Parte I Cuerso Insp. PW Mejorado

18 y 19 de octubre 2010

CURSO DE INTEGRALIDAD MECÁNICA Y ESTRUCTURAL Nivel Básico

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TABLA CONTENIDO

PARTE I ........................................................................................................................................... 3

1. OBJETIVO ................................................................................................................................ 3

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................... 3

3. MARCO REFERENCIAL ............................................................................................................... 3

4. DEFINICIONES BÁSICAS ............................................................................................................. 4

5. RESPONSABILIDADES ................................................................................................................ 7

6. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIONES (Guía General) ....................................................................... 8

7. CATEGORÍAS DE LAS INSPECCIONES ......................................................................................... 11

8. TIPOS DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS............................................................................................. 12

9. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS .................................................................... 13

9.1. Líquidos Penetrantes .......................................................................................................... 13

9.2. Partículas Magnéticas ......................................................................................................... 18

9.3. Ultrasonido ...................................................................................................................... 23

9.4. Radiografía Industrial ......................................................................................................... 32

10. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS DESTRUCTIVOS ..................................................................... 37

10.1. Ensayo por Doblado ........................................................................................................... 37

10.2. Ensayo de Dureza en Materiales Metálicos ............................................................................... 43

10.3. Ensayo de Tracción en Materiales Metálicos ............................................................................. 46

11. COMPONENTES BÁSICOS DEL EQUIPO .................................................................................. 49

11.1. Sistema de Levante ............................................................................................................. 49

11.2. Equipos de Rotación ........................................................................................................... 50

11.3. Equipo de Elevación ........................................................................................................... 51

11.4. Sistema de Circulación ........................................................................................................ 52

11.5. Equipo de Control de Sólidos ................................................................................................ 53

11.6. Equipos de Control de Pozo .................................................................................................. 55


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PARTE I

1. OBJETIVO

Proporcionar las herramientas básicas para el desarrollo de inspecciones visuales en los componentes

generales de los equipo de completamiento y workover, siguiendo los estándares nacionales e internacionales

aplicables, con el fin de mejorar los niveles de integridad mecánica y operacionales de los equipos y su vez la

confiabilidad de los componentes.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Refrescar los conocimientos sobre el funcionamiento de los diferentes componentes del equipo de

completamiento y workover.

Dar a conocer las diferentes categorías y tipos de inspección teniendo en cuenta los niveles de autorización

de los entes competentes.

Enseñar a los participantes a elaborar un programa de inspección y los niveles de comunicación dentro de

las organizaciones.

Brindar conocimientos básicos sobre los criterios de aceptación y rechazo de los componentes de los

equipos de completamientos y workover.

3. MARCO REFERENCIAL

API RP 2D, Recommended Practice for Operation and Maintenances Offshore Cranes.

API RP 4G, Recommended Practice for Use and Procedures for Inspection, Maintenance and Repair of Drilling

and Well Servicing Structures.

API RP 7L, Recommended Practice for Procedures for Inspection, Maintenance, Repair, and Remanufacture of

Drilling Equiment.

API RP 8B, Recommended Practice for Procedures for Inspections, Maintenance, Repair and Remanufacture of

Hoisting Equipment.

API RP 9B, Recommended Practice for Application Care, and use of Wire Rope for Oil Field Service.

API RP 52, Recommended Practice for Land Drilling Practices for Protection of the Environment.

API RP 53, Recommended Practice for Blowout Prevention Equipment Systems for Drilling Wells.

API RP 54, Recommended Practice for Occupational Safety for Oil and Gas Well Drilling and Servicing

Operations.

API RP 74, Recommended Practice for Occupational Safety for Onshore Oil and Gas Production Operations.

API RP 76, Recommended Practice for Contractor Safety Management for Oil and Gas Drilling

API Spec 4F, Specification for Drilling Structures.


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API Spec 7k, Specification for Drilling and Well Servicing Equipment.

API Spec 8C, Specification for Drilling and Production Hoisting.

API SPEC 9A, Specification for Wire Rope.

API SPEC 16A, Specification for Drill-Through Equipment.

API Spec 16C, Specification for Choke and Kill Systems.

API Spec 16D, Specification for Control Systems for Drilling Well Control Equipment

IADC HSE Guidelines

OHSAS 18001, Sistema de Gestión en Seguridad y Salud Ocupacional.

Occupational Safety and Health Standards 1910.

ASME (American Society of Mechanical Engineers)Secc. V Articulo 6- Inspección por Líquidos Penetrantes.

ASME Secc. V Articulo 7– Partículas Magnéticas.

ASME Secc. V Articulo 5 – Ultrasonidos.

ASTM (American Society for Testing and Material) A 36/a 36 M – 97a - Standard Specification for steel

Structural.

AWS (American Welding Society) – D 1.1. 2004 – Codigo de Soldadura para Estrructuras metalicas.

4. DEFINICIONES BÁSICAS

CONCEPTOS GENERALES

Certificación: El acto de aprobar como reunión de establecer normas o requisitos.

Área crítica: Una región muy usada de un componente primario de transporte de carga definidos por el

fabricante o una persona calificada.

Torre:

Es una estructura semi-permanente cuadrada o rectangular de sección transversal con

miembros que están enrejados o atados por los cuatro costados. Esta unidad debe ser

montada en la vertical o la operación posición, ya que no incluye mecanismos de la

erección-mismo. Es puede o no ser venteado.

Funcionamiento del

equipo operativo:

Capacidad de una pieza de equipo en relación con espera o predeterminados parámetros o

normas.

Plato:

Es una o dos placas de acero que son soldados o atornillados a las redes adyacentes o vigas

en los lados opuestos de fortalecer un miembro.

Inspección:

Es un examen sistemático y planificado de los sistemas implantados en el

establecimiento, tanto de naturaleza técnica como de organización y gestión que un

industrial aplica en su establecimiento para prevenir accidentes graves y limitar sus

consecuencias, así como la verificación de la veracidad de la información facilitada y

el establecimiento de programas de formación del personal en materia de seguridad.

Prueba de carga:

Es un procedimiento en donde la carga es aplica bajo condiciones controladas y

monitoreadas para verificar los servicios-viceability de los equipos.


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Mantenimiento: Acciones, incluyendo inspección, ajustes, limpieza, lubricación; análisis, y sustitución de

piezas fungibles necesarios para mantener la capacidad de funcionamiento del equipo

Fabricante: Un término que denota individuos o empresas que hacen o proceso

equipos o materiales de cobertura-cubiertas por este estándar.

Mástil:

Una torre estructural compuesto por un o más secciones y luego elevado a la operación

posición. Si la unidad contiene dos o más secciones, que pueden ser plegadas o desplegadas

durante el proceso de erección.

Propietario: Una persona física, jurídica o organización que posee el título legal de los equipos.

Carga primaria: La carga axial a la que el Equipamiento se somete en las operaciones.

Carga primaria llevar

componentes: Los componentes del equipo cubierto a través del cual la carga primaria se realiza.

Persona cualificada:

Una persona que, por posesión de un título reconocido, certificado o prestigio profesional, o

que por el conocimiento, formación o experiencia, se ha con éxito a demostrado la

capacidad de solucionar o resolver problemas relacionados con el tema, el trabajo, o el

sujeto.

Servicio:

La condición de una pieza de equipo-ción en cualquier momento que afecta a la capacidad

de los equipos para llevar a cabo su función (s) según lo previsto.

Deberá: A los efectos de este documento, indica que la práctica recomendada es de un mínimo

requisito de que tiene una aplicación universal a la que actividad específica.

Que:

A los efectos de este documento, indicados una práctica recomendada (1) cuando una

alternativa de la práctica (s) que es igual de segura es disponible, o (2) que puede ser poco

práctico en determinadas circunstancias, o (3) que pueden ser innecesario para la seguridad

del personal y la salud en determinadas circunstancias.

Usuarios: Las personas o empresas responsables para la utilización de equipos o materiales, la

implementación de prácticas recomendadas.

Pruebas: Las acciones que se llevan a cabo en un pieza de equipo para determinar si puede realizar

una la función requerida.

Método del Penetrante

Visible Removible con

Solvente:

Es un método de Ensayo No Destructivo que consiste en la aplicación de un líquido

penetrante insoluble en agua, utilizado para la detección de discontinuidades abiertas a la

superficie bajo la luz blanca o normal.


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Inspector:

Es un profesional de comprobada experiencia y que ha recibido entrenamiento y

certificación de acuerdo a la ASNT, los inspectores se clasifican en tres niveles y son:

Inspector Nivel I: Calificado para hacer calibraciones, pruebas y evaluaciones

especificas, según instrucciones escritas.

Inspector Nivel II: Calificado para calibrar el equipo, interpretar y evaluar los resultados

con respecto a los códigos, normas y especificaciones. Puede preparar instrucciones

escritas y reportar los resultados de las pruebas.

Inspector Nivel III: Tiene capacidad y responsabilidad para establecer las técnicas,

interpretar los códigos, escoger el método y técnica que van a ser usadas.

Tiene experiencia práctica en la tecnología y conoce los otros métodos de ensayos no

destructivos.

Ensayo No destructivo:

Son ensayos pruebas que se desarrollan para obtener información de piezas o partes de una

estructura metálica o no metálica, sin alterar sus condiciones de utilización o aptitud de

servicio; es decir no provocan daños en el material, ni perjudican o interfieren con el uso

futuro de las piezas o partes inspeccionadas.

Ensayo:

Es cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus

propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales.

Son los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de

fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de

partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique

un daño considerable a la muestra examinada.

Defectología: Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes

ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas.

Inspección Visual: Consiste en examinar visualmente un material (directamente o con una lupa).

Líquido Penetrante:

La inspección por líquidos penetrantes es un método específico en la detección de

discontinuidades que se encuentran abiertas a la superficie en materiales no porosos.

Tiempo de Penetración:

Es el lapso de tiempo, usualmente en minutos, necesario para que el líquido penetrante

difunda en la discontinuidad. Esta variable es un factor de control en el ensayo que debe ser

seguido cerradamente.

Partículas Magnéticas:

El método de inspección por partículas magnéticas se utiliza para detectar fallas y

discontinuidades en la superficie de materiales ferromagnéticos. La sensibilidad es mayor en

la superficie de la discontinuidad y disminuye rápidamente aumentando la profundidad de

las discontinuidades.

Ultrasonido:

La inspección ultrasónica es un método de ensayo no destructivo en el cual haces de ondas

sonoras de alta frecuencia (usualmente entre 0,5 a 25 Megahertz) se introducen en el

material a inspeccionar para detectar discontinuidades superficiales e internas.

Radiografia:

Es un ensayo no destructivo que consiste en atravesar una radiación electromagnética

ionizante (rayos _ o rayos X), a través de la pieza a inspeccionar. Esta radiación es más o

menos absorbida por las discontinuidades internas de la pieza, llegando a la otra cara de la

misma, con una intensidad de radiación distinta, e impresiona una película radiográfica, la

cual, una vez revelada, muestra variaciones de densidades, siendo más oscura en la zona de

menor espesor y más clara en la zona de mayor espesor.

Partículas Magnéticas: Es un método de Ensayo No Destructivo basado en la fuga de campo magnético y partículas

visibles ferromagnéticas, utilizado para detectar e identificar discontinuidades superficiales.


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5. RESPONSABILIDADES

Contar con un plan de inspección acorde al equipo.

Desarrollar reuniones de apertura y cierre para divulgar los hallazgos de la inspección.

Contar con la compañía del responsable del area a ser inspeccionada.

Cumplir con las normas HSE establecidas por la empresa contratante para las distintas operaciones.

Desarrollar el plan de inspecciones emitiendo las observaciones y recomendaciones a los responsables

del área, esto con el propósito de dar un tiempo para la corrección inmediata de las desviaciones.

Dar una explicación concisas del cads uno de los hallazgos encontrados.

Condiciones subestándar: Toda circunstancia física que presente una desviación de los estándar o establecido y que

facilite la ocurrencia de un accidente.

Desviación: El no cumplimiento de una norma, estándar o procedimiento establecido.

Inspecciones planeadas

informales:

Inspecciones, planeadas realizadas en forma no sistemática. En ellas se incluyen los

reportes de condiciones subestandar, emitidos por los trabajadores hacia sus jefes

inmediatos o por los supervisores durante su trabajo diario.

Inspecciones planeadas

Formales:

Recorrido sistemático por un área, esto es con una periodicidad, instrumentos y responsable

determinados previamente a su realización, durante el cual se pretende identificar

condiciones subestándar.


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6. PROCEDIMIENTO DE INSPECCIONES (Guía General)

6.1. Propósito de las inspecciones de integridad mecánica y estructural

Detectar condiciones sub estándares de uso y funcionamiento en los equipos de workover y

completamiento, Identificar riesgos ocasionados por la instalación de nuevos equipos o modificaciones

en las instalaciones, con el objetivo principal de la prevención de incidentes (personales, ambientales y

operacionales).

6.2. Responsabilidades

Una vez seleccionado lo que se va a inspeccionar, deben designarse los responsables de llevar a cabo

las inspecciones, teniendo en cuenta los siguientes criterios:

Quien realice la inspección debe tener unos conocimientos básicos en operaciones, Mantenimiento

y HSE, así como capacitación y entrenamiento específicos que le permitan enfocar la inspección hacia

los objetivos previamente establecidos.

Deben elegirse personas de diferentes áreas para realizar inspecciones planeadas cruzadas, es

decir, quien realiza la inspección debe ser alguien ajeno al área inspeccionada. De esta manera, se

garantiza que la inspección tenga un carácter imparcial.

El Jefe de HSE no debe ser el encargado de realizar todas las inspecciones, pero sí de asesorar su

realización y de ejecutar el seguimiento correspondiente.

6.3. Procedimiento

Antes de la inspección

La persona debe prepararse mentalmente para buscar no solo lo que está mal sino también lo que

esté bien. El elogio al trabajador bien realizado puede conducir a que se siga haciendo de esta forma

de manera permanente.

Planificar la inspección revisando la guía del Programa de Inspecciones Planeadas y destinar el

tiempo que sea necesario.

Saber qué se va buscar, aspectos tales como el tamaño específico, el tipo de material, color,

ubicación, etc.

Revisar los informes de la inspección planeadas anteriormente.

Papelería para tomar apuntes.

Instrumento de medición (cámaras fotográficas u otros elementos que sean necesarios).

Elaborar un mapa o un esquema del lugar a inspeccionar, un listado de las instalaciones y los

equipos que se le realizara inspecciones y distribuir el tiempo mediante una ruta planificada.


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Utilizar el formato de inspecciones establecido por la organización, de existir este.

