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CURSO DE INSPECCION RADIOGRAFICA NIVEL II
ELABORO: ING. JOSE LUIS DIEGO C.Octubre-2002
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INSPECCION RADIOGRAFICA
PARTE A. Protección radiológica.
CAPITULO I. Introducción.
1.1 Introducción.1.2 Definición de radiografía industrial.1.3 Protección radiológica
CAPITULO II. Fundamentos de Física Nuclear.
2.1 Estructura atómica.2.2 Números atómico y másico.2.3 Isótopos
CAPITULO III. Materiales radiactivos.
3.1 Producción3.2 Actividad3.3 Vida media3.4 Decaimiento radiactivo3.5 Actividad especifica3.6 Raíz de la soldadura
CAPITULO IV. Tipos de Radiación.
4.1 Radiación electromagnética4.2 Rayos X4.3 Rayos 4.4 Producción de rayos X
CAPITULO V. Interacción de radiación con materia
5.1 Ionización5.2 Efectos de interacción5.3 Roengten5.4 Ley del inverso cuadrado5.5 Capa de valor medio
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CAPITULO VI Efectos biológicos de la radiación.
6.1 Rem6.2 Limites de exposición6.3 Daños por radiación6.4 Radiosensitividad de los órganos6.5 Principios básicos de Protección Radiológica6.6 Concepto ALARA
CAPITULO VII Detección de la radiación
7.1 Geiger Muller7.2 Dosímetro de bolsillo7.3 Dosímetro de película7.4 Dosímetro termoluminiscente7.5 Calibración7.6 Espacios confinados7.7 Choques eléctricos
CAPITULO VIII. Mecanismos de radiación y fuentes de radiación.
8.1 Equipos de Rayos 8.2 Equipos de Rayos X8.3 Acelerador Van de Graaff8.4 Acelerador lineal8.5 Betatrón
PARTE B. Técnica radiográfica
CAPITULO IX. General
9.1 Tipos de fuentes de radiación electromagnética 9.2 Espectro electromagnético9.3 Calidad de radiación electromagnética
CAPITULO X. Principios básicos
10.1 Principios geométricos10.2 Penumbra geométrica10.3 Radiación dispersa10.4 Pantallas10.5 Portapelículas10.6 Película radiográfica
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10.7 Filtros
CAPITULO XI. Radiografías.
11.1 Formación de la imagen latente11.2 Densidad11.3 Densitometro11.4 Indefinición inherente 11.5 Aritmética de la exposición radiográfica11.6 Curvas de exposición11.7 Curvas características11.8 Descripción de clase y velocidad de película
CAPITULO XII Calidad de imagen.
12.1 Sensitividad radiográfica 12.2 Contraste radiográfico 12.3 Contraste de la película 12.4 Contraste del objeto 12.5 Definición12.6 Indicadores de Calidad de Imagen (IQI’s).12.7 Sensitividad equivalente
CAPITULO XIII Manejo de película.
13.1 Cuarto oscuro.13.2 Carga de película13.3 Procesado13.4 Revelador13.5 Enjuague13.6 Fijador
CAPITULO XIV Técnicas de exposición
14.1 Pared sencilla14.2 Pared doble14.3 Multipelícula
CAPITULO XV Fluoroscopia.
15.1 Principios15.2 Sensitividad15.3 Limitaciones y desventajas
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15.4 Visión directa e indirecta
PARTE C. Interpretación y evaluación
CAPITULO XVI Procesos de manufactura y discontinuidades asociadas.
16.1 Fundición.16.2 Forjado.16.3 Soldadura.
CAPITULO XVII Interpretación.
17.1 Recomendaciones para la interpretación. 17.2 Negatoscopio17.3 Indicaciones 17.4 Discontinuidades17.5 Defectos17.6 Indicaciones falsas.
CAPITULO XVIII Estándares, Códigos y Procedimientos.
18.1 Procedimientos18.2 ASME18.3 AWS
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PARTE A.
CAPITULO I. Introducción.
1.1 Introducción.
Pruebas No Destructivas
Es el empleo de propiedades físicas o químicas de materiales, para la evaluación indirecta de materiales sin dañar su utilidad futura.
Las Pruebas No Destructivas se clasifican en:
Pruebas No Destructivas Superficiales. Pruebas No Destructivas Volumétricas. Pruebas No Destructivas de Hermeticidad.
P.N.D. Superficiales: Nos proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materiales inspeccionados. Entre estos están los siguientes métodos:
VT - Inspección Visual. PT - Líquidos Penetrantes. MT - Partículas Magnéticas.
P.N.D. Volumétricas: Nos proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materiales inspeccionados. Entre estos están los siguientes métodos:
RT - Radiografía Industrial. UT - Ultrasonido Industrial.
P.N.D. de Hermeticidad: nos proporcionan información del grado que pueden ser contenidos los fluidos en recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control.
Los métodos de P.N.D. de hermeticidad son:
LT - Pruebas de Fuga.
1.2 Definición de radiografía industrial.
La radiografía es el único método que proporciona un registro permanente de resultados y es el método que mejor revela la naturaleza interna de la pieza bajo examinación.
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La inspección consiste en obtener una imagen, registrada en una película radiográfica, la cual es producto de la interacción de la radiación con el objeto sometido a examinación y la película misma. La Imagen presentará diferentes grados de densidad (ennegrecimiento) que revelarán las diferencias en espesores, cambios geométricos y la sanidad del objeto.
Para que la imagen radiográfica pueda ser usada como herramienta de aceptación o rechazo de una pieza inspeccionada debe cumplir con algunas condiciones especificas tales como, densidad, zonas de interés libres de indicaciones falsas, referencias y sensitividad.
La sensitividad radiográfica esta en función de la definición y del contraste, y es determinada por el uso de un accesorio denominado indicador de calidad de imagen IQI, comúnmente conocido como penetrometro. Los IQI pueden ser de varios tipos y su uso es especificado en los estándares aplicables para la inspección.
1.3 Protección radiológica.
La protección radiológica tiene como objetivo proteger a los individuos, sus descendientes y el medio ambiente de los efectos nocivos de las radiaciones ionizantes, así como evitar los efectos deterministicos y reducir la probabilidad de los estocásticos a un nivel que se considere aceptable, sin limitar indebidamente las prácticas benéficas con radiación.
CAPITULO II. Fundamentos de Física Nuclear.
2.1 Estructura atómica.
Elemento es una sustancia que no puede ser dividida químicamente en sustancias más simples. El hierro, cobalto, nitrógeno, etc., son ejemplos de elementos.
Compuestos se llaman a las sustancias que pueden ser separadas en una sustancia más simple por medios químicos. El agua es un compuesto, ya que ésta es una combinación química de los elementos oxígeno e hidrógeno.
Un átomo es la parte básica de un elemento el cual tiene todas las propiedades de este elemento.
Todos los átomos están compuestos por tres partículas principales o básicas: protones (+) partículas con carga positiva y relativamente pesadas, neutrones partículas de aproximadamente el mismo tamaño y peso que el protón pero sin carga eléctrica y electrones (-) partículas muy ligeras con respecto al protón, tiene carga negativa.
Los protones y neutrones están contenidos en el núcleo del átomo y los electrones giran alrededor del núcleo a diferentes niveles de energía dependiendo de su cercanía al núcleo.
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2.2 Números atómico y másico.
El número atómico o número “Z” esta basado en el número de protones que esta contenido en el núcleo de cada átomo.
El número másico o número "A", es el número total de protones mas neutrones (partes pesadas del átomo). Este numero determina los átomos diferentes del mismo elemento.
2.3 Isótopos
Atomos con el mismo número atómico pero diferente números de neutrones, se conocen como isótopos. Los isótopos de un elemento particular pueden tener propiedades nucleares muy diferentes.
Muchos de los isótopos, de varios elementos, existen en la naturaleza, aunque en la actualidad son mas comunes y utilizados para la inspección radiográfica los isótopos artificiales.
Un átomo excitado tendera a retornar lo mas rápidamente a su estado base, deshaciéndose de la energía de excitación. Este proceso puede ir acompañado de una radiación electromagnética.
La radiactividad consiste en la emisión espontánea de radiaciones por parte de los núcleos de las llamadas sustancias radiactivas. La forma espontánea en que ocurren estas emisiones es una manifestación de la inestabilidad o exceso de energía de los núcleos radiactivos y esto es solamente un aspecto del proceso de la desintegración radiactiva.
CAPITULO III. Materiales radiactivos.
3.1 Producción
Los isótopos artificiales son creados bombardeando un elemento con un exceso de neutrones. Esto se realiza en un reactor nuclear, donde el proceso de fisión nuclear produce una gran cantidad de neutrones libres.
Al exponerse el elemento en el reactor nuclear, absorbe algo de neutrones libres. Esto produce que se incremente el numero másico o numero "A". Cuando este exceso de neutrones desajusta o altera el balance del núcleo, el isótopo se vuelve inestable y puede decaer o desintegrarse hacia una forma estable.
Como se menciono anteriormente, algunos isótopos radioactivos o radioisótopos se encuentran en la naturaleza, tales como el radio y el uranio.
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3.2 Actividad
La desintegración radiactiva es la transformación de un núcleo a otro núcleo emitiendo una radiación. La rapidez de desintegración depende básicamente de la Energía del Núcleo y del tiempo.
Esta rapidez de desintegración se llama actividad radiactiva de unas sustancia dada. Y se define por el número de desintegraciones que ocurren por unidad de tiempo (A).
La unidad más comúnmente usada para medir la actividad es el Curie, y este se define como la actividad de una muestra en la que ocurren 3.7 x 1010 desintegraciones /seg.
1 curie (ci) = 37 x 109 desintegraciones / segundo. = 3.7 x 1010 desintegraciones / segundo.
A partir de 1975, la nueva unidad, del sistema internacional, es el Becquerel (bq).
1 Becquerel (bq) = 1 desintegración / segundo. Por lo tanto:
3.3 Vida media
El intervalo de tiempo que tiene que transcurrir para que la actividad se reduzca en una cierta proporción depende del radionúclido y es una característica del mismo. El intervalo de tiempo más usado se llama vida media (t½) o período de desintegración, y es el tiempo necesario para que la actividad se reduzca a la mitad de su valor inicial T½.
La actividad real de una fuente radiactiva puede determinarse en funcion de su vida media usando la siguiente formula:
A = A0 / 2t/t½
Donde:
A: es la actividad actualA0: es la actividad inicialT: es el tiempo transcurrido 3.4 Decaimiento radiactivo
Al desintegrarse una muestra radiactiva sus radionúclidos se irán transformando en núclidos de otros tipos, y es de esperarse que la actividad de la muestra también cambie con el tiempo. Esta variación de la actividad con respecto al tiempo constituye lo que se llama ley exponencial del decaimiento radiactivo.
