay defectos

debidos a una unin deficiente (tipo de preparacin inadecuada para el

espesor de la placa, electrodo mal indicado para el tipo de material a soldar,

etc.).

Desde el punto de vista del operario de ultrasonido, los defectos en soldadura

pueden agruparse como sigue:

1. EXTERNOS1.1 Grietas

1.1.1 Longitudinales y Transversales

1.2 Descolgamientos y Desalineamientos

2. INTERNOS2.1 Grietas

2.1.1 Longitudinales

2.1.2 Transversales

2.1.3 De crter


2.2 Falta de penetracin, Falta de Fusin, Escoria y Porosidad

En cuanto a la deteccin de estos defectos por ultrasonido evidentemente los

que debe buscar el operario son los internos. No obstante, esto no quiere

decir que deben ignorarse los externos sino, muy al contrario, tener en cuenta

la posibilidad de su existencia al realizar el examen de un cordn pues

muchas veces su presencia puede dar origen a confusiones o errores de

interpretacin.

Por otro lado, de acuerdo a su posicin a travs de la soldadura.

discontinuidades pueden agruparse como se menciona a continuacin:

DISCONTINUIDADES EN EL PASO DE RAZFALTA DE PENETRACINEs la falta de penetracin en el paso de raz o fondeo, dejando presentes

las aristas de la cara de raz. Ocurre cuando no se alcanza la temperatura

de fusin del metal base debido a diferentes razones, por ejemplo:

inadecuada preparacin o diseo de la junta, electrodos de grandes

dimensiones (dimetro), velocidad de aplicacin excesiva y corriente

utilizada baja.

FALTA DE PENETRACIN CON DESALINEAMIENTOEs la falta de fusin de una de las caras de raz, en el paso de raz o

fondeo, cuando las caras de raz estn desalineadas. Ocurre cuando las

caras de raz de los elementos que sern unidos no se encuentran

alineadas entre ellas.


CONCAVIDAD EN LA RAZEl paso de la raz funde ambas caras pero al centro del cordn de raz se

presenta una depresin o cavidad debida a la contraccin del metal.

QUEMADAEs una depresin severa en la raz de la soldadura, por penetracin

excesiva la raz de la soldadura ha perdido parte del metal, generalmente

no es alargada.

SOCAVADO INTERNOEs una ranura en el metal base alo largo del borde del cordn de raz en la

superficie interior de la soldadura.


FUSIN INCOMPLETA EN EL PASO DE RAZEs la falta de fusin entre una de las caras de raz y el material de

soldadura de aporte en el paso de raz. Presente en juntas a tope con

ranura en V sencilla.

DESALINEAMIENTO (HIGH-LOW)Cuando los elemento soldados no se encuentran alineados entre ellos.

PENETRACIN EXCESIVA (EXCESO DE PENETRACIN)Exceso de metal de soldadura de aporte en el cordn de raz. Se puede

extender a lo largo del cordn de raz o en zonas aisladas.

DISCONTINUIDADES EN EL PASO FINALLLENADO INCOMPLETOEs la falta de metal de soldadura de aporte en el paso final.


FALTA DE FUSIN O FUSIN INCOMPLETA EN EL PASO FINALEs la falta entre una de las caras de ranura y el material de soldadura de

aporte en el paso final.

SOCAVADO EXTERNOUna ranura en el metal base a lo largo del borde del paso final, en la

superficie exterior de la soldadura.

REFUERZO INADECUADO O RELLENO INSUFICIENTEUna depresin en el paso final o parte superior de la soldadura, dando

como resultado un espesor menor en la soldadura que en el metal base. Se

extiende a travs del ancho completo del paso final.


REFUERZO EXCESIVOExceso de metal de soldadura de aporte en el paso final.

DISCONTINUIDADES INTERNASINCLUSIONES ALARGADAS (LNEAS DE ESCORIA)Material no metlico, escoria, xidos metlicos y slidos no metlicos,

atrapado entre los cordones de la soldadura, en los pasos de relleno.

Orientadas en direccin paralela al eje de soldadura, pueden presentarse

en lneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

INCLUSIONES AISLADAS (INCLUSIONES DE ESCORIA)Material no metlico, escoria, xidos metlicos y slidos no metlicos,

atrapado entre los cordones de la soldadura, en los pasos de relleno. Son

de forma irregular, ligeramente alargadas o aisladas, distribuidas al azar en

la soldadura.