Flujograma


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Recomendaciones para el desarrollo de la inspección

Durante la Inspección

Utilizar la lista de verificación adecuada para el área, equipo o instalación a inspeccionar. Utilizar

un mapa, plano o diagrama, si es necesario.

Anotar toda condición subestándar identificada, en forma breve, utilizando expresiones tales como

doblado, descompuesto. desgastado, corroído, suelto, con filtraciones, sobresalientes, filoso, resbaloso,

etc., Cuando se puedan hacer mediciones, deben consignarse los resultados de acuerdo con las normas

vigentes.

Buscar las cosas que no sean posible identificar a primera vista. Examinar compartimentos

cerrados, pedir a los operadores que pongan en funcionamiento la maquina que no este en uso (pero

en condiciones operables), etc.

Describir y ubicar cada aspecto claramente, utilizando diagramas, fotografías, o videograbadoras,

si es posible.

Tomar medidas correctivas inmediatas e informar de ellas al jefe de área.

Tener en cuenta las situaciones que se han presentado durante las inspecciones planeadas

anteriormente.

Clasificar los riesgos asociados con la condición identificada.

Después de la Inspección

El inspector realizará informes de desviaciones detectadas.

El inspector se reúne con el jefe de equipo y supervisor HSE para notificar en forma formal las

desviaciones encontradas asignando responsabilidades y fechas de posibles correcciones a través de un

plan de acción (Ver formato).

El inspector conjuntamente con el jefe de departamento y el encargado del área, realizan un estudio

minucioso que emita si las desviaciones son repetidas, al existir estas se analizan las posibles causas de

repetición o las razones de su estado pendiente.

El líder HSEQ, emite informe de indicadores de gestión realizando una relación entre inspecciones,

desviaciones detectadas y desviaciones corregidas. El resumen del registro estadístico será presentado

trimestralmente a la gerencia para su aprobación.

Anualmente se hace un análisis de los informes de inspecciones para identificar cuales condiciones

o situaciones anormales son más frecuentes y repetitiva para determinar sus causas básicas y hacerle

seguimiento con un plan de acción.


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7. CATEGORÍAS DE LAS INSPECCIONES

7.1. Categoría I

Consiste en la observación visual del equipo por el personal de perforación que labora y durante las

operaciones de esto con la finalidad de observar indicaciones de un rendimiento insuficiente y

deterioro.

7.2. Categoría II

Consiste en desarrollar una inspección según la Categoría I, además de verificar corrosión,

deformación, componentes flojos, faltantes o deteriorados, grietas externas visibles, falta o deficiencia

de lubricación; y posibles requerimientos de ajuste.

7.3. Categoría III

Consiste en desarrollar una inspección según la Categoría II, además de la inspección adicional, que

debe incluir NDT de las áreas críticas expuestas y de ser necesario se puede solicitar desmontaje para

acceder a los componentes específicos y determinar el desgaste que exceda las tolerancias permitidas

por el fabricante.

7.4. Categoría IV

Consiste en desarrollar las inspecciones según la Categoría III, además de nueva inspección donde se

desmonten los equipos en la medida necesaria para llevar a cabo NDT de todos los componentes de

transporte de carga primaria según lo definido por el fabricante.

Según API RP 4G 2004 – ‚Las inspecciones de categoría IV, corresponde al desarrollo de inspección

Categoría III, pero realizando un desmonte y limpieza de las partes, NDT de todo los puntos críticos

definidos áreas, además se recomienda una prueba de espesor por ultrasonido‛.

7.5. Frecuencia de Inspección según la categoría

Categoría I - diaria.

Categoría II - Al Armar.

Categoría III - Todos los 730 días de

funcionamiento (cada 2 años naturales para

y plataformas de servicio).

Categoría IV - Cada 3.650 días de

funcionamiento (cada 10 años naturales para

equipos y servicios).

Las frecuencias recomendadas se aplican para

los equipos en uso durante el período de tiempo

determinado. En ambientes corrosivos (humedad,

la sal, H2S, etc) se debe ser considerado el

aumento de la frecuencia de inspección. Esto

incluiría el control de la corrosión interna de los

miembros estilo tubular en un horario más

acelerado.

Según API RP 4G 2004 (Estructuras)


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Ejemplo:

Nota: Según API – RP 8B.

8. TIPOS DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS

8.1. Definiciones

Inspección: Es el método de exploración física que se efectúa por medio de la vista, con el propósito de

determinar características físicas significativas u observar y discriminar en forma precisa los hallazgos

anormales en relación con los normales

Ensayo: Son los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos

tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad,

absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada.

1.1. Tipo de Inspecciones y Ensayos

http://es.wikipedia.org/wiki/Exploraci%C3%B3n_f%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Vista


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9. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

9.1. Líquidos Penetrantes

Principio

El método de inspección por líquidos penetrantes es un ensayo no destructivo que permite detectar

discontinuidades que afloren a la superficie de materiales sólidos no-porosos.

El fundamento del método de líquidos penetrantes se basa en el fenómeno de absorción de un líquido por efecto

de la acción capilar en discontinuidades tales como fisuras, solapes, grietas, porosidades, etc., de naturaleza

superficial. Este método no detecta discontinuidades sub-superficiales.

Campo de Aplicación

Este tipo de ensayo cubre los requerimientos mínimos para la aplicación de la técnica de ensayo no destructivo

mediante líquidos penetrantes visibles removibles con solvente, utilizado para la detección de discontinuidades

abiertas a la superficie, en soldaduras, componentes o partes de equipos durante el proceso de fabricación y/o

mantenimiento. El personal que aplique este ensayo, debe estar certificado Nivel I, II ó III de acuerdo con la

especificación ASNT SNT–TC–1a (Práctica Recomendada para la calificación y certificación de personal

enensayos no destructivos de la sociedad norteamericana de ensayos no destructivos).

Ventajas:

Costos bajos.

Portátiles

Las indicaciones pueden examinarse de forma visual

Los resultados se interpretan con facilidad.

Desventajas:

Las partículas superficiales, como recubrimientos, cascarillas y metales manchados pueden evitar la

detección de los defectos.

Las piezas deben limpiarse antes y después de la inspección.

El defecto debe estar abierto a la superficie.

Procedimiento de Inspección

El ensayo con líquidos penetrantes deberá ser efectuado siguiendo un procedimiento escrito y calificado, el cual

deberá incluir al menos la siguiente información:

a. Los materiales, las formas y dimensiones de las piezas a ser examinadas, y el alcance del ensayo con líquidos

penetrantes.

b. Nombre de la marca y tipo especifico (número o letras de designación si existen) del penetrante, removedor del

penetrante, emulsificador (si es requerido) y revelador.

c. Detalles del método de pre-examen de limpieza y secado, incluyendo limpieza de materiales y tiempos

permitidos para el secado.

d. Detalles del método de aplicación del penetrante; la duración de tiempo que el penetrante permanece sobre la


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superficie, así como la temperatura de la superficie y del penetrante durante el examen si no está dentro del

rango de 16 a 52ºC ( 60 a 125ºF).

e. Detalles del método de eliminación del exceso del penetrante de la superficie y del secado de la superficie

antes de aplicar el revelador.

f. Detalles del método de aplicación del revelador y la duración del tiempo del revelado antes de la inspección.

g. Método de limpieza posterior a la inspección.

Paso a Paso

En el método de Líquidos Penetrantes, se aplica un líquido sobre la superficie del objeto y se deja suficiente

tiempo para que penetre las discontinuidades superficiales, si la discontinuidad es pequeña o estrecha, como una

grieta o un micro poro, la capilaridad ayuda a la penetración.

Después de transcurrido cierto tiempo para que el penetrante entre en la discontinuidad, se limpia la superficie

del ensayo. Se utiliza otra vez la acción capilar, para extraer el penetrante de la discontinuidad.

Para asegurar la visibilidad, el Líquido Penetrante contiene una tinta colorada que se puede ver fácilmente con

luz blanca o una tinta fluorescente que se puede ver con luz negra, es decir, ultravioleta.

A. Se aplica el penetrante a la superficie B. Se permite tiempo para que el penetrante pueda entrar la

abertura


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C. Se quita el penetrante que está en la superficie

D. Se aplica el revelador para atraer el penetrante de la abertura

E. Se examina la superficie con los ojos

F. Se limpia la parte

Las discontinuidades que son subsuperficiales en una etapa de la fabricación pueden ser superficiales en otra

etapa; por ejemplo, después de haberse fresado o mecanizado un objeto.

Las inclusiones no metálicas y también la porosidad en el lingote pueden hacer costuras, solapes de forja, etc.


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Hay que retirar cualquier elemento que pueda obstruir la entrada del penetrante en la grieta, incluyen: el polvo,

la grasa, moho, las escamas, los ácidos y aún el agua, el disolvente para limpiar debe ser volátil, es decir, que se

vaporice fácilmente, para que no obstaculice la entrada de la discontinuidad y no diluya el penetrante.

No se recomienda limpiar la superficie con granalla de acero o por sandblasting, porque podrían cerrar las

aberturas de las discontinuidades, que antes estaban abiertas.

PROCESO DE LOS PENETRANTES VISIBLES Y FLUORESCENTES


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Hay que decidir cual proceso sería mejor, según las consideraciones siguientes:

Cuánta sensibilidad se requiere.

Cuántas piezas hay para examinar.

La condición de la superficie del objeto que se examina.

La configuración de la pieza que se examina.

La disponibilidad del agua, la electricidad, el aire comprimido, el lugar apropiado de la inspección, etc.

Se puede usar la prueba penetrante con metales como: aluminio, magnesio, latón, cobre, hierro fundido, acero

inoxidable, titanio y la mayoría de las otras aleaciones comunes.

También se puede usar para ensayar otros materiales, como las cerámicas, los plásticos, la goma moldeada, los

productos de metal pulverizado y el vidrio.

La prueba penetrante no debe ser usada para ensayar objetos que tienen discontinuidades subsuperficiales y los

que tienen una superficie porosa.

Interpretación de Resultados

El verdadero tamaño y tipo de discontinuidad resulta difícil de evaluar, si el penetrante se difunde excesivamente

en la capa del revelador.

Consecuentemente es buena práctica observar la superficie durante la aplicación del revelador para detectar la

naturaleza de cualquier indicación, que tienda a derramarse (bleed-out). La interpretación final se hace

usualmente entre los 7 y 30 minutos después de la aplicación del revelador. Si el derrame (bleed-out) no altera

los resultados del examen, pueden permitirse períodos de tiempo más largos. Si la superficie es lo suficientemente

grande que pueda impedir el examen completo en el tiempo prescrito, solamente se examinará al mismo tiempo

ciertas áreas de dicha superficie.

Penetrantes Coloreados

a. Con penetrantes de coloreados, el revelador forma una capa de color blanco más o menos uniforme y las

discontinuidades de la superficie quedan indicadas por el derrame del penetrante el cual es normalmente de

color rojo intenso. Una indicación de color rosa pálido puede indicar una excesiva limpieza o limpieza

inadecuada del penetrante.

b. Es requisito una adecuada iluminación para asegurar que no existen pérdidas de sensibilidad en el examen.

Penetrantes Fluorescentes

Con penetrantes fluorescentes, el mecanismo es esencialmente el mismo que se ha descrito anteriormente,

excepto que el examen es efectuado en un área oscura usando "Luz negra" filtrada.

La intensidad de la luz negra en la superficie a examinar debe ser al menos de 800 uw / cm2.

Evaluación de Resultados

a. Aceptación / rechazo El criterio para la aceptación o rechazo de las indicaciones encontradas se hará de

acuerdo al código o norma especificada en la orden de trabajo.

b. Se debe tener en cuenta que las irregularidades superficiales debidas a maquinado u otras causas pueden dar

origen a indicaciones falsas.

c. Las áreas externas de coloración (visible o luz negra) no son aceptables y deben ser limpiadas y

reinspeccionadas.


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9.2. Partículas Magnéticas

Principio

El método de ensayo no destructivo por partículas magnéticas es usado para la detección de posibles

discontinuidades en la inspección de materiales ferromagnéticos.

La técnica de partículas magnéticas es una técnica no destructiva relativamente sencilla, basada en la propiedad

de ciertos materiales de convertirse en un imán.


Es un método que utiliza principalmente corriente eléctrica para crear un flujo magnético en una pieza y al

aplicarse un polvo ferromagnético produce la indicación donde exista distorsión en las líneas de flujo (fuga de

campo), Dicho procedimiento se utiliza para la detección de discontinuidades superficiales y subsuperficiales

(hasta 1/4" de profundidad aproximadamente, para situaciones prácticas) en materiales ferromagnéticos.

Propiedad física en la que se basa. (Permeabilidad)

Propiedad de algunos materiales de poder ser magnetizados.

La característica que tienen las líneas de flujo de alterar su trayectoria cuando son interceptadas por un

cambio de permeabilidad.

Los materiales se clasifican en:

Diamagnéticos: Son levemente repelidos por un campo magnético, se magnetizan pobremente.

Paramagnéticos: Son levemente atraídos por un campo magnético, No se magnetizan.

Ferromagnéticos: Son fácilmente atraídos por un campo magnético, se magnetizan fácilmente.

Tipos de discontinuidades:

Superficiales

Subsuperficiales (muy cercanas a la superficie) Poros, grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones,

etc.

Ventajas

Se puede inspeccionar las piezas en serie obteniéndose durante el proceso, resultados seguros e inmediatos.

La inspección es más rápida que los líquidos penetrantes y más económicos.

Equipo relativamente simple, provisto de controles para ajustar la corriente, y un amperímetro visible,

conectores para HWDC, FWDC y AC.

Portabilidad y adaptabilidad a muestras pequeñas o grandes.

Requiere menor limpieza que Líquidos Penetrantes.

Detecta tanto discontinuidades superficiales y subsuperficiales.

Las indicaciones son producidas directamente en la superficie de la pieza, indicando la longitud,

localización, tamaño y forma de las discontinuidades.

El equipo no requiere de un mantenimiento extensivo.

Mejor examinación de las discontinuidades que se encuentran llenas de carbón, escorias u otros

contaminantes y que no pueden ser detectadas con una inspección por Líquidos Penetrantes.

Desventajas

Es aplicable solamente a materiales ferromagnéticos; en soldadura, el metal depositado debe ser también

ferromagnético.

Requiere de una fuente de poder.

Utiliza partículas de fierro con criba de 100 mallas (0.00008 in)

No detectará discontinuidades que se encuentren en profundidades mayores de 1/4".

La detección de una discontinuidad dependerá de muchas variables, tales como la permeabilidad del

http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml

http://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml

http://www.monografias.com/Fisica/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/el-poder/el-poder.shtml

http://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE

http://www.monografias.com/trabajos5/segu/segu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/foucuno/foucuno.shtml#CONCEP

http://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTES


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material, tipo, localización y orientación de la discontinuidad, cantidad y tipo de corriente magnetizante

empleada, tipo de partículas, etc.

