Indice1. Fundamentos tericos del ensayo radiogrfico2. Desarrollo del Ensayo3. Bibliografa consultada

1. Fundamentos tericos delensayoradiogrficoDefinicin y origen de los rayos-XSe trata de unaradiacinelectromagntica penetrante, con una longitud de onda menor que laluzvisible, producida bombardeando un blanco generalmente de wolframio con electrones de altavelocidad. Los rayosX fueron descubiertos de forma accidental en 1895 por el fsico alemn Wilhelm Conrad Roentgen mientras estudiaba los rayos catdicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. A pesar de que el tubo estaba dentro de una caja de cartn negro, Roentgen vio que una pantalla de platinocianuro de bario, que casualmente estaba cerca, emita luz fluorescente siempre que funcionaba el tubo. Tras realizarexperimentosadicionales, determin que la fluorescencia se deba a una radiacin invisible ms penetrante que la radiacin ultravioleta. Roentgen llam a los rayos invisibles "rayosX" por sunaturalezadesconocida. Posteriormente, losrayos Xfueron tambin denominados rayos Roentgen en su honor.Naturaleza de los rayos-XLos rayosX son radiaciones electromagnticas cuya longitud de onda va desde unos 10nm hasta 0,001nm (1nm o nanmetro equivale a 10-9m). Cuanto menor es la longitud de onda de los rayosX, mayores son su energa ypoderde penetracin. Los rayos de mayor longitud de onda, cercanos a la banda ultravioleta del espectro electromagntico, se conocen como rayosX blandos; los de menor longitud de onda, que estn ms prximos a la zona de rayos gamma o incluso se solapan con sta, se denominan rayosX duros. Los rayosX formados por una mezcla de muchas longitudes de onda diferentes se conocen como rayosX blancos, para diferenciarlos de los rayosX monocromticos, que tienen una nica longitud de onda. Tanto la luz visible como los rayosX se producen a raz de las transiciones de los electrones atmicos de una rbita a otra. La luz visible corresponde a transiciones de electrones externos y los rayosX a transiciones de electrones internos. Los rayos gamma, cuyos efectos son similares a los de los rayosX, se producen por transiciones de energa en el interior de ncleos excitados. El espectro de difraccin de la luz se observa en la figura 1.