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Dos isótopos radioactivos no tienen exactamente el mismo patrón de decaimiento. Un isótopo radioactivo puede desintegrarse por alguna de las siguientes formas:
Radiación . Radiación . Radiación asociada a una Radiación . Radiación asociada a una Radiación .
En la inspección por radiografía únicamente los rayos gamma son de interés para el radiógrafo.
3.5 Actividad especifica
La actividad especifica de cualquier fuente radioactiva es la actividad actual de la fuente dividida entre el peso en gramos de material radiactivo. (Ci/gm o Bq/gm)
Ejemplo:
Si 10 gramos de Ir-192 tienen una actividad de 80 curies, entonces la actividad especifica será de:
80 curies / 10 gramos = 8 curies por gramo.
CAPITULO IV. Tipos de Radiación.
4.1 Radiación electromagnética
Los rayos “X” y “” pertenecen a una familia de ondas, llamadas "electromagnéticas". Las ondas con la frecuencia mas baja están localizadas en el extremo izquierdo del espectro electromagnético (ver 9.2), mientras las ondas con mas alta frecuencia están localizadas en el extremo derecho.
Características conjuntas de los rayos “X” y “”.
Son ondas electromagnéticas; Tienen alta energía; Tienen longitud de onda relativamente corta; Viajan en línea recta a la velocidad de la luz; Tienen poder de penetración, que esta en función de su energía; Son absorbidos por la materia; que es directamente proporcional a la densidad y el
espesor del material e inversamente proporcional a la energía; Interactúan con la materia produciendo ionización; Son invisibles e incapaces de ser detectados por los sentidos del ser humano; y Viajan en forma de paquetes de energía llamados fotones o quantum.
4.2 Rayos X
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Tanto los rayos X como los γ no tienen masa ni peso, y nuestros sentidos no pueden detectarlos.
La energía de estos rayos se mide en:
Electrón-volt (ev) Miles de electrones volts (kev) millones de electrones volts (mev)
Es la energía cinética (de movimiento) que adquiere un electrón, al ser atraído por una diferencia de potencial de un volt.
Ejemplo: si un electrón es acelerado por un potencial de 100,000 volts (100 kv), el electrón tendrá una energía de 100,000 electrón-volts (100 kev).
Cuando se producen los rayos X existe un amplio rango de energías. No todos los electrones son acelerados con el máximo de voltaje en una maquina de rayos X. Sin embargo, cualquier rayo gamma producido por un isótopo radioactivo emite rayos de una o mas energías especificas.
La energía (mev) de los rayos X esta determinada por el voltaje aplicado al tubo de rayos X.La intensidad (número) de los rayos X esta determinada por la corriente (miliamperaje) aplicada al filamento del tubo de rayos
4.3 Rayos
Los rayos , o fotones, son pequeños paquetes de energía que se mueven a la velocidad de la luz. La energía de los fotones no desaparece, se transforma mediante un proceso conocido como Ionización.
Las energías son siempre las mismas para cualquier isótopo radioactivo. La energía (mev) de los rayos gamma, esta determinada por el tipo de fuente. La intensidad (número) de los rayos gamma esta determinada por la actividad del isótopo radioactivo.
El cobalto-60 emite dos rayos gamma duros, uno de estos rayos. De 1.33 mev es equivalente al rayo mas duro que pueda producir una maquina portátil de rayos X. El otro rayo producido por el cobalto-60 es de 1.17 mev. Para el caso del Ir-192 se generan rayos de 0.60, 0.47 y 0.31
Independientemente de la actividad o tamaño de un isótopo radioactivo, la energía de los rayos se mantiene.Generalmente, existen dos tipos de isótopos radioactivos que se usan en la industria radiográfica, el Co-60, y el Ir-192 que son un isótopos artificiales.
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Otros isótopos radioactivos que algunas ocasiones llegan a ser utilizados incluyen a: El Ra-226, que es un isótopo natural, El Cs-137, producido por el proceso de fisión nuclear; y El Tm-170, que también es un isótopo artificial.
4.4 Producción de rayos X
Los tubos de rayos X son equipos electrónicos que convierten la energía cinética de los electrones en radiación ionizante, conocida como rayos X. La producción de los rayos X se obtiene a través del efecto conocido como proceso Bremsstrahlung
En el proceso Bremsstrahlung se reduce o detiene completamente el electrón libre de alta energía.Un electrón libre puede sufrir una desaceleración dentro del campo eléctrico del núcleo atómico. La energía que es absorbida por el núcleo es excesiva de acuerdo con la necesidad real del átomo, debido a esto la energía es inmediatamente liberada en forma de un rayo X, de igual o menor energía que la absorbida por el núcleo.
Si el electrón fuese parado totalmente, el rayo X tendrá mas energía, igual a la energía cinética total del electrón.
Un tubo de rayos X esta constituido básicamente por:
1.- Envolvente de vidrio, en los equipos mas modernos son de un material del tipo metal-cerámica;
2.- Copa focalizadora, que evita la dispersión de los electrones y los dirige como un haz hacia el ánodo;
3.- Filamento que genera Electrones;4.- Anodo que contiene el blanco donde impactan los electrones;5.- Blanco usualmente de tungsteno, que es la zona donde se producen los rayos X.
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Entre el cátodo y el ánodo se establece una diferencia de potencial de varios kilovolts (kv), lo que ocasiona que los electrones generados en el filamento (debido al flujo de corriente eléctrica de unos cuantos miliamperes, ma), sean acelerados hacia el ánodo.
A mayor velocidad de los electrones, se obtiene una mayor energía de los rayos X producidos. Para lograr que estos electrones viajen a alta velocidad, se requiere una carga positiva sobre el ánodo.
Un material especial se coloca dentro del ánodo para que reciba el impacto de los electrones.
El tubo de rayos X-consiste de un tubo de vidrio sellado herméticamente con el mas alto vacío posible.
En un tubo de rayos X se producen dos tipos de rayos, rayos X continuos y rayos X característicos, como resultado del choque de los electrones de alta velocidad con el material del blanco.
Los rayos X continuos, radiación blanca o heterocromática. Se producen por la desaceleración o frenado brusco de los electrones por la interacción eléctrica con el núcleo de los átomos del material del blanco los cuales liberan inmediatamente la energía que pierden los electrones, en forma de rayos X de altas intensidades. Presentan un espectro de energías, como resultado de las diferentes energías que llevan los electrones al chocar con el blanco.
Los rayos X característicos. También se producen cuando un electrón de alta velocidad interactúa, en este caso, con los electrones orbitales de los átomos del blanco, creándose bandas angostas de alta energía. Los electrones en el átomo impactado se reacomodan por si mismos emitiendo el exceso de energía en forma de rayo X.
Los rayos X característicos tienen muy baja energía y son a menudo una fuente no deseable de radiación dispersa.
Normalmente el blanco es colocado en ángulo (aproximadamente 20°) y el tamaño proyectado del área bombardeada por los electrones es mas pequeño que el punto focal real.
Mas del 97% de la energía cinética de los electrones, se convierte en calor. Para disipar la temperatura tan elevada que se genera, los tubos de rayos X cuentan con un sistema de enfriamiento, el cual puede utilizar agua, aceite o aire.
La dirección esta determinada por la posición y angulación del blanco en el ánodo, y la colocación del aislamiento de plomo alrededor del tubo.
Cuando los tubos de rayos X son direccionados existe una ventana a través de la cual sale la radiación, el material de la ventana normalmente es de berilio.
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CAPITULO V. Interacción de radiación con materia
5.1 Ionización
Una de las leyes básicas de la naturaleza es que la energía no puede ser creada ni destruida, solo se transforma en diferentes formas de energía.
Un ión es un átomo cargado, un grupo de átomos, ó partículas atómicas cargadas con un signo positivo y negativo. Si se remueve un electrón de un átomo, este al tener una carga de más se transforma en un ión positivo.
Los iones se generan cuando un fotón choca con un electrón al penetrar en un material. El fotón empuja al electrón fuera de su átomo y transfiere algo de su energía al electrón. Esto da como resultado la ionización la cual puede generar un ión positivo y un ión negativo.
Los electrones producidos por esta ionización absorben parte de la energía del fotón y se mueven con diferentes velocidades en diferentes direcciones. Debido a que siempre que exista generación de rayos X se producirán electrones libres que al chocar con la materia producirán radiación dispersa o secundaría.
5.2 Efectos de interacción
El efecto fotoeléctrico ocurre principalmente con fotones de baja energía (10 KEV a 500 KEV). En el efecto fotoeléctrico, el electrón absorbe toda la energía del fotón. El fotón es debilitado en este proceso y algo de su energía es de absorción al remover un electrón. El efecto fotoeléctrico involucra la absorción completa del fotón. Parte de la energía es consumida en expulsar el electrón de su órbita y la restante imparte velocidad al electrón.
Recuerde que un fotón no es una partícula aunque actúe como tal. Cuando la energía del fotón es usada, no queda nada.
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Fotón incidente Electrón
El efecto Compton es una extensión lógica del efecto fotoeléctrico excepto que la energía del fotón no puede ser absorbida al remover el electrón, y hay energía que queda fuera. El exceso de energía toma la forma de un nuevo fotón que tiene una longitud de onda más larga. El nuevo fotón se mueve en un nuevo camino.
Si la energía del fotón es menor de 1.02 Mev solo pueden ocurrir los efectos descritos. Si la energía es superior a 1.02 Mev, al interaccionar el fotón con el núcleo, aquel desaparece y da lugar a una producción de pares electrón–positrón. El umbral en energía para este efecto se debe a que el equivalente en energía de la masa del positrón o electrón es igual a 0.511Mev y su suma es justamente 1.02Mev.
Estas energías cinéticas se perderán posteriormente a través de los mecanismos ya estudiados. El caso del positrón que es la antipartícula del electrón, o bien es un ejemplo de antimateria, no termina ahí. Cuando el positrón arriba a una energía cinética igual a cero, se aniquila con un positrón del medio, desapareciendo ambos y creándose un par de fotones, llamados de aniquilación, los cuales salen en direcciones opuestas.
5.3 Roengten
El término exposición se usa para describir un haz de radiación incidente sobre un cuerpo en cualquier punto.
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Fotón incidente
Fotón incidente
La exposición es el cociente de dQ entre dm, donde dQ es el valor absoluto de la carga total de los iones de un signo producidos en el aire cuando todos los electrones liberados por fotones en una masa de aire dm.
X = dQ / dm. Unidad: Coulomb / kg = C/kg
La unidad especifica en que se mide la exposición es el Roentgen (R).
