¿Qué son las pruebas destructivas y no destructivas?

¿Qué son las pruebas destructivas?

Las pruebas destructivas evalúan los materiales y componentes sometiéndolos a condiciones extremas que provocan una “deformación plástica”, es decir, fallo, daño o incluso destrucción. Los métodos comunes de pruebas destructivas incluyen ensayos de tracción, compresión, impacto y dureza. A continuación se presentan los procedimientos DT más comunes:

Tipos comunes de pruebas destructivas

• Las pruebas de corrosión someten los materiales a diversos entornos para determinar la cantidad de erosión (pérdida de material) a lo largo del tiempo. Estos entornos incluyen agua salada y dulce, suelo, bacterias y microorganismos.

• Las pruebas de fatiga aplican diversas combinaciones cíclicas de carga de tensión y compresión para determinar el número de ciclos de carga que un objeto puede soportar hasta que se produzca una falla estructural.

• Las pruebas de impacto simulan condiciones de carga súbita sometiendo un material a una gran fuerza durante un corto período, proporcionando información sobre su tenacidad y resistencia a cargas dinámicas. Los métodos más comunes para realizar pruebas destructivas de impacto incluyen el ensayo de impacto Charpy y el ensayo de impacto Izod.

• Las pruebas de tracción consisten en someter un material a una tensión controlada hasta que se fractura, lo que determina la resistencia a la tracción, el límite elástico, la elongación y otras propiedades del material.

• Las pruebas de compresión evalúan la capacidad del material para soportar cargas compresivas, proporcionando información sobre su resistencia y comportamiento ante fuerzas de aplastamiento. En el ejemplo a continuación, una máquina de compresión Baldwin de gran escala aplica más de 3,1 millones de libras (>1,4 millones de kilogramos) a un pilar de concreto hasta que este falla.

• Las pruebas de dureza miden la resistencia de un material a la indentación o al rayado. Los métodos comunes incluyen los ensayos de dureza Brinell, Rockwell y Vickers, que proporcionan información sobre la resistencia al desgaste, la maquinabilidad y las propiedades generales de dureza del material.

• Los efectos de las tensiones residuales pueden permanecer en una estructura incluso después de haber eliminado sus causas. Se miden perforando un orificio en la estructura y retirando el material. La deformación del orificio se analiza ópticamente o mediante una galga extensiométrica para determinar la naturaleza y el alcance de las tensiones residuales en la estructura.

• Las pruebas de torsión aplican una fuerza de giro para determinar la cizalladura de una estructura antes de que se deforme.

• Las pruebas de flexión evalúan la elasticidad y flexibilidad de un material doblando una muestra hasta un ángulo o curvatura especificados, hasta que se fracture o muestre defectos visibles. Resultan particularmente útiles para evaluar la capacidad del material para deformarse sin romperse bajo cargas de flexión.

¿Qué son las pruebas no destructivas?

Las pruebas no destructivas abarcan diversas técnicas para evaluar materiales, componentes y estructuras. A diferencia de los métodos destructivos, las técnicas de inspección NDT permiten examinar y analizar sin dañar el objeto de prueba.

Tipos comunes de pruebas no destructivas

• Las pruebas ultrasónicas detectan defectos internos y evalúan el espesor del material mediante el envío de ondas sonoras de alta frecuencia a través del mismo. Las ondas se desplazan por el material hasta que encuentran un límite o defecto, y la energía reflejada indica la ubicación de la falla. Se utiliza en combinación en las industrias aeroespacial, automotriz y de fabricación para el control de calidad de metales, compuestos y componentes estructurales de plástico.

• Las pruebas de partículas magnéticas detectan defectos en la superficie y en zonas próximas a la superficie de materiales ferromagnéticos. El artículo de prueba se magnetiza y se aplican partículas magnéticas sobre la superficie, generalmente en forma de polvo seco o en suspensión húmeda. Si existen defectos, como grietas o discontinuidades, las partículas magnéticas se verán atraídas y se acumularán en esas áreas, haciéndose fácilmente visibles bajo una iluminación adecuada. Las pruebas MPT son altamente efectivas para detectar defectos en aceros, hierros y aleaciones de níquel. Se utilizan ampliamente en la fabricación, la industria aeroespacial, la automotriz y en el sector del petróleo y gas para el control de calidad e inspección de componentes como soldaduras, piezas fundidas y forjadas.

• Las pruebas de corrientes de Eddy se utilizan para la detección de fallas y la medición del espesor de recubrimientos. Se aplica inductivamente un campo magnético inofensivo al artículo de prueba, y las desviaciones del campo pueden ser medidas y analizadas.

