Control de calidad

Pruebas no destructivas

Detección precoz de componentes defectuosos mediante tomografía computarizada industrial

¿Qué son las pruebas no destructivas?

La inspección no destructiva (IND) es una técnica para verificar componentes, piezas de trabajo o ensamblajes en busca de defectos. En las IND pueden utilizarse diversos métodos, como los rayos X, los ultrasonidos, la tomografía computarizada o el polvo magnético.

El objetivo de los IND es detectar defectos en los materiales en una fase temprana y retirar las piezas defectuosas de la producción. Para detectar estos defectos, las piezas de prueba se someten a estrés térmico, mecánico y químico durante la inspección no destructiva. Los fallos o defectos incluyen poros, bolsas de aire, grietas o corrosión superficial. La inspección debe realizarse sin destruir ni dañar la pieza de prueba. Después de la inspección, la pieza o el material deben ser tan aptos para su uso como lo eran antes. Esto convierte a las IND en un método importante para el control de calidad y las pruebas de seguridad de componentes y sistemas, ya que los materiales defectuosos y los fallos estructurales pueden, en casos extremos, incluso comprometer la seguridad del componente o el edificio.

¿Cuál es la diferencia con los métodos de inspección destructivos?

A diferencia de las inspecciones no destructivas, las destructivas dañan el material hasta el punto de que ya no puede utilizarse. Se utilizan piezas de prueba estandarizadas fabricadas especialmente para este propósito. Además, no se puede afirmar con certeza que el siguiente componente fabricado esté libre de defectos. En la industria, por tanto, es sumamente importante realizar pruebas no destructivas para garantizar la calidad, la seguridad y la rentabilidad de la producción.

La finalidad de las pruebas destructivas reside en otro detalle: La destrucción de la pieza de prueba proporciona información importante sobre qué material es el adecuado y cómo deben ser la geometría y las dimensiones de la pieza que se va a fabricar.

Se realizan pruebas destructivas para determinar las características del material. No ocurre lo mismo con las inspecciones no destructivas. Después, lo único que se sabe es si hay que sustituir el aparato examinado o si es técnicamente seguro.

Los distintos métodos de inspección no destructivos

Existen muchos métodos de inspección no destructivos. Además de los métodos de inspección ya mencionados, como la inspección por ultrasonidos o rayos X, existen otras técnicas como los ensayos acústicos, la termografía o el radar de penetración en el suelo. La inspección láser también se utiliza en IND. La elección del método depende de varios factores, como el tipo de material, el tamaño de la pieza de ensayo o el tipo de defecto que debe detectarse.

Los métodos "clásicos" de inspección no destructivos son los más importantes en IND, que se diferencian entre la inspección de superficies y la inspección de estructuras internas.

La inspección visual es una inspección óptica para comprobar piezas y dispositivos. Está especialmente indicado para el control de calidad de superficies y durante el montaje de componentes. Durante el procedimiento se pueden utilizar diversas ayudas, como lupas, espejos, microscopios, endoscopios, cámaras, escáneres o, por supuesto, el ojo humano. Sin embargo, una desventaja de la inspección visual no destructiva es que sólo pueden detectarse los fallos o defectos superficiales, mientras que los fallos en el interior de la pieza de ensayo inicialmente no se detectan. Para ello, se necesitan más métodos de inspección no destructivos.
El ensayo por líquidos penetrantes consiste en rociar o sumergir un agente de contraste coloreado o fluorescente en un componente. El agente se asienta en grietas, poros o agujeros de la superficie y los hace visibles. Los ensayos por líquidos penetrantes se utilizan a menudo para las soldaduras en particular. Una desventaja de este método es que hay que tener en cuenta los aspectos ambientales de los agentes de contraste y la tinción no da una indicación precisa de la profundidad de las grietas o agujeros. Además, las superficies rugosas pueden presentar pseudodefectos que no son defectos reales. A pesar de estas limitaciones, la inspección por líquidos penetrantes sigue siendo un método importante en el control de calidad de componentes y sistemas.
La inspección de partículas magnéticas, también conocido como inspección de fuga de flujo magnético, es un método de ensayo no destructivo que se utiliza para materiales y piezas magnetizables. Con este método, primero se magnetiza la pieza de prueba. A continuación, se aplican partículas magnéticas fluorescentes a la pieza de prueba mediante un líquido o un polvo. Los defectos se hacen visibles porque generan un campo magnético diferente. El ensayo de fuga de flujo magnético es un método de ensayo muy rápido y permite detectar incluso las grietas más pequeñas, que pueden ser hasta cuatro veces más finas que un cabello humano.