1 R = 2.58 X 10-4 C/kg
5.4 Ley del inverso cuadrado
La intensidad de la radiación, está relacionada con la distancia desde la fuente por medio de lo que se conoce como ley del inverso del cuadrado. Esto es, La intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Esta forma puede usarse para relacionar intensidades relativas a dos distancias diferentes como se observa en la figura:.
Ix1 * r12 = Ix2 * r2
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5.5 Capa de valor medio
La capa de valor medio es el espesor del material que esta siendo expuesto a un haz de radiación, necesario para reducir la intensidad incidente a la mitad, es uno de los medios mas útiles y prácticos para expresar la calidad de un haz de radiación. El valor de este espesor es particular para un rayo y un material especifico.
TIPO DE RADIACIONDOSIS ENRH A 1 M
X 1CI O 1mA
ESPESOR DE LA CAPA HEMIREDUCTORA(mm)
150 KV200 KV250 KV
Co-60IR-192Th-170
110150210
1.30.480.025
CONCRETO
232731
664510
ACERO
3.56.07.0
22131.5
PLOMO
0.260.470.70
134
0.13
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r1
r2
x1 x2fuente
La tabla anterior muestra algunos valores de capa de valor medio para diferentes intensidades de radiación.
CAPITULO VI Efectos biológicos de la radiación.
6.1 Rem
En protección radiológica es necesario contar con una relación numérica bien definida entre la dosis absorbida y el efecto biológico que produce la dosis absorbida. La dosis absorbida es insuficiente para predecir la severidad o la probabilidad del efecto, por ello se ha introducido otra cantidad que se correlaciona con los efectos más importantes. Esta cantidad se denomina equivalente de dosis H y se define así:
H = DQN unidad: J/kg
Donde Q es el factor de calidad y N es el producto de todo los demás factores modificadores (Que incluyen rapidez de dosis, fraccionamiento de la misma, etc.). Por ahora la ICRP (Comisión Internacional de Protección Radiológica) le a asignado a N el valor de 1.
La unidad de equivalente de dosis es el Rem, aunque actualmente esta siendo sustituido por el Sievert (Sv).
1 Sv = 100 rem
6.2 Limites de exposición
Estos tienen como objetivo principal asegurar una protección adecuada, aún para individuos mas expuestos. Los límites de dosis no se aplican a aquellas exposiciones debidas a fuentes naturales de radiación o a las recibidas como pacientes en las practicas médicas.
Los requisitos para establecer los límites de dosis es mantenerlos por debajo del umbral del cual, un valor superior implicaría un daño irreversible en la persona expuesta.
Los límites de dosis reglamentarios autorizados en el Reglamento general de Seguridad Radiológica de la C.N.S.N.S (Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias) se representan en la tabla siguiente:
ZONA EXPUESTA
CUERPO TOTALORGANOS Y TEJIDOSCRISTALINO
LIMITE POR AÑOmSv
50500150
REM
55015
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6.3 Daños por radiación
Los daños por radiación están considerados en dos partes, los efectos somáticos y los efectos genéticos. Los efectos somáticos son aquellos los cuales son evidenciados en el individuo mismo; los efectos genéticos son aquellos los cuales son evidencias en generaciones subsecuentes.
6.4 Radiosensitividad de los órganos
La radiación afecta partes diferentes del cuerpo en maneras diferentes. Esta puede dañar la sangre y el hueso medular deteniendo la habilidad para llevar comida y hacer al cuerpo más susceptible a las enfermedades. Grandes dosis de radiación en la piel y al pericráneo puede dar como resultado un cáncer en la piel y provocar calvicie.
La exposición a la radiación del sistema digestivo puede detener la segregación de los jugos digestivos y causar vómito, diarrea y ulceras.
Los daños por radiación pueden impedir la habilidad del hígado y de la vesícula para funcionar como parte del sistema digestivo. Esto produce efectos en los pulmones dañando las cavidades de aire. En los ojos, la radiación puede fomentar el desarrollo de cataratas.
6.5 Principios básicos de Protección Radiológica.
Los medios principales utilizados para este propósito pueden resumirse brevemente como tiempo, distancia y blindaje
El medio más sencillo para reducir la exposición radiactiva y fácil de entender y utilizar es el tiempo. Es obvio que si permanecemos menos tiempo en una área radiactiva en particular nos resultara en una menor exposición recibida.
La distancia puede servir para reducir la exposición a la radiación de la persona. Entre más lejos de la fuente de radiación trabaje una persona, será menor la exposición que reciba. Las fuentes utilizadas en radiografía pueden ser generalmente consideradas como punto de la fuente. Para estas fuentes, la intensidad de la radiación, está relacionada con la distancia desde la fuente por medio de lo que se conoce como ley del inverso del cuadrado.
El tercer medio importante para reducir la exposición a la radiación es por medio del uso de blindaje. Este es el medio por el cual los rayos gamma son atenuados, o eliminados del haz, la atenuación dependerá principalmente de la densidad, del número atómico y del espesor del material. Por lo que los mejores materiales para blindaje son aquellos que contienen átomos pesados (gran número de electrones por átomo) y son muy densos.
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6.6 Concepto ALARA
La ICRP (International Commission of Radiological Protection) en el año de 1957 estableció como límite de absorción de dosis 5 Rems por año para personal ocupacionalmente expuesto (POE’s) y esta misma comisión en 1977 mantuvo la misma recomendación pero agrego que las dosis se mantuvieran “Tan bajas como razonablemente pueda lograrse” que es el concepto ALARA.
CAPITULO VII Detección de la radiación
Debido a que la radiación ionizante es un peligro potencial para el cuerpo y debido a que se han
fijado límites para las exposiciones del personal, es necesario el medir la cantidad de radiación
que recibe cada individuo ocupacionalmente expuesto. Normalmente se utilizan diferentes
aparatos en el monitoreo personal y cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas.
7.1 Geiger Muller
Este tiene también una cámara, llena de gas con dos electrodos, donde la ionización tiene lugar dentro de la cámara, pero a medida que los iones son atraídos hacia los electrodos, estos son ordenados y al chocar con otras moléculas, crean más iones. Este proceso es llamado multiplicación por gas y, unidos con la amplificación electrónica, proporciona una lectura del nivel de radiación.
Estos medidores están también disponibles, en modelos pequeños y portátiles. Sin embargo, estos son más eficientes en niveles de radiación bajos.
7.2 Dosímetro de bolsillo
El dosímetro de bolsillo es un electroscopio portátil y compacto. El dosímetro común tiene
aproximadamente cuatro pulgadas de longitud y media pulg. de diámetro. Este contiene una
cámara ionizante, dos fibras, lentes ópticos y unas escalas calibradas.
El dosímetro es cargado inicialmente electrostáticamente de tal forma que las fibras movibles se
alejan de la fibra fija. Cuando el dosímetro esta completamente cargado, la sombra de la fibra
verá en la línea de cero de la escala.
A medida que la radiación entra al dosímetro, ésta crea iones en la cámara ionizante, y estos iones
hacen que la fibra electrométrica se descargue. Esto es indicado por la fibra movible al acercarse
hacia la fibra fija o sea moviéndose al sentido de la escala. El individuo puede, simplemente al
mirar la escala, determinar la cantidad de radiación que él ha recibido. Sin embargo, el dosímetro
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tiene varias desventajas. No proporciona un récord permanente de exposición, si cae o golpea
puede descargarse; el dosímetro no es tan exacto como la placa con película.
7.3 Dosímetro de película
Una placa con película es simplemente una pieza envueltas de película fotográfica asegurada a un
modelo o molde diseñado específicamente: HENRY BECQUEREL vio que la radiación causa
que la película se ennegrezca. Este es el principio usado en la placa con la película.
Películas de tipos diferentes, tienen sensitividades diferentes y respuestas diferentes a la
radiación, pero tanto la radiación gamma como la radiación beta provocan que la película se
oscurezca.
La densidad de la exposición de la película va directamente proporcional a la cantidad recibida de
la exposición radiactiva, y comparando la densidad de una placa con película individual a unos
estándares, se puede obtener la exposición a la radiación de la persona.
Los modelos de las placas con películas son diseñados generalmente con ventanas y filtros para
distinguir la radiación gamma de la beta.
7.4 Dosímetro termoluminiscente
Los dosímetros termoluminiscentes (TLD) utilizan fluoruro de Litio o fluoruro de calcio para medir la exposición a la radiación, el TLD almacena energía en los niveles de electrones del átomo. Calentando el material, la energía es liberada en forma de luz visible. La cantidad de la exposición a la radiación.
Los TLD tienen una respuesta excelente a la energía en un amplio rango. La desventaja de los TLD es que la lectura de la dosis destruye la información.
7.5 Calibración
Los instrumentos medidores deben de calibrarse en un mínimo de dos puntos sobre cada una de las escalas del instrumento, y esto debe de efectuarse a intervalos que no excedan mas de seis meses.
La calibración se lleva acabo colocando el instrumento en un campo con radiación conocida y asegurándose que las lecturas del instrumento sean correctas. Para poder considerar funcional al instrumento, este debe de leer dentro de un 10 % del nivel actual.
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La calibración se puede hacer utilizando una fuente sencilla y utilizando la ley inversa al cuadrado. Una fuente de Ir-192 de un Curie tiene una salida de rayos gama de 0.55 R/hr a una distancia de un metro. Colocando el instrumento a una distancia de 1 metro de la fuente, la lectura del medidor debe ser de 550 mR/hr. Utilizando la ley inversa al cuadrado el nivel de radiación a 10 metros es 5.5 mR/hr. El instrumento debe de leer 10 % de este valor.
Si el instrumento no lee dentro de los limites especificados, esto puede ser generalmente corregido por medio de un pequeño ajuste. Si esto no es satisfactorio, el medidor debe de ser reparado y recalibrado.
CAPITULO VIII. Mecanismos de radiación y fuentes de radiación.
8.1 Equipos de Rayos
Contenedor Marca INC, modelo IR-100
La figura anterior muestra el arreglo típico de un contenedor de Ir-192, estos mecanismos permiten a la fuente moverse desde su posición dentro del contenedor hasta la ubicación de la exposición a unos cuantos metros desde el contenedor.
La fuente es encapsulada con acero inoxidable, actualmente se usa un doble encapsulamiento. La fuente es unida al chicote que también es conocido como cola de cochino. Un conector especial es unido en el otro extremo del chicote. Un telemando (reel) contiene un chicote que es conectado a la fuente. La fuente se mueve dentro del contenedor a través de un tubo en forma de “S” normalmente de zirconio. Un accesorio llamado tubo guía es conectado en el lugar del tapón
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delantero, este tiene un tope en el otro extremo que impide que la fuente salga del tubo. Tanto el reel como el tubo guía son de plástico reforzado lo que les permite cierta flexibilidad.
