Defectos volumetricos en los materiales

Seleccionar el material adecuado:

las condiciones en servicio debe caracterizarse, para estos dictará las propiedades requeridas del material.

selección es cualquier deterioro de las propiedades de los materiales que pueden ocurrir durante la operación de servicio.

Metales

Se compone de uno o más elementos metálicos y los elementos a menudo también no metálicos, los átomos están dispuestos de una manera muy ordenada, son relativamente densos en comparación con las cerámicas y polímeros, son relativamente rígidos y duros, son dúctiles y resistentes a la fractura, gran numero de electrones no localizados, conductores de la electricidad y el calor y no son transparente a la luz visible.

Cerámicos:

Son elementos compuestos entre metálicos y no metálicos que son mas frecuentes óxidos, nitruros y carbonos, son relativamente rígido y fuerte-rigides y resistencia son comparable a los mentales, suelen ser muy duros, falta de ductilidad y son almente susceptibles a la fractura, son típicamente aislantes para la conducción de calor y electricidad y son resistentes a altas temperaturas.

Polímeros:

incluyen el plástico y materiales conocidos de caucho, compuestos orgánicos ( O, N y Si), tienen estructuras moleculres muy grandes, tienen típicamente densidades bajas, no son tan rígidos ni tan fuerte como los metales o cerámicos, son extremadamente dúctil y flexible, se componen a temperaturas  moderadas, baja conductividad eléctrica y no son magnéticos.

Compuestos:

Se compone de dos o mas materiales individuales, que provienen de las categorías previamente discutidos – metales, cerámicos y polímeros, el objetivo es para lograr una combinación de propiedades que no se muestran por cualquier material único, y también para incorporar las mejores carácterísticas de cada uno de los materiales componentes. Fibra de vidrio: fuertes y rígidos y frágil, baja densidad.

Semiconductores:

Tienen propiedades eléctricas que son intermedios entre los conductores eléctricos y aislantes.

Biomateriales:

Se emplean en componentes implantados en el cuerpo humano para reemplazar partes del cuarpo enfermas o dañadas,no deben producir sustancias toxicas y deben ser compatibles con los tejidos corporales.

Materiales inteligentes:

 Son un grupo de nuevos materiales y el estados de la técnica que se están desarrolando, que tendrá una gran influencia en muchas de nuestra tecnologías, implica que estos materiales son capaces de detectar cambios en su entorno y responder a estos cambios en las maneras predeterminadas. (sensor y actuador).

Nanomateriales:

Puede ser uno cualquiera de la base de cuatro tipos de metales, cerámicos, polímeros, y materiales compuestos, a diferencia que no se distigue sobe la base de su composición química, sino mas bien, el tamaño.

Top-down:

Estudio de grandes y complejas estructuras, y luego para investigar los bloques de construcción fundamentales de estas estructuras que son mas pequños y mas simple.

Material cristalino:

Es uno en el que los átomos están situados en una matriz repetitiva o periódica a través de grandes distancias atómicas, es decir, orden de largo alcance. Cada átomo esta unido a su vecino mas cercano.

Amorfo:

Aquellos materiales que no cristalizan tras la solidificación, el atómico de largo alcance esta ausente.

Celda unitaria:

Es la unidad fundamental de los materiales cristalinos que se repite periódicamente en el espacio. (14 celdad unitaria agrupadas en 7 sis.Cristalino).

Primitiva

Los átomos sólo se encuentran en los vértices de la celda unitaria. El símbolo que caracteriza a esta celda es la letra P.

Romboédrica

: Al igual que en el caso anterior, en este tipo de celda, los átomos sólo se encuentran en los vértices de la celda unitaria, pero a diferencia de la anterior es asimétrica. El símbolo que caracteriza a esta celda es la letra R.

Centrada en las caras A ( B o C): Además de en los ocho vértices de la celda, existen átomos en los centros de dos de las caras de la celda. El símbolo que caracteriza a esta celda es la letra A ( B o C ).

Centrada en las caras

: Además de en los ocho vértices de la celda, existen átomos en los centros de las seis caras de la celda unitaria. El símbolo que caracteriza a esta celda es la letra F.