fig. 1 Espectro de difraccin de la luzLos rayosX se producen siempre que se bombardea un objeto material con electrones de alta velocidad. Gran parte de la energa de los electrones se pierde en forma decalor; el resto produce rayosX al provocar cambios en los tomos del blanco como resultado del impacto. Los rayosX emitidos no pueden tener una energa mayor que la energa cintica de los electrones que los producen. La radiacin emitida no es monocromtica, sino que se compone de una amplia gama de longitudes de onda, con un marcado lmite inferior que corresponde a la energa mxima de los electrones empleados para el bombardeo.Tubo de rayos-XCarcasa protectora: el tubo de rayos X, siempre est montado en una carcasa protectora, formada de plomo, y diseada para controlar los serios peligros que afectaron a la radiologa en susprincipios, (exposicinexcesiva a la radiacin, descarga elctrica). La carcasa protectora proporciona tambin un soporte mecnico al tubo de rayos X, y lo protege frente al posibledaoproducido por la manipulacin descuidada. Cuando se producen, los rayos X son emitidos con la misma intensidad en todas las direcciones, pero nosotros solo empleamos los emitidos a travs de una seccin especial del tubo de rayos X, llamada ventana. Los rayos X emitidos a travs de la ventana se conocen como haz til, los restantes que se escapan a travs de la carcasa protectora son, la radiacin de fuga.La carcasa protectora, alrededor de algunos tubos de rayos X, contieneaceiteque acta como aislante tcnico y refrigerador.Envoltura de cristal: el de rayos X, es un tipo especial de tubo de vaco, los componentes del tubo se encuentran dentro de una envoltura de cristal. Esta envoltura, que debe de ser fabricada de unvidrioque pueda soportar el tremendo calor generado, mantiene el vaco, lo cual hace posible unaproduccinmas eficaz de rayos X, y prolonga la vida del tubo. Si estuviera lleno degas, disminuira el flujo de electrones que van del ctodo al nodo, se produciran menos rayos X y se creara mas calor. La ventana del tubo es de un cristal mas fino que deja filtrar los rayos X. Es un segmento que permite una mxima emisin de rayos X con absorcin mnima por la envoltura de cristal.Ctodo: parte negativa del tubo de rayos X, tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque.Filamento: es una espiral de alambre que emite electrones al ser calentado. Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo suficientemente intensa, de aproximadamente 4 a 5 Ampere o superior, los electrones de la copa externa del filamento entran en ebullicin y son expulsados del filamento, este fenmeno se conoce como emisin termoinica. Los filamentos suelen estar formados por Tungsteno Trico, el Tungsteno proporciona una emisin termoinica mayor que otrosmetales. Su punto defusines de 3410 C, de forma que no es probable que se funda con el calor, adems no se evaporiza, puesto que si lo hiciera el tubo se llenara rpidamente de gas. La adicin de un uno a un dos por ciento de Torio al filamento de Tungsteno, incrementa laeficaciade la emisin de electrones y prolonga la vida del tubo.La copa de enfoque es un refuerzo metlico del filamento, condensa el haz de electrones en un rea pequea del ctodo. La efectividad de la copa de enfoque depende de tres factores:1- La corriente del filamento que regula la cantidad de rayos X de salida.2- El tamao del filamento impone el tamao del foco efectivo que se produce en el nodo. Los tubos de rayos X suelen llevar dos filamentos de diferente tamao, que proporcionan dos puntos focales; el punto focal de tamao pequeo se asocia con el filamento menor y se emplea cuando se necesitanimgenesde alta resolucin. El punto focal de tamao grande se asocia con el filamento mayor y se emplea cuando se necesitantcnicasque produzcan gran cantidad de calor.3- La situacin de uno u otro suele hacerse con el selector que se encuentra en la consola decontrol.Anodo: es el lado positivo del tubo de rayos X, existen dos tipos: estacionarios y rotatoriosEl nodo tiene tresfuncionesen el tubo de rayos X:1- Es un conductor elctrico2- Proporciona soporte mecnico al blanco.3- Debe ser un buen conductor trmico, cuando los electrones chocan con el nodo, ms del 99% de su energa cintica se convierte en calor, que debe ser eliminado rpidamente antes de que pueda fundir el nodo. Elcobrees el material ms utilizado en el nodo.Punto focal: es el rea del blanco desde la que se emiten los rayos X. Constituye la fuente de radiacin.Blanco: es el rea del nodo con la que chocan los electrones procedentes del ctodo. En los tubos de nodo estacionario, el blanco consiste en una pequea placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre. En los tubos de nodo rotatorio, el disco que gira es el blanco, normalmente esta formado por una aleacin de Tungsteno mezclada con Torio, que proporciona unaresistenciaadicional para soportar el esfuerzo de la rotacin rpida.El Tungsteno es el material elegido para el blanco.Equipo de rayos-X utilizado en la prcticaEn la figura 3 se observa el dispositivo utilizado para la realizacin de la prctica radiogrfica.Se trata de un equipomarcaPhilips, cuya capacidad de tensin es 200 KV, y una generacin de corriente de 5 mA.