Un accesorio muy importante y que debe ser usado siempre que sea posible es el colimador, estos pueden ser de diferentes materiales tales como acero, tungsteno, plomo, uranio depletado, la mayoría de los colimadores comerciales reducen hasta 10 veces la intensidad de radiación, es decir actúan como una capa decirreductora.
Algunas de las ventajas del equipo de rayos son:
El costo del equipo y la fuente es mucho menor que el de las maquinas de rayos X de rangos de energías similares;
El equipo para isótopos radioactivos es transportado mas fácilmente que el equipo de rayos X;
La fuente radioactiva es lo suficientemente pequeña como para pasar a través de aberturas pequeñas;
No es necesario un suministro externo de energía eléctrica, permitiendo su uso en áreas remotas;
Pueden hacerse exposiciones panorámicas y direccionales con una sola fuente radioactiva;
El equipo es robusto y simple en su operación; Su tamaño es pequeño, haciéndolo especialmente adecuado para circunstancias donde es
necesario una distancia fuente-película corta; y Algunos isótopos radioactivos presentan un poder de penetración muy alto, permitiendo la
inspección radiográfica de materiales con espesores grandes.
Desventajas de la utilización de isótopos radioactivos:
La radiación no puede ser detenida o eliminada y presenta consideraciones de seguridad mayores que los tubos de rayos X;
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Las radiografías obtenidas con isótopos radioactivos generalmente tienen menos contraste que aquellas obtenidas con tubos de rayos X;
La habilidad de penetración depende del isótopo radioactivo particular y no puede ser modificada para utilizarse en diferentes espesores de materiales;
El isótopo radioactivo presenta una vida media, relativamente corta, por lo que existe un costo de reemplazamiento de la fuente adicional; y
El blindaje necesario para el manejo apropiado de un isótopo radioactivo puede ser bastante pesado.
8.2 Equipos de Rayos X
Un equipo convencional de rayos X consiste de tres componentes principales: el tubo de rayos X, fuente de alto voltaje, unidad de control.
El tubo de rayos X como de describió en 4.4 comúnmente esta contenido en una carcaza metálica llamada cabezal, el cabezal también contiene gas o aceite altamente dieléctrico usado como refrigerante. En unidades grandes una bomba para recircular aceite, así como un intercambiador de calor ya sea interno o externo puede ser usado. El cabezal sirve además como soporte estructural del tubo de rayos X, conexiones eléctricas, accesorios, bomba, sensores de sobrecarga eléctrica y térmica.
La mayoría de tubos de rayos X utilizados en radiografía industrial, usan transformadores de núcleos de hierro para producir el alto voltaje requerido.
Usualmente son requeridos tres transformadores:
1. Autotransformador.- el cual suministra 110 volts al filamento y al transformador de alto voltaje.
2. Transformador elevador (transformador de alto voltaje).3. Transformador reductor (transformador del filamento).
Los transformadores con núcleo de hierro son usados para producir voltajes de hasta 400 kev. Las unidades de rayos X de mas alto voltaje utilizan, ya sea transformador de resonancia o un generador electrostático.
Dentro de la generación de rayos X, existen dos métodos de rectificación de la corriente alterna:
1. Por autorectificación; y2. Por medio de un tubo de rectificado.
La autorectificación es el modo mas simple de rectificación y puede ser usado con tubos de rayos X, teniendo un ánodo que sea mucho mas frío que el catodo.
La unidad de control típica de rayos X consistirá de los siguientes controles:
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1. Control de la corriente del filamento y amperímetro (reóstato): calibrado en miliamperes, utilizado para controlar la corriente en el filamento;
2. Control de alto voltaje y voltímetro: calibrado en kilovolts, permite ajustar la diferencia de voltaje entre el catado y el ánodo;
3. Cronometro de exposición: usualmente calibrado en segundos, utilizado para controlar la duración de la exposición;
4. Interruptor de encendido y apagado: suministra la energía a los controles de la unidad de rayos X
5. Luz indicadora que en ciende mientras los rayos X están siendo producidos.
Desde líneas de voltaje comercial en el rango de 100 hasta 250 volts, se pueden obtener diferencias de potencial desde 5 KV hasta 420KV para las unidades industriales radiográficas mas grandes, las unidades mas comunes normalmente suministran una diferencia de potencial de entre 50 hasta 200 KV y corrientes de 2 a 8 mA.
Existen equipos que proveen radiación de mas alta energía, aunque los principios básicos de producción son similares, las diferencias alcanzan características distintivas algunas de las cuales proveen ciertas ventajas. Entre estos equipos están el generador electrostático también conocido como acelerador Van de Graaff, el acelerador de inducción o Betatron como es actualmente llamado y el acelerador líneal. 8.3 Acelerador Van de Graaff
A diferencia de las máquinas convencionales de rayos X, el cual obtiene el kilovoltaje desde un transformador. La generación de alta tensión en un Van de Graaff opera bajo principios electrostáticos. El sistema consiste en dos componentes principales: el generador y el tubo de aceleración.
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Los electrodos en el generador son aislados por un gas no conductor y contienen un sistema de una cierta capacitancia. El sistema es cargado por una banda de material aislante viajando a alta velocidad. Típicamente a 5000 ft/min .La banda es cargada negativamente en la parte inferior de la banda. La carga acarreada por la banda se incrementa con el valor de la capacitancia pero el voltaje entre los electodos permanece constante, esta carga se descarga en la parte superior de la banda.
Los componentes de este sistema son
1. Una banda2. Terminal de alto voltaje3. Carcaza o cabezal4. Gas aislante5. Cátodo6. Anodo o blanco
El acelerador contiene un cátodo de tungsteno, el cual es conectado al electrodo de alta tensión. El cátodo emite electrones, en el vacío del acelerador, estos electrones son acelerados a alta velocidad debido a la diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo.
Este sistema es capaz de radiografiar hasta 12 in de acero o niveles de energía de hasta 3.5 MeV. La intensidad del haz de electrones varia desde unos cuantos micro amperes hasta varios cientos de micro amperes.
8.4 Acelerador lineal
El acelerador lineal es un aparato para generar energías hasta de 30 mev, lo que hace posible radiografiar espesores hasta de 26in de acero.
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La aceleración de los electrones ocurre en un tubo recto llamado guía. Los electrones son acarreados a los largo del tubo por ondas electromagnéticas. La guía tiene normalmente una longitud aproximada de 3 a 5 pies.
8.5 Betatrón
El betatrón es básicamente la combinación de un electromagneto y un transformador designado para guiar y acelerar los electrones en una orbita circular a muy altas energías.
El tubo de rayos X de tipo toroidal de catodo caliente de alto vacío es capaz de injectar y energizar electrones a varios millones de volts antes de que impacten en el blanco para producir rayos X.
Producen energías de 10 a 100 MeV, con las cuales se pueden atravesar hasta 40 cm. ( 15").
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PARTE B.
CAPITULO IX. General
9.1 Tipos de fuentes de radiación electromagnética. En la siguiente tabla se muestran algunas de las características principales de tres de los radioisótopos mas usados en la radiografía industrial.
Características
Elementos
Cobalto Cesio Iridio
IsótopoVida mediaForma químicaDensidad (gm/cm3)Rayos γR/Hr m por Ci
605.3 años
Co8.9
1.33, 1.171.35
13730.1CsCl3.50.660.34
19274.3
Ir22.4
0.31, 0.47, 0.600.55
9.2 Espectro electromagnético
Longitud de onda.
Se identifica con la letra griega lambda (λ) y se define como la distancia entre dos picos sucesivos. La longitud de onda puede variar en rangos muy amplios, algunas ondas de radio son de algunos kilómetros de longitud, mientras que los rayos X y gamma son medidos en unidades llamadas "Ángstrom" ( Å ). En el sistema internacional las unidades son los nanómetros ( ηm.).
Frecuencia.
Se identifica con la letra griega ν, se describe como el numero de ondas electromagnéticas que pasan por un punto dado en un segundo. La frecuencia es medida en ciclos por segundo, un ciclo viene siendo una onda completa, de nodo a nodo o de pico a pico.
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La frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales.
Todos los rayos X y gamma tienen la misma amplitud o altura o la misma energía pico en cada onda. Sin embargo, aunque tienen la misma amplitud pueden tener diferentes frecuencias y longitudes de onda.
Para el radiógrafo la diferencia mas importante entre los rayos de luz visible y los rayos X y gamma, es su habilidad de penetración.
La luz visible es detenida por cuerpos opacos en cambio los rayos X y gamma tienen una frecuencia alta y longitud de onda corta, por lo que son capaces de penetrar objetos opacos y ennegrecer películas fotográficas.
La capacidad de penetración de los rayos X y gamma depende del tipo de material y la energía del rayo. La energía mas alta se obtiene de rayos X y gamma con alta frecuencia y longitud de onda corta.
Es importante hacer notar que los rayos X y gamma de la misma frecuencia y longitud de onda tienen propiedades idénticas.
9.3 Calidad de radiación electromagnética
Ya que los isótopos radioactivos están nominados de acuerdo a su voltaje máximo, la potencia de un isótopo radioactivo esta determinada por la cantidad de kev máximo o mev máximo de una maquina de rayos X, requeridos para realizar el mismo trabajo. Esta es conocida como la energía equivalente del isótopo radioactivo.
La razón por la cual las maquinas de rayos X deben ser nominadas por su voltaje máximo y no por su voltaje promedio como los isótopos radioactivos, se debe a que las diferentes maquinas de rayos X presentan diferentes formas de onda. Dependiendo de su tipo de rectificación.
Para producir radiografías de alta calidad utilizando isótopos radioactivos, las siguientes consideraciones proporcionan una base para la selección de la fuente adecuada.
1. Actividad. 2. Energía equivalente. 3. Los rayos X son mucho mas flexibles, ya que la energía de los rayos X puede ser
controlada por el radiógrafo.4. Vida media.
Los fabricantes nombran usualmente a un isótopo radioactivo primero por su poder de penetración (equivalente en rayos X), después por su vida media y finalmente por su actividad (expresada normalmente en curies).
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CAPITULO X. Principios básicos
10.1 Principios geométricos
Distancia.
Punto focal.
Contacto.
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Verticalidad.
Paralelismo.
Diversos efectos.
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10.2 Penumbra geométrica
Los extremos difusos de la imagen son llamados "penumbra". Al reducir la penumbra se aumenta la definición de la imagen. La indefinición o penumbra geométrica ocurre si no se siguen los principios geométricos de la formación de sombras.
