Inspección y Ensayos No Destructivos

Introducción a los Ensayos No Destructivos (END)

Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo a cualquier tipo de prueba practicada a un material. No alteran de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Sus siglas son PND, y se consideran sinónimos: Ensayos No Destructivos (END), inspecciones no destructivas y ensayos no destructivos.

  • Defectología: Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas.
  • Caracterización: Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.
  • Metrología: Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.

Inspección por Ultrasonidos

La inspección por ultrasonidos es un método no destructivo en el cual se utilizan ondas mecánicas de alta frecuencia (1-10 MHz). Z = ρV (1) donde: Z: Impedancia Acústica (gr/(s cm2)), ρ: densidad del medio (gr/cm3), V: Velocidad de propagación (cm/s). La piezoelectricidad es la electricidad inducida por presión, una propiedad característica de ciertos materiales cristalinos naturales como el cuarzo y otros materiales sintéticos como el BaTiO3 y Li2SO4.

Para elegir el medio acoplante más adecuado hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

  1. Acabado superficial de la pieza a inspeccionar.
  2. Temperatura de la superficie.
  3. Posibilidad de reacciones químicas entre el medio acoplante y la pieza.
  4. Limpieza posterior de la pieza una vez finalizada la inspección.

Etapas del Ensayo por Ultrasonidos

La realización de un ensayo por ultrasonidos requiere una serie de etapas que pueden resumirse en las siguientes:

  1. Estudio de la pieza problema: geometría, naturaleza, estado superficial.
  2. Elección del tipo de palpador, frecuencia, superficie de barrido, etc.
  3. Aplicación del medio acoplante más adecuado.
  4. Calibración del equipo. Es preciso calibrar el equipo, a ser posible con piezas patrón del mismo material a ensayar.
  5. Realización del ensayo, haciendo un registro de los datos obtenidos, habrá que tener en cuenta: Posición del palpador, aparición y forma de los ecos.

Soldadura por Arco Eléctrico

Indica electrodo. Carga de rotura mínima, del metal depositado en múltiplos de 1000 psi (0,7 kg/mm2). Normalmente 60 ó 70. Posiciones de soldeo por ejemplo:

  1. Todas las posiciones.
  2. Sólo en horizontal.
  3. Especialmente en vertical descendente.

Tipo de revestimiento y características de la corriente adecuada, según las siguientes tablas (no incluidas). Se puede utilizar tanto con CA como con CC. La elección dependerá del tipo de fuente de energía disponible, del electrodo a utilizar y del material base. La polaridad utilizada depende del material a soldar, el electrodo empleado y del interés en lograr una mayor o menor penetración.

Arco Eléctrico: Definición: Efecto que se produce cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica y en radiación electromagnética al pasar a través de un conductor gaseoso. Para que salte el arco entre dos polos es necesario que lo haga a través de un gas conductor de electricidad. Cebado y Corte.

Parámetros a Regular

  • Intensidad.
  • Diámetro del electrodo.
  • Aporte Térmico.
  • Longitud del arco.
  • Velocidad de desplazamiento.

Técnicas Operatorias

  1. Raíz: Intensidad alta para conseguir penetración.
  2. Intensidad menor, para conseguir un cordón “un poco” abultado que sirva de soporte y guía al siguiente.
  3. Subir la intensidad, para conseguir una buena fusión y evitar un excesivo abultamiento.

Tornillos y Tuercas

Las tuercas y los tornillos son elementos de fijación que se utilizan para unir piezas ya sea de forma permanente o temporal. La mayoría de las estructuras unen sus piezas mediante tornillos y tuercas, roscados en la propia pieza, por eso son elementos de vital importancia dentro de la tecnología. La gran ventaja de utilizar este sistema de unión es que la unión puede ser desmontable en cualquier momento.

El Tornillo

El tornillo es un elemento de fijación metálico usado para unir piezas de madera, metálicas u otro tipo de materiales, que consiste en una varilla cilíndrica roscada en espiral que se acopla dentro del material a unir.

  • Cabeza de tornillo: La cabeza del tornillo es la parte superior, y por lo general es más ancha que el resto del cuerpo del tornillo. La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle el movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados, como el destornillador. Las cabezas de los tornillos vienen en muchas formas, pero las más comunes son 4: hexagonal, redondeada, cilíndrica y avellanada o plana.
  • Cuello o Caña: Es la parte de abajo de la cabeza y está sin roscar. Su longitud es muy variable dependiendo del tornillo. Esta parte quedará fuera de la parte a unir.
  • Rosca: Es el nervio helicoidal que se extiende alrededor de su cuerpo. Esta parte en la que se enrosca la tuerca. Se llama paso de la rosca o de la tuerca a la distancia medida, paralelamente al eje, entre dos filetes o hilos consecutivos de un mismo filete. Se representa por P.

Tipos de Rosca según la Amplitud de las Estrías

  • Roscas de Paso Grueso: Como su nombre lo indica, el paso, es decir, la amplitud de cada estría, es amplio. Por lo tanto, este tipo de rosca no tiene gran precisión en cuanto a la unión. Se utilizan para trabajos normales que requieran firmeza aunque no una unión tan estrecha.
  • Roscas de Paso Fino: Generan una mayor firmeza en la unión, y se utilizan sobre todo en mecánica, en la industria automotriz y vehicular en general.
  • Roscas de Paso Extrafino: Se utilizan cuando es requerida una mayor precisión, como en el caso de elementos que deben unirse a paredes delgadas.