La aplicación del método en el campo es de mayor costo.

La rugosidad superficial puede distorsionar las líneas de flujo.

Se requieren dos o más inspecciones secuenciales con diferentes magnetizaciones.

Generalmente después de la inspección se requiere de una desmagnetización.

Debe tenerse cuidado en evitar quemadas por arco eléctrico en la superficie de la pieza con la técnica de

puntas de contacto.

Aunque las indicaciones formadas con partículas magnéticas son fácilmente observables, la experiencia en

el significado de su interpretación es muchas veces necesario.


Área de ensayo. El área de ensayo debe incluir la zona del punto a ser examinado y extenderse una pulgada (1‛)

adicional alrededor. Para una soldadura, el área de ensayo debe incluir el cordón de soldadura, la zona afectada

por el calor (ZAC) y hasta una pulgada (1‛) a cada lado de la soldadura.

Tiempo del ensayo. El ensayo de partículas magnéticas final se realizará cuando la pieza que se está

inspeccionando, esté en la condición final para operación, es decir después del tratamiento térmico, maquinado o

preparada para el acabado final.

Temperatura durante el ensayo. Un ensayo de partículas magnéticas no debe realizarse sobre una superficie que

exceda los 65°C (135° F).

Método de ensayo. El ensayo debe desarrollarse usando el método continuo; esto significa que la corriente de

magnetización debe permanecer mientras las partículas son aplicadas a la superficie de la pieza y mientras el

exceso de partículas esté siendo removido.

Dirección de Magnetización. Al menos dos inspecciones separadas deben realizarse en cada pieza o área de

ensayo. La segunda inspección debe ser con las líneas de flujo magnético perpendiculares a la realizada en la

primera inspección en la misma área.

Técnicas de Magnetización

Método fluorescente húmedo (WFMT)

1. El espaciado entre las patas del yugo, durante el ensayo, no debe ser menor a tres pulgadas (3‛) y no mayor

de ocho pulgadas (8‛).

2. El yugo debe ser ubicado sobre la pieza o componente y aplicar la corriente.

3. Con la corriente en ‚ON‛, la suspensión debe ser agitada fuertemente y aplicarse a la superficie de ensayo. La

corriente debe ser mantenida en ‚ON‛ por un mínimo de tiempo de 5 segundos por ensayo.

4. El área de magnetización efectiva es entre los polos y hasta una distancia de tres (3‛) pulgadas en cada lado

de una línea imaginaria entre las patas del yugo. Dos ensayos separados deben realizarse con las líneas de flujo

perpendiculares sobre la pieza.

5. El ensayo debe realizarse con suficiente cobertura (overlap) para asegurar 100% de barrido del área que se

inspecciona.

6. La evaluación debe indicar la mayor dimensión de la indicación que se detecte, perpendicular a las líneas de

flujo magnético.

Paso a Paso (Teoría del Electromagnetismo)

Cuando algunos o todos los polos norte y sur están orientados, tal como se muestra la Fig. 1, el objeto esta

magnetizado.

http://www.monografias.com/trabajos7/coad/coad.shtml#costo

http://www.monografias.com/trabajos37/interpretacion/interpretacion.shtml


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Fig. 1 Fig. 2

La habilidad del imán se manifiesta en atraer o repeler áreas localizadas, llamadas polos. El polo norte y sur,

se atraen y repelen así.

Fig. 3

Cuando todos los dominios magnéticos están colocados en fila, la barra magnética, obtiene una fuerza igual a la

suma de todos los dominios magnéticos.

Fig. 4

Estas son las líneas magnéticas de fuerza que forman un lazo cerrado o un circuito cerrado.

La suma de todas las líneas de fuerza es lo que llamamos: Campo Magnético.

La fuerza que atrae otros materiales magnetizados a los polos magnéticos se llama: Flujo Magnético.

El flujo magnético es la suma de todas las líneas magnéticas de fuerza.

Un imán de herradura atrae otro material magnetizable solo donde las líneas de fuerza salen o entran al imán,

así:

Fig. 5


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Si se hace un lazo completo del imán, el campo magnético esta dentro del imán, por eso no hay fuerzas externas

de flujo magnético.

Sin embargo, si hay una grieta en un imán circular, las líneas de fuerza serán afectadas y habrá ‚escapes de

flujo‚.

Fig. 6 Fig. 7

En la Fig. 6 el campo magnético está totalmente dentro del imán y por tanto, no hay fuerzas externas a éste.

En la Fig. 7 el campo magnético está interrumpido, de tal manera que hay un escape de líneas de flujo

magnético, las cuales atraen partículas magnéticas.

Los campos del escape, donde escapa el flujo, son unas líneas magnéticas de fuerza que salen del objeto y van

por el aire de un polo al otro.

Habrá indicación de discontinuidad donde quiera que el campo del escape, este fuera del objeto, ya que las

partículas de hierro vayan al campo del escape.

Si es muy fuerte el campo del escape, se podrán hallar, aún, algunas discontinuidades subsuperficiales y

subsuperficiales.

Fig. 8


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Las siguientes son tipos de discontinuidades de fabricación:

Criterios de Aceptación básicos

El criterio de aceptación o rechazo de las indicaciones detectadas se realizará de acuerdo al código o norma

especificada en la orden de trabajo y/o servicio del componente a ser evaluado. Se debe tener en cuenta que las

irregularidades superficiales debidas a maquinado u otras causas, pueden dar origen a indicaciones falsas.

Las siguientes indicaciones relevantes se consideran inaceptables:

a. Cualquier grieta o indicación lineal.

b. Indicaciones redondeadas con dimensiones mayores a 3/16‛.

c. Cuatro o más indicaciones redondeadas en una línea separadas por 1/16‛ o menos, de borde a borde.

d. Diez o más indicaciones redondeadas en 6‛ pulgadas cuadradas de superficie.

Nota: Cualquier indicación no–relevante debe ser rechequeada para verificar la presencia de un defecto

presente. El acondicionamiento superficial debe preceder al rechequeo.


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9.3. Ultrasonido

Principio

La inspección ultrasónica es un método de ensayo no destructivo en el cual hace de ondas sonoras de

alta frecuencia (usualmente entre 0,5 a 25 Megahertz) se introducen en el material a inspeccionar para

detectar discontinuidades superficiales e internas. El ensayo ultrasónico está basado en las propiedades

de propagación, reflexión y refracción de las ondas ultrasónicas (vibraciones mecánicas) a través del

material inspeccionado. La aplicación más común de este ensayo se basa en la reflexión del ultrasonido

en las discontinuidades del material, lo que permite la detección y evaluación de las mismas.


El ensayo ultrasónico es uno de los métodos de ensayo no destructivos más utilizados en la inspección de

materiales. Su principal aplicación lo constituye la detección y caracterización de discontinuidades

internas y superficiales del material.

También se utiliza para medir espesores, detectar avance de corrosión; y con menos frecuencia, para

determinar propiedades físicas del material, tales como módulo elástico, microestructuras, contenido de

inclusiones, endurecimiento, etc.

Este ensayo tiene la particularidad de ser muy sensible a la detección de discontinuidades críticas, tales

como grietas, falta de fusión en soldaduras, etc.

Ventajas

Las principales ventajas del ensayo ultrasónico, en relación con otros métodos de ensayo no

destructivos, son las siguientes:

Alto poder de penetración, lo que permite la detección de discontinuidades profundas del material.

Capacidad de detectar discontinuidades muy pequeñas (alta sensibilidad).

Mayor exactitud que otros métodos de inspección en cuanto a la determinación de la posición,

tamaño, orientación, forma y tipo de discontinuidad.

Se requiere de accesibilidad a sólo una de las superficies de la pieza a inspeccionar.

Ausencia de riesgos para el operador y el personal circundante.

Portabilidad del equipo.

Resultados inmediatos permitiendo una inspección rápida.

Desventajas

Este método de inspección requiere de un alto conocimiento técnico para analizar el tipo y tamaño

de las discontinuidades; por lo tanto, el entrenamiento requerido para el personal que realiza la

inspección ultrasónica es, generalmente, más exigente que para otros métodos de inspección.

El método es difícil de aplicar en piezas muy rugosas, de geometría irregular, muy pequeñas o de

poco espesor; y en materiales de grano grueso (tamaño de grano igual o mayor a un décimo de la

longitud de onda).

A medida que aumenta el espesor del material, la capacidad de detectar discontinuidades

pequeñas (sensibilidad) disminuye.

Dificultad para inspeccionar piezas con geometría compleja, espesores muy delgados o de

configuración irregular.


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Formas de Aplicación del Ensayo

Existen dos formas básicas de aplicar el ensayo ultrasónico: por contacto y por inmersión. En la

primera, el palpador se coloca directamente sobre la pieza a inspeccionar, y se utiliza un acoplante para

permitir la transmisión del haz ultrasónico a la pieza. En la segunda, el palpador se coloca a cierta

distancia de la superficie del material, y el haz ultrasónico se transmite a éste a través de una columna

de agua. La selección de la forma de aplicación depende del tipo de pieza a inspeccionar y de las

condiciones de la inspección.

Ventajas y desventajas de la aplicación del ensayo por contacto y por inmersión

a. Contacto

Ventajas

Requiere un mínimo de instrumentación y accesorios.

Se pueden ensayar piezas de grandes dimensiones.

Portabilidad del equipo.

Desventajas

La dificultad de mantener un acople uniforme entre el palpador y la superficie, origina una pérdida

de la sensibilidad y de la reproducibilidad del ensayo.

Se requiere de superficies lisas para lograr la máxima transferencia de energía ultrasónica al

material.

La presencia de la ‚zona muerta‛ limita la detección o resolución de discontinuidades cercanas a

la superficie del material.

No se puede variar en forma continua el ángulo de incidencia de la onda ultrasónica, a menos que

se utilicen palpadores especiales.

La máxima frecuencia a utilizar en el ensayo está limitada a 15 MHz.

b. Inmersión

Ventajas

Se pueden utilizar frecuencias mayores a 10 MHz, lo cual permite altas velocidades de inspección y

mayor sensibilidad a la detección de discontinuidades pequeñas.

Variación continúa del ángulo de incidencia.

Permite la inspección de piezas de superficies irregulares.

Mejor resolución de discontinuidades cercanas a la superficie del material.

Puede automatizarse para la inspección en serie de piezas

Desventajas

Se requiere un gran número de accesorios.

El equipo no es portátil, por lo que su aplicación en piezas de grandes dimensiones está limitada.


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Técnicas

Las técnicas de ensayo ultrasónico son fundamentalmente dos: por reflexión (pulso–eco) y por

transmisión. Ambas técnicas pueden ser aplicadas por inmersión y por contacto. Otra técnica de

aplicación más limitada es la de resonancia, en la cual el palpador no trabaja con una frecuencia

constante.

La técnica de mayor aplicación es la de reflexión (pulso–eco) mediante

Técnica por reflexión (pulso–eco)

En la técnica por reflexión la energía eléctrica es aplicada al cristal (palpador) en forma de pulsos

cortos, repetidos con una frecuencia que permite al sistema detectar, entre pulso y pulso, la energía

ultrasónica reflejada en cualquier interfase existente en el interior del material o en las superficies

limites del mismo.

Por esta razón, se le designa como técnica por pulso–eco. Esta técnica permite la detección, evaluación

y localización de discontinuidades en el material mediante el análisis de las reflexiones ultrasónicas

(ecos) provenientes de las mismas.

Técnica por transmisión

En la técnica por transmisión se utilizan dos palpadores acoplados mecánicamente para asegurar su

alineación o enfoque a medida que se desplazan sobre la pieza. Uno de los palpadores actúa como

emisor de energía ultrasónica y el otro como receptor. La presencia de una discontinuidad en el

producto inspeccionado es revelada por una disminución de la energía ultrasónica que llega al palpador

receptor.

Técnica por resonancia

Esta técnica se utiliza para medir espesores, y se basa en el fenómeno de resonancia (vibraciones) que se

producen en el material cuando existe cierta relación entre su espesor y la longitud de onda del haz

ultrasónico.

Paso a Paso (Principio del Ultrasonido)

En el ensayo por ultrasonido se usa un tipo de energía llamada: ‚vibraciones ultrasónicas‛. Debemos

conocer dos factores acerca de una vibración:

Es un movimiento alternativo.

Es energía en movimiento.

La depresión de una superficie, para una posición normal, es llamada desplazamiento.

Fig. 1

Las vibraciones pasan a través de un material sólido como una sucesión de desplazamiento de

partículas. Por ejemplo:


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Fig. 2

La estructura de un material está formada por muchas pequeñas partículas o grupos de átomos.

Estas partículas tienen una posición normal o de reposo y pueden ser desplazadas de esta posición por

alguna fuerza. Cuando la fuerza es removida las partículas tienden a regresar a su posición original.

La energía es transmitida a través de un material sólido por una serie de pequeños desplazamientos de

material (átomos) dentro de éste.

La transmisión de la vibración del sonido a través de un material es relativa a las propiedades elásticas

de éste.

Si tú golpeas la superficie de un metal, ésta se mueve, causando un desplazamiento.

Fig. 3

Cuando el metal es muy elástico, la superficie tiende a moverse alternativamente hasta regresar a su

posición original. Este movimiento puede alcanzar una máxima distancia en la dirección opuesta a la

original.

Esta secuencia completa de movimientos se define como un ciclo.

Fig. 4

El tiempo requerido para que las ondas se muevan a través de un ciclo completo se llama el periodo.

Ej.: Si el movimiento de la bola (Fig. 4) desde A hasta E es un segundo, entonces el periodo del ciclo es

un segundo.

El número de ciclos en un período dado se llama: Frecuencia.

Ej.: Si la bola se mueve tres ciclos completos en un segundo, entonces la frecuencia es tres (3) ciclos por


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segundo (C.P.S.).

Si tú golpeas un tambor, este tiene una baja frecuencia, aproximadamente 50 C.P.S.

La nota tope de un piano tiene una alta frecuencia, aproximadamente 4.100 C.P.S.

La unidad de frecuencia usada para denotar un ciclo por segundo es el Hertz (Hz).

Un ciclo por segundo (C.P.S.) es igual a un Hz, 2 C.P.S. = 2 Hz, etc.

El sonido viaja en el metal tan bien como en el aire. El sonido es una vibración y tiene un rango de

frecuencia.

El hombre puede escuchar solamente vibraciones (sonido) hasta cerca de 20.000 Hz.

