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.  

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.