figura 3 Equipo de generacin de rayos-XDefinicin y origen de los rayos gammaSe puede definir a los rayos gamma como aquella radiacin electromagntica de altas energas asociada a la radiactividad. Radiactividad es la desintegracin espontnea de ncleos atmicos mediante la emisin de partculas subatmicas llamadas partculas alfa, que slo penetran unas milsimas de centmetro en elaluminioy partculas beta, que son casi 100 veces ms penetrantes. En experimentos posteriores se sometieron las emisiones radiactivas a campos elctricos y magnticos, y estaspruebaspusieron de manifiesto la presencia de un tercer componente, los rayos gamma, que resultaron ser mucho ms penetrantes que las partculas beta. En un campo elctrico, la trayectoria de las partculas beta se desva mucho hacia el polo positivo, mientras que la de las partculas alfa lo hace en menor medida hacia el polo negativo; los rayos gamma no son desviados en absoluto. Esto indica que las partculas beta tienen carga negativa, las partculas alfa tienen carga positiva (se desvan menos porque son ms pesadas que las partculas beta) y los rayos gamma son elctricamente neutros.Radiacin gammaLas emisiones alfa y beta suelen ir asociadas con la emisin gamma. Los rayos gamma no poseen carga ni masa; por tanto, la emisin de rayos gamma por parte de un ncleo no conlleva cambios en suestructura, sino simplemente la prdida de una determinada cantidad de energa radiante. Con la emisin de estos rayos, el ncleo compensael estadoinestable que sigue a losprocesosalfa y beta. La partcula alfa o beta primaria y su rayo gamma asociado se emiten casi simultneamente. Sin embargo, se conocen algunos casos de emisin alfa o beta pura, es decir, procesos alfa o beta no acompaados de rayos gamma; tambin se conocen algunos istopos que emiten rayos gamma de forma pura. Esta emisin gamma pura tiene lugar cuando un istopo existe en dos formas diferentes, los llamados ismeros nucleares, con el mismo nmero atmico y nmero msico pero distintas energas. La emisin de rayos gamma acompaa a la transicin del ismero de mayor energa a la forma de menor energa. Un ejemplo de esta isomera es el istopo protactinio234, que existe en dos estados de energa diferentes, y en el que la emisin de rayos gamma indica la transicin de uno al otro. En la figura 4 se observa la generacin de radiacin gamma.