Por tanto, los ensayos con partículas magnéticas ofrecen una alta sensibilidad en la detección de defectos superficiales y se utilizan con frecuencia en el procesamiento de metales y en la industria del automóvil. Otra ventaja del método es que es fácil de aplicar. A pesar de sus ventajas, la inspección de fuga de flujo magnético tiene limitaciones porque sólo puede utilizarse con materiales magnetizables y los resultados pueden verse afectados por las propiedades magnéticas del material.
La inspección de corrientes de Foucault es una inspección no destructiva que sólo puede utilizarse con materiales conductores de la electricidad. Se examina la superficie de la pieza de prueba en busca de defectos. Se genera un campo magnético alrededor de la pieza de trabajo, creando corrientes de Foucault en la propia pieza de prueba, que a su vez crean su propio campo magnético. Las alteraciones del material, como grietas, bolsas de aire o defectos similares, pero también las impurezas, generan un campo magnético distinto del material real, ya que tienen una conductividad eléctrica diferente.

La ventaja de esta inspección no destructiva de componentes es que sólo requiere un bajo consumo de recursos y costes de mantenimiento en comparación con otros métodos. La inspección de corrientes de Foucault es, por tanto, uno de los métodos de inspección no destructivos más económicos y respetuosos con el medio ambiente. Se utiliza con frecuencia en las industrias automovilística y aeroespacial. Sin embargo, las inspecciones de corrientes de Foucault sólo pueden utilizarse con materiales conductores de la electricidad y se limitan a la inspección de superficies, ya que las corrientes de Foucault sólo se inducen en las capas superiores del material.

Métodos de inspección de componentes internos

Inspección por rayos X

La inspección por rayos X, también conocida como ensayo radiográfico, es un importante método de ensayo no destructivo que permite observar el interior de un componente. A diferencia de los ensayos por ultrasonidos, los ensayos radiográficos también pueden determinar el tipo y la ubicación exacta de los defectos, lo que supone una ventaja en muchas aplicaciones. La inspección digital por rayos X, como la tomografía computarizada, ofrece muchas otras ventajas, ya que los resultados de las pruebas pueden almacenarse y evaluarse digitalmente.

La inspección por rayos X es muy importante: NDT 4.0, es decir, la combinación de la digitalización de las pruebas radiográficas y el uso de la IA, ofrece ventajas decisivas.

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Inspección ultrasónica

En las inspecciones por ultrasonido, se envían ondas ultrasónicas desde una sonda a través de la pieza de ensayo. Las zonas defectuosas del material reflejan las ondas y pueden rastrearse en una pantalla. Midiendo el tiempo de tránsito de la transmisión y reflexión de ondas ultrasónicas, se puede determinar con precisión el tipo y la ubicación de un defecto. Las inspecciones ultrasónicas modernas miden incluso el tamaño de un defecto.

Las inspecciones por ultrasonidos son adecuados para pruebas no destructivas de componentes planos y voluminosos, por ejemplo para medir el grosor de las paredes. Las inspecciones por ultrasonidos ofrecen mejores resultados que la inspección por rayos X para detectar defectos planos. Sin embargo, una desventaja del método es que el material no sólo está sometido a tensión acústica durante la prueba, sino también a tensión térmica. Las pruebas ultrasónicas también son más difíciles con superficies rugosas.

Escaneos CT

En los IND con tomografía computarizada (CT), el objeto que se va a someter a ensayo se radiografía, de forma similar a los ensayos radiográficos. Se capturan numerosas imágenes 2D desde diferentes perspectivas. A continuación, estas imágenes se convierten en un modelo tridimensional mediante una computadora. A continuación, este modelo permite conocer el interior del objeto, mostrando posibles defectos o variaciones del material. Una característica exclusiva de la CT-IND es que ofrece una mayor resolución que otros métodos de inspección no destructivos, lo que significa que pueden detectarse incluso defectos muy pequeños o difíciles de detectar.