Centrada en el cuerpo

: Además de en los ocho vértices de la celda, existe un átomo en el centro de la celda unitaria. El símbolo que caracteriza a esta celda es la letra I.

FCC:

Centrada en las caras. Al, Cu, Ni, Au, plata, Fe

BCC:

Centrada en el cuerpo. Cromo,molibdeno, vanadio, Fe

HCP:

Hexágona compacta. Magnesio,zinc y zirconio.

Dos carácterísticas importantes de la estructura cristalina son; el número de coordinación y el Factor de empaquetamiento átomico.

El FEA es la fracción de volumen de las esferas rígidas en una celdilla unidad en el modelo átomico de las esferas rígidas.

Vacante:

Lugar normalmente ocupado por un átomo ahora ausente, se producen durante la solidificación.

Autointersticial:

Es un átomo de un cristal que se ha desplazado a un lugar intersticial, un espacio vacío pequeño que ordinariamente no esta ocupado.

                         Dislocaciones, defectos lineales.

Dislocación:

Es un defecto lineal o unidimensional entorno a algunos átomos desalineados.

Dislocación de cuña o tornillo:

Es un defecto lineal centrado alrededor de la línea definida por extremo del semiplano de átomos extras.

Dislocación Helicoidal o borde:

Se forma al aplicar un esfuerzo cizallante, la parte superior de la regíón frontal del cristal desliza una unidad atómica a la derecha respecto a la parte inferior.

Dislocación mixta:

Son dislocaciones que presentan componentes tanto de cuña como de hélice en los materiales cristalinos.

Vector burger:

Magnitud y dirección de la distorsión reticular asociada a una dislocación.

Defecto interfaciales:

Son limites de grano que tienen dos direcciones y normalmente separan regiones del material que tienen diferentes estructura cristalina y/o orientación cristalográfica.

Limite de grano:

Es el limite que separa dos pequeños  granos desde una perspectiva atómica.

Defecto de volumen:

En todos los materiales sólidos existen otros defectos mayores que los descritos, son los poros, grietas, inclusiones extrañas y otras fases.

Limite de macla:

Tipo especial de limite de grano a través del cual existe una simetría de red especular; esto es, los átomos de un lado del limite son como imágenes especulates de los átomos del otro lado.

Defecto frenkel:

Par de defectos puntuales que se producen cuando un ion se mueve para crear un sitio intersticial, dejando atrás una vacancia.

Defecto Schottky:

Par de defectos puntuales en materiales de enlace iónico, a fin de mantener una carga neutral se debe formar tanto una vacancia de catión como de anión.

Fuete de Fank-Read:

Dislocación fija que, bajo un esfuerzo aplicado, produce dislocaciones adicionales. Este mecanismo es responsable de a lo menos  en parte del endurecimiento por deformación.

 Difusión

Difusión:

Es un fenómeno de transporte por movimiento atómico, se basa en la transferencia de masa (átomo-átomo). A nivel atómico, consiste en la emigración de los átomos de un sitio de red a otro sitio.

Interdifusion:

Proceso, en que los átomos de un metal difunden con otro.

Autodifusion:

En metales puros, los átomos del mismo tipo intercambian  posiciones.

Difusión de vancantes:

Implica el cambio de un átomo desde posición reticular normal a una vácate o un lugar reticular vecino vacío.

Difusión interticial:

Implica átomos que van desde una posición intersticial a una vecina desocupada.

Difusión estado estasionario:

Es la difucion de átomos de gas a través de una lámina metálica cuyas concentraciones de las subtansias que difunden se mantienen constante a ambos lados de la lamina.

Fuerza impulsora:

Se utiliza para denominar aquello que obliga a realizar una reacción.

Difusión en estado no estacionario:

En una zona determinada del sólido, el flujo de difusión y de gradiente de difusión varia con el tiempo, generando acumulación o agotamiento de las substancias que difunden.

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Ensayos ND:

En el desarrollo y aplicación de métodos técnicos para examinar materiales o componentes de manera que no perjudiquen la futura utilidad y facilidad de servicio con el fin de detectar, localiza, medir y evaluar discontinuidades, defectos y otras imperfecciones.