figura 3 Generacin de radiacin gammaIndicadores deCalidaddeimagen(I.C.I.)Losindicadoresde calidad de imagen consisten en alambres o plaquetas escalonadas del mismo material que el objeto a radiografiar, cuyos dimetros o espesores representan por ej. el 1%, 2%, 3% del espesor mximo del objeto, permitiendo evaluar por comparacin la calidad radiogrfica.El indicador se coloca sobre la cara del objeto que enfrenta la radiacin en la parte ms alejada del film (zona de mayor espesor) y en la posicin geomtricamente ms desfavorable, por ejemplo, en el extremo ms alejado respecto del punto en que la radiacin incide normalmente. El espesor del hilo o escaln ms delgado que sea visible en la radiografa, es el que permite evaluar la calidad de la tcnica radiogrfica cesada.En eldesarrollodel ensayo se utilizarn dos tipos de indicadores de calidad de imagen:INDICADORES DIN (1): De acuerdo a la norma DIN 54.109, la calidad de imagen se caracteriza por el alambre ms delgado de una serie de alambres de diversos dimetros que varan segn la progresin geomtrica adoptada por el I.I.W. / I.I.S.. Estos van embutidos en un materialplsticotransparente.INDICADORES ASME (2): Este indicador de calidad de imagen responde a las especificaciones de la American Society of Mechanical Engineers. El espesor normal del indicador es igual al 2 % del espesor a radiografiar, este espesor se indica con nmeros de plomo cuya altura no ha de ser inferior a 3/32" (2,4 mm.).La disposicin de los indicadores, las probetas, el chasis con la placa radiogrfica y la pantalla reforzadora de plomo a utilizar enel ensayose representa en las figuras 4 y 5.Fig. 4 Disposicin para el nsayo radiogrfico de dos probetas: engranaje y labe de turbinaFig.5 Disposicin para el nsayo radiogrfico desoldaduralongitudinal2.Desarrollo del EnsayoA continuacin se presentan los tests llevados a cabo en elLaboratoriode Mediciones yEnsayosIndustriales, correspondientes al presenteInformede Laboratorio, durante los das 02/09/02 y 23/09/02, realizados en la Facultad RegionalBuenos Airesde laUniversidadTecnolgica Nacional. Para efectuar los ensayos se dispone de un equipo de radiografa industrial con las siguientes caractersticas: Marca: Philips Capacidad de tensin: 200 KV Capacidad de corriente: 5 mA..Exposicin radiogrfica de las probetasPROBETA N1: "Pieza obtenida por pulvimetalurgia delhierro: engranaje".a. Material utilizado:Se dispone de:- 1 probeta: engranaje, 80 mm, no se observan defectos superficiales a simple vista. 1 chasis donde se coloca la pelcula o placa de celuloide 2 pantallas reforzadoras de plomo. Indicadores de calidad de imagen DIN 54.109 Detector de radiacin Graetz: esc. amarilla: 0-10 mr/H. esc. roja: 0-100 mr/H.a. Parmetros de ensayo:b. Espesor a radiografiar: 10 mm.Voltaje utilizado: 140 KV.Distancia foco-pieza: 700 mm.Intensidad de corriente: 3 mA/minTiempode exposicin: 3 min.Exposicin: 9 mA.Pelcula utilizada: AGFA-Gevaert Structurix D7Indicador de Calidad de Imagen: DIN 54.109, BZ observable hasta hilo N 12: 6ISO12Se coloca la pieza a radiografiar sobre el chasis, el que a su vez dispone de dos pantallas reforzadoras de plomo por debajo y por encima, para concentrar el efecto de los rayos, los cuales inciden desde la parte superior donde se encuentra la fuente o foco de emisin de rayos-X.Se colocan los I.C.I. sobre la probeta en las zonas de mayor espesor, o en aquellas zonas donde la radiacin no es perpendicular a la pieza.c. Realizacin del ensayod. Normas empleadasLasnormasutilizadas para la realizacin del presente ensayo son:ASTM 94/93 "Gua standard de ensayos radiogrficos".ASTM E1030 "Mtodopara ensayos radiogrficos enmateriales metlicos fundidos".PROBETA N2: "Alabe de turbina".a. Material utilizado:Se dispone de:- 1 probeta: labe de turbina, largo 90 mm, no se observan defectos superficiales a simple vista. 