La penumbra no puede eliminarse completamente, porque una fuente puntual no puede ser obtenida en un equipo radiográfico.
La distancia fuente - película (dfp), se refiere a la distancia desde la fuente o blanco a la película en relación al equipo de radiación, y se especifica, por lo general, en códigos, normas o especificaciones. En el caso de no ser especificada en algún documento la dfp, el radiógrafo debe hacer la elección.
La dfp es un factor primario en el control de la indefinición o penumbra geométrica en una radiografía. Se ha determinado que 0.020" de penumbra puede ser definida por el ojo humano, por lo tanto, cualquier imagen con una indefinición o penumbra geométrica por arriba de 0.020" aparecerá como borrosa o no definida para el ojo humano. No obstante, algunos documentos requieren que la indefinición o penumbra geométrica se limite a 0.010" o a veces hasta 0.005".
La cantidad de indefinición o penumbra geométrica puede ser calculada con la ecuación siguiente:
Ug = F x t / d
Donde: Ug = penumbra geométrica;d = distancia desde el lado de la fuente, de la muestra, a la película;T = distancia desde el lado de la película de la muestra, a el lado de la fuente (podría ser el espesor de la muestra);f = tamaño máximo del punto focal.
10.3 Radiación dispersa
La radiación dispersa afecta adversamente al contraste y la definición de la radiografía. La radiación dispersa se describe usualmente con referencia a su origen.
La dispersión interna se origina dentro de la pieza. La dispersión lateral se origina en las paredes o en algún otro objeto cercano que esta en
el camino del rayo primario. La dispersión posterior se origina desde cualquier material, pared, piso, mesa o
portapelícula que este localizado en la parte posterior de la película.
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La dispersión posterior generalmente es identificada colocando una letra "b" de plomo en la parte posterior del portapelícula, si aparece una imagen clara de la letra "b" en la película, indicaría que existe radiación dispersa posterior.
10.4 Pantallas
Existen básicamente tres tipos de pantallas radiográficas, las cuales permiten el uso efectivo del haz de radiación.
Pantallas intensificadoras de lamina de plomo.
Consiste de una hoja delgada de plomo (0.0127 - 0.0254cm), montada por lo general en una base de cartón. Las pantallas de plomo se colocan en la parte frontal y posterior de la película virgen (sin exponer), como se muestra a continuación. La pantalla de plomo frontal tiene dos funciones importantes:
1. Filtra hacia afuera la radiación de baja energía; e2. Incrementa la acción fotográfica sobre la película.
La pantalla de plomo posterior es generalmente de un espesor de 0.0254 cm.. Y sirve para absorber la radiación que se dispersa por la parte posterior. Las pantallas de plomo actúan como intensificadoras, ya que los rayos X y gamma producen electrones libres al tener contacto con el plomo (debido al efecto Compton). Si la pantalla de plomo esta muy cerca de la película, los electrones exponen a la película (ionizan), y el rayo se dice que es efectivamente intensificado.
Tanto la pantalla de plomo frontal como la posterior, ayudan a la formación de la imagen sobre la película, debido al efecto de los electrones dispersados.
Sin embargo, cualquier espacio entre la pantalla y la película permite que los electrones se dispersen y se produzcan imágenes borrosas.
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La pantalla de plomo intensifica principalmente los rayos de alta energía y absorbe los rayos de baja energía. El efecto de intensificación es mas efectivo cuando se utilizan energías por arriba de 150 kv, abajo de este valor el efecto de blindaje se sobrepone al efecto de intensificación.
Las pantallas de plomo deben estar libres de ralladuras, raspaduras, huecos, arrugas, dobleces, etc. Estos defectos pueden formar una imagen sobre la radiografía, los cuales no deben tomarse como indicaciones de discontinuidades en la pieza de prueba. Las pantallas que son dañadas y no pueden ser debidamente reparadas deberán ser descartadas.
En la practica existe un método fácil de aplicar para identificar las pantallas dañadas, este método consiste en identificar el portapelículas con un numero o letra de plomo, el cual se adhiere al portapelículas y se mantiene así durante el trabajo de inspección. La imagen de la letra o el numero aparecerá como imagen en la radiografía, con esta imagen se puede realizar un rastreo de las pantallas dañadas.
Pantallas intensificadoras fluorescentes.
Estas pantallas contienen ciertos agentes químicos los cuales emiten luz visible al absorber los rayos X o gamma. El tungstanato de calcio es uno de estos agentes químicos y la emisión de la luz visible es llamada fluorescencia. La luz visible emitida por las pantallas expone con mayor fuerza la película radiográfica.
Hablando en términos generales las pantallas de plomo proporcionan una mejor definición que las fluorescentes.
Una definición muy pobre se debe a la dispersión de la luz visible emitida a partir de las pantallas fluorescentes.
Sin embargo, las pantallas fluorescentes son usadas cuando el voltaje de utilizado es limitado y se desea radiografiar un material de determinado espesor.
Pantallas intensificadoras fluorometálicas.
Las pantallas fluorometálicas combinan las ventajas de las pantallas fluorescentes y las pantallas de plomo. Las pantallas absorben la radiación dispersa con la lamina de plomo y al mismo tiempo proporciona una luz visible para incrementar la intensificación.
En algunos casos las pantallas intensificadoras pueden llegar a no ser utilizadas.
10.5 Portapelículas
El portapelículas flexible se usa comúnmente y esta hecho de lona, plástico o cartón. La desventaja de usar el portapelículas flexible, cuando se usan pantallas es mantener un buen contacto entre la película y las pantallas durante la exposición.
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En algunos casos es necesario utilizar un portapelículas rígido, el cual esta construido con grapas elásticas en la parte de la cubierta, estas permiten asegurar la película a la vez que ayudan para que la pantalla tenga un contacto mas estrecho.
La principal función de cualquier tipo de porta películas es de proteger de la luz visible a la película radiográfica.
10.6 Película radiográfica
Como base para la película radiográfica se usa un acetato o poliéster transparente.
La mayoría de las películas radiográficas tienen una emulsión sensible, en ambos lados de la base de acetato.
La capa exterior de la película radiográfica es una capa de gelatina, la cual protege a la capa de la emulsión de posibles ralladuras.
La capa suave de la emulsión (capa de imagen) esta suspendida o colocada sobre los granos microscópicos de bromuro de plata.
Estos granos de bromuro de plata (ag br) cuando son expuestos a la luz o a la radiación ionizante (tienden a hacerse visibles y producen que la película se ennegrezca).
Sin embargo, la imagen queda "latente" y no se presenta ningún cambio visible en la película hasta que no es procesada (revelada).
10.7 Filtros
Los filtros son hojas metálicas de un alto numero atómico, por lo general de bronce, cobre, acero o plomo, los cuales son colocados cerca del tubo de rayos X.
Los filtros absorben la radiación suave del rayo, y:
1. Reducen el contraste del objeto permitiendo observar un amplio rango de espesores que pueden ser registrados con una sola exposición.
2. Ayudan a eliminar la dispersión causada por la radiación suave.
Los filtros absorben la radiación de baja energía, permitiendo que lleguen al material solo rayos con energías mayores.
El enmascaramiento es una técnica utilizada para reducir el efecto de la dispersión cuando se radiografían objetos de forma irregular.
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La mascara se hace de un material que absorbe u\ radiación (perdigones de plomo o acero), y es colocada alrededor del material para:
1. Absorber el exceso de radiación primaria, reduciendo el numero de rayos que puedan causar dispersión externa.
2. Reducen la dispersión interna, la cual causa indefinición en los bordes o cantos.3. Reduce la dispersión lateral, la cual causa también indefinición en los bordes y cantos.
Como se muestra a continuación, los perdigones metálicos pueden usarse también, efectivamente, para reducir la dispersión de la radiación.
Se debe recordar que la energía de la radiación y la dispersión tienen una relación directa. Los rayos de baja energía tienen una gran ángulo de dispersión comparados con los rayos de alta energía.
Debido a los ángulos grandes de dispersión, los rayos de baja energía causan un alto grado de nubosidad en la imagen radiográfica. CAPITULO XI. Radiografías.
11.1 Formación de la imagen latente.
La radiación usada en la inspección radiográfica produce la imagen de un material, tal y como la sombra de un objeto puede ser producida con una fuente de luz y una pantalla.
Cuando la radiación penetra la película los rayos ionizan los granos de bromuro de plata de la emulsión reduciéndolos a plata negra metálica, la ionización de la emulsión forma una imagen latente, la cual no es visible hasta que es revelada durante el procesado posterior de revelado.
Cuando una película es revelada, la zona expuesta a la radiación cambia a obscura, mientras la zona no expuesta tendrá un tono claro.
La formación de una imagen en la película depende de la cantidad de radiación recibida, en las diferentes secciones o zonas de la película. Una discontinuidad, tal como un hueco o vacío en el material, representa una diferencia de espesor en la muestra, por lo que aparecerá una mancha negra en la película revelada.
Si la discontinuidad mostrada fuera una inclusión mas densa que el material, entonces la imagen en la película seria una mancha mas clara, ya que los rayos habrían sido absorbidos por la inclusión densa. Cada grano individual que ha sido expuesto ayuda a formar la imagen sobre la película. No existe ninguna exposición parcial de los granos. Algunas áreas claras y obscuras sobre la película, únicamente representan el numero de granos expuestos en esa área.
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Una mayor exposición de granos produce una imagen mas obscura.
11.2 Densidad
Es el nombre dado al valor obtenido del ennegrecimiento de la película, la densidad de la película esta definido por:
D = log10 (I0 /It)
Donde:
D = es la densidad de la películaI0 = es la intensidad de luz incidenteIt = es la intensidad de luz transmitida
11.3 Densitometro
Es el instrumento con el cual se mide la densidad de la película.
El primer paso en su uso es el calentamiento, necesario para proporcionar la estabilización electrónica de sus circuitos.
El siguiente paso, muy importante, es su calibración para lo que se utiliza una película de densidades calibrada. Algunos documentos requieren el uso de películas maestras rastreables.
Cuando el densitómetro recibe un mantenimiento adecuado, se considera que existe una exactitud de +/- 0.02. La repetibilidad varia entre +/- 0.01.
Recomendaciones en el uso de los densitómetros:
1. Utilizar un tiempo mínimo de calentamiento de 5 minutos;2. Mantenerlo siempre limpio; la abertura en el cabezal puede limpiarse con un cotonete con
alcohol;3. Nunca realizar lecturas si la película no está completamente seca;4. Cuando se reemplace el bulbo, limpiar las manchas o huellas producidas por el manejo;5. Mantener las películas de calibración protegidas. Interpretación y evaluación radiográfica
calidad radiográfica.