El sonido de una unidad de ensayo de ultrasonido es cerca de 5.000.000 Hz. (5 Mega Hertz). Los sonidos

por encima del rango audible para los humanos, son llamados vibraciones ultrasónicas.

Los dos términos, sonido y vibración, como los usamos aquí, son lo mismo.

La mejor manera para definir el sonido es decir que es una vibración que transmite energía por una

serie de pequeños desplazamientos dentro del material.

El ensayo de ultrasonido es el proceso de aplicar sonido ultrasónico a un objeto y determinar su solidez,

espesor o alguna propiedad física.

La energía es originada en un palpador, el cual causa desplazamientos de material dentro del objeto.

Un palpador es un objeto que convierte la energía de una forma a otra, por ejemplo, energía eléctrica en

mecánica o viceversa.

En un Radio se convierte la energía eléctrica a un movimiento mecánico alternativo.

Efecto piezoeléctrico: cuando la energía eléctrica es aplicada a través de dos alambres conectados a un

cristal, haciendo que el cristal vibre.

El término cristal y palpador son usados aquí indiferentemente.

Fig. 5

La energía eléctrica causa en el cristal piezoeléctrico una expansión y contracción, causando

vibraciones mecánicas.

Un palpador piezoeléctrico puede convertir energía mecánica en eléctrica.

Un palpador puede enviar y recibir energía al mismo tiempo.


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Fig. 6

El sonido es reflejado dentro del objeto y regresa al palpador (emisor - receptor).

La energía transmitida por un palpador puede ser pulsada o continua.

La energía ultrasónica pulsada, son grupos cortos de vibraciones transmitidas antes y después, que el

palpador pueda actuar como un receptor.

El acero, agua y aceite transmiten el ultrasonido muy bien, pero el aire presenta un problema.

Fig. 7

El aire es un pobre transmisor del sonido porque la densidad de las partículas es tan baja que dificulta

transmitir la energía del sonido de una partícula a otra. Por esta razón nosotros colocamos aceite o

grasa entre el palpador y el objeto.

La densidad de las partículas en un material, ayuda a determinar la velocidad del sonido.

La velocidad del sonido puede cambiar al moverse de un medio a otro. La elasticidad del material es un

factor, muy importante.

Fig. 8

Observa que las bolas (átomos) presentadas representan la estructura interna del aire, agua y acero.

El movimiento de impulso a través del conjunto de bolas puede ser comparado a un pulso de sonido

ultrasónico.

Un ejemplo práctico de la velocidad del sonido en diferentes materiales es como se presenta en la Fig. 9.


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Fig. 9

Tomaría más tiempo para el sonido viajar a través del agua que del acero.

La velocidad del sonido en el acero es aproximadamente cuatro veces mayor que en el agua.

Una longitud de onda es considerada como la distancia entre dos desplazamientos sucesivos.

Fig. 10

La longitud de onda también puede ser definida como la distancia que una onda viaja durante un ciclo

completo.

Fig. 11

El símbolo es usado para representar una longitud de onda y es llamada ‚LAMBDA‛.

En la Fig. 12, abajo se representa un palpador vibrando a una frecuencia (F) fija y transmitiendo ondas

sónicas dentro del objeto.

Fig. 12

La longitud de onda puede ser cambiada si la frecuencia del palpador cambia su vibración.

Longitud de onda

V Velocidad

F Frecuencia


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= =

Tú puedes acortar la longitud de onda al aumentar la frecuencia.

La longitud de onda es una relación de un valor fijo (velocidad) dividido por una variable (frecuencia).

La discontinuidad más pequeña que tu puedes encontrar con el ensayo de ultrasonido es de

aproximadamente ½ lambda (longitud de onda), en situaciones prácticas.

Para detectar defectos muy pequeños, tú necesitaras palpadores de alta frecuencia.

Ej.: Cual podría ser la discontinuidad más pequeña que tu podrías encontrar en un objeto de acero, con

una velocidad de 6 Km./seg. Usando un palpador con una frecuencia de 3 MegaHertz (MHz).

6 x 105 cm/seg. 2 mm

3 MHz

R: Si la discontinuidad más pequeña detectable es de ½ lambda, entonces la respuesta es 1mm ó 0.040

pulgadas.


Las indicaciones detectadas deben ser registradas y evaluadas de acuerdo a las exigencias de la

especificación de referencia. La evaluación de las discontinuidades se realiza mediante alguno o algunos

de los siguientes métodos:

Comparación de la amplitud de los ecos reflejados por la discontinuidad con los obtenidos a partir

de los reflectores de referencia (bloques de calibración).

El nivel de referencia puede ser un valor fijo, o considerar una corrección por distancia mediante

las curvas DAC (‚Distance Amplitud Correction‛). Con el uso de estas curvas de referencia se

considera el efecto de la atenuación de las ondas ultrasónicas a través del material. El

procedimiento de construcción de la curva debe estar descrito en el procedimiento de inspección.

Determinación de la longitud de la discontinuidad y establecimiento de su aceptación o rechazo en

base a su tipo y longitud.

Comparación de la amplitud del eco de fondo, del sector inspeccionado, con una amplitud de

referencia establecida previamente durante la estandarización. Este método se utiliza comunmente

en la inspección de láminas y productos forjados.

Estimación del tamaño de la discontinuidad mediante el uso de los diagramas DGS (D:

‚Distance‛, G: ‚diference in Gain‛, S: ‚Size of reflector‛) o AVG. Estos diagramas relacionan la

posición del reflector, la amplitud del eco y la ganancia utilizada durante el ensayo.

Comparación entre la ganancia (en dB) requerida para obtener una determinada amplitud de eco

a partir de un reflector de referencia, y la que se obtiene al ajustar el eco de la discontinuidad a la

misma amplitud de referencia.

Es de hacer notar, que el método de evaluación de las indicaciones debe estar claramente especificado

en el procedimiento de inspección.


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Ejemplo


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9.4. Radiografía Industrial

Principio

La radiografía industrial es un ensayo no destructivo que consiste en atravesar una

radiación electromagnética ionizante (rayos _ o rayos X), a través de la pieza a

inspeccionar. Esta radiación es más o menos absorbida por las Discontinuidades internas de

la pieza, llegando a la otra cara de la misma, con una intensidad de radiación distinta, e

impresiona una película radiográfica, la cual, una vez revelada, muestra variaciones de

densidades, siendo más oscura en la zona de menor espesor y más clara en la zona de mayor

espesor. Para la interpretación de las placas radiográficas el inspector debe considerar las

indicaciones producidas sobre las mismas, considerando que pueden ser afectadas por otras

causas tales como geometría de la pieza, defecto de la película.

La detección de un defecto por medio del ensayo radiográfico depende de:

Orientación del defecto, con respecto a la dirección del haz

Espesor de la pieza

Técnica radiográfica aplicada

Selección de la película radiográfica

Procesado de la película

Selección de la fuente de emisión

Ventajas

Puede ser usado en muchos materiales.

Provee una imagen visual permanente.

Revela la naturaleza interna del material.

Descubre errores de fabricación.

Revela discontinuidades estructurales.

Alto poder de penetración.

Evita las reinspecciones.

No afectado por recubrimientos.

Identifica discontinuidades.

Minimiza la subjetividad del inspector.

Desventajas

Los defectos cuya orientación no es favorable a la dirección de radiación no son

detectados. Aquellos defectos que se encuentren en un plano que esté en la línea del

haz radiográfico no serán detectados.

Piezas con geometría complejas dificultan, y hasta imposibilitan, la correcta aplicación

de la técnica.

No hay posibilidad de conocer la profundidad de un defecto a no ser que se emplee el

procedimiento estereométrico, aunque algunos expertos ya sea por diferencia de

densidad y/o comparación con patrones la calculan en forma aproximada.

Los espesores de pared de la sección a inspeccionar podrían limitar su empleo.

El uso de radiografía industrial tiene un aspecto no asociado con otros métodos de

ensayos no destructivos como lo es el peligro de radiación excesiva.

Los materiales para el revelado de la placa radiográfica gradualmente pierden sus

propiedades o pueden ser manejados inadecuadamente, obteniéndose como resultado

placas radiográficas de baja calidad.


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El método se basa en la mayor o menor transparencia a los rayos X o Gamma de los

materiales según su naturaleza y espesor. El objeto es irradiado, la radiación atraviesa el

material siendo absorbida parcialmente por el y emerge con distintas intensidades las que

son interceptados por un film fotográfico.

Luego del procesado de la película, se evalúa la imagen y los defectos.

En el ensayo radiográfico se usan principalmente los rayos X y los rayos Gamma que son

ondas electromagnéticas que tienen casi las mismas propiedades físicas, pero difieren en su

origen. Estos rayos tienen la capacidad de penetrar los objetos, y ésta depende del tipo de

material, espesor, densidad del objeto, y de la existencia de defectos en la pieza. Son ensayos

fundamentados en las normas y códigos ASME, AWS, ASNT, y sólo son aplicados por un

nivel 2 o 3.

El ensayo radiográfico es el método para examinar defectos y se basa en el cambio de la

intensidad de los rayos X emergentes de la pieza usando como medio de registro un film o un

sistema de TV de rayos X. (Echevarría, 2001).

Paso a Paso (Principio del la Radiografía Industrial)

El examen radiográfico deberá ser efectuado de acuerdo con un procedimiento escrito, el

cual deberá cumplir con los requisitos establecidos en los códigos o normas aplicables. Los

detalles del procedimiento radiográfico usado deberá conocerlos el inspector para poder

interpretar las placas radiográficas.

Los procedimientos radiográficos deberán incluir al menos la información indicada a

continuación:

Tipo de material a inspeccionar.

Rango de espesores.

Tipo de fuente de radiación (isótopo a usar (rango de actividad) o voltaje máximo en

rayos X).

Tamaño de la fuente.

Geometría de la exposición (distancia fuente–película, condiciones de exposición).

Tipo de película.

Tipo y espesor de las pantallas intensificadoras.

Indicador de calidad de imagen (penetrámetro) y espesor compensador (shim).

Marcas de identificación.


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Variables de la exposición.

Criterios de evaluación.

Preparación de la Superficie

Verificar que la superficie ha sido preparada de acuerdo a lo siguiente:

Materiales: Las superficies deberán satisfacer los requisitos de las especificaciones

aplicables a los materiales, con reacondicionamiento adicional si fuera necesario, por

cualquier proceso adecuado a tal grado que las irregularidades de la superficie no

encubran las discontinuidades o sean confundidas con ellas.

Soldaduras: Las ondulaciones de soldaduras o las irregularidades en la superficie de

la soldadura en ambos lados exterior o interior (cuando sean accesibles) deberán ser

removidas por cualquier proceso aceptable a tal grado que la imagen radiográfica

resultante debida a cualquier irregularidad no pueda encubrir o confundirse con la

imagen de cualquier discontinuidad.

Acabado de superficies: El acabado de las superficies de todas las uniones soldadas a

tope podrá ser nivelado con el material base o podrá tener alturas acordes con las

normas aplicables.

Dirección de la Radiación

A no ser que sea especificado de otra forma, la dirección del haz central de radiación deberá

ser centrada perpendicularmente al área de interés.

Medios de Registros, Pantallas y Películas Radiográficas

Control de la película: Verificar que las películas radiográficas han sido seleccionadas de

acuerdo al documento de referencia aplicable.

Pantallas intensificadoras: Comprobar si es permitido el uso de pantallas intensificadoras

por el código o norma aplicable. Las pantallas deberán estar exentas de rayaduras u otras

imperfecciones que puedan producir efectos perturbadores sobre las radiografías, (como

dobleces, abombamientos por haber estado sometida a altas temperaturas, etc.).

Procesamiento de películas: Las películas deberán ser procesadas de acuerdo con el

Capítulo III de la norma ASTM E–94 y/o instrucciones del fabricante de película.

Técnicas Radiográficas

Técnica de pared sencilla

a. Cuando sea posible las radiografías, independientemente de la configuración del

material, serán hechas usando una técnica radiográfica de vista de pared sencilla.

b. Cuando se ubique la película dentro del objeto y la fuente radioactiva fuera de él, se

requerirá un mínimo de (4) exposiciones separadas a 90° para cubrir el radiografiado

completo de las soldaduras circunferenciales.

Técnica de doble pared

c. Vista de doble pared: A menos que se especifique de otra manera, para materiales y

soldaduras en tuberías y tubos de 89 mm (3 1/2‛) o menor en el diámetro exterior


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nominal, se debe utilizar una técnica en la cual la radiación pasa a través de dos

paredes y la soldadura. En este caso ambas paredes son vistas para aceptación en una

misma película. Para soldaduras, el haz de radiación estará desalineado del plano de la

soldadura, en un ángulo suficiente para separar las imágenes de las proyecciones de la

soldadura del lado de la fuente y del lado de la película de tal forma que no haya

sobreposición de las áreas a ser interpretadas, en cuyo caso, un mínimo de dos

exposiciones tomadas a 90° una de la otra serán hechas para cada junta. Como una

alternativa, la soldadura puede ser radiografiada con el haz de radiación colocado tal

que las imágenes de ambas paredes queden sobrepuestas, en cuyo caso, se harán un

mínimo de tres exposiciones a 60°.

d. Vista de pared sencilla: Para materiales y soldaduras en tubos y tuberías con un

diámetro exterior nominal mayor que 89 mm (3 1/2‛), el examen radiográfico será

desarrollado por vistas de pared sencilla únicamente. Se tomará un mínimo de tres

exposiciones para asegurar la completa aplicación.

Para soldaduras en tubos y tuberías con un diámetro exterior nominal de 89 m (3 1/2‛) o

menor, la vista de pared sencilla puede ser usada siempre que la fuente esté desalineada de

la línea central (plano) de la soldadura.

Observación de las Placas Radiográficas

Las facilidades de observación de placas radiográficas estarán suministradas por un

iluminador de luz atenuada, de una intensidad tal que no cause problemas dereflejo sobre la

película radiográfica.

El equipo usado para la observación e interpretación de placas radiográficas, estará

provisto de una fuente de luz de alta intensidad variable, suficiente para hacer visible el

agujero esencial del ICI dentro de un rango de densidad específico.

Interpretación de Placas Radiográficas

a. Para una correcta interpretación de las placas radiográficas es necesario contar

con los detalles del procedimiento radiográfico utilizado para hacer cada

radiografía o grupo de radiografías.

b. Aceptación / rechazo: El criterio de aceptación/rechazo de los defectos

encontrados, s se hará de acuerdo al código o norma especificada en la orden de

trabajo.

