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Radiografía de muestras con grandes diferencias de espesor 

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Radiografía de muestras con grandes diferencias de espesor 

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Para evaluar la sensibilidad IQI e interpretar la image, se coloca la película ante un negatoscopio de intensidad (luminancia) adecuada a la densidad fotográfica, enmascarando el film para evitar el deslumbramiento producido por la luz exterior a la película o procedente de las áreas de baja densidad.

El IIW ha dado recomendaciones detalladas que establecen que la luminancia del negatoscopio no ha de ser menor de 30 cd/m^2 y siempre que sea posible, de aproximadamente 100 cd/m^2. La luz debe ser preferiblemente blanca.
La radiogrfía debe ser examinada en un cuarto o recinto oscurecido, teniendo cuidado de evitar en lo posible que incidan sobre el observador reflejos de las luces exteriores sobre la superficie de la pelicula. La sala de lecturas no ha de estar completamente a oscuras.
También es conveniente hacer un test periódico de agudeza visual a corta distancia (alrededor de 25 cm) y debe tener a la mano una lupa de bajo aumento (x3-x4).

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La sensibilidad es la habilidad de una radiografia para mostrar claramente detalles de un determinado tamaño relativo. La apreciacion de un defecto en una radiografia depende en general de:
*la calidad de la radiación
*la calidad de la película
*las condiciones de visión de la imagen.

La calidad de la imagen depende del contraste, nitidez y granularidad.

La calidad de la película depende de su contraste de la densidad utilizada, de su poder de resolución y granularidad. Esta última depende de:
-el espesor de la capa de emulsión
-la concentración de los granos de plata en la emulsión
-la distribución de tamaños de los granos de plata
-la energía de radiación empleada
De estos últimos factores solamente el último queda bajo control del radiólogo, los otros son propios de la fabricación de la película.

INDICADORES DE CALIDAD DE IMAGEN
para conocer la calidad de imagen alcanzada en una radiografía es necesario expresarlo en un valor numérico, lo que se consigue mediante la utilización de los "indicadores de calidad de imagen(IQI)", conocidos como "penetrámetros".

Actualmente existen cuatro modelos de IQI:
1. indicador de hilos (usados en la  mayoría de Europa) DIN 54109, 54110
2. modelo de peldaños/orificios (usado en francia)
3. placa/taladro (utilizado en USA)
4. duplex de hilo (propuesto en UK) BS:3971:1980

Para que tenga algún valor el examen de los factores de definición, el IQI debe colocarse en el lado tubo de la muestra y sobre una zona que representa el espesor mayor del espécimen.

DATOS DE SENSIBILIDAD IQI
para que tengan un valor práctico los valores de sensibilidad IQI obtenidos, deben compararse con valores de sensibilidad logrados con una buena técnica. Tales tablas de valores se dan en BS:3971:1980, en DIN 54109: parte 1: 1962 y en ISO 2504-1973.

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Cuando se descubren defectos en las juntas de las soldaduras al realizarse el control de una construcción soldada, por ejemplo mediante un control radiográfico, la primer pregunta es: "¿Quién o qué a causado el defecto?. ¿Ha habido alguna falla en el electrodo?. ¿Pudo el material básico haber sido malo?". Si, la causa de los defectos pudo haber sido uno o varios de los enumerados. Los defectos más comunes que se presentan en una soldadura son, porosidades, inclusiones de escoria, socavaduras, defectos de raíz, defectos de unión y grietas. En la soldadura por arco considero que en primer lugar son las porosidades, las inclusiones de escoria, las socavaduras y los defectos en la raíz que pueden atribuirse a la falta de habilidad o de esmero del operario soldador. Los defectos de unión, es decir una unión de fusión deficiente entre la soldadura y el material base (pegadura blanda), pueden lógicamente achacarse al operario, pero por suerte se trata de un defecto sumamente raro al realizarse trabajos de soldadura con electrodos de recubrimiento grueso. (Actualmente no se emplea prácticamente otros electrodos que los de recubrimiento grueso). Si una soldadura realizada con electrodo grueso presenta defectos de unión, el soldador tiene que haber procedido de una manera sumamente torpe, y por ejemplo, solamente dirigido el arco contra una de las superficies de unión (junta) y dejado que el metal de soldadura fundido fluyera hacia la otra superficie de unión, la que ha estado fría. Podemos también imaginarnos que el soldador ha empleado una corriente demasiado baja, por ejemplo eligiendo un electrodo demasiado débil para un material grueso, de manera que el calor transmitido no sea suficiente para fundir el metal básico. Ambos casos precitados pueden empero considerarse como extremos y son una señal evidente de que el soldador, o mejo dicho "el fundidor de electrodos.
Cuando se trata de descubrir y localizar defectos de soldadura, que en la mayoría de los casos se hallan ocultos a mayor o menor profundidad bajo la soldadura, el método de control más empleado, confiable y que no destruye el objeto examinado, es actualmente la prueba radiográfica. En base a los datos obtenidos vamos a realizar una clasificación con ejemplos de los defectos más comunes en la soldadura.
1. Porosidades diversas
2. Porosidad agrupada
3. Poro túnel
4. Línea de escoria
5. Inclusión de escoria
6. Rechupe
7. Falta de penetración
8. Soldadura desalineada
9. Socavado
10. Socavaduras externas
11. Socavado interno
12. Socavado en la raíz
13. Penetración excesiva
14. Corona baja
15. Quemada en la raíz