11.4 Indefinición inherente
Es ocasionada por electrones libres que son generados por los rayos que pasan a través de la película.
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Esta dispersión de electrones libres a través de la película, causa que esta sea expuesta por donde los electrones viajan. La dispersión causa extremos "difusos" en la imagen.
11.5 Aritmética de la exposición radiográfica.
Relaciones de actividad (A) para el caso de rayos X cambiar por miliamperaje, distancia (D) y tiempo (T).
La actividad requerida para un exposición dada es directamente proporcional al cuadrado de la distancia fuente película.
A1 / A2 = D12 / D2
2
El tiempo de exposición requerido para una exposición dada es directamente proporcional al cuadrado de la distancia fuente película.
T1 / T2 = D12 / D2
2
La actividad requerida para un exposición dada es inversamente proporcional al tiempo, esta regla es conocida como ley de la reciprocidad.
A1 / A2 = T2 / T1
11.6 Curvas de exposición
Estas gráficas relacionan el espesor del material a inspeccionar, el kilovoltaje utilizado y la exposición, para obtener el factor de exposición.
Cada gráfica se aplica a un conjunto especifico de condiciones, como son:
Una cierta maquina de rayos X; Una cierta distancia fuente - película (dfp); Un cierto tipo de película; Ciertas condiciones especificas del proceso de revelado; y Un cierto valor de la densidad, en la cual se basa la gráfica.
Como se muestra en la gráfica siguiente, la exposición se gráfica en una escala logarítmica, para reducir la carta en dirección vertical. En la escala vertical, del lado izquierdo, de la gráfica, se muestra la exposición en curies - minutos (Ci-m), y en la escala horizontal, en la parte inferior, el espesor del material.
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Para usar este tipo de gráficas se parte del espesor del material, se sigue verticalmente, sobre la gráfica, para seleccionar los el tipo de película a ser usada, y después horizontalmente se encuentra la exposición correcta en Ci-m, con lo cual se puede calcular el tiempo necesario para la exposición de acuerdo a ia siguiente ecuación:
Tiempo de exposición = Ci-min / Ci
11.7 Curvas características
LOGARITMO DE EXPOSICIÓN RELATIVA
Es difícil para el ojo humano distinguir rápida y fácilmente entre diferencias de pequeñas densidades en una película radiográfica.
Las curvas HD (Hurter & Driffield) aparentan que mientras se incrementan la exposición y la densidad, también se incrementa el contraste de la película.
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La latitud esta estrechamente relacionada con el contraste pero en sentido opuesto. La latitud es el rango de espesores que puede ser adecuadamente registrado sobre la radiografía.
11.8 Descripción de clase y velocidad de película
La diferencia en las películas radiográficas se debe, principalmente, a los diferentes tamaños de granos (considerando que los mas grandes son microscópicos).
La granulosidad esta presente en toda la película, y los granos grandes producen una menor nitidez (definición) de la imagen.
En las películas de grano grande, se expone mas plata por grano, por lo tanto la imagen es expuesta rápidamente. Sin embargo, el detalle fino no existe en las películas de grano grueso.
Ya que con frecuencia es mas económico y ventajoso realizar exposiciones lo mas rápido posible, se usan películas mas rápidas y firmes (granos gruesos), lo cual esta limitado por la granulosidad que puede ser tolerable.
Durante un proceso normal, los granos que han sido expuestos, se tornaran negros, y aquellos que no han recibido ninguna exposición serán eliminados de la base de la película radiográfica durante el proceso de revelado.
CAPITULO XII Calidad de imagen.
12.1 Sensitividad radiográfica
La sensitividad en una radiografía es una función del "contraste" y la "definición" radiográficas. El contraste es la comparación o diferencia entre las densidades de la película en diferentes áreas de la radiografía, como se muestra en la siguiente figura:
ALTO CONTRASTE BAJO CONTRASTE
La definición es la línea que marca los contornos de las áreas de diferentes densidades. Si la imagen es clara y definida, se dice que la radiografía tiene buena definición como se muestra en la siguiente figura:
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ALTA DEFINICIÓN POBRE DEFINICIÓN
Un alto contraste radiográfico va también acompañado por una pobre definición. Frecuentemente es necesario bajar el contraste para mejorar la definición, según puede verse en la siguiente figura:
12.2 Contraste radiográfico
Se ha dicho que el contraste es una comparación entre las densidades de la película en diferentes áreas de una radiografía.
El contraste radiográfico es una combinación del contraste del objeto y del contraste de la película.
Aquellos factores en la muestra que afectan al contraste radiográfico son denominados como "contraste del objeto", y aquellos factores de la película que afectan al contraste radiográfico son llamados "contraste de la película"
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12.3 Contraste de la película
Este se define como la habilidad inherente de la película de mostrar una diferencia de densidad para un cambio en la exposición de la película. Todos los fabricantes de películas producen varios tipos diferentes de películas y algunas de ellas tienen la habilidad de mostrar mejor contraste de la película que otras.
Los valores del contraste de la película de cualquier película en particular se expresan por lo general como una relación entre la exposición de la película y la densidad resultante.
Tipo de película, procesamiento de la película como el tiempo de revelado, temperatura, agitación, densidad, actividad del revelador el contraste de la película.
12.4 Contraste del objeto
La radiografía de una muestra de espesor y densidad uniformes no tiene contraste del objeto, como se mostró anteriormente.
Por definición el contraste del objeto es la relación de las intensidades de los rayos X o gamma transmitidos por dos zonas seleccionadas de la muestra.
El contraste del objeto depende de la naturaleza del objeto, la energía de la radiación usada, y de la intensidad y distribución de la radiación dispersa y es independiente del tiempo intensidad de la radiación, y las características del tratamiento de la película.
12.5 Definición
La definición es la línea que marca los contornos de las áreas de diferentes densidades.
La definición geométrica es afectada por:
Tamaño del punto focal Distancia fuente película Distancia fuente objeto Cambios abruptos en el espesor del objeto Contacto de película con pantalla Tipo de película Tipo de pantalla Calidad de radiación Proceso de revelado
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12.6 Indicadores de Calidad de Imagen (IQI’s).
El IQI´s son también comúnmente llamados penetrámetros y son dispositivos cuya imagen sobre la radiografía se utiliza para determinar el nivel de la sensitividad radiográfica, no se emplea para determinar tamaños o establecer limites de aceptación o rechazo de discontinuidades.
Existen diversos tipos de penetrámetros cuyo uso depende del estándar de inspección que se este usando, los mas comunes son los de tipo de barreno y los de alambres.
Los penetrámetros de barreno consisten de una placa delgada de metal que tiene una composición similar al material que se va a inspeccionar radiográficamente. El diámetro de los orificios corresponde al 4, 1 y 2 veces el espesor del penetrámetro. El espesor del penetrámetro de placa es generalmente el equivalente al 2% del espesor del material a inspeccionar.
Un numero de plomo sobre el penetrámetro de placa indica el espesor del penetrámetro en milésimas de pulgada.
La identificación varia dependiendo del tipo de penetrámetro (ASTM, ASME, Norma Militar, etc.).
El penetrámetro de alambre consiste de un número de alambres de varios diámetros sellados en un plástico que contiene los símbolos de identificación necesarios. La calidad de la imagen es indicada por el mas delgado de los alambres visibles en la radiografía. El sistema es tal que solo tres penetrámetros, conteniendo siete alambres, pueden cubrir un muy amplio rango de espesores. Son disponibles en aluminio, cobre u acero, de modo que nueve penetrámetros son suficientes para cubrir una amplia gamma de materiales y espesores.
12.7 Sensitividad equivalente
En la siguiente formula es utilizada para calcular la sensitividad equivalente utilizando penetrámetros de placa:
α = 100 / X * √ (TH/2) o α = (AB/2)½ Donde:
α = sensitividad radiográfica equivalente (%).X = espesor inspeccionado (pulgadas). T = espesor del penetrámetro (pulgadas). H = diámetro del agujero esencial (pulgadas). A = (T/X)(100). B = (H/X)(100).
Existe una correlación entre la sensitividad de los penetrámetros de alambre y de placa y se puede calcular con la siguiente formula:
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( F d )3 L = ( T H )2 ( π / 4 )
Donde: F = factor por la forma del alambre, 0.79. d = diámetro del alambre (pulg. O mm.). L = longitud efectiva del alambre, 0.3 pulgadas (7.6 mm.).T = espesor del penetrámetro de placa (pulg. O mm.).H = diámetro del agujero esencial (pul. O mm.).
Normas o patrones de sensitividad
Si una especificación requiere que una radiografía tenga una sensitividad del 2%, esto quiere decir que el espesor del penetrámetro debe de ser del 2% o menor con respecto al espesor de la sección que se va a radiografiar.
Además, en el análisis de la radiografía la imagen del penetrámetro debe mostrar claramente el orificio 2t.
Como se muestra a continuación, como regla general se requiere que el material que esta debajo del penetrámetro sea igual al espesor del material a radiografiar.
En algunos casos, es necesario colocar una cuña o laina debajo del penetrámetro para compensar la diferencia de espesores.
A no ser que se permita de otra manera, el penetrámetro debe colocarse siempre sobre el lado de la fuente del material a inspeccionar.
Debe hacerse notar que con algunos tipos de penetrámetros, los orificios 1t, 2t y 4t no cambian de diámetro bajo ciertos espesores del material.
CAPITULO XIII Manejo de película.
13.1 Cuarto oscuro.
Existen muchos tamaños y diseños de cuartos obscuros, pero por lo general estos se dividen en 2 áreas:
• área húmeda, que es el área del procesado (revelado); y• área seca, que es el área de carga y descarga de película
dentro del cuarto oscuro se colocan una luces de seguridad que suministran una luz filtrada que reducen el peligro de exposición de la película radiográfica.
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Un minucioso cuidado debe observarse cuando la película sea introducida o sacada del portapelículas, para evitar daños por manejo de película o velo por fugas de luz.
Existe una prueba de resolución de la película que puede aplicarse para asegurarse que la película se vele lo menos posible, para esto simplemente se cubre la película con un material opaco y se exponen ciertas partes en intervalos diferentes de tiempo sobre el lugar donde podría existir algún problema.
13.2 Procesado
Concluida la exposición radiográfica, la película se revela, de tal manera que la imagen latente producida por la radiación ionizante pueda ser visible.
Esencialmente existen tres soluciones de revelado, que son utilizadas alternadamente para obtener o convertir la película expuesta en una radiografía de uso:
1. Revelador 2. Enjuague 3. Fijador
13.3 Revelador
El revelador es una solución (combinación de agentes químicos), en el que cada uno de sus componente tiene una función vital.