Discontinuidades detectadas frecuentemente con ensayos radiográficos

Grietas longitudinal


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Grietas Transversales

Porosidades

Escorias


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10. DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS DESTRUCTIVOS

10.1.Ensayo por Doblado

Principio

El ensayo de doblado consiste en doblar una probeta con ciertas características de manera tal

que su radio interno alcance un valor especificado mediante la aplicación de una carga

gradual. La muestra, una vez ensayada, es observada a simple vista, tratando de determinar la

existencia de grietas, fisuras o cualquier otro defecto que pudiera estar presente en dicha

muestra.

En el caso del ensayo de doblado alternado, el método consiste en doblar en ángulo recto y

luego en sentido opuesto una probeta fija por uno de sus extremos, efectuando cada doblez

sobre una superficie cilíndrica de radio dado. El número de veces que se ejecuta dicho

procedimiento dependerá de las especificaciones para cada producto en particular.


El ensayo de doblado se utiliza para evaluar la ductilidad del material. En el caso de uniones

soldadas, este ensayo se aplica como una medida de la calidad de la soldadura.

Desventajas

Las limitaciones dentro del ensayo de doblado están básicamente centradas en las dimensiones

y forma de extracción de las probetas a utilizar.

Las probetas serán extraídas de forma tal que no presenten deformación por corte en

frío en los bordes, ni recalentamiento por cortes sin refrigeración.

En cuanto a las dimensiones de las probetas, éstas tendrán un ancho y un largo mínimo

permisible el cual dependerá del tipo de material a ensayar. Cualquier reducción en

las dimensiones del material para obtener las dimensiones especificadas deberá

realizarse mediante un maquinado.

Para el caso de doblado por contorneado, la longitud de la probeta no deberá ser

menor que la longitud interior del molde.

El método de doblado alternado es aplicable en alambres de acero de diámetro o

dimensión nominal igual o mayor a 0,4 mm y generalmente no mayor de 10 mm.

El ensayo de doblado de tubos de sección circular es aplicable a tubos de acero con o

sin costura.


Ensayo de doblado para tubos a. Para tubos con diámetros nominales menores de 50 mm, la

longitud deberá ser suficiente para soportar un doblado a 90º alrededor de un mandril

cilíndrico, cuyo diámetro debe ser 12 veces el diámetro nominal del tubo ensayado sin que

aparezca grieta. Para diámetros mayores de 50 mm, el diámetro del mandril debe ser 6 veces el

diámetro del tubo por lo cual la longitud de la probeta deberá ser suficiente para soportar el

doblado alrededor de dicho mandril.

En caso de tuberías para serpentines, la longitud del tubo deberá ser suficiente para soportar

un doblado en frío a 180° alrededor de un mandril cilíndrico cuyo diámetro debe ser 8 veces el

diámetro nominal del tubo ensayado sin que aparezca grieta.

Ensayo de doblado alternado

a. La probeta consiste en un trozo de alambre de longitud suficiente, para permitir una perfecta


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18.10.10 Neiva

sujeción tanto en las mordazas como en la guía de la palanca de doblado; esta distancia

dependerá del diámetro nominal del alambre y vendrá especificado en forma normalizada.

b. La probeta será la más rectilínea posible, sin embargo, puede aceptarse que este ligeramente

curvada en el plano en el cual se efectuará el ensayo de doblado.

c. Si fuera necesario enderezar la probeta, la operación se hará a mano o utilizando un martillo

de madera, cobre o plástico, golpeando la probeta sobre una superficie plana del mismo

material del martillo; de manera tal que la superficie del alambre no sufra daños y que la

probeta no se tuerza.

Condiciones de Ensayo

Se toma como temperatura normal del ensayo, cualquiera entre el intervalo de 5° a 35° C a

menos que se especifique lo contrario en la norma particular del producto.

En el caso de que el material sea sensible a cambios de temperatura, la temperatura del ensayo

será de 20° ± 5° C, siempre y cuando esta temperatura esté de acuerdo con las especificaciones

del material a ensayar.

Secuencia de Operaciones 7.4.1 Métodos de doblado a presión

a. Se coloca la probeta en la posición adecuada de manera de garantizar que la carga sea

aplicada en el centro de la misma. Todas las superficies que están en contacto con la

herramienta de doblado y la pieza deberán estar recubiertas con aceite.

b. Se aplica la carga en la forma lenta y progresiva. La probeta será inicialmente doblada en el

contorno de la herramienta de doblado después de lo cual será comprimida hasta conseguir

paralelismo entre las partes restantes de la probeta, con una distancia entre ellos igual a los

radios internos especificados (Véase Fig. 1).

Método de doblado por contorneado y del bloque en V

a. Se coloca la probeta en la posición adecuada de manera de garantizar que la que la carga

sea aplicada en el centro de la misma.

b. Las formas y dimensiones de los bloques y de las herramientas de doblado, así como el

método de aplicación de la carga, estarán conforme con las especificaciones del material a

ensayar. (Véanse Figs. 2. y 3.). A menos que se indique lo contrario la carga se aplicará en

forma lenta y progresiva.


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Método de doblado a fondo total a. Se dobla inicialmente la probeta, por cualquiera de los

métodos antes citados, a un radio de 170°, y con un radio interno especificado por la norma

particular del producto. (Véase Fig. 4.)

.

b. Se aplica la carga en forma lenta y progresiva hasta unir las caras internas de la probeta.

Método de doblado para tubos de sección circular c. La probeta se coloca en el dispositivo de

doblado. En el caso de tubos soldados, la posición del cordón se especificará en cada norma

particular. d. Se procede al doblado aplicando la fuerza en forma lenta y uniforme cuidando

que la zona doblada de la probeta haga contacto en todo momento con el canal del mandril. El

doblado se continúa hasta que la probeta alcance el ángulo especificado.


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Método de doblado alternado a. De acuerdo al diámetro del alambre a ensayar y a lo indicado

en la norma respectiva, se seleccionan el radio de las superficies cilíndricas, (R), la distancia

del borde superior de las superficies cilíndricas a la cara inferior de la guía (h) y el diámetro de

la guía (D), (Véase Fig. 6.). Para alambres cuya sección transversal no sea circular, se

procederá de acuerdo a lo indicado en la norma del producto.

b. Se introduce, con la palanca del doblado en posición vertical, un extremo de la probeta a

través del agujero en la guía localizada en dicha palanca, y el otro extremo del alambre se fija

FIG. 5 – MÉTODO DE DOBLADO PARA TUBOS


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firmemente en las mordazas inferiores, en forma tal que la probeta quede en posición

perpendicular al eje horizontal que pasa por los centros geométricos de las superficies

cilíndricas. Las probetas de sección transversal no circular se colocan en las mordazas en

posición tal que la dimensión mayor de la sección transversal de la probeta quede paralela o

aproximadamente paralela a las caras de las mordazas.

c. Se dobla la probeta sobre una de las superficies cilíndricas hasta que quede en posición a 90°

de la vertical, moviendo la palanca de doblado en forma apropiada, y luego se regresa a la

posición vertical.

Esto se toma como un doblez. Luego se dobla la probeta en sentido opuesto sobre la otra

superficie cilíndrica a un ángulo de 90° y se regresa a su posición vertical. Se continúa con este

procedimiento en forma alternativa hacia la derecha y hacia la izquierda hasta que se rompa la

probeta completamente o según el N° de veces que indique la norma particular del producto. El

doblez en el cual se rompe la probeta se toma en cuenta solamente si dicha rotura ocurre

cuando regresa a su posición vertical.

d. Si la máquina de prueba tiene un contador automático operando en los topes de 90° con la

vertical, el primer doblez sobre una de las superficies cilíndricas es contado como una unidad y

el segundo doblez está representado por el que ocurre a 180° en la dirección opuesta. Los

dobleces siguientes se cuentan para cada movimiento a 180°. El doblez en el cual ocurre la

fractura, no debe ser tomado en cuenta.

e. Todo este proceso debe ser llevado a cabo uniformemente sin pausas pronunciadas entre los

dobleces y a una velocidad uniforme, evitando cualquier elevación excesiva de la temperatura.

A menos que se especifique lo contrario la velocidad de la prueba no deberá exceder de un

doblez por segundo.

Interpretación y Evaluación de Resultados

Método de doblado a presión, por contorneado, en bloque en V, a fondo total y para tubos de

sección circular.

La probeta ensayada se observa a simple vista, tratando de determinar la existencia de

grietas, fisuras o cualquier otro defecto.

El resultado del ensayo se considera negativo si el material presenta defectos

producidos por el ensayo o existentes en la probeta y puestos de manifiesto por dicho

ensayo, luego de haber cumplido las condiciones especificadas para el material

ensayado, referente a ángulo de doblado y radio interno de doblado.

El resultado del ensayo se considerará positivo si hay ausencia de defectos en la

probeta ensayada.

Todo resultado de doblado, en los métodos citados, deberá venir acompañado de:

a. Indicaciones relativas a la forma y dimensiones en mm, de la sección de la probeta.

b. Datos para la identificación del material del cual se extrajo la probeta.

c. El ángulo de doblado y el radio de curvatura (si está especificado) alcanzados por la

probeta.

d. Indicaciones relativas a la presencia o ausencia de fisuras o defectos.

e. Temperatura y velocidad del ensayo (en caso de que se estime conveniente).


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f. Posición del cordón de soldadura, si lo hay.

g. Norma utilizada.

Método de Doblado Alternado

Todo resultado de doblado alternado deberá venir acompañado de:

Identificación del material del cual se extrajo la probeta.

Dimensiones de la probeta.

Número de dobleces efectuados, indicando si se produjo o no la ruptura.

Datos especificados exigidos por la norma particular del producto.

Norma utilizada.

Confiabilidad

Para estos métodos de ensayo de doblado no se puede hablar de confiabilidad en el sentido de

que los resultados no son valores numéricos, sino apreciaciones de falla o identificación de

defectos basados en criterios particulares del operador o analista que ha realizado el ensayo.

Sin embargo, dependiendo del estado particular del equipo utilizado, de la calidad de la

probeta ensayada, en relación a dimensiones y forma, se puede hablar del nivel de

confiabilidad de tales resultados. Este nivel de confiabilidad dependerá de cada laboratorio en

particular y sólo se repetirá el ensayo en caso de que:

La probeta presente problemas de dimensiones o de apariencia externa en general.

El procedimiento durante el ensayo en algún momento fuese inapropiado.

Mal funcionamiento del equipo utilizado.

Cuando las especificaciones del producto en particular establezcan criterios de

aceptación y rechazo en función de los resultados obtenidos.


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10.2. Ensayo de Dureza en Materiales Metálicos

Principio

El ensayo de dureza consiste en imprimir en una probeta del material a ensayar, un

penetrador normalizado, que dependerá del método o del tipo de ensayo utilizado, con una

carga determinada y durante un tiempo definido. En los métodos Brinell, Knoop y Vickers,

se miden luego las dimensiones de la huella dejada sobre la superficie ensayada, después de

retirada la carga. En el método Rockwell la carga se aplica en dos operaciones (precarga y

carga) y se mide el incremento de la profundidad de la huella en las condiciones

especificadas para el ensayo.

Desventajas

Los tipos de ensayo de dureza mencionados con anterioridad, permiten conocer el valor de

la dureza de materiales metálicos en general, sin embargo, cada método tiene su campo de

aplicación y sus propias limitaciones.

Dureza Brinell, Vickers y Knoop

Estos métodos de determinación de dureza, están limitados a probetas cuyo espesor

sea mayor a 10 veces la profundidad "h" de la impresión, para el caso de la dureza

Brinell y 1,5 veces la diagonal mayor de la impresión, para las durezas Vickers y

Knoop, de forma tal que sobre la cara opuesta de la superficie ensayada no

aparezca ninguna deformación después de efectuado el ensayo.

Para el ensayo de superficies curvas, el radio de curvatura debe ser mayor de 25

mm, para una bola de 10 mm de diámetro en la dureza Brinell; y debe ser mayor de

5 mm, para las durezas Vickers y Knoop. Un radio de curvatura menor a los

señalados será objeto de convenios especiales entre las partes interesadas.

No se recomiendan los ensayos de dureza Brinell por encima de 627 BHN.

Dureza Rockwell

En este caso el espesor de la probeta a ensayar no debe ser menor que 4 mm

(0,157") de forma tal que sobre la cara opuesta a la superficie ensayada no

aparezca deformación alguna después de efectuado el ensayo.

Este tipo de ensayo es aplicable a superficies curvas cuando el radio de curvatura

es mayor de 25 mm. Para valores de radios menores se establecerán convenios

especiales.

Las escalas A y C deben aplicarse únicamente al ensayo de dureza de materiales

superiores a 20 HRA y HRC. La escala B debe aplicarse para ensayos de dureza de

materiales inferiores a 100 HRB.

La escala N es usada en materiales similares a los ensayados en las escalas A y C, pero de

menor espesor o en aquellos casos en que se requiera una huella diminuta para detectar

solamente la dureza de una capa superficial. Así mismo, la escala T es usada en materiales

similares a los ensayados en la escala B

Características y Parámetros

a. Se coloca la probeta de ensayo sobre un soporte rígido, a fin de que apoye perfectamente


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y no sufra desplazamiento durante el ensayo.

b. Se coloca el penetrador en contacto con la superficie de la probeta, perpendicularmente a

ella, de tal forma de que la precarga Fo se aplique sin choques, realizando esta operación

con el máximo cuidado para evitar sobrepasar esta carga.

c. Se ajusta el aparato una vez alcanzada la precarga Fo, haciendo coincidir la aguja

indicadora con el origen de las lecturas y aplicando el penetrador progresivamente hasta

alcanzar la carga F1 en un lapso de tiempo de 2 a 8 segundos.

d. Se mantiene la carga F1 por un lapso de 10 segundos para las escalas A, B y C y de 20

segundos para las escalas N y T, después que el indicador de profundidad se haya detenido.

e. Se hace la descarga de la máquina manteniendo la precarga Fo.

f. Se lee sobre el cuadrante del aparato, el incremento permanente de penetración, del cual

se deduce la dureza Rockwell del material.


Las siguientes características y parámetros son esenciales para la realización de un buen

ensayo de dureza, por lo cual deberán ser verificados por el inspector.

Dureza Brinell, Viekers y Knoop

Equipo de ensayo - El dispositivo empleado para la aplicación de la carga debe permitir

que esta sea aplicada en forma lenta y uniforme (» 15-70 mm/seg), sin choques ni

vibraciones y evitar que exista movimiento lateral de la muestra o del penetrador en el

momento de aplicar la carga.

El equipo deberá poseer una tolerancia para la aplicación de la carga de 1% del

valor especificado.

El equipo de medición, microscopio metalográfico o similar, deberá estar equipado

para efectuar la lectura de las diagonales de la huella con una precisión de ± 0,1%

del valor, para diagonales menores de 0,2 mm y de ± 0,2% para las diagonales

mayores o iguales a 0,2 mm.

