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sep. 10 de 2018
Concreto
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Resumen:

Los ensayos no destructivos se han practicado por décadas, más exactamente desde 1968. En general, estos proveen datos menos exactos que los ensayos destructivos en cuanto a proveer datos menos exactos acerca de la variable a medir. Se entiende como ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material al que no se le altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales.

*Artículo cortesía Rodrigo Anchico Indaguro/ Fundador de Ingeniería de Servicios Ltda., primer Laboratorio acreditado en Colombia con la norma ISO 17025.

Se denomina ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material al que no se le altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales; es decir, que implica un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción.

En general, los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos ya que no implican la destrucción del elemento. En ocasiones estos ensayos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

Las aplicaciones de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se resumen en los tres grupos siguientes:

  • Defectología: permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales, determinación de tensiones, detección de fugas.
  • Caracterización: evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas.
  • Metrología: control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.

Antecedentes

  • Los ensayos no destructivos se han practicado por décadas. Se tiene registro desde 1868 cuando se comenzó a trabajar con campos magnéticos en la detección de grietas superficiales en ruedas y ejes de ferrocarril; esta técnica de inspección evolucionada ahora se llama prueba por líquidos penetrantes (PT).
  • El desarrollo de los procesos de producción condujo a la aparición de la Evaluación No Destructiva (NDE) como nueva disciplina. A raíz de esta revolución tecnológica se suscitarían en el campo de las PND (Pruebas No Destructivas) una serie de acontecimientos que establecerían su condición actual.

Aplicaciones

Los ensayos no destructivos se utilizan en una gran variedad de actividades: en la industria automotriz, la aviación, la industria aeroespacial, la ingeniería nuclear, la industria manufacturera y petroquímica y la construcción.

En la construcción, las pruebas no destructivas se usan, entre otros, para ensayos de integridad de pilotes y pantallas, estructuras, puentes, vías y edificaciones. En esta oportunidad nos referimos a dos equipos de ensayos no destructivos particularmente útiles: el medidor de corrosión y el densímetro nuclear.

Equipo para análisis de la velocidad de corrosión

Puerto Riverport Barranquilla

Puerto Riverport Barranquilla. Crédito: Foto Argos.

Es muy utilizado para el análisis de estructuras, puentes, y en toda construcción donde se requiera determinar la corrosión para efectos de prevenir y realizar a tiempo reparaciones. La corrosión en el concreto reforzado con acero afecta la seguridad y durabilidad de las estructuras cuando la sección transversal de acero se reduce, lo que debilita la resistencia del concreto; el concreto se agrieta debido al aumento del volumen en el óxido y la unión de acero y concreto se reduce cuando se inician las grietas y el desprendimiento.

Una verdadera medida de la velocidad de corrosión es posible mediante la técnica de resistencia de polarización. Stern y Geary han establecido que la corriente de corrosión está relacionada linealmente con la resistencia a la polarización, lo que proporciona una medición cuantitativa directa de la cantidad de acero que se convierte en óxido en el momento de la medición. Por la ecuación de Faraday, esto se puede extrapolar para determinar la pérdida de sección de metal.

Algunos de los equipos para estas mediciones permiten realizar un mapeo rápido para clasificar fácilmente las áreas de una estructura. Miden el potencial de corrosión y la resistividad del hormigón y combinan estos dos parámetros para determinar las áreas de mayor corrosión. Usan el pulso galvanostático como técnica para determinar la resistencia de polarización lo que hace de esta, la prueba de campo más precisa actualmente disponible para la determinación de la tasa de corrosión.

Adicionalmente, estos equipos tienen la capacidad de medir la velocidad de corrosión en estructuras sumergidas o muy húmedas y permiten medir la eficiencia de protección catódica mediante el análisis de la impedancia eléctrica obtenida de una corriente alterna aplicada con confinamiento modulado, proporcionando un índice relativo del rendimiento de protección catódica como un porcentaje.

Mediante el uso de software especial se hace la interpretación gráfica, se cotejan, organizan y elaboran los informes con los datos generados desde el dispositivo. La implementación de estas opciones proporciona un sistema sin precedentes para el análisis de la tasa de corrosión de estructuras de concreto reforzado con acero.

Un sistema que puede ahorrar tiempo, dinero y esfuerzo en la evaluación de estructuras corroídas para su posterior rehabilitación.

Densímetro nuclear

Densímetro nuclear

Densímetro nuclear.

Crédito: Humboldt.

El uso de medidores nucleares ha sido ampliamente extendido en diversas aplicaciones industriales (medidores de espesor de papel, control de llenado, medidores, de humedad, medidores de densidad, entre otros.)

En control de humedad de suelos y en investigaciones geofísicas el densímetro nuclear es el más indicado, por su confiabilidad, precisión y rapidez. Sirve para cuantificar la densidad y la humedad en control de compactación de suelos (carreteras, ferrocarriles, aeropuertos, represas de agua, estructuras de tierra, puentes y otras estructuras) en construcciones de asfaltos (superficies de carreteras, parqueadores, entre otros.).

En las obras de construcción que requieren precisión y velocidad en los resultados de la densidad o compactación de los terrenos o asfaltos, no hay método más rápido y confiable que el uso de los densímetros nucleares, el método del cono y arena que es el tradicional y que sirve como base para la calibración de los otros métodos incluyendo el nuclear, sin duda, es el más preciso pero es muy lento y en los grandes movimientos de tierra y construcción ocasiona pérdidas económicas dado que las máquinas deben esperar largo tiempo para obtener resultados y seguir avanzando. Con los densímetros es cuestión de menos de 5 minutos realizar pruebas confiables.

El densímetro nuclear tiene dos fuentes radioactivas una de Cesio-137, un emisor de radiación gamma para cuantificar la densidad, y otra de americio 241: berilio, un emisor de neutrones que sirve para cuantificar la humedad.

Por tener una fuente radioactiva, la responsabilidad de la posesión y operación segura de densímetros nucleares es de la organización o individuo específicamente designado y reconocido como responsable por la Autoridad Nacional que rija la materia.

Es un equipo altamente confiable y seguro por lo que, si la persona que lo opera recibe un entrenamiento adecuado, es responsable y no abusa de exceso de confianza en su manipulación, resulta ser el método de medición en obras de tierra y pavimento más confiable, preciso y rápido.

Existen otros métodos no nucleares para realizar estas actividades, pero solo miden en suelos o en asfaltos por lo que deben adquirirse dos equipos, lo que es más costoso y su uso más complejo. Estos equipos realizan las mediciones mediante la técnica de espectroscopia de impedancia eléctrica.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

Las aplicaciones de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se resumen en tres grupos: defectología, caracterización y metrología.

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Conclusión

Concluyendo, existen tecnologías de pruebas no destructivas (NDT) para la evaluación de estructuras; muy importante conocerlas y definir con criterio profesional su utilización, así se garantizan resultados óptimos que permitan tomar decisiones acertadas en la valoración de una estructura y su posterior rehabilitación.

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