Con la tomografía computarizada industrial, incluso las piezas pequeñas y complejas pueden inspeccionarse con la máxima precisión. El control del aparato y la evaluación de los datos de medición se realizan mediante un software especial. Como resultado, se pueden generar escaneados que cumplen los elevados requisitos metrológicos de la industria, detectando roturas del núcleo e incluso los defectos, poros y vacíos más pequeños de la pieza. Los escáneres CT capturan incluso componentes que la tecnología de medición más antigua no podía probar debido a la inaccesibilidad de la pieza.

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¿Por qué son tan importantes las inspecciones no destructivas en la industria?

La moderna tecnología de IND crea un gran valor añadido para la industria. La detección precoz de componentes defectuosos permite eliminarlos del proceso de producción. Si es posible, se puede llevar a cabo una reparación. En caso de defectos irreparables, el material se desecha y se devuelve al ciclo de materiales.

Esto se traduce en las siguientes ventajas sorprendentes:

Ahorro de recursos, tiempo y dinero
Menos reclamaciones
Mayor calidad y seguridad de los componentes
Reducción del riesgo para las personas y el medio ambiente debido a fallos en los componentes

¿Quién puede realizar un IND?

Las pruebas no destructivas están sujetos a una norma, la DIN EN ISO 9712. De acuerdo con esta norma, sólo las personas certificadas pueden llevar a cabo procedimientos de inspecciones no destructivas. La certificación sigue directivas estrictas para garantizar la calidad y seguridad de las pruebas.

En función de su experiencia y formación, las personas certificadas pueden alcanzar tres niveles en sus respectivos procedimientos de ensayo. Se requiere una certificación independiente para cada método de ensayo. Por ejemplo, una persona certificada sólo para realizar ensayos por ultrasonidos no puede realizar radiografías no destructivas ni inspecciones de corrientes de Foucault.

Los tres niveles de certificación son los siguientes:

Fase 1: Autorización para llevar a cabo procedimientos de prueba y documentar los resultados de las pruebas
Nivel 2: Autorización para evaluar adicionalmente los resultados de las pruebas (de acuerdo con las normas y reglamentos)
Nivel 3: La persona que realiza la auditoría puede decidir el procedimiento de auditoría adecuado, especificar el método de prueba y también es responsable de la instalación en la que se realiza la auditoría

La certificación la expiden diversos organismos de certificación, como la Sociedad Alemana de Ensayos No Destructivos (DGZfP), la Sociedad Americana de Ensayos No Destructivos (ASNT) y otros organismos. Éstas, a su vez, requieren la confirmación del organismo alemán de acreditación (DAkkS).

Los certificados deben renovarse cada 5 años para garantizar que los probadores tienen conocimientos y experiencia actualizados en sus procedimientos de prueba.

AI: Las ventajas de NDT 4.0

La tomografía computarizada industrial se ha convertido en uno de los métodos más importantes en END. Las estructuras internas complejas se comprueban en busca de defectos de forma no destructiva y en 3D. Como resultado, los parámetros del proceso se coordinan y el proceso de fabricación se mejora continuamente.

La digitalización y automatización de las inspecciones no destructivas anuncia el progreso del sector y se conoce como NDT 4.0. Dado que factores como la fatiga afectan a las pruebas humanas, el uso de la IA resulta especialmente beneficioso. Estos factores no intervienen en una IND automatizada. Es más: Los resultados de las inspecciones o las evaluaciones de los errores pueden variar de una persona a otra. Las pruebas realizadas por la misma persona también pueden variar debido al cansancio, por ejemplo. La detección automatizada de defectos basada en IA elimina el error humano y maximiza la reproducibilidad de los resultados de las pruebas. Gracias al aprendizaje automático, la IA también puede aprender nuevos parámetros de prueba en cualquier momento y mejorar continuamente el proceso de prueba. El objetivo de NDT 4.0 es llevar las inspecciones no destructivas al siguiente nivel, combinando los conocimientos y la experiencia humanos con la eficacia de la inteligencia artificial para crear sinergias.

La detección automatizada de defectos basada en IA elimina el error humano y maximiza la reproducibilidad de los resultados de las pruebas. Gracias al aprendizaje automático, la IA también puede aprender nuevos parámetros de prueba en cualquier momento y mejorar continuamente el proceso de prueba. El objetivo de NDT 4.0 es llevar las inspecciones no destructivas al siguiente nivel, combinando los conocimientos y la experiencia humanos con la eficacia de la inteligencia artificial para crear una sinergia.

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