Radiografía Industrial

1. Introducción a la Radiografía Industrial
2. Aplicaciones de la Radiografía en Pruebas No Destructivas
3. ¿Qué es la Radioactividad?
4. Generación de los rayos X
5. Evaluación de calidad de imagen
6. Seguridad radiológica
7. Procesado de la película

Introducción a la Radiografía Industrial

Es un método que utiliza la radiación ionizante de alta energía que al pasar a través de un material sólido, parte de su energía es atenuada debido a diferencias de espesores, densidad o presencia de discontinuidades.

Las variaciones de atenuación o absorción son detectadas y registradas en una película radiográfica o pantalla fluorescente obteniéndose una imagen de la estructura interna de una pieza o componente.

Principio básico de la inspección radiográfica. Se basa en la propiedad que poseen los materiales de atenuar o absorber parte de la energía de radiación cuando son expuestos a esta.

La atenuación de la radiación ionizante es:

• Directamente proporcional al espesor y densidad del material.
• Inversamente proporcional a la energía del haz de radiación.

Las diferencias de atenuación producen diferencias en la ionización del bromuro de plata de la película radiográfica y esto provocara ( al revelar la película ) cambios de densidad radiográfica ( grado de ennegrecimiento ).

Un área obscura ( alta densidad ) en una radiografía, puede deberse a un menor espesor o a la presencia de un material de menor densidad como escoria en una soldadura o una cavidad por gas atrapado en una pieza de fundición.

Un área mas clara ( menor densidad ) en una radiografía, puede deberse a secciones de mayor espesor o un material de mayor densidad como una inclusión de tungsteno en una soldadura de arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas de protección.

Aplicaciones de la Radiografía en Pruebas No Destructivas

Para la detección, interpretación y evaluación de discontinuidades internas tales como grietas, porosidades, inclusiones metálicas o no metálicas, faltas de fusión etc., en uniones con soldadura, piezas de fundición y piezas forjadas.

VENTAJAS

• Pueda usarse en materiales metálicos y no metálicos, ferrosos y no ferrosos.
• Proporciona un registro permanente de la condición interna de un material.
• Es mas fácil poder identificar el tipo de discontinuidad que se detecta.
• Revela discontinuidades estructurales y errores de ensamble.

LIMITACIONES

• Difícil de aplicar en piezas de geometría compleja o zonas poco accesibles.
• La pieza o zona debe tener acceso en dos lados opuestos.
• No detecta discontinuidades de tipo laminar.
• Se requiere observar medidas de seguridad para la protección contra la radiación.

¿Qué es la Radioactividad?

RADIOACTIVIDAD: Es la desintegración espontánea de los núcleos atómicos de ciertos elementos ( isótopos radioactivos ) acompañada de emisión de partículas radioactivas y de radiación electromagnética.

RADIACIÓN: Son ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz ( 300 000 Km/s ), no poseen carga eléctrica, ni masa, son capaces de penetrar materiales densos como el acero y su energía es inversamente proporcional a su longitud de onda.

RADIACIÓN IONIZANTE

En la industria se emplean dos tipos de radiación para la inspección radiográfica:

• Rayos X.
• Rayos gamma

La principal diferencia entre ellos es su origen.

CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS X Y GAMMA

1. Cumplen con la ecuación: V = l F
2. Son ondas electromagnéticas.
3. No tienen carga eléctrica ni masa.
4. Viajan en línea recta.
5. Penetran la materia y el poder de penetración depende de la energía .
6. Ioniza la materia.
7. El material radiado queda con una fluorescencia de tipo no permanente
8. Son invisibles.
9. Destruyen las células vivas.

GENERACIÓN DE RAYOS GAMMA g

Los rayos g son producidos por la desintegración nuclear de los átomos de isótopos radioactivos, éstos pueden ser naturales ( Radio 226 ) o artificiales ( Iridio 192, Cobalto 60 ).

ISÓTOPOS RADIACTIVOS COMERCIALES

Son obtenidos principalmente:

• Como producto de la fisión nuclear; son recolectados y separados del mineral de deshecho en un reactor atómico.
• Por bombardeo de neutrones a átomos para que su núcleo capture neutrones y se tornen radioactivos sin cambiar a otro material o elemento.

Productos de la fisión nuclear

Kriptón – 83 ( Kr-83 )

Estroncio – 90 (Sr-90 )

Cesio – 137 ( Cs-137 )

Bario – 138 ( Ba-138 )

Por bombardeo de neutrones

Cobalto ( Co-60 )

Iridio – 192 ( Ir-192 )

Tulio – 170 ( Tm-190 )

Tipos de radiación nuclear

Partículas o radiación alfa

Partículas o radiación beta

Radiación gamma

Características de la radiación alfa.

• Son núcleos atómicos de helio ( 2 protones y 2 neutrones )
• Son diez veces mas ionizantes que los rayos g .
• Tienen bajo poder de penetración.
• Su velocidad es de 1/10 de la velocidad de la luz.
• Son fácil de detener con unas hojas de papel.
• Tienen carga eléctrica positiva.