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La película radiográfica está compuesta por dos elementos fundamentalmente: 1.- La emulsión fotográfica: es el elemento sensible tanto a la radiación ionizante como a la luz y está fijada a la base por una fina lámina adhesiva que impide su desprendimiento de la misma. La emulsión fotosensible consta de dos elementos básicos: los cristales de haluros de plata y la gelatina en la que estos se encuentran dispersos y uniformemente distribuidos. 2.- La base o soporte de la película: es el material rígido sobre el que se coloca la emulsión fotográfica. 10.1. LA EMULSIÓN FOTOGRÁFICA a) LOS HALUROS DE PLATA Los haluros o halogenuros de plata son compuestos químicos en forma de sal que se producen por la combinación química entre algunos de los elementos halógenos (cloro, yodo y bromo) y la plata. Estas sales de plata, bajo la acción de la radiación o de la luz visible sufrirán una serie de transformaciones químicas que tendrán como resultado la producción de una imagen fotográfica. Los tres halogenuros más importantes en la fabricación de una película radiográfica son: 1. Bromuro de plata, (AgBr). 2. Cloruro de plata, (AgCl). 3. Yoduro de plata, (AgI). Durante el proceso de fabricación de una emulsión fotosensible se combinan por lo menos dos halogenuros diferentes, a veces incluso los tres. En general, los haluros de plata son sensibles a todas aquellas radiaciones cuya longitud de onda llegue hasta los 460 nm. Cuando se quieren utilizar con longitudes de onda mayores, es imprescindible añadir sustancias colorantes o sensibilizantes con el fin de incrementar su sensibilidad espectral hasta esos niveles.

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La mayoría de las técnicas radiográficas industriales utilizan la película radiográfica como sistema detector y de registro de la imagen.
Estos métodos van a ser tratados en este capítulo.

5.1. La imagen radiante y la imagen sobre el film

Cuando un haz de radiación Xo gamma atraviesa un objeto, sufre una atenuación de inten- sidad local, debido a la absorción y difusión de la radiación. En consecuencia, el haz que emerge de la pieza contiene e imprime sobre la pelicula áreas de diferentes intensidades que forman la imagen radiante Tras el procesado de la película, se manifiestan estas varia. ciones bajo la forma de diferentes densidades: altas intensidades de radiación producen elevadas densidades sobre el film, etc.

La calidad de la radiografia puede ser severamente afectada por la radiación difusa y, por tanto, es muy importante reducir este electo al minimo.

Cuando el haz de radiación primario es absorbido parcialmente por la muestra, parte de la radiación es difundida y puede alcanzar por via indirecta puntos de la película (Fig. 18). La radiación total incidente sobre cualquier punto del film, se compone de una fracción de la radiación primaria transmitida por cada proyección de la pieza (radiación directa "for- madora de imagen") de intensidad Ip. y otra fracción de radiación indirecta "no formadora de imagen" consistente en radiación difusa, de intensidad ls La radiación total en un punto de película es (In+ Is).

La relación (p + Is)/lp = (1 + Is/lo) se denomina factor de formación de la imagen y es de gran importancia en estudios de sensibilidad radiográfica. Habitualmente suele tener valores comprendidos entre 2 y 20, dependiendo de la energia de la radiación y del espe sor de la pieza, siendo mucho más bajo con radiaciones de alta energia.

También debe tenerse en cuenta que diversos objetos situados en la proximidad de la pizca a examinar, tales como mesa, paredes, fondo y otros, que son irradiados por los rayos X o gamma, difunden parcialmente estos rayos en forma de una radiación de fondo que es capaz de producir velo en la película. Esta radiación de fondo procedente de objetos próxi- mos, puede llegar a ser muy importante en relación a la radiación transmitida por el objeto radiografiado. Esta radiación difusa es menos penetrante que la primaria de la cual pro- cede y puede ser interceptada por un filtro metálico antes de que incida sobre la película. Por otra parte la radiación difusa procedente de objetos situados tras el film puede interceptarse por medio de hojas de plomo protectoras. Muchos chasis metálicos usados en radiografía incorporan frecuentemente una lámina dorsal de ploma.

5.2. Filtros

Para reducir el efecto de la radiación difusa se usan también los filtros radiográficos. El fil- tro se coloca, o bien a la salida del tubo de rayos X (en el diafragma), o entre la muestra y la película, como se muestra en la fig. 20. Suele ser una chapa de plomo o cobre, de un espesor tal, que homogeinice la energia de los rayos X. En la práctica, si un filtro está junto a la pelicula, por ejemplo una delgada hoja intensificadora de plomo, ésta actúa como fil- tro y como pantalla intensificadora.