Discontinuidad

Una falta de continuidad o de cohesión; una interrupción intencional o no en la estructura física de la configuración de un material o componente imperfección. 

Imperfección

Una desviación de una carácterística de calidad de su condición prevista.

Desperfecto

Una imperfección o discontinuidad que puede ser detectada por pruebas no destructivas y no es necesariamente rechazable.

Defecto

Uno o más defectos cuya tamaño agregado, forma, orientación, ubicación o propiedades no cumplen con los criterios de aceptación especificados y son rechazables

Código

Colección sistemática de principios y reglas a cumplir en la construcción o uso.

Especificación:

un documento inspirado en un código mas algunos detalles específicos al trabajo y es preparado por el cliente.

Norma:

Es una guía que puede ser usada como referencia, se refiere a algo que puede ser medido o repetido y su aplicación consiste en un instrumento que permite comparar resultados

Procedimiento:

Los Códigos y Normas no dan detalles operativos y dos operadores de END pueden realizar el ensayo de distinta manera si le damos una Norma como referencia.

Procedimiento General:

Reúne los requerimientos generales, de acuerdo a las Normas, para la aplicación del método de END que se trate.

Procedimiento específico:

Reúne los requerimientos particulares aplicables en el ensayo de un producto.

Instrucción de ensayo:

Usa un procedimiento como referencia y provee una breve descripción del ensayo

a realizar en una pieza o componente específico.

Aws

Norma para soldadura, asociación americana de soldadura, incluye normas para procedimientos, evaluaciones y técnicas para soldadura.

Asme

Sociedad de ing.Mecánicos, generan un código de diseño, construcción y pruebas para equipos.

Astm

Es un organismo de normalización de los Estados Unidos de América.

Api

Norma relativa a los lubricantes

ASNT: Sociedad americana para ensayos no destructivos

Nace:

Reorganismo que dicta normas para la corrosión de los materiales

Aisi:

Es una clasificación de aceros y aleaciones no ferrosas.

Líquidos penetrantes:

Para localizar fisuras superficiales, porosidad, traslapes, falta de fusión, falsas uniones, fatiga y fisuras por esmerilado/ donde usarlo: Todos los metales, vidrios y cerámicas, piezas coladas y forjadas, partes maquinadas y herramientas de corte/ Ventajas: Sencillo de aplicar, portátil, rápido, bajo costo, resultados fáciles de interpretar/ Limitaciones: Limitado a defectos superficiales, las superficies deben estar limpias y el material no puede poseer temperaturas sobre los 60°C./Norma: ASTM E165.ASTM E1417.

Partículas magnéticas:

Para detectar imperfecciones superficiales o subsuperficiales no profundas, fisuras, porosidad, inclusiones no metálicas y defectos de soldadura/donde usarlo: Sólo para materiales ferromagnético; partes de cualquier tamaño, forma composición  o tratamiento térmico. /Ventajas: Económico, de principio sencillo, fácil de efectuar; portátil (en terreno ),rápido para prueba industrial durante la producción industrial, requiere alimentación eléctrica/Limitaciones: El material debe ser magnético; se requiere desmagnetización después de la prueba; fuente de potencia necesaria; las partes deben de limpiarse antes de terminar de fabricarse./Norma: ASTM E709.

Corrientes parasitarias:

Para medir variaciones en espesor de pared de metales o capas delgadas; para detectar costuras o vetas longitudinales o fisuras en tubos; para determinar tratamientos térmicos y composiciones metálicas para su clasificación, tamaño de grano./Donde usarlo:  referentemente  en Tuberías, cañerías  (intercambiadores de calor, condensador, etc. ) pared de geometría uniforme, placas o materiales planos, o laminas y alambres./Ventajas: Alta velocidad de inspección, ningún contacto, los procesos de inspección puede ser automatizado./Limitaciones: Falsas indicaciones como resultado de muchas variables; sólo es útil para materiales conductores; profundidad de material limitada sobre 6mm baja la eficacia./Normas:  ASTM E690.ASTM E1033.