• Las pruebas de emisión acústica detectan ondas de tensión ultrasónicas producidas por los artículos de prueba cuando se someten a presión, carga o temperatura. La tasa y la amplitud de estas emisiones indican la integridad estructural del artículo de prueba.

• La inspección visual consiste en la observación directa de un artículo de prueba para detectar defectos, grietas en la superficie, corrosión, discontinuidades en las soldaduras y otros defectos visibles. Se puede realizar una vista sencilla o utilizando lupas, espejos o boroscopios. Aunque se limita a defectos superficiales, es valioso para el control de calidad rutinario, las revisiones de mantenimiento y las evaluaciones iniciales de la integridad de los componentes en numerosas industrias.

• Las pruebas de penetración de tintes (o pruebas de penetración líquida) revelan defectos en la superficie de materiales no porosos, como metales, plásticos y cerámicas. Se aplica un penetrante mediante inmersión, pulverización o cepillado. Al aplicar un revelador, defectos como grietas o fracturas se hacen visibles. Este método es rentable y se utiliza ampliamente en las industrias ferroviaria, aeroespacial y automotriz.

¿Cuáles son los pros y los contras de las pruebas destructivas y no destructivas?

La principal ventaja de las pruebas destructivas (DT) es que proporcionan resultados definitivos sobre las propiedades de un material y su comportamiento bajo estrés. Al someter el material a su fallo, los ingenieros pueden evaluar con precisión la capacidad máxima de carga, la tenacidad frente a la fractura y otros parámetros críticos esenciales para los procesos de diseño y fabricación. La principal desventaja de las pruebas DT es que el artículo de prueba se destruye, lo que resulta poco práctico en algunas aplicaciones.

La principal ventaja de las pruebas no destructivas (NDT) es que no dañan el artículo de prueba, lo que permite realizar pruebas repetidas o continuar utilizando el componente después de la inspección. Esto ahorra dinero cuando los artículos de prueba son costosos. La NDT es especialmente importante en aplicaciones donde incluso defectos menores pueden tener consecuencias catastróficas. Sin embargo, la NDT es menos efectiva para identificar fallas o debilidades internas, particularmente en estructuras complejas o materiales como el hierro fundido, el concreto, los compuestos reforzados con fibra o ciertos recubrimientos.

Aplicaciones de las pruebas destructivas y no destructivas

En el sector aeroespacial, las pruebas destructivas se utilizan para evaluar la integridad estructural de componentes críticos, como por desgracia, superficies de control, secciones del fuselaje y componentes del motor. Los fabricantes someten estos componentes a condiciones extremas para garantizar que cumplen con los rigurosos estándares de seguridad.

La prueba de choque automovilístico es la prueba destructiva más conocida en el sector automotriz, aunque también se aplica a camiones, trenes, motocicletas y otros vehículos.

El equipamiento deportivo, en particular los cascos y la indumentaria de protección, se somete a pruebas para asegurar que pueda disipar impactos y proteger al usuario.

En el sector automotriz, se utilizan métodos END, como las pruebas ultrasónicas y radiográficas, para inspeccionar soldaduras, componentes del motor y estructuras del chasis en busca de defectos ocultos que puedan comprometer la seguridad y el rendimiento del vehículo.

En el sector de la construcción, el END es indispensable para evaluar la integridad de las estructuras de concreto, detectar fallas o vacíos en elementos de armado concreto y evaluar la calidad de las soldaduras en estructuras de acero. De manera similar, la END se emplea en la industria del petróleo y el gas para inspeccionar tuberías, tanques de almacenamiento y recipientes a presión en busca de corrosión, defectos en soldaduras y degradación de materiales, garantizando el funcionamiento seguro y confiable de infraestructuras críticas.

Conclusión

Las metodologías de pruebas destructivas y no destructivas son indispensables para evaluar, inspeccionar y garantizar la calidad de materiales, componentes y estructuras en muchas industrias. Mientras que las pruebas destructivas proporcionan información definitiva sobre las propiedades de un material a través de un daño deliberado, las pruebas no destructivas permiten una inspección exhaustiva sin comprometer la integridad de los objetos evaluados.

Al comprender los principios, ventajas y limitaciones de ambos métodos de prueba, los ingenieros, investigadores y profesionales de aseguramiento de la calidad pueden tomar decisiones informadas para cumplir con los rigurosos estándares de calidad y seguridad requeridos en las industrias dinámicas y exigentes de hoy.