Filtro colocado entre la fuente de rayos X y el objeto

En este caso, hay un "endurecimiento" efectivo de los rayos X incidentes, lo que ocasional una pérdida del contraste de la imagen, pero suele estar contrarrestada con una reducción de la radiación difusa que aporta una decidida mejora en la calidad de la imagen.

Filtro colocado entre el objeto y la película

Si se coloca inmediatamente detrás del objeto a radiografiar (es decir, entre objeto y peli- cula) una hoja de plomo o un conjunto de hojas de plomo y estaño, la radiación difusa que emerge del objeto será absorbida por el filtro, en mayor medida que la radiación primaria.

Esta absorción selectiva se debe a dos factores:

1. el poder de absorción del filtro es mayor para los rayos blandos que para la radiación directa, más penetrante, que forma la imagen.

2 la radiación difusa atraviesa el filtro bajo ángulos oblicuos. Su recorrido a través del filtro es más largo que el de la radiación directa y sufren, en consecuencia, una absorción mayor.

Esta mayor absorción de la radiación difusa tiene como consecuencia una disminución en la relación de difusión. Si el borde del objeto a examinar no se halla cerca de la película (caso de un objeto cilíndrico) puede producirse una fuerte difusión de la radiación primaria, que conduce a formación de velo. En este caso es conveniente colocar el filtro entre el objeto y la película.

5.3. Pantallas reforzadoras

El grado de efecto fotográfico de los rayos X o gamma depende de la dosis de energia ra. diante absorbida por las emulsiones sensibles de la película. Para las radiaciones de medio poder de penetración es del orden del 1%; la radiación restante atraviesa la pelicula y no es aprovechada. Para poder solucionar lan escaso rendimiento se coloca la pelicula entre dos pantallas reforzadoras. Bajo la acción de los rayos X o gamma, estas pantallas, o fluo- rescen (pantallas reforzadoras fluorescentes, pantallas salinas) o emiten electrones (pan- tallas de plomo). Con ello se consigue un efecto fotográfico suplementario sobre las emulsiones de la película.

Para obtener imágenes nítidas es esencial un intimo contacto entre la película y las pantallas.

Pantallas reforzadoras de plomo

Están confeccionadas con una delgada hoja de plomo, de estructura particularmente uniforme, pegada a un soporte delgado como papel o cartón. Se emplean dos pantallas de plomo; el grosor de la hoja de plomo de la pantalla frontal debe estar adaptado a la calidad de la radiación empleada, de forma que permita el paso de la radiación primaria y absorba en lo posible la radiación secundaria de mayor longitud de onda y menor penetración. El grosor de esta pantalla varia de 0,02 a 0,15 mm, La pantalla posterior es habitualmente más gruesa (0,25 mm), si bien su espesor no es crítico.

La superficie metálica de las pantallas de plomo está pulida para favorecer un intimo con- tacto con la superficie de la película. Defectos tales como rayas o grietas en la superficie de la pantalla serán visibles en la imagen radiográfica.

Las pantallas de plomo emiten particulas ẞ (electrones) a los que es sensible la película. En la pantalla frontal hay una absorción parcial de radiación primaria y una mayor absor- ción de la radiación blanda y de la radiación difusa. Es decir, la pantalla reforzadora ante- rior actúa tanto de filtro como de pantalla reforzadora.

Los principales efectos producidos por las pantallas reforzadoras metálicas o de plomo, son: 1. incremento del contraste de detalles debido a la reducción de radiación difusa.

2. disminución del tiempo de exposición, cuando el efecto reforzador supera a la atenuación producida por la absorción de radiación primaria en la pantalla anterior. El factor de intensificación obtenido con pantallas de plomo es, raras veces, superior a 5 y la acción reforzadora se logra con rayos X por encima de 120 KV.

Pantallas reforzadoras fluorescentes (pantallas salinas)

Estas pantallas reforzadoras consisten en un soporte delgado y flexible sobre el que se extiende una capa fluorescente formada por microcristales de una sal metálica apropiada (normalmente wolframato cálcico).

Bajo la influencia de los rayos X las pantallas emiten luz a la que la película es sensible. La intensidad luminosa emitida por la pantalla es directamente proporcional a la intensidad de radiación X y produce un gran efecto intensificador sobre la película. Debido a la pérdida de calidad de imagen, inherente a este tipo de pantallas, se usan raras veces en radiografía industrial, aunque recientemente ha habido un resurgimiento interesante para aplicaciones especiales (magnificación de una imagen con tubos de rayos X micro foco, ver sección 13.3.).

Pantallas fluorometálicas

de las pantallas fluorescentes y de las pantallas de plomo existen también panta- llas fluorometálicas que, hasta cierto punto, combinan la ventaja de ambas. Estas pantallas poseen una hoja de plomo entre el soporte y la capa fluorescente.