1 chasis donde se coloca la pelcula o placa de celuloide 2 pantallas reforzadoras de plomo. Indicadores de calidad de imagen DIN 54.109 Detector de radiacin Graetz: esc. amarilla: 0-10 mr/H. esc. roja: 0-100 mr/H.a. Parmetros de ensayo:b. Espesor a radiografiar: 10 mm.Voltaje utilizado: 140 KV.Distancia foco-pieza: 700 mm.Intensidad de corriente: 3 mA/minTiempo de exposicin: 3 min.Exposicin: 9 mA.Pelcula utilizada: AGFA-Gevaert Structurix D7Indicador de Calidad de Imagen: DIN 54.109, BZ observable hasta hilo N 12: 6 ISO 12Se coloca la pieza a radiografiar junto con el engranaje utilizado anteriormente sobre el chasis, el que a su vez dispone de las pantallas reforzadoras de plomo por debajo y por encima, para concentrar el efecto de los rayos, los cuales inciden desde la parte superior donde se encuentra la fuente o foco de emisin de rayos-X.Se colocan los I.C.I. sobre la probeta en las zonas de mayor espesor, o en aquellas zonas donde la radiacin no es perpendicular a la pieza.c. Realizacin del ensayoLas normas utilizadas para la realizacin del presente ensayo son:ASTM 94/93 "Gua standard de ensayos radiogrficos".ASTM E1030 "Mtodo para ensayos radiogrficos en materiales metlicos fundidos".PROBETA N3: "Placa deacerocon cordn de soldadura X longitudinal".d. Normas empleadase. Material utilizado:Se dispone de:- 1 probeta: chapa de acero con cordn de soldadura longitudinal, largo 120 mm. Tipo de soldadura X. 1 chasis donde se coloca la pelcula o placa de celuloide 2 pantallas reforzadoras de plomo. Indicadores de calidad de imagen DIN 54.109 1 Indicador ASME N 25 Detector de radiacin Graetz: esc. amarilla: 0-10 mr/H. esc. roja: 0-100 mr/H.a. Parmetros de ensayo:b. Espesor a radiografiar: 25 mm.( se adopta estandar 20 mm.)Voltaje utilizado: 180 KV.Distancia foco-pieza: 700 mm.Intensidad de corriente: 4 mA/minTiempo de exposicin: 7 min.Exposicin: 28 mAPelcula utilizada: KODAK AA400 (gerar 7)Indicador de Calidad de Imagen: DIN 54.109, BZ observable hasta hilo N 10.Se coloca la chapa a radiografiar sobre el chasis, el que a su vez dispone de las pantallas reforzadoras de plomo por debajo y por encima, para concentrar el efecto de los rayos, los cuales inciden desde la parte superior donde se encuentra la fuente o foco de emisin de rayos-X.Se colocan los I.C.I. sobre el cordn de soldadura y el penetrador ASME sobre un lateral del cordn, endireccinparalela al mismo.c. Realizacin del ensayod. Normas empleadasLas normas utilizadas para la realizacin del presente ensayo son:ASTM 94/93 "Gua standard de ensayos radiogrficos".ASTM E1030 "Mtodo para ensayos radiogrficos enmaterialesmetlicos fundidos".ASTM E142 "Control radiogrfico. Penetrador de plaqueta ASME".Proceso de revelado de las placasLas tres probetas utilizadas generaron 2 placas, las cuales fueron reveladas en conjunto siguiendo los pasos descriptos a continuacin:a. Revelado: La composicin del bao es de 1/3 parte delvolumende revelador G128 ms 2/3 partes deagua. El tiempo de revelado utilizado es de 6 minutos a 18C.b. Detenedor de revelado: La composicin del bao es de 1 litro de agua ms 30 ml. de cido actico glacial. El tiempo de exposicin dispensado es de 30 seg., en caso de utilizarse nicamente agua este debe ser de 2 a 3 minutos.c. Fijador de la imagen: Para fijar los haluros que se transforman en plata metlica, eliminando los haluros sin radiacin. La composicin del bao es de 4 litros de agua ms 1 litro de G128. El tiempo de exposicin requerido es de 2 minutos.d. Humectacin: Si bien no fue llevada a cabo esta etapa en el dearrollo del ensayo, esteprocesose utiliza para optimizar el escurrimiento de agua.e. Lavado: Se utiliza para lavar los excedentes de haluros de plata, gelatinas ycidos. Se dispensa un tiempo de 20 minutos a 18C.Resultados obtenidos en las placas yevaluacinde las probetasPROBETA N1: "Pieza obtenida por pulvimetalurgia del hierro: engranaje".Debido a una posible sobreexposicin no se observan los I.C.I.. La pieza no presenta fisuras o discontinuidades o detalles de rechupe evidentes sobre la placa radiogrfica.Ladensidadde pelcula en las diversas zonas demuestra la sobreexposicin a la que fue sometida: Dendidad en zona de dientes del engranaje: r 4,43. Dendidad en zona de mayor espesor del engranaje: r 2,62. Densidad en zona central del engranaje: r 4,97La pieza es aceptada por no presentar fisuras visibles en la placa. Se recomienda un nuevo ensayo evitando la sobreexposicin para obtener detalles ms precisos sobre el engranje.Clculode la penumbra geomtrica