La principal función del revelador es la reducción de los granos expuestos de bromuro de plata a plata negra metálica
Las características mas importantes del revelador son:
1. Proveer los agentes reductores.2. Evitar la reducción de granos no expuestos3. Ser soluble en agua o en un medio alcalino4. Ser razonablemente resistente y estable ante oxidación aerea5. No tener color, y tener productos solubles bajo oxidación
El revelador además de los reductores contiene un activador (carbonato de sodio) que provee un medio alcalino. Contiene además bromuro de potasio que evita la reducción de cristales no expuestos. Sin embargo, si la película se mantiene por demasiado tiempo en la solución reveladora, el reductor empezará a actuar sobre los granos no expuestos y provocara, con esto, la formación de nubosidades.
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El tiempo y la temperatura son factores importantes en el revelado.
Típicamente se utiliza una temperatura de 20 °c (68 °f), con un tiempo de revelado entre 5 y 8 minutos. Sin embargo, esto siempre debe ser verificado con el procedimiento o especificación utilizado.
Para determinar la temperatura de la solución reveladora se debe utilizar un termómetro de alcohol, introduciéndolo totalmente en la solución y realizando la lectura de la temperatura estando dentro de la misma.
Cuando la temperatura de la solución se incrementa, la velocidad a la cual el álcali actúa también se incrementa.
Por lo anterior, una película revelada a 20 °c por 6 minutos será mas densa que una revelada también por 6 minutos pero a una temperatura de 17 °c.
La densidad se determina por el numero de granos de bromuro de plata reducidos por el revelador.
Las soluciones reveladoras pueden sufrir de agotamiento por el uso, la contaminación y la oxidación. El agotamiento químico de un revelador es proporcional al numero y densidad de las películas reveladas.
La regeneración es la técnica usada actualmente para tratar con las soluciones reveladoras muy débiles.
El control de la regeneración se hace mediante la combinación de un registro permanente y el uso de una banda de control, como se muestra a continuación:
1. Se exponen varias películas usando un negativo de densidad escalonada para tener un rango completo de densidades;
2. Después de la exposición, la película se corta en tiras, pero una de ellas es colocada en una caja estrecha e iluminada.
3. La tira única se revela en una solución nueva o fresca y se aplica el control de la misma; y4. Para determinar cuando es necesaria la regeneración, las cintas restantes se procesan
periódicamente y se comparan con la tira control o patrón.5. Cuando el regenerador adicionado es igual a 2 o 3 veces el volumen total de revelador
original, la solución completa debe ser cambiada.
13.4 Enjuague
Baño de paro o de enjuague.
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Cuando se saca una película del revelador, se mantiene una pequeña cantidad de la solución alcalina sobre la película.
El baño de paro tiene dos funciones:
1. Detiene la acción reveladora, neutralizando al revelador alcalino (los álcalis y ácidos se neutralizan entre si).
2. El revelador alcalino es neutralizado antes de que la película sea colocada en el fijador, de esta manera se prolonga la vida del fijador.
El agente químico que por lo general se usa en el baño de paro es el ácido acético glacial diluido.La cantidad de ácido acético necesaria para preparar el baño es de 30 ml. por cada litro de agua del baño.
El tiempo de permanencia de las películas radiográficas en el baño de paro es de:
30 segundos, cuando el baño ha sido preparado con ácido acético. 2 minutos, cuando el baño de paro contiene únicamente agua.
En ambos casos, la permanencia de las películas en el baño de paro debe complementarse con agitación constante.
El ácido puede causar severas quemaduras. En la preparación del baño debe tenerse cuidado al realizar la mezcla, es necesario recordar siempre que se debe adicionar el ácido al agua.
13.5 Fijador
La solución fijadora realiza la acción de fijar permanentemente la imagen sobre la película. Aun cuando los granos de bromuro de plata se reducen a plata metálica en la solución reveladora, existen granos de bromuro de plata que no fueron expuestos y que se mantienen en la emulsión y aparecen de un color amarillo tenue sobre la película.
El fijador remueve todos los granos de bromuro de plata que no fueron expuestos, evitando la formación del color amarillo.
Existen dos etapas diferentes en el proceso de fijación:
1. Tiempo de aclaramiento.- en esta etapa se eliminan todos los granos de bromuro de plata no expuestos y la película inicia su aclaramiento con cierta nubosidad.
2. Endurecimiento.- el fijador también endurece la emulsión de la gelatina, lo cual ayuda a prevenir raspaduras o ralladuras durante su manejo posterior.
Después del proceso químico, la película radiográfica se lava y se seca como se muestra adelante:
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Cuando existe el problema de que el agua para el enjuague es dura, la película radiográfica se coloca en una solución para prevenir manchas sobre la misma.
Esta solución produce un mayor humedecimiento, y por lo tanto, se requiere un mayor tiempo de secado.
Las películas deben manejarse con cuidado y limpieza. El polvo y un manejo inapropiado de la película radiográfica pueden producir marcas.
Una marca común es simplemente el polvo. Los depósitos (recipientes), el piso, bancas y mesas deben mantenerse limpios.
Los productos químicos desparramados o esparcidos se evaporan y producen un polvo químico, el cual puede producir alguna imperfección.
Como se muestra a continuación las marcas de presión, de estática y de doblez o pliegues pueden producir daños en la imagen radiográfica.
La película debe tomarse con cuidado durante la etapa de cargado, tratando de evitar dobladuras.
Debe tenerse mucho cuidado en no dejar caer objetos pesados sobre la caja de la película, ya que esto puede causar marcas por presión.
Las marcas de estática se producen por lo general al tomar las películas demasiado rápido de la caja causando con esto la generación de electricidad estática debido a la fricción.
Debe asegurarse siempre que tanto el portapelículas como las pantallas de plomo estén libres de polvo, antes de cargar el portapelículas.
CAPITULO XIV Técnicas de exposición
La selección de la técnica de exposición depende de 4 factores importantes:
1. Distorsión mínima.- la imagen radiográfica de la muestra y las discontinuidades debe ser real, por lo tanto, la geometría y posición de la muestra es importante;
2. Definición.- el borde o contorno de la debe ser finamente definido;3. Contraste alto.- un cambio marcado en la densidad es esencial si se desea observar
discontinuidades pequeñas en la radiografía; y4. Densidad adecuada en la película.- si la película es demasiado densa, la película no
transmitirá luz; si la película no es lo suficientemente densa, no habrá el contraste necesario para observar las discontinuidades.
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14.1 Técnica de pared sencilla
En la técnica de pared sencilla, la radiación pasa solamente a través de una pared de la soldadura o de la pieza inspeccionada, y por lo tanto la imagen observada en la película es la de la pared expuesta.
Ejemplos de esta técnica son pruebas de soldador y calificaciones de procedimientos hechos en placa y tomas panorámicas por mencionar algunos.
14.2 Pared doble
Cuando no es práctico aplicar la técnica de pared sencilla, se puede aplicar una de las siguientes técnicas:
Vista de pared sencilla. Para soldaduras en componentes o piezas, cuando la radiación pasa a través de las dos paredes del componente y solamente la soldadura o el espesor en el lado de la película es vista. Se requieren por lo menos tres exposiciones separadas 120°.
Vista de doble pared. Para soldaduras en componentes o piezas, cuando la radiación pasa a través de las dos paredes del componente con diámetro nominal exterior de 3 1/2" o menor, se debe emplear la técnica de doble pared y vista de doble pared. Solamente para materiales y soldaduras de tuberías con diámetros nominales exteriores de 3 1/2" o menores puede ser empleada la vista de doble pared.
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Cuando el haz de radiación es angulado suficientemente para separar las imágenes de las porciones del lado de la fuente y del lado de la película sin traslapar las áreas a ser interpretadas, se deben tomar un mínimo de dos exposiciones a 90°, una de otra. Para vista de doble pared, se debe usar un penetrámetro del lado de la fuente.
Cuando la imagen de las dos paredes se superponen, por lo menos tres exposiciones, deben ser efectuadas con una separación de 60° una de otra. Para vista de doble pared, se debe usar un penetrámetro del lado de la fuente.
14.3 Multipelícula
Variaciones extremas en el espesor y configuración del componente puede resultar en un muy amplio rango de intensidades para ser exitosamente registrado en una sola película.
Hay dos métodos disponibles para obtener radiografías aceptables piezas con espesores múltiples.
Dos exposiciones separadas pueden ser hechas, una para el espesor mas grueso y otro para el mas delgado.
Una sola exposición con dos o mas películas de diferentes velocidades en un chasis y ser expuestas simultáneamente.
El segundo método es el mas recomendado. Los parámetros de exposición son seleccionados de modo que los de la sección mas gruesa son registrados en la película mas rápida y el de la mas delgada en la película mas delgada.En casos especiales hasta tres o cinco películas pueden ser usadas, las películas pueden ser evaluadas por separado o empalmadas.
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Una variación de este método es usar dos películas de la misma rapidez. Con los parámetros correctos de exposición, los detalles en la sección mas gruesa pueden ser evaluados empalmando ambas películas. La porción mas delgada puede ser registrada en ambas películas y cualquiera de ellas puede ser usada para la evaluación.
CAPITULO XV Fluoroscopía.
La fluoroscopía es el termino original para describir la observación directa de pantallas fluorescentes. Radiografía en tiempo real o imagen en tiempo real son los términos mas usados en la actualidad.
Este método usa radiación para producir imágenes las cuales son observadas al mismo que la irradiación. La imagen puede ser observada directamente , amplificada o convertida en una señal de video para su presentación en monitor de televisión.
15.1 Principios
A continuación se muestra un sistema de fluoroscopía que contiene una pared blindada o contenedor, al que se puede adicionar una banda transportadora que permita mover las partes por frente al tubo de rayos X.
El sistema requiere de cristales de plomo en la ventana de observación y del uso de espejos que brinden una protección adicional pera el operador.
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Con el uso de la fluoroscopía, las discontinuidades aparecerán como manchas claras en lugar de manchas obscuras, como sucede en las películas de rayos X o gamma.
Este sistema permite que un gran numero de artículos pueda ser proyectado rápidamente pudiendo observar discontinuidades grandes.
Un tubo intensificador de imagen convierte la imagen de la pantalla fluorescente en electrones. Los electrones son enfocados en una pantalla pequeña para ser observados o proyectados sobre un monitor de televisión.
15.2 Sensitividad
Para radiografía en tiempo real los factores que limitan la resolución son similares a las de radiografía normal, es decir, son el contraste y la definición.
Donde además de los factores que afectan a ambos estan los factores del mismo sistema tales como: intensificadores, cámaras, monitores de T.V., movimiento, tamaño del grano de la pantalla, distancia objeto pantalla, entre otros.