Eco pulso ultrasonido:

Para encontrar defectos internos, fisuras, falsas uniones, laminaciones, inclusiones, porosidad; para determinar la estructura de grano y principalmente espesores./Donde usarlo: Todos los metales y materiales y no metálicos duros; laminas tubos, varillas, forjas, piezas coladas; ensayo en terreno y producción; pruebas de partes en servicio, uniones de enlace ahesivas y soldadas./Ventajas: Rápido, confiable y fácil de usar, facilita la automatización; los resultados de la prueba se conocen de inmediato; relativamente portátil, muy exacto y sensible./Limitaciones: Requiere contacto o inmersión de la pieza por medio de un gel acoplante, interpretación  de las lecturas; requiere de entrenamiento para las lecturas del equipo./Normas: ASTM E587.ASTM E164.

Rayos X:

Para detectar imperfecciones y defectos internos; para encontrar fallas en soldaduras, fisuras, vetas o costuras, porosidad, inclusiones, hoyos, falta de fusión; para medir diferencias de espesor./Donde usarlo: Ensambles de partes electrónicas, piezas coladas, recipientes soldados, ensayos en terreno de cañerías soldadas, inspecciones de corrosión./Ventajas: Proporciona un registro permanente en la película, funciona bien en paredes delgadas; alta sensibilidad; técnicas de fluoroscopia disponibles, nivel de energía ajustable./Limitaciones: Alto costo inicial; es necesario una fuente de poder, riesgo por radiación, requiere personal altamente calificado y certificado./Normas: ASTM E1032.

Rayos gamma:

Para detectar imperfecciones internas, fisuras, vetas o costuras, hoyos, inclusiones,

defectos de soldaduras; para medir variaciones de espesor./Donde usarlo: Forja, fundiciones, cañerías, recipientes soldados, pruebas en terreno de uniones soldadas, inspecciones de corrosión./Ventajas: Detecta gran variedad de imperfecciones; da un registro permanente; portátil, bajo costo inicial; la fuente de suministro es pequeña  (útil para tomas internas), toma exposiciones panorámicas./Limitaciones: Un nivel de energía por fuente, riesgo por radiación, requiere personal altamente calificado y certificado, la fuente pierde energía en el tiempo (decaimiento)./Normas:ASTM E1416.

Termografía:

Para detectar puntos calientes en piezas que están en funcionamiento; cojinetes, fusibles eléctricos,  conectores, defectos de aislamientos, detecta fugas, piezas que sufran calentamiento./Donde usarlo: Materiales metálicos (rotativos), refractarios, dispositivos eléctricos, cañerías, cuerpos que emitan temperatura./Ventajas: No requiere contacto, alto costo inicial  (equipo ) , registro permanente e inmediato, rápido, portátil, autónomo. /Limitaciones: Solamente en cuerpos que emitan radiación en la banda infrarroja, requiere entrenamiento para interpretar las lecturas./Normas: ASTM E1934.

Identificación positiva de material:

Para comprobar composición química de materiales leaciones de alto desempeño; en funcionamiento,  antes de fabricar y soldaduras./Donde usarlo: Materiales forjados o fundidos aleados de alto desempeño; aceros inoxidables, dúplex,  base níquel, uperaleaciones, titanio y sus aleaciones, uniones soldadas de alta desempeño  (composición   quiímicac), control de fabricación, etc./Ventajas: Requiere un pequeño contacto, alto costo inicial (equipo), portátil, registro permanente, ensayo en terreno, rápido, autónomo, etc./Limitaciones: Sólo en aleaciones que tienen alto porcentaje de elementos aleantes; Cr, Ni, Cu, Al Ti. No mide % de carbono./Normas: ASTM E1476.

Análisis de vibración

Para determinar el estado de la maquinaría, diagnostica, previene fallas en equipos rotarios tales como; fatiga, resonancia, estado dinámico, mecánico de las máquinas, control de las vibraciones, soltura mecánica, etc./Donde usarlo: Motores eléctricos, bombas, rodamientos, compresores, maquinas dinámicas, etc./Ventajas: Técnica no invasiva, no requiere detener el equipo para inspeccionarlo, autónomo./Limitaciones: Sólo en equipos rotatorios, rango de vibraciones o amplitud dado por el equipo (rms), alto costo inicial  (equipo ), requiere alto entrenamiento para tomar las mediciones e interpretar, con altas vibraciones no se puede tomar lecturas