El factor de refuerzo alcanzado con estas pantallas depende en gran medida de la sensibi- lidad espectral de la pelicula a la luz emitida por las pantallas; depende también del tiempo de exposición y de la temperatura.

Para obtener radiografías satisfactorias con pantallas fluorometálicas deben utilizarse con un film apropiado (película STRUCTURIX RCF con pantallas RCF). Cuando se hace un uso correcto pueden obtenerse reducciones de tiempos de exposición hasta de x10, compa- rada con pantallas de plomo, pero no hay un aumento constante de sensibilidad para toda la gama de energías de radiación y todos los tiempos de exposición.

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4.1. Fuentes de rayos X

El tubo de rayos X clásico consiste en una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho un alto vacío. En su interior lleva instalados los conjuntos anódico y catódico Véase Fig. 9. El cátodo contiene un filamento que emite electrones cuando se calienta a incandescencia por medio de una corriente eléctrica de pocos amperios Estos electrones emitidos son atrai- dos hacia el ánodo bajo el efecto de la tensión eléctrica aplicada entre cátodo y ánodo (el voltaje sobre el tubo) Esta corriente de electrones se concentra en un estrecho haz por medio de un "cilindro" o una "cúpula de concentración" El conjunto anódico consiste en un metal de alto punto de fusión incrustado en el bloque anódico que será el blanco donde impacta el flujo de electrones. En este impacto de los electrones se producen los rayos X. Cuanto mayor es el número atómico del elemento con el que chocan los electrones y mayor la velocidad de estos, mayor será la energía y el poder de penetración de la radiación producida. El metal anódico sobre el que impactan los electrones es generalmente wolframio. por dos razones, su elevado número atómico y su alto punto de fusión (3.400 °C aprox.).

Es esencial el uso de un material de alto punto de fusión debido a la enorme cantidad de calor disipado al formarse los rayos X máxime cuando el flujo de electronos se concentra en una área muy pequeña Solamente una pequeña parte (0,19% a 30 kV, 1% a 200 kV, 40% a 30-40 MeV) de la energía  cinética de los electrones se convierte en radiación X: el resto se transforma en calor

Refrigeración del ánodo

El calor que acompaña a la producción de la radiación X es bastante considerable, hasta el punto de que el ánodo ha de ser refrigerado. Esto se suele hacer de varias formas:

a. Por radiación.
El ánodo que consiste en una pastilla de wolframio se enfria por emisión de térmica radiación

b. Por convección El calor es conducido al exterior par una extensión de cobre del bloque anódico. El final de ésta extensión está sumergido en aceite u otro fluido aislante que se enfría por convección natural o forzada. La convección, sin embargo, proporciona un escaso grado de enfriamiento, lo que a su vez limita la intensidad del flujo electrónico (y como consecuencia, de la radiación X), a menos que se haga funcionar el tubo intermitentemente

c. Por circulación forzada de un fluido
En este caso, el calor es extraído del fondo del ánodo por un liquido en circulación. Para enfriar tubos bipolares se prefiere aceite, puesto que este liquido es un buen aislarte. Para enfriar tubos unipolares que normalmente tienen su ánodo conectado a tierra, se gana mucho empleando agua su calor especifico (mucho mayor que el del aceite) lo hace un refrigerante más eficaz. El liquido circula por medio de una bomba
4.2. El foco

El área anódica bombardeada por el flujo de electrones se llama "mancha focal" o "loco" Fig 10. Es esencial que esta area sea suficientemente grande para evitar sobrecalentamientos locales que puedan dañar el ánodo y para facilitar una rápida disipación del calor. Desde el punto de vista radiográfico, sin embargo, ha de ser lo más pequeña posible.

Se denomina "carga focal" a la carga en varios por mm2 sobre la mancha local (por ejem plo 200 W/mm2). Una carga relativamente alta puede ser aplicada a pequeñas manchas focales, más que a las grandes, puesto que el calor formado en el centro, no es disipado de la misma forma en ambos casos. Tamaño efectivo de la mancha focal. La proyección de la mancha focal sobre una superficie perpendicular al eje del haz de rayos X, se denomina "tamaño efectivo de la mancha local o simplemente "loco"
Tubos bipolares (Fig. 11 a)

El tubo bipolar presenta la ventaja de que la tensión respecto a tierra, tanto en el ánodo como en el cátodo, es igual a la mitad de la tensión en el tubo. Esto supone una gran ven- taja desde el punto de vista del aislamiento. La ventana de salida está necesariamente situada en el centro del tubo.

Los tubos bipolares suelen estar refrigerados por aire o aceite. Están diseñados para operar a voltajes de 100 a 420 KV, con intensidades de corriente de hasta 20 mA.

Según el diseño del ánodo, estos tubos pueden producir: a. un haz de radiación mono direccional b un haz de radiación panorámico oblicuo

c. un haz de radiación panorámico perpendicular al eje del tubo

Existen tubos con ventana de berilio, permeable a rayos muy blandos, tienen interés para trabajos que necesitan muy poca penetración: 5-20 KV.

