sábado, 16 de junio de 2007

Métodos de inspección de soldaduras en estructuras

Existen dos tipos de métodos de inspección y ensayos para soldaduras:

Métodos destructivos: se realizan exclusivamente en laboratorio (recolección de muestras), principalmente se usa para verificar el procedimiento de soldeo definitivo, corriente y electrodos que se van a utilizar. Entre estos están: de tracción, de plegado, de dureza, de fatiga de impacto. Con estos ensayos también se pueden diagnosticar causas de ruptura y accidentes.

Métodos no destructivos: se realizan en la obra, existen varios métodos de los que se habla a continuación.

Inspección visual

Debe de realizarse por personal muy capacitado, que posea gran agudeza visual y puede ayudarse de algunos elementos auxiliares como: galgas para medir defectos como la falta de alineación, la abertura de la raíz, los parámetros de la junta y las dimensiones de la soldadura; también se emplean otros instrumentos como dispositivos de iluminación, reglas y cintas métricas, imanes, lápices termo indicadores, termómetros y lupas. Su finalidad es detectar defectos superficiales y externos tales como fisuras, mordeduras, apariencia de la soldadura y parámetros de la misma. El inspector visual debe atender especialmente a la preparación de la junta ya que muchos defectos internos de la soldadura, pueden prevenirse en esta fase.

Inspección con líquidos penetrantes

Es un examen que permite detectar fisuras o defectos que afloran a la superficie y que no son visibles a simple vista. Consiste en aplicar un líquido sobre la superficie dejándolo actuar durante unos minutos para que penetre en las posibles grietas. Después se retira el exceso, limpiando la superficie y aplicando un revelador, polvo u otros productos que se impregnan con el líquido que aflora de la grieta evidenciándola claramente. Pueden realizarse fotografías que documentan la inspección. Se emplean dos tipos de líquidos penetrantes: Fluorescentes, más indicados para la inspección en taller y coloreados para inspección en obra.

Figura 1. Tintes penetrantes

Inspección con partículas magnéticas

Este es un proceso rápido y práctico para detectar fisuras y otros defectos internos o invisibles a la vista normal (es capaz de detectar fisuras de hasta una diezmilésima de milímetro). Aprovecha la distorsión que una fisura produce en las líneas de un campo magnético creado mediante un magnetizador de imanes o por corriente eléctrica.

Figura 2. Empleo de particulas magneticas para inspección.

Inspección radiográfica

Se tiene que interpretar imágenes producidas por rayos X o rayos gama después de haber atravesado la unión soldada. Es un procedimiento muy fiable para espesores de pared de 16 a 20 mm, para espesores mayores se recomiendan los ultrasonidos.

Se emplea principalmente para uniones soldadas a tope puesto que las soldaduras en ángulo son difícilmente radiografiables. Permite detectar defectos tales como fusiones incompletas, porosidades e inclusiones de escorias.

Figura 3. Equipo de rayos x portátil para inspección.

Inspección por ultrasonidos

Este procedimiento utiliza la propagación del sonido en un medio sólido como elemento diferenciador de los posibles defectos en el interior de la soldadura toda vez que cambia las características de las ondas sónicas al faltar metal (fisuras o porosidades) o su composición (escorias o defectos de fusión). Es un procedimiento poco adecuado para soldaduras de ángulo.

Figura 4. Equipo de ultrasonido portatil.