FALTA DE FUSIN O FUSIN INCOMPLETA (ENTRE METAL DE BASEY SOLDADURA)Es la falta de fusin entre la cara de ranura y el metal de soldadura de

aporte en los pasos de relleno. Orientadas en direccin paralela al eje de la

soldadura, pueden presentarse en lneas alargadas continuas o

intermitentes, sencillas o paralelas.

FALTA DE FUSIN O FUSIN INCOMPLETA (ENTRE CORDONES DESOLDADURA DE RELLENO)Es la falta de fusin entre los cordones de soldadura de aporte en los pasos

de relleno. Conocida como soldeo en fro de los cordones, traslape fro y

soldadura cruda. Orientadas en direccin paralela al eje de la soldadura,

pueden presentarse al lneas alargadas continuas o intermitentes, sencillas

o paralelas.


INCLUSIONES DE TUNGSTENOPedazos pequeos de tungsteno atrapados entre los cordones de la

soldadura, se produce cuando el electrodo de tungsteno se funde y

deposita entre la soldadura. De forma irregular, agrupadas o aisladas, y

localizadas en cualquier parte de la soldadura.

POROSIDADSon huecos redondeados o ligeramente alargadas producidos por gas

atrapado durante la solidificacin del metal de soldadura de aporte.

Se clasifican en :

9 Porosidad individual, aislada o al azar9 Porosidad agrupada9 Poros tnel o agujeros de gusano9 Porosidad en el cordn de raz


GRIETASFracturas o roturas del metal, pueden ser del metal de base o del metal de

aporte. Se producen cuando se ha excedido la resistencia del metal, por

ejemplo debido a esfuerzos elevados por cambios dimensinales

localizados. Pueden ocurrir durante la aplicacin del metal de aporte,

durante el enfriamiento o particularmente en materiales duros o frgiles.

Se clasifican en:

9 Grietas longitudinales9 Grietas transversales9 Grietas de crter o estrella9 Grietas en metal de base


POSIBILIDAD DE DETECCIN DE DEFECTOS INTERNOS EN SOLDADURAMEDIANTE ULTRASONIDO

Eligiendo la tcnica de control por ultrasonido mas adecuada, en cada caso,

puede afirmarse que casi la totalidad de los defectos internos inherentes a las

soldaduras pueden ser detectados.

Veamos ahora el grado de dificultad que involucrado en la deteccin de cada uno

de los defectos citados durante el examen de soldaduras por ultrasonido.

GRIETASLas grietas longitudinales, que suelen darse en las uniones soldadas, son

relativamente fciles de detectar mediante ultrasonido. Las grietas transversales

requieren un mayor cuidado para su deteccin siendo necesario buscarles con el

palpador situado casi paralelo al cordn como se observa en la Figura 1, sin

embargo, en ocasiones no es posible detectarlas de esta forma y entonces se


recurre al control mediante dos palpadores conectados en paralelo (Figura 2)

funcionando ambos como emisores y receptores.

Figura 1 Figura 2

FALTA DE PENETRACINCuando la preparacin de las placas a soldar es en "V' (caso muy frecuente) la

falta de penetracin de existir se presenta en la raz. Si el cordn lleva preparacin

en "X" o "doble V" la falta de penetracin suele producirse en el centro del mismo y

si el ngulo de entrada del palpador es mas bien bajo (60 o 45), debido a que las

placas son gruesas puede ocurrir que, al ser el defecto vertical y muy plano, no

pueda ser detectado con un solo palpador (Figura 3). Se recurre, entonces, al

empleo de dos palpadores conectndose en serie, el segundo recibe (Figura 4)

pudindose entonces detectar el defecto.

Figura 3

Figura 4


En algunos casos los ecos procedentes de falta de penetracin, existente en la

raz de los cordones aplicados en placas de espesores ms bien pequeos,

pueden confundirse con los procedentes de descolgamientos, este se presenta

particularmente en uniones a tope de tubos. No obstante, ninguno de los defectos

suele admitirse y por lo tanto, frecunteme, no se requiere la identificacin, del tipo

de defecto.

FALTA DE FUSINLas faltas de fusin suelen aparecer frecuentemente en los flancos de los

chaflanes de las placas, en ocasiones se producen entre pasadas, por ejemplo en

la unin de tubos realizada por el procedimiento CO2, y su forma y orientacin

ocasionada que sea necesario un mayor cuidado en su localizacin mediante

ultrasonido.