Características de la radiación beta.

• Electrones emitidos desde el núcleo del átomo.
• Tienen bajo poder ionizante.
• Su velocidad es de 9/10 de la velocidad de la luz.
• Pueden detenerse con un espesor de ¼ in de material de plástico.
• Tienen carga eléctrica negativa.

FUENTES DE RAYOS g

Son fuentes encapsuladas que contienen isótopos radioactivos metálicos o también pueden ser sales o gases absorbidos en un bloque de carbón.

Son colocadas en contenedores blindados hechos de plomo o de Uranio para poder manejarla y protegerse contra la exposición a la radiación; las hay con control automático de exposición o manual.

Generación de los rayos X

Son producidos por la desaceleración brusca de los electrones al impactarse en un blanco o tarjeta generalmente de tungsteno; la energía de los rayos es controlada por los Kilovolt y la intensidad de los miliamper.

Evaluación de calidad de imagen

Antes de interpretar y evaluar:

Todas las radiografías deben estar libres de daños mecánicos, químicos u otras manchas que al extenderse no enmascaren o puedan ser confundidas con imágenes de discontinuidades en el área de interés.

Las manchas que deben evitarse son:

• Velado.
• Rayaduras, manchas de agua, manchas de los químicos.
• Rasguños, marcas dactilares, polvos marcas de corriente estática.
• Indicaciones falsas debido a pantallas defectuosas.

Los parámetros que deben cumplir son:

• Densidad radiográfica: Para rayos gamma, mínima 2.0 y la máxima es de 4.0.
• Variaciones de densidad: No deben ser mayores a –15% y + 30% de la densidad medida en el penetrámetro.
• Marcas de localización.
• Indicadores de calidad de imagen.
• Sensibilidad radiográfica.
• Calidad radiográfica

T = espesor del penetrámetro

Ley de la inversa al cuadrado. La intensidad de la radiación es inversa al cuadrado de la distancia .

donde:

I1 = Intensidad en el punto 1

I2 = Intensidad en el punto 2

D1 = Distancia en el punto 1

D2 = Distancia en el punto 2

TIEMPO DE EXPOSICIÓN PARA RAYOS X

Para radiaciones con rayos X

• Cantidad de Kilovolt y la intensidad de los miliamper para la exposición.
• Distancia focal
• Espesor
• Tipo de material

La distancia considerada es de 70 cm para otra distancia se emplea la ecuación

donde:

T = Tiempo de exposición a una distancia de 70 cm ( minutos )

T1 = Tiempo de exposición con distancia diferente de 70 cm ( minutos )

D = Distancia de la fuente al film (70 cm )

D1 = Distancia de la fuente al film diferente a 70 cm

Seguridad radiológica

• La unidad que se emplea para definir el efecto biológico de la radiación en el hombre el Rem.
• Los instrumentos empleados para detectar la radiación son los llamados dosímetros y para la medición utiliza las unidades Roetgens o Rem.
• Una persona menor de 18 años no debe ser radiólogo.
• La máxima exposición a que debe exponerse una persona es 5 Rem por año.
• Una persona no debe recibir mas de 1.3 Rem durante 3 meses.
• Una persona no debe recibir mas de 100 miliRem durante una semana.
• Cualquier persona que adquiera una dosis superior a las limitaciones anteriores debe someterse a tratamiento medico.
• En el caso de una persona civil, la radiación permisible corresponde a la décima parte de la recibida por un radiólogo.

Procesado de la película

Una vez radiografiada la pieza y estando preparados los líquidos químicos para el procesado de la película, se procede de la siguiente forma:

1. Al entrar al curto obscuro se encenderá la lámpara de luz ámbar.
2. Sacar la película del portapeliculas y colocarla en el gancho.
3. Revelado. Sumergir la película en el revelador durante 5 minutos, con el fin de reducir los halogenuros de plata en la película.
4. Lavado intermedio. Después del revelado, la película se lavará con agua durante 1 minuto.
5. Fijado. Introducir la película en el fijador durante 10 minutos.
6. Lavado final. La película se lavará en agua para retirar el fijador.
7. Secado. Por ultimo se dejará secar la película, ya se al aire libre o algún sistema para este fin.

Otras Publicaciones del Autor

La siguiente tabla muestra los trabajos publicados por el Ingenierio Ivan Escalona para quien este interesado en consultar los diversos temas y bajar los trabajos, comentarios al correo: ,

Bibliografía

"Apuntes para el Laboratorio de Pruebas No Destructivas". UPIICSA-IPN, Academia de Laboratorio de Control de Calidad, México D.F., 2002.

Autor

Ing. Iván Escalona

Consultor Logística,

Ingeniero Industrial

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– Estudios Universitarios: Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas (U.P.I.I.C.S.A.) del Instituto Politécnico Nacional (I.P.N.)

– Centro Escolar Patoyac, (Incorporado a la UNAM)

Origen: México