Tubos unipolares (Fig. 11 b)

En éstos tubos el ánodo está conectado a tierra y es solamente el cátodo el que tiene una diferencia de potencial respecto a tierra. Esto permite simplificar el sistema de refrigeración del ánodo, de lo que resulta que para unidades de bajo o medio kilovoltaje se use este tipo de generador Muchos de los tubos especiales descritos en el capitulo siguiente son unipolares.

Tubos de rayos X especiales

Hay tubos con un ánodo largo y hueco-Fig. 11 (c)-cono sados como "tubos de ánodo largo" Esta disposición facilita el emplazamiento en el interior de tuberías de gran diámetro o en vasos cilindricos. Producen un haz de rayos X panorámico que cubre totalmente un cir. culo en torno al ánodo, que permite hacer una radiografía de una soldadura circu ar en una sola exposición.

4.3. Generadores de alto voltaje

Vista previa de rutades

Los equipos convencionales de rayos X para energías comprendidas entre 30 y 400 KV. han utilizado hasta ahora transformadores de gran capacidad para elevar la tensión, y rectificadores. Anteriormente los rectificadores fueron válvulas con cápsula de vidrio, pero más recientemente se han usado rectificadores de semiconductores, primeramente de selenio y más recientemente de silicio.
4.4. Equipos de rayos X de alta energía

El modelo de equipos descritos en la sección 4.3. se utiliza para generar rayos X de hasta 450 kV. Pero hay aplicaciones en radiografía industrial que necesitan radiación X de mucha mayor energía y poder de penetración, en el intervalo de 1 MeV-25 MeV. Por ello se han desarrollado equipos radiográficos especiales.

Unidades con transformadores acoplados

Fueron desarrollados para producir rayos X de 1 y 2 millones de voltios. Utilizan un trans- formador de núcleo de aire en un tanque con gas aislante, bobinas acopladas y un tubo de rayos X multisección. Han dejado de fabricarse por problemas en la construcción de ampollas de vidrio muy grandes.

Equipo de Van de Graaff (Fig. 14)

Vista previa de resultados Comprobación de errores

Vista previa de resultados

Finalizar

El generador de alto voltaje "Van de Graaff" trabaja sobre principios electrostáticos. Se com- pone de dos electrodos (1 y 4), cuya forma está concebida en función de la tensión local. Ambos electrodos se hallan rodeados de un gas no conductor, formando un sistema de una determinada capacidad que se carga por medio de una cinta sin fin de material aislante (8) que circula a alta velocidad.

Aceleradores lineales - Linacs (Fig. 15)

Estos equipos, que actualmente se construyen para operación a varias energías compren- didas entre 1 MeV y 30 MeV, tienen muchas ventajas intrínsecas tanto sobre los betatrones como sobre los equipos Van de Graaff y es verosimil que reemplace a muchos equipos de rayos X de alta energía. Las energías más usuales en linacs son 4 MeV y 8 MeV.

En el trayecto de onda linac, la aceleración de electrones desde el filamento incandescente hasta energias muy altas, se obtione "cabalgando" sobre ondas electromagnéticas de alta frecuencia que recorren un trayecto rectilineo a lo largo del tubo de aceleración. Los elec trones son empujados por pulsos de pocos microsegundos a una cadencia de unos cuantos cientos de pulsos por segundo. El diseño es tal, que dentro del trayecto principal de guía de ondas, la velocidad de los electrones y la velocidad de la fase de las ondas son iguales, de forma que los electrones pueden recibir continuamente energía de las microondas.

4.5. Producción de rayos X

En la mayoría de los aparatos de rayos X, la intensidad de la radiación emitida se mide en

miliamperios (mA) de corriente que pasa a través del tubo. La exposición se mide en (mA min). Con algunos equipos modernos de alta energia, como los linacs, la radiación se mide en unidades de radiación, por ejemplo, R por minuto a un metro de distancia (Rmm). Las unidades S.I. raramente se usan en equipos industriales.

4.6. Fuentes radiactivas

Radiactividad

Radiactividad es la propiedad que poseen los núcleos de ciertos elementos de emitir rayos

a. Byy. Los rayos ay ẞ son particulas portadoras de una carga eléctrica, mientras que los rayos Xson de naturaleza electromagnética. Hasta 1934 solo se conocia la radiactividad natu ral, pero durante aquel año, los fisicos Joliot y Curie produjeron por primera vez una sustancia radiactiva artificial. Al principio, las cantidades producidas fueron muy pequeñas para ser consideradas para fines industriales y fueron empleadas únicamente en experimentos de laboratorio (en biologia y medicina).

Fuentes radiactivas naturales

Los elementos pertenecientes a este grupo, que han sido usados en radiografía industrial, son el radio, radón y mesotorio. Dan una radiación muy dura, lo que los hace muy adecua- dos para el examen de objetos de mucho espesor.