Penetradores a. Dureza Brinell - La bola para la prueba de dureza Brinell es de 10,000 mm

de diámetro, con una tolerancia no mayor de ± 0,005 mm sobre cualquiera de sus

diámetros.

Para materiales con una dureza Brinell (BHN) de hasta 450, puede usarse una bola

con una dureza Vickers (VHN) de por lo menos 850 para una carga de 10 Kgf, y

para materiales con una dureza Brinell (BHN) hasta 630 puede usarse una bola de

carburo de Tugsteno o similar, aunque no se recomiendan los ensayos de dureza

Brinell por encima de 627 BHN. Dureza Vickers - El penetrador, en este caso

consiste en una pirámide de diamante, recta de de base cuadrada, cuyo ángulo

entre caras opuestas por el vértice debe ser igual a 136° con una tolerancia de ±

0,5°.

Las cuatro caras del penetrador deben estar igualmente inclinadas respecto al eje

del mismo, con aproximación de 0,5° y en caso de no encontrarse en un punto

geométrico, la arista que une dos caras opuestas debe ser de una longitud inferior a

0,5 mm.

c. Dureza Knoop - Consiste en una pirámide de diamante, recta de base rómbica, cuyos

ángulos en los bordes longitudinales y transversales son de 172° 30 min (± 5 min) y 130° 0

min respectivamente. n caso de que las caras no se encuentren en un punto geométrico, la


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arista que une dos caras opuestas debe ser de una longitud inferior a 1 mm.

Material a ensayar El material a ensayar será una probeta cuyo tamaño y forma quedan a

elección de la persona que realiza el ensayo, pero deberá cumplir los requisitos señalados

en el punto 4.1. Además, la superficie de ensayo deberá ser lisa y suave y exenta de óxido o

materias extrañas, para que sea posible determinar con exactitud el diámetro de la

impresión. Esta preparación deberá realizarse sin alterar las condiciones primitivas del

material a ser empleado, evitando calentamiento apreciable o endurecimiento superficial.

Condiciones de ensayo a. El ensayo se realizará a temperatura ambiente a menos que se

especifique lo contrario.

b. La distancia mínima del centro de una impresión al borde de la probeta debe ser igual a

2,5 D, para el caso de dureza Brinell, donde D es el diámetro de la esfera; y las distancias

entre centros de dos impresiones vecinas, por lo menos igual a 4 veces el diámetro de la

impresión. Para las durezas Vickers y Knoop, la distancia mínima del centro de una

impresión al borde de la probeta o al borde de cualquier otra impresión, debe ser igual a

2,5 veces el valor de la diagonal mayor.

Dureza Rockwell

Equipo de ensayo - Los dispositivos para la aplicación de las cargas deben permitir la

aplicación de la precarga, carga y el retiro de la carga en forma lenta y uniforme ( 15-70

mm/seg), sin choques ni vibraciones.


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10.3. Ensayo de Tracción en Materiales Metálicos

Principio

El ensayo de tracción es un método de ensayo mecánico que permite determinar las siguientes

propiedades mecánicas del material: punto de fluencia, resistencia a la fluencia, resistencia

máxima, elongación y reducción de área.

El principio del ensayo consiste en someter a una probeta de geometría normalizada, del

material a estudiar, a una carga uniaxial de tensión, la cual va aumentando en forma progresiva

midiendose simultáneamente esta carga y los alargamientos correspondientes, hasta producirse

la rotura del material.

El aumento de la carga y los alargamientos sufridos por la probeta durante el ensayo son

registrados gráficamente.

Analizando las curvas de Carga-Alargamiento obtenidas, se determinan el punto de cedencia o

de fluencia del material, la carga máxima que soporta, elongación final de la probeta, que junto

con el conocimiento de las dimensiones originales y finales de la probeta utilizada, determinan

las propiedades mecánicas del material, mencionadas anteriormente

Desventajas

Este método está condicionado a la fabricación de una probeta de forma y dimensiones

específicas. En otros casos, está condicionado a la fácil sujeción de la pieza, cuyo material se

quiere estudiar, en la máquina utilizada para dicho ensayo.

El ensayo de tracción realizado en un laboratorio, con ciertas condiciones de humedad y

temperatura, a una probeta obtenida de cierta porción de una pieza o material, puede no

representar totalmente las propiedades de resistencia y ductilidad de la parte o pieza

completa y en las condiciones ambientales de servicio de tales productos.

Los resultados obtenidos en el ensayo de tracción dependen de las condiciones de

velocidad de ensayo y temperatura utilizados.

A menos que se señale lo contrario, debe trabajarse en condiciones estandard y cualquier

cambio en dichas condiciones debe especificarse junto con los resultados obtenidos.

Las probetas utilizadas para el ensayo de tracción no deben tener ningún tipo de

imperfección visible, ni contaminación severa. La forma y dimensiones de tales probetas

deben regirse a lo señalado en las normas respectivas.

Los ensayos deben realizarse en una máquina que posea una fundación rígida, que

permita la aplicación de las cargas progresivamente, sin choque ni vibración, y que esté

en perfecto estado de calibración.

El ensayo de tracción es inapropiado para materiales con imperfecciones, tales como

grietas, porosidades, etc.


Condiciones generales El ensayo de tracción se realiza a una temperatura comprendida entre

los 5 y 35°C; sin embargo, para aquellos materiales sensibles a las variaciones de temperatura,

el ensayo se realiza a 20 ± 2°C.


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Determinación de las dimensiones originales de la probeta - Se realizan tres mediciones del

área de la sección transversal, de la porción paralela de la muestra de ensayo, y se calcula la

media aritmética de los tres valores obtenidos.

En el caso de que se utilicen muestras de ensayos de sección transversal circular, el

diámetro para el cálculo de área de la sección transversal original, será la media

aritmética de las medidas tomadas en dos direcciones perpendiculares

Longitud calibrada de la probeta La longitud calibrada para la determinación de la elongación

de la muestra debe estar de acuerdo a las especificaciones del producto según el material a ser

ensayado. Las marcas que definen la longitud calibrada deben ser estampadas ligeramente, ya

sea mediante el uso de instrumentos, que rayen o marquen directamente a la superficie, o

utilizando métodos de coloración y posterior marcado de la superficie coloreada. Estas marcas

deben estar espaciadas y medidas con precisión.

Colocación de la muestra de ensayo La muestra de ensayo debe ser colocada en la máquina de

tracción de manera tal que el eje de dicha muestra coincida con los de las mordazas de la

máquina, para garantizar una perfecta uniaxialidad.

NOTA: La probeta debe estar sujeta de forma tal que no permita el deslizamiento de la misma

durante la aplicación de la carga.

Aplicación de la carga Se aplica la carga necesaria de manera de obtener una deformación o

elongación prefijada, previamente definida y señalada en el equipo de ensayo a utilizar, hasta

que ocurra la rotura de la muestra ensayada. Simultáneamente se obtiene una gráfica o curva,

trazada directamente por la máquina de tracción, donde la ordenada representa la carga y la

abscisa, el alargamiento sufrido por la probeta ensayada.

Velocidad de aplicación de la carga a. La velocidad de aplicación de la carga puede ser definida

por:

A. Velocidad de movimiento de los cabezales de la máquina de tensión cuando no está

bajo carga.

B. Velocidad de separación de los dos cabezales de la máquina de tensión durante el

ensayo.

C. Tiempo empleado para terminar parte o el ensayo de tracción completo.

D. Velocidad de aplicación de esfuerzos.

E. Velocidad de deformación de la probeta.

b. Los límites numéricos para la velocidad y la selección del método de determinación

de dicha velocidad deben estar especificados para cada producto en particular.

c. En ausencia de limitaciones específicas sobre la velocidad de aplicación de la

carga,deben considerarse los siguientes aspectos:

La velocidad del ensayo debe ser tal que las cargas y deformaciones obtenidas durante

la prueba deben estar indicadas en forma clara y precisa.

Para la determinación del punto de fluencia y el límite elástico se ha determinado que la

velocidad de separación entre cabezales puede ser incrementada hasta un máximo de 0,5

mm / mm de longitud de prueba por minuto.

Determinación del área de la sección transversal final Se calcula el área de la mínima sección

recta, obtenida después de la rotura.

Para esta última, se unen las dos mitades de la muestra de ensayo y se mide dicha área,


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utilizando instrumentos de medición que permitan la obtención de dicha medida en forma

precisa.

Determinación de la longitud final Se toman las dos mitades de la muestra ensayada, se ajustan

sus extremos fracturados y se mide la distancia entre marcas calibradas.

Precisión y Confiabilidad

La confiabilidad de este método dependerá de los estimados cuantitativos de las incertidumbres

de los instrumentos de medición utilizados, la calibración de la máquina de ensayo y la habilidad

del operador, por lo cual dicha confiabilidad dependerá de cada laboratorio en particular y de

las condiciones de los equipos e instrumentos que utilicen durante el ensayo.

Solo se repetirá el ensayo en caso de que:

La probeta original presente problemas de maquinado o de apariencia externa en

general.

La probeta original no posee las dimensiones normalizadas.

El procedimiento durante el ensayo en algún momento fue inapropiado.

La fractura ocurrió fuera de la longitud de prueba.

Para la determinación de la elongación, la fractura ocurrió fuera del centro de la

longitud calibrada.

Mal funcionamiento del equipo utilizado.

Cuando las especificaciones del producto en particular establezcan normas de

aceptación y rechazo en función de resultados obtenidos y/o de la zona donde ocurrió la

fractura.


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11. COMPONENTES BÁSICOS DEL EQUIPO

11.1. Sistema de Levante

El sistema de movimiento de tubería tiene varias funciones básicas:

Soportar el peso de la sarta de perforación, posiblemente varios cientos de toneladas.

Llevar hacia adentro y hacia afuera, según el caso, la sarta de perforación.

Mantener el peso aplicado sobre las herramientas durante la perforación y el rimado.

Sobre la mesa del taladro siempre se estará soportando todo el peso de la sarta de perforación, ya si la sarta está en

cuñas o bien si la sarta está colgada en la torre de perforación. El tamaño y la capacidad de carga del taladro es el

factor limitante para el peso de tubería que puede soportar un taladro y por lo tanto la profundidad hasta la cual

puede perforar. La altura de la torre determinará el tamaño de las paradas de tubería que podrán ser almacenadas

sobre la mesa del taladro cuando la tubería se saque del pozo. Durante esta operación, la tubería será quebrada en

paradas dobles o triples (de dos o tres juntas).

Durante las operaciones de perforación, la sarta y la Kelly o el Top Drive serán soportadas por el bloque viajero por

medio del gancho, a su vez sostenidos al malacate con la línea de perforación por un sistema simple de poleas.

La línea de perforación se enrolla y desenrolla en tambor del malacate, según se suba o se baje el bloque viajero.

Desde el malacate, la línea va hasta el conjunto fijo de poleas en la corona, y desde allí a las poleas en el bloque

viajero, el cual queda suspendido de la torre por un número de líneas, generalmente 8, 10 o 12, y por último por la

línea muerta donde el cable está debidamente asegurado.

Esta sección, llamada línea muerta, llega al ancla, situada a un lado de la torre. Del ancla la línea pasa a un carrete

de almacenamiento, donde se almacena para irlo reemplazando a medida que se vaya desgastando. El otro extremo de

la línea, el cual está asegurado al malacate se le llama línea rápida, pues se mueve a mayor velocidad que las otras

secciones entre poleas y del malacate sale a la polea rápida.

El desgaste de la línea se va registrando en términos de la carga movida a una cierta distancia.

Por ejemplo 1 tonelada-milla significa que se ha movido una tonelada por una distancia de una milla. En forma

similar, un valor de 1 KN-Km significa que la línea ha movido 1000 Newtons a una distancia de un Kilómetro. Este

registro permite determinar cuando la línea de perforación usada requiere que se le reemplace por línea nueva.

El procedimiento de ‘cortar y correr’ (slip & cut) cable requiere que el bloque viajero sea asegurado a la torre para

que no haya carga en la línea de perforación. La línea se suelta del ancla y del malacate y así se puede correr una

nueva sección, y también se puede cortar en el malacate la sección más usada. (Con más toneladas-milla).


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Una vez llevada la nueva línea a su ligar, se saca si es el caso la línea usada, y se asegura la línea nueva en el

malacate y en el ancla. Este procedimiento permite un desgaste parejo en la línea de perforación a medida que va

siendo usada.

El malacate tiene un sistema de freno de alta capacidad, lo cual permite controlar la velocidad de la sarta de

perforación. Durante la perforación, el malacate permite controlar y ajustar la parte del peso de la sarta que es

soportado por la torre y por consiguiente el restante es aplicado a la broca. Este peso es llamado peso sobre la broca,

se ajusta según la dureza de la roca y la fuerza requerida para producir fractura física de la formación, permitir la

penetración y continuación de la profundización del pozo.

11.2. Equipos de Rotación

Kelly y swivel

La kelly es una sección tubular de sección exterior cuadrada o hexagonal, por dentro de la cual el fluido de

perforación puede pasar dentro de la tubería de perforación.

Esta se conecta en la parte superior extrema de la sarta de perforación por medio del saver-sub o Kelly-sub. Este

‘sub’, más barato de reemplazar que la kelly, impide que esta se desgaste con el continuo conectar y desconectar de la

tubería. La kelly, pasa a través del Kelly-bushing, que ajusta sobre la rotaria.

El movimiento vertical libre hacia arriba y hacia abajo de la kelly es posible a través del Kelly-bushing, gracias a

rodamientos sobre cada una de las caras cuadrada o hexagonal de la Kelly, la cual ajusta exactamente dentro del

Kelly-bushing de forma que cuando el Kelly-bushing gira, la Kelly gira. Puesto que el Kelly-bushing está asegurado a

la rotaria, la rotación de la misma (sea eléctrica o mecánica) forzará al Kelly-bushing a rotar igualmente con la Kelly

y a toda la sarta de perforación. El movimiento vertical hacia arriba y hacia abajo sigue siendo posible durante la

rotación. Cuando la Kelly se levante para, por ejemplo, hacer una conexión, el Kelly-bushing se levantará con ella.

Entre la Kelly y el gancho está la swivel, la cual está conectada a la kelly pero no rota con ella, pues está conectada a

la manguera por la cual entra el lodo y además impide que el gancho y el bloque viajero también rotaran con la kelly.

La conexión a la manguera de lodo se hace a través del tubo cuello de ganso.

Una válvula de seguridad está situada en la parte superior de la Kelly. Esta es llamada kellycock, y puede ser cerrada

manualmente en el caso de que el pozo esté fluyendo debido a una alta presión de formación. Esto impide someter a la

swivel a una alta presión, que podría resultar dañina.