Tipos de Rosca según la Norma

  • Rosca Whitworth: Rosca de perfil triangular cuyas medidas se dan en pulgadas. Triángulo isósceles de 55º.
  • Rosca Sellers: 1/4 de pulgada de diámetro, 20 hilos por pulgada con corte a 60º, paso unificado grueso, tipo americana. Su uso en el mundo del automóvil aparece muy extendido, denominándose, en algunos casos, rosca americana.
  • Rosca Americana o SAE: Los Estados Unidos tienen su propio sistema de roscas, que también se utiliza extensivamente en Canadá y en la mayoría de los otros países alrededor del mundo.
  • Rosca UNF: Rosca unificada fina utilizado para conductos de líquidos.

Ejemplo de Designación de un Tornillo

  • Denominación o nombre: Tornillo Hexagonal
  • Norma que especifica la forma y característica del tornillo: DIN 933
  • Designación de la Rosca: M20 x 2 (20mm de diámetro de la rosca y 2mm de paso entre filetes de la rosca, al ser paso fino se especifica)
  • Longitud del vástago: 60mm
  • m.g: Ejecución y precisión de medidas
  • 8.8: clase de resistencia o características mecánicas. Primer no por 100 tensión de rotura. Límite elástico 1o por el 2o y por 10. Tensión de rotura: 8 * 100 = 800 N/mm2, Límite elástico: 8 * 8 * 10 = 640 N/mm2

La Tuerca

La tuerca es la pieza que se enrosca en la rosca del tornillo para hacer la sujeción o el ajuste de la pieza que queremos unir. Tiene un agujero circular en el medio labrado en forma helicoidal que se ajusta a la rosca del tornillo. Importante: La tuerca siempre debe coincidir con las características del tornillo al que se va a ajustar (métrica y paso, o diámetro e hilos por pulgada). El diámetro de la tuerca debe coincidir con el diámetro del tornillo (o la métrica).

Tipos de Tuercas

  • Hexagonal: Tienen 6 caras con forma hexagonal y es la más utilizada.
  • Cuadrada: Tiene 4 caras de forma cuadrada.
  • Tuerca ciega: Se trata de una variante en la cual sólo un plano presenta orificio de entrada y no de salida. Normalmente su uso es de tipo decorativo. Puede ser hexagonal, cuadrada o de mariposa pero ciega.
  • Tuerca con arandela a presión o brida: Esta tuerca es una evolución de la tuerca hexagonal, incorporando una arandela fija en uno de sus planos horizontales, la cual está provista de estrías que impiden el afloje involuntario respecto del tornillo.
  • Tuerca autoblocante o de seguridad: Este tipo de tuerca está muy extendido en la industria mecánica, ya que presenta la particularidad de incorporar un aro de nylon en uno de sus planos horizontales, la función del cual es el bloqueo del tornillo, de forma que no se afloje la unión en situaciones de vibración.
  • Tuerca mariposa: Es posiblemente una de las más conocidas por su forma, y su uso está vinculado a la necesidad de apriete y afloje rápido, ya que se suele hacer con la mano.
  • Tuerca Almenada: La cara exterior está compuesta por una serie de muescas radiales. La tuerca almenada tiene un diseño para poder colocar un pasador antigiro de bloqueo para evitar que se pueda aflojar el mecanismo durante su funcionamiento. Es muy común utilizarla en el anclaje de ejes de transmisión.
  • De cabeza Moleteada: Para tuercas que se enroscan a mano.
  • Tuerca Ranurada (KM): Una vez colocada, sus ranuras se agarran al material para evitar la rotación o el giro de la tuerca. El resultado es una solución de roscado altamente segura y resistente. Muy utilizada en la fijación de rodamientos.

Temperatura de Precalentamiento y Postcalentamiento

Temperatura de precalentamiento: Composición química del material, espesor a unir, tipo de juntas, input térmico. Existen varios métodos para el cálculo de la temperatura de precalentamiento (Modelo IIW, Carbono Equivalente).

Temperatura entre pasadas: Es la temperatura máxima a la que puede estar una pasada para que se pueda depositar la siguiente pasada sobre ella.

Postcalentamiento: Consiste en prolongar el ciclo térmico, ralentizando, e incluso interrumpiendo el enfriamiento a una temperatura determinada, antes de dejar que la temperatura de la unión llegue hasta la temperatura ambiente. Es parte del ciclo térmico.

PWHT: Post Weld Heat Treatment, tratamiento térmico post-soldadura.

Aceros al carbono superior a 33-40 mm.

Aspectos del Postcalentamiento

  1. Alivio de tensiones residuales del soldeo.
  2. Modificación de estructuras frágiles.
  3. Facilita la difusión del hidrógeno.
  4. Disminución de la dureza en las zonas de unión.
  5. Modifica las propiedades del material.

Clasificación del Postcalentamiento

  • Subcríticos o distorsionado: No superior a 727ºC o 723ºC.
  • Supercríticos: Superiores a las temperaturas indicadas arriba.

Piezas Patrón para Calibración

La pieza que se utilice debe ser del mismo material que el que se quiere ensayar o, al menos, similar, así como presentar una configuración geométrica que permita las calibraciones en distancia. Entre las piezas de calibración normalizadas destacan por su utilidad y amplia difusión las del Institut International de Soldadura, piezas denominadas V-1 y V-2.

Medida del Espesor de una Pieza

  1. Aplicación del medio acoplante más adecuado.
  2. Situar el palpador sobre la superficie de la pieza a inspeccionar.
  3. Lectura de la situación del pico o eco de fondo.
  4. Cálculo del espesor = factor de escala (K) x número de divisiones del pico.