Una ventaja del radio es su extraordinaria vida media (1.622 años). La desventaja de estas fuentes es la imposibilidad de obtenerlas de pequeñas dimensiones y suficiente intensi- dad y también su elevado precio.
Fuentes radiactivas artificiales

Se obtienen por fisión o irradiación en un reactor nuclear. De esta forma es posible obtener isotopos en relativamente grandes cantidades y en estado razonablemente puro. Los fac- tores que deciden su valor en NDT son, la longitud de onda e intensidad de radiación, su periodo o vida media y su actividad especifica; en efecto, solamente unos pocos de los muchos radioisotopos artificiales que se conocen son aptos para la radiografia.

"Vida media" de una fuente radiactiva La "vida media" de una fuente radiactiva es el periodo de tiempo en el que la intensidad de la radiación emitida disminuye hasta la mitad de su nivel inicial. Vista previa de resultados al Editar lista de

Comprobación de a Buscar destinado a direcciones saludo combinado-Actualizar etiquetas Escribir e insertar campos

Cada elemento radiactivo tiene su vida media caracteristica, por ejemplo, el iridio-192 es de 74 dias, el cesio 137 de 30 años, mientras que el coballo-60 es de 53 años y el iterbio-169 de 31 dias

Tras dos períodos de vida media, por ejemplo 148 dias con iridio-192, la actividad de una

fuente de 1 Ci quedará reducida a 0.25 Ci y tras tres periodos a 125 mCi, etc.. Actividad (intensidad de la fuente)La actividad de una fuente viene dada por el número de átomos que se desintegran en un tiempo dado. Se mide en beckerelios (Ba). El beckerelio es la cantidad de cualquier sustancia radiactiva en la que el número de desintegraciones es 1 por segundo (1 Bq - 1/s). La vieja unidad de intensidad (Curio, Ci) es todavia ampliamente usada.

Actividad específica

La actividad especifica de una muestra radiactiva es la actividad de 1 g de ésta sustancia

expresado en beckerelios (Bq/g) o (Cilg).

Para un número de beckerelios las dimensiones de una fuente radiactiva dependerá de su actividad específica.

Emisión especifica de rayos gamma

Una unidad muy utilizada en radiografia se basa en el concepto de la irradiación que pro- duce una fuente radiactiva, medida a una determinada distancia. Habitualmente, para fuen- tes radioisolópicas se usa el Rhm (röntgen por hora a 1 metro). También se utiliza muchas veces la constante específica de emisión gamma o factor K; medida a 1 cm de distancia de una fuente de 1 mCi.

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cuando la radiación pasa a través del cuerpo, una parte es absorbida. Los rayos X que no son absrobidos son utilizados para crear la imagen. La cantidad absorbida contribuye a la dosis de radiación del paciente. La radiación que pasa a través del cuerpo no contribuye a la dosis de radiación del paciente. La unidad científica de medición para la dosis de radiación del cuerpo entero, llamada "dosis efectiva" es el millisievert (mSv). Otras unidades de medición de la dosis de radiación incluyen el rad, el rem, el roentgen, el sievert, y el gray.

Las magnitudes y unidades de exposición son las encargadas de valorar la capacidad de ionización que posee un haz de radiación. Por esta razón, la magnitud de exposición se define como el cociente X = dQ / dm donde dQ es el valor absoluto de la carga total de todos los iones de un mismo signo producidos en el aire, cuando todos los electrones liberados por los fotones absorbidos en la masa dm hayan sido detenidos completamente en el aire. Es decir, supuesto un determinado volumen o masa sobre la que incide un haz de fotones de radiación X, una parte de ellos ocasionarán ionizaciones en sus átomos. De estas ionizaciones se desprenderán electrones que serán detenidos, en mayor o menor grado, por ese volumen o masa.

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Propiedades básicas de las radiaciones ionizantes 

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Propiedades básicas de las radiaciones ionizantes 

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Siempre que hablemos de radiaciones debemos relacionarlas directamente con una energía que se transmite por el espacio. Esta energía interacciona con la materia modificándola respecto a su estado inicial, rompe o altera las estructuras originales. Esta interacción ocurre y está descrita en el universo microscópico, el mundo de lo más pequeño.

2.1. Estructura de la materia

Cualquier porción de materia que tomemos, está compuesta por partículas minúsculas llamadas átomos. A su vez estas partículas también tienen una estructura bien definida, en ellas podemos diferenciar dos zonas: La corteza y el núcleo.

La corteza atómica está ocupada por los electrones, éstos son una de las partículas subatómicas existentes. Los enlaces entre átomos para formar moléculas, se realizan a nivel de cortezas atómicas, formándose una “nube electrónica” que envuelve a los núcleos.

En el centro del átomo está situado el núcleo y en el núcleo se encuentran dos de las partículas subatómicas: El protón y el neutrón.

El protón y el neutrón tienen prácticamente la misma masa, que es muy superior a la del electrón, casi dos mil veces mayor. Y mientras el protón y el electrón tienen carga eléctrica (positiva y negativa respectivamente), el neutrón no tiene esta propiedad.