Unidad de Top Drive

En los taladros más modernos, la rotación y la swivel se han combinado en una sola unidad de Top Drive, la cual

puede ser operada eléctrica o hidráulicamente. En este caso la sarta de perforación se conecta directamente al Top

Drive donde la fuerza de rotación se aplica directamente y el lodo entra a al sarta de perforación en forma similar a

como lo hace en una swivel. Como la fuerza de rotación ya ha sido aplicada, no se necesitará ya de Kelly ni de Kelly-

bushing.

La ventaja de un Top Drive sobre el sistema de Kelly convencional es de tiempo y costo. Con la kelly, a medida que

progresa la perforación, sólo puede agregarse de a un solo tubo en cada conexión. Este proceso Implica que la Kelly

sea desconectada de la sarta de perforación, levantar y conectar la nueva junta y después conectar otra vez la Kelly al

la sarta de perforación. Con una unidad de Top Drive, la operación no sólo es mucho más simple por el hecho de que

la tubería está directamente conectada al Top Drive, sino que permite que sea agregada una parada, es decir tres

juntas de tubería de una vez. La longitud completa de una parada puede ser perforada en forma continua, mientras

que sólo se puede perforar la longitud de un tubo cuando se perfora con Kelly.

El tiempo total que se emplea en hacer conexiones es por lo tanto mucho menor para taladros que tienen Top Drive.


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Esto implica un gran ahorro en costos, especialmente en taladros en tierra grandes o en plataformas marinas donde la

tarifa de alquiler del taladro es muy alta.

Otra ventaja importante del Top Drive es durante las operaciones de viaje, cuando se está sacando o metiendo

tubería. La Kelly convencional no se usa cuando se está viajando, se deja a un lado en lo que se llama el hueco del

ratón, y se usan los elevadores y los brazos para mover la tubería. Si la tubería se pega durante un viaje, se necesitará

circular para poder liberarla, para lograr esto la Kelly tendría que sacarse del hueco del ratón y conectarse

nuevamente a la sarta de perforación, un procedimiento que puede tardar entre 5 y 10 minutos en el mejor de los

casos, tiempo durante el cual la pega puede empeorar. Con un Top Drive también se usan los elevadores y los brazos,

pero estos están suspendidos del Top Drive. Luego el procedimiento de conectar el Top Drive es mucho más rápido y

así la circulación y la rotación puede ser establecida casi inmediatamente. En la mayoría de circunstancias, esto

minimiza el problema potencial y reduce el tiempo que podría ser necesario para resolverlo.

11.3. Equipo de Elevación

Ya han sido vistos los procedimientos de viaje para sacar o meter tubería, hacer conexiones, añadir nuevas juntas de

tubería para poder llegar más profundamente. El manejo de la tubería durante estas operaciones requiere la

utilización de cierto equipo especial.

Para sacar una parada de tubería, el elevador se cierra alrededor del tubo. Cuando se eleva el bloque viajero, la

tubería reposa sobre el elevador debido al diámetro mayor de la caja de conexión y puede ser levantada. Cuando la

parada completamente por encima de la mesa rotaria, se deslizan las cuñas alrededor del tubo atrapándolo sobre la

mesa rotaria. Ahora el peso total de la tubería queda soportado en la mesa rotaria.

La parada encima de la mesa rotaria puede entonces ser soltada y puesta a un lado. Primero, la conexión entre dos

tubos se suelta por medio de dos llaves, una bajo la línea de conexión sosteniendo quieta la tubería y la otra por

encima de la línea de conexión, la cual es halada por una cadena para así soltar la conexión. La parada es

rápidamente desenroscada por una herramienta motriz que la deja completamente libre y colgando del elevador. Así

entonces es alineada a un lado de la mesa y su extremo superior puesto en los dedos que hay dispuestos en el

encuelladero.

Brazos y elevadores

Estos son usados para llevar la tubería a la posición necesaria para la maniobra requerida. El elevador es

sencillamente una prensa que se cierra alrededor del ‘cuello’ de tubería. Cuando se levanta el elevador, se levanta

por el tubo hasta la caja de conexión donde el diámetro mayor de la misma ya no pasa por el elevador levantando así

la tubería.

El elevador está colgado del bloque viajero por los brazos y así el movimiento vertical es aplicado por el malacate.

Los elevadores son de tamaños dados para cada tipo de tubería, sea de perforación, de revestimiento o de cada tipo

para el ensamblaje de fondo.

Cuñas

Mientras las conexiones se sueltan o se aprietan, la sarta de perforación tiene que ser sostenida en la mesa rotaria

para impedir que caiga al pozo. Esto se consigue usando las cuñas, que consisten en varios bloques de metal con un


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extremo adelgazado unidos entre sí y con asas para su manejo. Se sitúan alrededor del cuello del tubo y se van

bajando hasta que se ‘cierran’ dentro de la rotaria sosteniendo toda la tubería.

Llaves

Estas son usadas para apretar o para soltar las conexiones entre juntas de tuberías. Estas llaves se suspenden con

cables desde la torre, y por medio de una cadena puede aplicárseles tensión. Se usan dos, cada una puesta a cada lado

de la conexión. La llave inferior sostendrá la tubería en su sitio, mientras que la superior soltará o apretará la

conexión, halando la cadena que va unida a la cabeza de gato. Cuando se está apretando la conexión, un indicador de

tensión en la cadena permite que se aplique el torque correcto.

Llaves y Herramientas motrices.

Estas herramientas son neumáticas, lo cual permite enroscar y desenroscar rápidamente la tubería cuando se están

haciendo o soltando conexiones. Las llaves se usarán para aplicar el torque final cuando se esté haciendo una

conexión o para soltar inicialmente cuando se esté soltando la conexión.

Llave de cadena

Si no hay llaves neumáticas disponibles, el enroscamiento de la tubería habrá de hacerse manualmente por medio de

una llave de cadena. La cadena se enrollará alrededor del tubo, y luego se apretará. El enroscamiento se hará

sosteniendo la llave caminando alrededor del tubo.

Cuando tenga que añadirse un tubo para seguir perforando, se lleva desde la planchada hasta la rampa por medio de

un ‘winche’ de forma que quede siendo sostenido verticalmente sobre la rampa que une la planchada a la mesa del

taladro. El bloque viajero al bajar va trayendo al elevador en el cual podrá tomarse dicho tubo. Una vez se levante

este tubo se bajará nuevamente entre el hueco del ratón, donde queda listo para hacer la siguiente conexión.

11.4. Sistema de Circulación

Ya se ha visto como el fluido de perforación, llamado comúnmente lodo, entra a la sarta de perforación a través de la

Kelly o del Top Drive. Existen muchas formas en las cuales el lodo ayuda a la perforación y de hecho es un elemento

vital para la perforación exitosa de un pozo.

Para enfriar y lubricar la broca de perforación y la sarta de perforación con el fin de minimizar su desgaste,

prolongar su vida y reducir costos.

Para remover los fragmentos de roca perforados, o los cortes que vienen del pozo. Esto no sólo mantiene el

anular limpio sino que permite su análisis en la superficie para la evaluación de la formación.

Para balancear las presiones altas de fluido que se pueden presentar en algunas formaciones y minimizar el

potencial de patadas o reventones. La seguridad del personal de los taladros y el taladro mismo es de primordial

importancia en cualquier operación de perforación.

Para estabilizar el diámetro interior del pozo y las formaciones que ya han sido perforadas.

Preparar un lodo de perforación es casi como cocinar, con varios ingredientes o aditivos en el sistema cada uno con

su función particular que cumplir. El lodo es hecho y almacenado en piscinas o tanques, los cuales tienen diferentes

nombres dependiendo de su función específica. Generalmente llevan los siguientes nombres:

Tanque de Premezcla: Donde se adicionan y mezclan los productos químicos que han de entrar al sistema.

Piscina de Succión: De donde las bombas toman el lodo para comenzar su viaje dentro de la tubería de

perforación.

Esta es la piscina ‘activa’ por excelencia, conectada directamente al pozo.


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Tanque de Reserva: Los que contienen volumen adicional de lodo, en general no hacen parte del sistema

‘activo’.

Tanque de la Zaranda: Esta piscina está situada inmediatamente debajo de la Zaranda. Lleva integrada la

trampa de arena cuyo propósito es permitir al material más fino (Arenas y limos) decantarse del lodo para poder

ser más fácilmente removido.

Tanque de Viaje: Un tanque más pequeño, usado para monitorear pequeños desplazamientos de lodo. Por

ejemplo viajes de tubería y el monitoreo de un patada de pozo.

Tanque de Píldora: Este tanque es utilizado para preparar pequeños volúmenes de lodo que puedan ser

requeridos para operaciones dadas durante la perforación.

Desde los tanques de almacenamiento el lodo es bombeado a través del standpipe, el cual está fijo a una de las

columnas de la torre, y sigue el lodo por la manguera de la kelly a través del tubo en cuello de ganso.

Por la manguera de la Kelly, el lodo pasa a través de otro tubo en cuello de ganso a través de la swivel o del Top

Drive donde entra a la sarta de perforación; de la cual sale a través de las boquillas, regresando a superficie por

entre el espacio anular entre la sarta de perforación y la pared del pozo(o la pared interna del revestimiento).

En caso de pozos costa-afuera, un tubo más ha sido instalado para permitir al lodo circular desde el fondo del mar

hasta el taladro. Este tubo es o un conductor o bien un Riser.

Conductor Un tramo de tubería llevado hasta el fondo del mar, con las BOP instaladas en el taladro sobre gatos o

plataformas.

Un tramo de tubería desde las BOP sobre el lecho marino hasta el taladro, el cual puede ser semisumergible o un

buque de perforación. El riser incorpora una junta telescópica que permite que la altura del taladro se vaya ajustando

a la altura de la marea y de las olas.

11.5. Equipo de Control de Sólidos

El control de sólidos es vital para mantener una operación eficiente de perforación. Altos valores de sólidos

incrementarán la densidad y la viscosidad, lo cual llevará a mayores costos de tratamiento químico, mala hidráulica,

y altas presiones de bombeo. Con los sólidos altos, el lodo se torna muy abrasivo e incrementa el desgaste en la sarta

de bombeo, en el pozo y en el equipo de superficie. Se irá haciendo más difícil remover los sólidos de un lodo a medida

que aumente su contenido de sólidos.

El lodo que va llegando a superficie al salir del pozo contiene cortes de perforación, arena y otros sólidos, y

probablemente gas, todos los cuales deben ser removidos para que el lodo pueda ser inyectado de nuevo dentro del

pozo. Continuamente deben agregarse arcillas para el tratamiento del lodo además de productos químicos para

mantener las propiedades físicas y químicas que se requieren. Para todas estas tareas se requiere equipo

especializado.

Cuando sale del pozo, el lodo es retirado en la ‘campana’ que está sobre las BOPs al seguir su camino por el flow line

al depósito de la zaranda (llamado también possum belly). Aquí en este punto es donde el mudlogger ha de instalar

una trampa de gas y otros sensores para monitorear y analizar el lodo que viene del pozo.

Hay unas compuertas que regulan el nivel del lodo llegando en la zaranda. Aquí habrá mallas inclinadas vibrando

(normalmente 2), con el fin de separa los cortes del lodo, el cual podrá pasar por las mallas hacia la trampa de arena

en la piscina de la zaranda. El lodo de aquí puede ser regresado al sistema de piscinas donde el ciclo de circulación

puede empezar otra vez. Las mallas pueden ser cambiadas en forma que su calibre sea apropiado para el tamaño de

los cortes que sea necesario retirar. Normalmente la malla con el calibre mayor se instala en la parte superior y la


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que es de calibre más fino en la parte inferior. El movimiento vibratorio de las mallas mejora la separación del lodo

de los cortes. Aquí se recolectan las muestras para el análisis geológico.

Siendo los asuntos ambientales materia de cada vez mayor importancia, los cortes separados en la zaranda son

recogidos en tanques y así pueden ser transportados fácilmente a lugares donde puedan ser limpiados totalmente de

lodo y químicos residuales depositados.

Regularmente se instala aún más equipo de control de sólidos en el sistema antes de que el lodo llegue a los tanques.

Si el lodo es particularmente gaseoso, puede ser pasado por un degasser el cual consiste en un gran tanque con un

agitador que forza la separación del gas del lodo.

Después de pasar a través de la zaranda, aún queda en el lodo material muy fino como limo y granos de arena

suspendidos, que han de ser removidos del lodo. El lodo primero cae en la trampa de arena después de pasar por las

zarandas. Esta trampa de arena es una cámara cónica o angostada incorporada dentro de la piscina de la zaranda,

donde la velocidad del lodo es reducida permitiendo así a los sólidos separase y decantarse. El fondo de la trampa es

inclinado y así las partículas que han caído en el fondo puede ser recogidas y extraídas del sistema.

Si dichas partículas no se han decantado cuando ya han pasado la trampa de arena, necesariamente habrán de pasar

por el resto del equipo de control de sólidos, antes de regresar a los tanques de lodo.

El desarenador, cuando se usa en conjunto con la zaranda, remueve gran parte de los sólidos abrasivos, reduciendo

así el desgaste en las bombas de lodo, equipo de superficie, sarta de perforación y broca. También usado en conjunto

con la zaranda y el desarenador está el desilter, el cual remueve material aún mas fino del lodo.

Los desarenadores y los desilters separan los sólidos del lodo en un hidrociclón, un separador en forma de cono

dentro del cual el fluido se separa de las partículas sólidas por la fuerza centrífuga. El lodo fluye hacia arriba en

movimiento helicoidal a través de cámaras cónicas, donde las partículas sólidas son lanzadas fuera del lodo, al mismo

tiempo, baja agua adicional por las paredes del cono llevándose las partículas sólidas que se han movido hacia la

pared del cono.

Se pueden utilizar centrífugas adicionales con el fin de remover grandes cantidades de arcilla suspendidas en el lodo.

Una vez que el lodo está limpio, se le puede regresar a los tanques para ser recirculado. Una Centrífuga consiste en

un tambor cónico de alta velocidad y un sistema de tornillo que se lleva a las partículas más grandes dentro del

tambor a la compuerta de descarga. Se usa cuando la densidad del lodo debe ser reducida significativamente, en vez

de añadir líquido e incrementar el volumen.

Las centrífugas también pueden ser utilizadas para remover partículas del vidrio o plástico que haya sido usado para

mejorar la lubricación o reducir la densidad en aplicaciones bajo balance.