Recomendaciones en Estructuras Metálicas

· Es importante una adecuada accesibilidad de la soldadura teniendo en cuenta el tamaño y movimientos necesarios a efectuar durante el soldeo.
· No se recomienda realizar soldaduras mas grandes a las de diseño, pues se encarece y además es peligroso por el calor excesivo aportado (tensiones residuales, cambios en la estructura microcristalina del metal).
· Algunos expertos recomiendan no emplear gargantas de soldadura inferiores a 5 mm para asegurar la fusión.
· Se puede incrementar en 1 mm la garganta como protección anticorrosiva.
· Las soldaduras de ángulo son en general preferibles a las soldaduras a tope no solo por el menor coste sino por la menor incidencia termo-metalúrgica en el proceso.
· Las soldaduras alrededor de una sección (perfil, tubo rectangular,..) no deben empezar o terminar en una de las esquinas de la sección.
· Cuando se trata de espesores pequeños se deben evitar soldaduras de varias pasadas.
· Siempre que sea posible se debe soldar en plano, girando la pieza, puesto que el soldeo es más perfecto.
· En ocasiones es conveniente puntear con soldaduras cortas antes de realizar la soldadura definitiva.
· Es conveniente evitar el soldeo de piezas con espesores muy diferentes, de acuerdo con las recomendaciones de la Norma, si es necesario hacerlo es recomendable precalentar la pieza de mayor espesor.
· Deben evitarse en lo posible soldaduras en las zonas del elemento estructural donde se produzcan esfuerzos mayores.
· Para el soldeo en obra deben tomarse precauciones como las de proteger los trabajos del viento y la lluvia y suspender los trabajos de soldeo si la temperatura ambiente desciende de 0º, salvo que se proteja el soldeo mediante precalentamiento adecuado de las piezas.
· Se tomarán las precauciones adecuadas para reducir hasta límites tolerables las inevitables deformaciones que la soldadura introduce en los elementos unidos. Estas deformaciones pueden ser de tipo lineal, tanto longitudinal como transversal y de tipo angular. Para atenuar las tensiones inducidas por estas deformaciones se deben seguir cuatro principios básicos. El principio de simetría que compensa deformaciones sobre todo de tipo angular, (en uniones en T soldar por los dos lados).
· El principio de libertad que reduce las tensiones de todo tipo si la pieza no coaccionada puede seguir los movimientos inducidos por el soldeo. El principio de accesibilidad, ya que se evitaran defectos en la soldadura si la posición de soldeo es más fácil. Finalmente el principio de enfriamiento, que requiere la ejecución más idónea de la secuencia de cordones para evitar la acumulación de calor en la zona de influencia térmica y esta será menor.
· A pesar de todas las precauciones si hay deformaciones no tolerable estas serán corregidas mediante deformación en frío, asegurándose de que en esta corrección no aparecen fisuras en los cordones.


Métodos de inspección de soldaduras en Costa Rica

En el Instituto Tecnológico de Costa Rica la Escuela de Ingeniería de los Materiales ha venido dando este servicio de inspección así como capacitación de personal por más de 15 años en el área de los ensayos no destructivos . Tanto en el área de capacitación como de servicios, se han priorizado técnicas como la inspección visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonido y radiografía industrial. El personal que esta a cargo de esta labor es de muy alto nivel y es reconocido en el extranjero. El objetivo de la Escuela en un corto-mediano plazo es dotar los laboratorios de nuevos equipos y poder ofrecer el servicio de inspección de pruebas de hermeticidad o fugas, corrientes inducidas, termografía infrarroja, análisis de vibraciones y emisión acústica, pruebas que dentro de poco tiempo se estarán realizando.

Los servicios de inspección se ejecutan según pedido de los diferentes contratistas y los costos de dichos trabajos quedan sujetos a las condiciones en que se realizarán, como por ejemplo: lugar de la inspección, facilidades, transporte, viáticos, honorarios, etc.

Las personas que han tenido contacto directo con la prestación de servicios de inspección y capacitación y a los cuales se les puede contactar para obtener mayor información al respecto son:

Mario Conejo Solís, actual director mconejo@itcr.ac.cr (506)550 2689

Ronald Jiménez Salas rjimenez@itcr.ac.cr (506)550 2439

Galina Pridybailo galia@itcr.ac.cr (506)550 2439

Ing. Oscar Chaverri Quirós ochaverri@itcr.ac.cr (506)550-2706

Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales

Instituto Tecnológico de Costa Rica (506)552-5333

Apdo. 159-7050 Cartago, Costa Rica

Fax. (506) 550 2704

Estructuras de acero

Este blog está hecho para ser usado por los estudiantes del curso de Estructuras de Acero de la Escuela de Ingeniería en Construcción del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Se espera que los estudiantes en especial y cualquier persona colabore en su realización incluyendo material relacionado con el campo del diseño y construcción de estructuras de acero.

El material puede ser temas de diseño, ejemplos de diseño, de elementos i/o uniones. Aspectos de la construcción de este tipo de obras y su proceso constructivo. Obras interesantes de acero y en general cualquier tema al respecto.

Prof: Gustavo Rojas

Escuela Ingeniería en
Construcción/ITCR