En cuanto a las dimensiones de la corteza, encontramos que ésta ocupa prácticamente todo el volumen del átomo. Haciendo un símil aproximado en el que un átomo tiene el diámetro de una plaza de toros, nos encontraríamos que el núcleo no ocupa un espacio mayor que la moneda de un euro situada en el centro.

Por tanto, esta unidad de materia que llamamos átomo tiene una densidad muy baja, excepto en una zona bien precisa, el núcleo, dónde se concentra prácticamente toda la masa.

2.2. Tipos de radiaciones ionizantes

Para distinguir y dar nombre a los diferentes tipos de radiaciones ionizantes es conveniente realizar una clasificación en función de las propiedades de esta radiación o según sea el origen o fuente de dicha radiación.

Radiación electromagnética

Este grupo incluye a toda aquella radiación del espectro electromagnético, con una energía muy elevada debido a su alta frecuencia, capaz de ionizar los átomos y romper los enlaces moleculares.

La radiación electromagnética se define por la frecuencia asociada a ésta y la energía de la radiación será proporcional a dicha frecuencia. Se suele utilizar el eV (electronvolt) como unidad de medida de la energía asociada.

Dentro de este grupo se distingue entre la Radiación Gamma (γ) y los Rayos X. Esta distinción se realiza en función del origen de la radiación; La fuente de los rayos gamma está en los núcleos atómicos de las sustancias radiactivas. Por el contrario, el origen de los rayos X es artificial, generado en un tubo de rayos catódicos, en el que se aplica una tensión muy elevada entre el ánodo y el cátodo para producir radiación ionizante.

El rango de energías asociadas a los rayos gamma es muy amplio y en todo caso los valores suelen ser superiores a las energías de los rayos X utilizados más comúnmente.

Dentro de la representación del espectro electromagnético, los rayos gamma (γ) figuran en la parte correspondiente a las energías más altas y por tanto asociados a frecuencias muy elevadas, por encima de 3*1018 Hz.

Radiación formada por partículas subatómicas

Las partículas que constituyen dicha radiación tienen unas propiedades determinadas de masa y carga eléctrica.

El origen de estas radiaciones está en el núcleo de átomos radiactivos inestables, que se desintegran emitiendo algunas de las siguientes partículas:

Radiación β: Está compuesta por electrones (carga negativa), o positrones (electrones con carga positiva).

Radiación α: Está compuesta por núcleos de Helio, es decir dos protones y dos neutrones. Es por tanto una partícula mucho más pesada que las descritas en puntos anteriores.

Radiación de neutrones: Se caracteriza por la emisión de neutrones altamente energéticos. Normalmente de origen artificial. Cuando un núcleo radiactivo emite una de estas partículas pasa a ser un elemento químico distinto. Mientras en una muestra estén presentes átomos con el núcleo inestable, éstos se irán transformando hasta que no quede ninguno. El tiempo que tarda en desintegrarse una muestra de material radiactivo es una característica de cada tipo de núcleo, y va desde una fracción de segundo hasta centenares de años.

2.3. Interacción de las radiaciones con la materia

La característica fundamental de las radiaciones ionizantes es que su energía asociada es tal que, en la colisión entre éstas y el átomo, son capaces de arrancar electrones de la corteza de éste y romper los enlaces moleculares, con lo que el medio que es atravesado por las radiaciones ionizantes presenta una elevada concentración de iones, y las grandes moléculas características de los tejidos orgánicos (ADN, proteínas, etc.) son fragmentadas o rotas a veces de forma irreversible.

Esta interacción se interpreta como un choque de las partículas incidentes que constituyen la radiación, contra las moléculas o átomos del medio contra el cual inciden. La velocidad inicial que llevan las partículas antes del impacto está directamente asociada a la energía de la radiación.

El tipo de radiación y su energía asociada; son los parámetros básicos a la hora de evaluar la protección necesaria contra el tipo de radiación.

Cuando un haz de radiación incide en un medio siempre va a sufrir un proceso de atenuación, a causa de los múltiples impactos que sufren las partículas incidentes contra los átomos del medio. Este concepto de atenuación es muy importante pues la protección contra las radiaciones se consigue con un grosor suficiente de material adecuado, interpuesto entre la fuente de radiación y la persona o personas a las que se quiere proteger.

Atenuaciones para las distintas radiaciones:

• Radiación α: A causa de estar constituida por partículas cargadas, con una masa muy elevada y de un tamaño relativamente grande, la probabilidad de interaccionar aumenta, por lo que se atenúa rápidamente al atravesar barreras. Una hoja de papel es suficiente para anular prácticamente todo el haz de una radiación de estas características.

• Radiación β: Con un poder de penetración unas mil veces superior que las partículas a, son suficientes unos pocos mm de lámina metálica o unos pocos metros de aire interpuestos al haz de radiación, para reducir éste a niveles insignificantes.