Este ‘control de sólidos’ realizado por el equipo de superficie es un aspecto muy importante en el mantenimiento del

lodo. Los granos finos serán muy abrasivos y dañinos para equipo como las bombas de lodo, sarta de perforación, la

broca, etcétera. También es importante para controlar la densidad del lodo; pues si se permite a los sólidos

acumularse, se tendrá como resultado un aumento en la densidad del lodo.

Una medida adicional que puede ser requerida para preparar el lodo para la circulación es llevada a cabo por el

degasser, el cual separa y ventila al lodo de grandes volúmenes de gas y los conduce a una línea especial donde ser

quemados. Recircular un lodo con gas disuelto puede ser peligroso y reducirá la eficiencia de la bomba y disminuirá

la presión hidrostática necesaria para balancear la presión de formación. Un separador lodo-gas maneja gas a alta

presión y flujo con seguridad cuando ocurre una patada de pozo. Un desgasificador de vacío es más apropiado para

separar gas disuelto en el lodo, el cual puede manifestarse mostrando espuma al aparecer en superficie.

La mayoría de los taladros tiene dos bombas para circular el lodo a presión por el sistema. Los taladros más

pequeños, que taladran pozos menos profundos pueden necesitar sólo una.


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Las bombas de perforación pueden ser de dos tipos:

Bombas Dúplex Estas tienen dos cilindros o cámaras, cada una de las cuales descarga lodo a presión

alternativamente por ambos lados del movimiento del pistón. Cuando se descarga en un sentido se llena de lodo la

cámara vacía al otro lado del pistón. Cuando el pistón regresa, descarga de este lado recién llenado mientras va

llenando el otro.

Bombas Triplex Tienen tres cilindros, pero a diferencia de las bombas dúplex, el lodo se descarga sólo por un lado en

la carrera hacia delante. En cada cilindro el lodo se descarga por el movimiento de empuje del pistón dejando el

espacio tras el pistón vacío. Cuando el pistón va regresando se vuelve a llenar de lodo la única cámara que será

vaciada al moverse el pistón nuevamente hacia delante.

11.6. Equipos de Control de Pozo

Durante las operaciones normales de perforación, la presión hidrostática a una profundidad dada, ejercida por la

columna de fluido de perforación dentro del pozo, debe superar la presión de los fluidos de la formación a esa misma

profundidad. De esta forma se evita el flujo de los fluidos de formación (influjo, patada, o kick) dentro del pozo.

Puede ocurrir sin embargo que la presión de los fluidos de formación supere la presión hidrostática de la columna de

lodo. El fluido de formación, sea agua, gas o aceite entrará dentro el pozo, y esto se conoce como patada de pozo.

Una patada de pozo se define como un influjo controlable en superficie de fluido de formación dentro del pozo.

Cuando dicho flujo se torna incontrolable en superficie esta patada de pozo se convierte en un reventón.

Conjunto de BOPs

Para evitar que ocurran los reventones, se necesita tener la forma de cerrar el pozo, de forma que el flujo de fluidos

de formación permanezca bajo control. Esto se consigue con un sistema de válvulas preventoras (Blow Out

Preventers) –BOPs-, el cual es un conjunto de válvulas preventoras y cierres anulares(spools) directamente conectado

a la cabeza del pozo.

El conjunto de BOPs debe poder:

Cerrar la cabeza del pozo para evitar que haya fluido que escape hacia la superficie y exista el riesgo de una

explosión.

Poder dejar salir fluidos del pozo bajo condiciones controladas seguramente.

Habilitar que pueda ser bombeado fluido de perforación hacia el pozo, bajo condiciones controladas, para

balancear las presiones del pozo y evitar influjo mayor (matar el pozo).

Permitir movimiento de la sarta.

El tamaño y distribución de la BOP será determinado por los riesgos previstos, por la protección requerida, además

del tamaño y tipo de tuberías y revestimientos usados. Los requerimientos básicos para una BOP son:

Debe haber suficiente revestimiento en el pozo que dé un anclaje firme a la BOP.

Debe ser posible cerrar el pozo completamente, haya o no tubería dentro de él.

Cerrar el pozo debe ser un procedimiento simple y rápido, fácilmente realizable y comprensible por el personal

de perforación.

Deben existir líneas controlables a través de las cuales la presión pueda ser aliviada en forma segura.

Deben existir maneras para circular fluido a través de la sarta de perforación y a través del anular en forma que

se pueda sacar el fluido de formación del pozo, y de esta manera circular lodo de mayor densidad para balancear

la presión de formación y controlar el pozo.


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Hay requerimientos adicionales para taladros flotantes, donde la BOP estará situada en el lecho del mar. En caso que

el taladro deba abandonar temporalmente el sitio del pozo, debe haber los medios para cerrar completamente el pozo,

sea descolgando o cortando algún tubo dentro del pozo. El Riser pueda entonces soltarse de la cabeza del pozo,

permitiendo al taladro moverse a un lugar seguro pero pueda volver y reentrar al pozo después.

Durante operaciones normales, el Riser, estará sujeto a movimientos laterales debido a las corrientes en el agua. La

conexión del Riser a la BOP debe ser por medio de una junta escualizable (Ball Joint) para evitar el movimiento de la

BOP:

Las BOPs tienen varios grados de presión de operación, establecidos por el Instituto Americano del Petróleo (American

Petroleum Institute)(API). El cual es igual al grado de presión de operación más bajo de cualquier elemento en la BOP.

Así, una BOP adecuada será montada de acuerdo a la resistencia del revestimiento y a las presiones de formación

esperadas bajo la zapata del mismo. Las BOPs comúnmente tienen grados de 5000, 10000 o

20000 psi.


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Cerrando el Pozo

Esto se logra por medio de los rams, lo cual permite que el espacio anular o todo el pozo quede cerrado. Con o sin

tubería dentro del pozo.

Válvula preventora anular

Esta es un sello reforzado de caucho o empaque rodeando el hueco del pozo. Cuando se le aplica presión este sello se

cierra alrededor del tubo cerrando el espacio anular. Esta válvula tiene la ventaja de poder ser aplicada

progresivamente, y se cerrará sobre cualquier tamaño o forma de tubería dentro del pozo. Así de podrá cerrar el pozo

sin importar si se cierra sobre la Kelly, o sobre tubería de perforación, o sobre drillcollars. Sin embargo esta

capacidad no llega a cubrir algunas herramientas de perfil irregular como estabilizadores o drillcollars espiralados.

La válvula preventora anular permite también rotación y movimiento vertical lentos de la sarta de perforación

manteniendo el espacio anular cerrado.

Esto permite deslizar hacia dentro y hacia fuera la tubería mientras se está controlando el pozo.

Algunas válvulas anulares son capaces hasta de cerrar completamente pozo sin tubería pero esta situación acortaría

la vida del sello por lo tanto debe ser evitada.

Válvulas ‘RAM’

Estas difieren de las anulares en que el sello de caucho es comparativamente mucho más rígido y cierra solamente

alrededor de formas predeterminadas. Están hechas para cerrase sobre objetos específicos (como tubería de

perforación o de revestimiento) o sobre un hueco abierto (Blind Rams). Pueden estar equipadas con cuchillas que

puedan cortar tubería y cerrarse completamente sellando el hueco abierto.(Shear/blind rams).

Válvulas ‘RAM’ para tubería o revestimiento

Aquí las caras del empaque de caucho están moldeadas para sentar sobre el diámetro exterior dado de una tubería.

Estas RAM cerrarán exactamente sobre dicha tubería, cerrando el anular. Si se está usando más de un diámetro de

tubería, la BOP debe incluir RAMs para cada uno de dichos diámetros.

Válvulas RAM ciegas o de corte (Shear/blind rams) Estas RAM, llegando desde lados opuestos, son para cerrar

completamente el hueco. Pero si hay alguna tubería la aplastarán o cortarán si tienen instaladas las cuchillas de corte

(shear Rams) Estas Shear Rams son usadas en BOPs submarinas de forma que el pozo pueda ser abandonado

temporalmente. Las Blind RAMs son usadas más generalmente en BOPs ubicadas bajo la mesa del taladro.

Operaciones de cierre de las preventoras

Las preventoras se cierran hidráulicamente con fluido a presión. Si la BOP es accesible, como en taladros en tierra,

los RAMs pueden también ser cerrados manualmente.

Los componentes básicos de un sistema de preventoras son:

Bombas que suministren fluido a presión.

Un sistema de energía para mover dichas bombas.

Un fluido hidráulico adecuado para abrir y cerrar las preventoras.

Un sistema de control para dirigir y controlar el fluido.

Un sistema de presión para cuando las fuentes de energía normales fallen.

Fuentes de energía de respaldo.


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Debe haber medios de almacenar el fluido hidráulico a presión y de llevar este a las preventoras. Debe tenerse en

cuenta el hecho que las diferentes válvulas pueden requerir diferentes presiones de operación y que pueden requerir

diferentes cantidades de fluido para abrir y cerrar según el tamaño de cada válvula.

Acumuladores

Las botellas del acumulador proporcionan la forma de guardar bajo presión, la totalidad de la cantidad de fluido

hidráulico necesario para operar todos los componentes de la BOP y efectuar rápidamente los cierres requeridos. Se

pueden conectar entre sí con el fin de que suministren el volumen necesario. Estas botellas son pre-cargadas con

nitrógeno comprimido (usualmente de 900 a 11000 psi). Cuando se introduce el fluido hidráulico, por medio de

bombas eléctricas, el nitrógeno se comprime aumentando su presión. Para asegurar la operación de la válvula

preventora se disponen de varias fuentes de fluido a presión, para el caso de que alguna falle.

Similarmente, si se utilizan bombas movidas por electricidad o por aire para la unidad de cierre, debe haber más de

una fuente de electricidad o de aire para moverlas. Siempre debe haber un respaldo.

La presión de operación de los acumuladores es típicamente de 1500 a 3000 psi. Se asume que la presión mínima de

operación es de 1200 psi. Estas presiones determinarán la cantidad de fluido hidráulico que puede suministrar cada

botella y así determinar el número de botellas necesario para operar la BOP.

Manifold de choque

Consiste en reguladores y válvulas, controla la dirección del flujo del fluido hidráulico a alta presión. El fluido será

dirigido a la válvula o al ram correcto y los reguladores reducirán la presión del fluido hidráulico del acumulador a

la presión de operación de la BOP (generalmente en el rango de 500 a 1500 psi).

Todos los componentes del sistema de cerramiento, fuentes de fluido a presión, acumuladores, múltiple de control y

panel de control deben estar situados a una distancia segura de la cabeza del pozo.

Panel de Control

Normalmente debe haber más de un panel de control. El panel principal estará localizado sobre la mesa del taladro,

al alcance del perforador (generalmente en la casa del perro). Un panel auxiliar, se ubicará en un lugar más seguro

para el caso de que el de la mesa falle o no se pueda llegar hasta él, aún se pueda control el pozo en forma segura.

El panel de control es operado por aire y normalmente dispondrá de indicadores de aguja que muestren las otras

presiones dentro del sistema como las del acumulador, la del suministro de aire y la del preventor anular. El panel

también tendrá normalmente válvulas de control para abrir o cerrar las preventoras, válvulas para abrir o cerrar la

línea de choke y de matar el pozo(kill line) y una válvula de control para ajustar la presión anular.

Distribución de los RAMs en la BOP.

Generalmente, el preventor anular irá en la parte superior de la preventora. La mejor distribución para los RAMs

restantes dependerá de las operaciones que necesite efectuar. Las posibilidades son que el Blind RAM vaya sobre los

RAMs para tubería, o bajo los mismos, o entre ellos. Las operaciones posibles estarán entonces limitadas por el hecho

de que el Blind RAM no puede cerrar el pozo si hay tubería en el hueco.

Con el Blind RAM en la posición inferior, el pozo puede ser cerrado si no hay tubería dentro de él, y los demás RAMS

pueden ser reemplazados o reparados en caso de necesidad. Sin se presenta un reventón sin tubería en el pozo, podría

cerrarse el pozo y lograrse una reducción de presión inyectando lodo dentro del pozo por debajo de los RAMs. Con un

preventor anular encima, se puede bajar con tubería sosteniendo la presión cuando se abra el Blind RAM. La

desventaja es que la tubería de perforación no puede quedar suspendida en los RAMs y así matar el pozo por

circulación a través de la sarta de perforación.


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Con los Blind RAM en la posición superior , los RAM inferiores se pueden cerrar con tubería en el pozo, permitiendo

que los Blind RAM sean sustituidos con RAM para tubería. Esto minimizaría el desgaste en los RAM inferiores pues

los superiores absorberían el desgaste por el movimiento de la sarta por moverla con los RAM cerrados. La tubería de

perforación puede ser colgada de cualquiera de los RAM y cerrar completamente el pozo con los Blind RAM. La

principal desventaja sería que el Blind RAM no se podría usar como ‘Válvula Maestra’ para permitir cambios o

reparaciones por encima de ella.

Líneas para matar el pozo(Kill lines)

La distribución de los RAM afectará el posicionamiento de las líneas para matar el pozo. Estas se ubicarán

directamente bajo una o más RAMs, de forma que cuando estas estén cerradas, se pueda dejar salir controladamente

fluido a presión (línea de choke). Esta línea es llevada al múltiple de choke donde se podrán monitorear las presiones.

Una válvula de choke permite que la presión de reflujo (back pressure) aplicada al pozo pueda ser ajustada para

mantener el control.

También permite una vía alterna para bombear lodo o cemento dentro del pozo si no es posible circular a través de la

Kelly y la sarta de perforación (Kill Line). El Kill line estará conectado directamente a las bombas del pozo, pero

generalmente hay también dispuesta una kill-line remota hacia fuera del taladro en caso de ser necesaria una bomba

de presión aún más alta.

Aunque las preventoras pueden tener salidas laterales para la conexión de las líneas de choke y de kill, generalmente

se utilizan spools separados. Estos spools son secciones de la BOP que crean espacio suficiente (el cual puede ser

necesario para colgar tubería entre los rams) y tener sitio suficiente para conectar líneas de choke o de kill.

Partes de un Equipo

1. Corona

2. Brazo y línea elevadora

3. Cable de perforación

4. Encuelladero

5. Bloque viajero

6. Top Drive

7. Torre

8. Tubería de Perforación

9. Casa del perro.

10. BOP

11. Tanque de agua

12. Bandeja portacables

13. Generadores

14. Tanque de combustible

15. Centro de control de motores

16. Bombas de lodos

17. Tanques con componentes de lodo

18. Tanques de lodo

19. Piscinas de lodo

20. Separador de gas

21. Equipo control sólidos

22. Choke Manifold

23. Rampa de tubería

24. Racks de tubería

25. Acumulador

Parte I Cuerso Insp. PW Mejorado

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