F: tamao del foco o fuente = 2,5 mmSiendo t: espesor = 10 mm.do: distancia foco pelcula = 700 mm+10 mm(espesor) = 710 mm.PROBETA N2: "Alabe de turbina".Esta probeta fue expuesta junto con el engranaje, por lo que se observan tambin dificultades para observar los I.C.I. atribuble a una sobreexposicin. Densidad de placa sobre la pieza: 2,9 3,31A pesar de la sobreexposicin se observa una fisura en la zona de unin entre labe y cuerpo, observndose adems pequeos rechupes en la misma zona, por lo que se rechaza la pieza.Clculo de la penumbra geomtrica

F: tamao del foco o fuente = 2,5 mmSiendo t: espesor = 10 mm.do: distancia foco pelcula = 700 mm+10 mm(espesor) = 710 mm.PROBETA N3: "Placa de acero con cordn de soldadura X longitudinal".Se observa una raya central sobre el cordn en direccin axial a la soldadura. Esto indica una falta de penetracin total en la raz, distinguindose socavaduras.La densidad de pelcula en las diversas zonas es la siguiente: Densidad en zona de cordn de soldadura: r 2,07. Densidad en zona de chapa base: r 2,95.Se observa el alambre N 7 que corresponde a la serie 12 cuyo 0,25 mm., y procediendo segn los lineamientos de la norma DIN54.109 se obtiene la sensibilidad de la radiografa:

donde Ae: dimetro del menor hilo visiblee: espesor de la piezaRespecto del penetrador segn ASME 25, la placa es del tipo 2 1 T, la cual posee una sensibilidad del 1%.La pieza es rechazada por presentar defectos visibles en la placa: socavaduras y falta de penetracin en la raz del cordn.Clculo de la penumbra geomtrica

F: tamao del foco o fuente = 2,5 mmSiendo t: espesor = 25 mm.do: distancia foco pelcula = 700 mm+25 mm(espesor) = 725 mm.Conclusiones sobre el mtodo radiogrfico para deteccin de discontinuidadesEl ensayo no destructivo mediante radiografa industrial por rayos X o rayos gamma no presenta dificultades ante la mayora de los materiales metlicos, es apto para la deteccin de fallas internas permitiendo adems la caracterizacin de las mismas.Entrega unregistropermanente de la imagen obtenida, ofreciendo la posibilidad de observar ensambles internos y laobservacinde piezas de espesor mayor a los 100 mm.Sin embargo an en la actualidad esun ensayocaro, no es porttil, es peligroso para el operador debido a las radiaciones a las que puede quedar expuesto, en comparacin con otros ensayos no destructivos en los que se utilizan partculas magnetizables.3.BibliografaconsultadaLa bibliografa consultada responde a las siguientes publicaciones: "GUA DE TRABAJOS PRACTICOS-ENSAYOS DE MATERIALES", Ing. E. Alvarez e Ing.Cortez, apunte S5AP8 provisto por la Universidad Tecnolgica Nacional FRBA, 2002, Argentina. "MANUALDEL INGENIERO MECANICO", vol.1, Theodore Baumeister, Eugene Avallone y Theodore Baumeister III, editorial McGraw-Hill, 1992,Mxico. "ENCICLOPEDIA DE LATECNICAY DE LA MECANICA", vol.7, Juan J. Wahl, editorial Nauta, 1970,Italia.Autor:

Ezequiel Romero.

Datos personales: 26 aos - estudiante de 4 ao de Ingeniera Mecnica "Universidad Tecnolgica Nacional - Fac. Regional Buenos Aires".Ocupacin: Responsable de Validaciones perteneciente a la Gcia. de Garanta de Calidad - Laboratorios ROEMMERS.Tamao de archivo [zip]: 1,03 Mb.Categora: Materiales - Fsica - Tecnologa.Palabras clave: Ensayos no destructivos - Materiales metlicos - Radiografa industrial - Gammagrafa industrial.

Leer ms:http://www.monografias.com/trabajos11/gamma/gamma.shtml#ixzz3cfbNYSeD