• Radiación electromagnética:

-Radiación γ: En este caso, debido a que las partículas asociadas a esta radiación (fotones) no tienen masa ni carga eléctrica, su capacidad de penetración es muy elevada. En cualquier caso la protección a radiación gamma es la que más dificultades plantea debido a esta característica, y pueden ser necesarios grosores muy importantes de hormigón o plomo para atenuarla suficientemente.

-Rayos X: La menor energía que en general está asociada a los Rayos X respecto a los rayos gamma, hacen que éstos no sean capaces de atravesar grosores muy elevados de un material de elevada densidad. Placas delgadas de plomo son suficientes.

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Proceso de Radiografía Industrial

El método de Radiografía Industrial se basa en el principio de la absorción diferencial de radiación penetrante de un objeto. La radiación penetrante puede ser: Radiación Electromagnética o Radiación de Partículas (Rayos-X, Rayos Gamma o Neutrones). Las diferentes secciones de un objeto bajo prueba absorben cantidades diferentes de radiación penetrante dependiendo de las diferencias de densidad, variaciones en su espesor y diferencias en sus características de absorción que pueden ser causadas por una variación de su composición.

En este método comúnmente se utilizan fuentes de Rayos Gamma como la fuente de energía que penetra el objeto. Como medio de registro de las variaciones de energía que penetran el objeto se utiliza películas radiográficas, la radiografía digital utiliza paneles que producen imágenes digitales. La siguiente Figura muestra el proceso.

Observa la imagen anterior, seguramente puedes ver que en el medio de registro (Película Radiográfica) se encuentran unas zonas más oscuras que otras. Esta diferencia se debe a que el objeto presenta zonas con discontinuidades (secciones blancas en el objeto). En este caso las discontinuidades producen una variación del espesor del objeto que ofrece una menor resistencia al paso de la radiación. En la Película Radiográfica  se ven más oscuras porque permiten que una mayor cantidad de energía se registre en la película, es decir estas zonas ofrecen menor resistencia al paso de la radiación. Las zonas del objeto sin discontinuidades se observan menos oscuras porque hay mayor espesor en el material que se opone al paso de la radiación, por lo que una menor cantidad de radiación llega a la Película.

Principales Aplicaciones de la Radiografía

Las aplicaciones principales de la Radiografía Industrial involucran la prueba de soldaduras y fundiciones, particularmente cuando se tiene la necesidad de asegurar la ausencia de discontinuidades internas críticas en componentes nuevos. La Radiografía comúnmente se usa en la inspección de fundiciones de pared gruesa y para inspección de soldaduras en recipientes sujetos a presión, calderas, tuberías, tanques de almacenamiento y estructuras. Este método también se utiliza para verificar la sanidad de las reparaciones realizadas por soldadura en equipos. Existen otras aplicaciones especiales como la verificación de ensambles de componentes electrónicos y eléctricos.

Discontinuidades Detectables por Radiografía Industrial

Este método puede detectar inclusiones metálicas y no metálicas, falta de fusión, grietas, porosidad, falta de penetración, roturas en caliente, rechupes, grietas por contracción, cavidad tubular y otras discontinuidades típicas del proceso de fundición. En general detectará toda aquella discontinuidad que produzca: variación en el espesor del objeto, variación de densidad o variación en características de absorción de la radiación.

La imagen de arriba muestra la radiografía de una soldadura con una grieta transversal. En esta imagen puedes observar la zona más oscura que corresponden a la grieta transversal en la soldadura. La grieta se observa como una línea oscura fina transversal a la longitud de la soldadura. La zona más clara en el centro de la soldadura corresponde al exceso de material causado por el refuerzo de raíz. El color gris oscuro corresponde al material aporte de a soldadura.

Ventajas de la Radiografía

El método de Radiografía Industrial se aplica a cualquier material que puede ser penetrado por la radiación ionizante.

Proporciona un registro permanente de la respuesta del ensayo. La Película se guarda como evidencia de la aceptación de un objeto ensayado. También se puede guardar la evidencia de los defectos encontrados.

Permite observar directamente la naturaleza del defecto localizado, por lo que los defectos son fácilmente interpretables.

Limitaciones de la Radiografía

Este método cuenta con su principal limitante en el acceso a las dos superficies del objeto. Acceso a una superficie frontal para colocar la fuente y acceso la superficie posterior para colocar la película radiográfica.

También se deben observar medidas de seguridad radiológica, ya que la radiación afecta gravemente a la salud de ser humano. El personal que toma las placas radiográficas debe contar con un registro de la dosis de radiación que ha absorbido durante toda su vida laboral.

La geometría de la pieza juega un papel muy importante. Las geometrías complejas no pueden ser inspeccionadas por radiografía o su aplicación se limita.

Las discontinuidades laminares (perpendiculares a la radiación) no pueden ser detectadas porque no proporcionan una variación de espesor significativa.

El mundo de las Pruebas No Destructivas es realmente fascinante. Te invito a seguir leyendo mi Blog. Poco a poco agregaré información de mayor utilidad teórica y práctica, siguiendo las aplicaciones más comunes de la industria mexicana. En la barra lateral encontrarás los temas que te interesan.