INCLUSIONES DE ESCORIAEste tipo de defecto es muy corriente en la soldadura elctrica por arco manual,

aunque puede darse en otros casos. Se pueden presentar en cualquier parte del

cordn. En ocasiones se encuentran en la raz y pueden ir asociadas con falta de

penetracin. Su deteccin por ultrasonido normalmente, no presenta problemas.

INCLUSIONES GASEOSASLas mas frecuentes de estas inclusiones son los denominados poros que, debido

a que son reflectores esfricos muy pequeos, requieren un cuidadoso control.

Cuando estn agrupados la deteccin es mas sencilla as como cuando son

vermiculares o bien son cavidades gaseosas grandes.

En general, por ultrasonido la deteccin de todos estos tipos de discontinuidades

esta hacindose mas comn en prcticamente todos los campos de la industria.

DISCONTINUIDADES DE SERVICIOLa falla mecnica es siempre el resultado de un esfuerzo arriba de un valor critico

para cada material que provoque deformacin o fractura. Tales esfuerzos


excesivos son establecidos por la combinacin de defectos del material, cargas

excesivas, tipos de cargas inadecuadas o errores de diseo.

En general, los productos y estructuras pueden estar sujetos a una variedad de

condiciones de servicio, por ejemplo: las cargas aplicadas pueden ser estticas

(estacionarias o fijas) o dinmicas (variables); el medio ambiente puede contribuir

a la corrosin, vibracin o temperaturas y presiones por arriba o debajo de las

condiciones normales; el producto podra, inclusive, estar sujeto a abuso.

Bajo ciertas condiciones las discontinuidades que se cree no son de riesgo

pueden cambiar y convertirse en defectos serios que pueden causar una falla

desastrosa. Lo anterior ocurre debido a condiciones de servicio y puede ser por

los efectos de fatiga o corrosin, especialmente, cuando son acompaadas por

cargas cclicas. Una pequea discontinuidad que es inherente al material puede

desarrollarse hasta convertirse en una grieta de concentracin de esfuerzos que,

bajo ciertas cargas variables, se propaga con el paso del tiempo hasta que ya no

exista suficiente material slido para soportar la carga. Como consecuencia de lo

anterior se produce la falla total por fractura.

Las discontinuidades de servicio son las ms importantes y criticas. Los materiales

que pueden presentar defectos debido a las condiciones de funcionamiento u

operacin son considerados extremadamente crticos y demandan atencin

estrecha.

Son consideradas discontinuidades de servicio:

9 Grietas por fatiga9 Corrosin9 Grietas por corrosin9 Erosin

A) GRIETAS POR FATIGAInician en puntos de alta concentracin de esfuerzos, debido a la forma del

material y algunas veces son causadas por discontinuidades existentes en la


pieza antes de ponerla en servicio, normalmente se encuentran abiertas a la

superficie. Barrenos en el material, ranuras en la superficie, discontinuidades

internas y particularmente aquellas sobre o cercanas a la superficie y

discontinuidades causadas por ataque de corrosin en los bordes de grano

pueden ser fuentes de grietas por fatiga.

La falla por fatiga es ms comn de lo que podra pensarse. Se estima que en

el equipo que cuenta con partes en movimiento o que se encuentran sujetas a

vibracin, el 90% de las fallas incluye a la fatiga de alguna forma.

B) CORROSINEn general, corrosin es el deterioro de metales debido a la accin qumica del

medio circundante o contrayente, el cual puede ser un lquido, gas o la

combinacin de ambos. En algn grado la corrosin puede producirse sobre

todos los metales, pero su efecto varia ampliamente dependiendo de la

combinacin del metal y el agente corrosivo. La corrosin ataca metales por

accin qumica directa, por electrlisis (accin electroqumica) o por la

combinacin de ambos.

Corrosin General. La corrosin general es el tipo mas comn de corrosin,

se presenta en forma relativamente uniforme sobre la superficie total del metal

expuesto.

Picaduras (Pitting). Otro tipo de corrosin son las picaduras, es corrosin

localizada la cual corresponde a hoyos que se extienden o desarrollan hacia

dentro del metal. Este tipo de corrosin es mas serio que la corrosin ligera

general ya que las picaduras pueden reducir la resistencia del material y

porque tambin son ncleos para las grietas por fatiga. En algunos materiales


la cantidad y profundidad de las picaduras puede incrementarse con el tiempo.

El acero con corrosin uniforme expuesto a la atmsfera puede, con el paso

del tiempo,

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