15.3 Limitaciones y desventajas
Ventajas de la fluoroscopía
Rapidez en la inspección;Aplicación simple y de menor costo;No se requiere del procesado de la película; yLa pieza puede ser movida para permitir ser observada desde diferentes ángulos.
Desventajas de la fluoroscopía
No mantiene un registro permanente;Causa fatiga en el operador;Se tiene baja sensitividad; ySolo puede ser usada en muestras de espesor delgado.
15.4 Visión directa e indirecta.
La fluoroscopia directa usa el ojo humano como detector de la luz fluorescente o de la luz desde u n intensificador.
Los sistemas de observación indirecta reemplazar al observador humano por una cámara de televisión, intensificadores o congeladores de imagen.
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Los sistemas de observación indirecta tienen mas ventajas que los de visión directa, en primer lugar son mas seguros, además, pueden mejorar la imagen y tienen la habilidad de producir registros permanentes.
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PARTE C.
CAPITULO XVI Procesos de manufactura y discontinuidades asociadas.
16.1 Fundición.
Discontinuidades que pueden presentarse en una pieza fundida.
Las discontinuidades pueden ser divididas en tres categorías generales:
inherentes; de proceso; y de servicio
Discontinuidades inherentes
Normalmente se forman cuando el metal es fundido y vaciado.
Discontinuidades inherentes de conformado.
Son las relacionadas con el fundido y solidificación del lingote original que después será transformado en planchas (placas), tochos, prelaminados y billets.
Discontinuidades inherentes de moldeo.
Están relacionadas con el fundido, vaciado y solidificación de un articulo. Usualmente son causadas por variables inherentes al proceso, tales como: alimentación inadecuada, obstrucción en la alimentación. Velocidad de vaciado, temperatura o gases atrapados.
Discontinuidades de proceso.
Están normalmente relacionadas con los procesos de manufactura, tales como: maquinado, formado, extruído, rolado, soldado, tratamiento térmico y anodizado.
Discontinuidades de servicio
Están relacionadas con varias condiciones de servicio, tales como: esfuerzos, corrosión, fatiga y erosión.
Durante los procesos de manufactura, muchas discontinuidades que son subsuperficiales pueden llegar a ser abiertas a la superficie por maquinado, esmerilado, etc.
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Clasificación de discontinuidades por su origen:
discontinuidades inherentes.
Se refiere a la fundición original y solidificación del metal en un lingote o en una pieza de fundición.
Discontinuidades típicas encontradas en el lingote.
Pueden ser encontradas: Inclusiones, sopladuras, rechupes y segregaciones.
Inclusiones no metálicas: Tales como escoria, óxidos y sulfuros pip^ están presentes en el lingote original.
Sopladuras o porosidad. Son formadas por gas, el cual es insoluble en el metal fundido y es atrapado cuando el metal se ha solidificado.
Rechupe: Es una discontinuidad que se presenta al centro del lingote, causado por contracción interna durante la solidificación.
Segregaciones: Suceden cuando la distribución de los elementos no es uniforme en todo el lingote, esta condición es llamada "banding" y en algunos casos es insignificante.
Cuando un lingote es procesado posteriormente en: planchas, tochos y billets, es posible que las discontinuidades cambien de forma y tamaño.
Las discontinuidades después de algún proceso de fabricación tal como rolado y formado, son llamadas: laminaciones, veneado o costuras, cambian de nombre dependiendo del tipo de proceso y el tipo de discontinuidad original.
La cabeza o copete caliente es normalmente cortada para eliminar la zona con mayor concentración de discontinuidades, después el lingote es enviado a algún proceso de fabricación.
Discontinuidades típicas encontradas en piezas fundidas:
Pueden producirse: traslapes en frió, desgarres en caliente, cavidades por contracción, microcontracciones, sopladuras y porosidad.
Traslape en frió
Es causado cuando se vacía del metal fundido sobre metal que ha solidificado, como se muestra a continuación.
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Microcontracciones:
Es un grupo de huecos pequeños que aparecen en la entrada del metal liquido conocida como cabeza de alimentación.
También pueden aparecer cuando el metal fluye de una sección delgada a una sección gruesa de la pieza.
Sopladuras
Son huecos pequeños en la superficie de la fundición, causados por gas atrapado, el cual proviene del molde (muchos moldes son fabricados de arena). Cuando el metal fundido entra en contacto con el molde la humedad de la arena es transformada en vapor.
Porosidad
Es causada, también por gas atrapado. Normalmente es subsuperficial, aunque puede ocurrir en la superficie, dependiendo del diseño del molde.
Discontinuidades de proceso
Son aquellas originadas o producidas por la formación u operaciones de fabricación, tales como: rolado, forjado, soldadura, maquinado, esmerilado y tratamiento térmico.
Discontinuidades de rolado
Placas:El lingote original puede ser procesado por rolado para formar tochos o billets, que después se aplanan para formar placas o laminas. Todas estas transformaciones provocan que las discontinuidades inherentes del lingote cambien de forma y tamaño, quedando finalmente, aplanadas. Se localizan al centro de u^ placa y se orientan paralelas a sus superficies y toman el nombre de laminaciones.
Barras:Cuando se rola un tocho o billet para formar acero en barras, las discontinuidades inherentes del lingote, tales como las inclusiones no metálicas, son apretadas a lo largo y sobre la superficie en discontinuidades delgadas llamadas costuras.
Referencias radiográficas
Se utilizan como base para la evaluación radiografías estándar de referencia de ASTM, las cuales se clasifican en función del espesor radiografiado, la fuente de radiación y/o el nivel de energía empleado:
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Son tres juegos separados de radiografías, los cuales contienen 6 categorías de discontinuidades clasificadas en cinco niveles de severidad y cuatro categorías de discontinuidades sin nivel de severidad. En total cada juego o volumen contiene 34 radiografías de referencia con un nivel de sensitividad radiográfica de 2 - 2t y densidad entre 2.0 y 2.25.
1) categoría "A": porosidad.2) categoría "B": arena e inclusiones de escoria.3) categoría "C": contracciones (rechupes), cuatro tipos:
CA, CB, CC. CD.
4) categoría "D": grieta.5) categoría "E": desgarre en caliente.6) categoría "F": inserto.7) categoría "G": moteado.
Procedimiento de evaluación
1. El área de comparación debe ser igual al área de la radiografía de referencia;
2. Cuando el área de interés de la radiografía es menor que el área de la radiografía de referencia, se considera solamente un área igual en la radiografía de referencia;
3. Radiografías que contengan discontinuidades iguales o menores que las radiografías de referencia son aceptables.
4. Cuando en la radiografía existen dos o más categorías de discontinuidad y alguna es inaceptable, se debe rechazar hasta que la zona en la pieza de fundición sea reparada en forma satisfactoria.
5. Cuando en la radiografía existen dos o más categorías de discontinuidad en el límite máximo de aceptación, la pieza de fundición debe juzgarse inaceptable hasta que la zona en la pieza de fundición sea reparada en forma satisfactoria.
6. La evaluación debe hacerse en base al tamaño, número y distribución (porosidad, gas e inclusiones).
7. Los agujeros de gusano (worm hole) deben evaluarse con la radiografía de referencia que sea más representativa.
7.1 cuando la fuente ha sido colocada en dirección perpendicular a la longitud del poro, se debe evaluar con las radiografías de referencia de contracciones.
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a. cuando la fuente ha sido colocada hacia el diámetro del poro, la evaluación debe realizarse con las radiografías de referencia de porosidad.
8. Si el moteado por difracción se presenta en una radiografía (provocado por la geometría y orientación de los cristales con la radiación) no es considerada perjudicial en la evaluación.
9. Desgarres en caliente y grietas en muchas ocasiones podrían parecer contracciones de tipo lineal, cuando existe duda el área de interés debe ser esmerilada o aplicar partículas magnéticas o líquidos penetrantes, si la discontinuidad no aparece en la superficie, debe considerarse que se trata de contracciones.
10. La densidad radiográfica de las discontinuidades en comparación con la densidad de fondo es una variable dependiente de factores técnicos, por lo que no debe ser usada como criterio para la aceptación o rechazo en comparación con las radiografías de referencia.
16.2 Forjado.
Discontinuidades de forja
Ocurren durante el proceso de forja, cuando el metal es martillado o presionado para darle forma, normalmente cuando el metal esta a altas temperaturas. En el proceso de forja pueden producirse:
Traslape de forja
Se forma cuando metal de la superficie se desliza o dobla sobre la misma superficie, generalmente cuando una parte del metal que esta siendo forjado, se aprieta entre los dados o troqueles.
Reventón o reventada de forja
Es una ruptura causada por realizar el proceso de forja temperaturas inadecuadas. Pueden ser internas o abiertas a la superficie.
Grietas por esmerilado
Son un tipo de discontinuidad de proceso causado por esfuerzos generados cuando existe demasiado calor entre la rueda del esmeril y l^ superficie del material.Las grietas por esmerilado se producen, generalmente, en ángulos rectos con respecto a la rotación de la rueda de esmeril.
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Grietas por tratamiento térmico
Son causadas por los esfuerzos generados durante el calentamiento y el enfriamiento de piezas, debido a que las secciones delgadas no se enfrían a la misma velocidad que las secciones gruesas.No tienen dirección especifica y por lo general empiezan en esquinas agudas que son consideradas como puntos de concentración de esfuerzos.
Discontinuidades de servicio son probablemente las mas importantes y mas criticas.
Los materiales que pueden presentar defectos debido a las condiciones de funcionamiento u operación, son considerados extremadamente críticos y demandan atención estrecha.
Son consideradas discontinuidades de servicio: grietas por corrosión, grietas por fatiga, corrosión y erosión.
Grietas por fatiga
Son discontinuidades que normalmente son abiertas a la superficie, empiezan en puntos de concentración de esfuerzos y algunas veces son causadas por discontinuidades existentes en la pieza antes de ponerla en servicio.
16.3 Soldadura.
Porosidad
Las porosidades resultan cuando el gas queda atrapado en el metal solidificado. El gas atrapado viene ya sea del gas usado en el proceso de soldadura y del gas liberado de las reacciones químicas que estan ocurriendo durante el proceso de soldadura. La técnica de soldadura apropiada evita la formación de gas y que este se atrape. Los materiales defectuosos o sucios pueden producir gas. Muy pocas soldaduras se enfrían lo suficientemente lento para dejar que pasen burbujas a la superficie antes de que el metal solidifique. El gas se atrapa en forma de discontinuidades porosas en la soldadura.
Las porosidades usualmente ocurren en forma de discontinuidades esférica pero puede tomar la forma de un hoyo cilíndrico. La presencia de porosidades puede ser una señal de que el proceso de soldadura no esta apropiadamente controlado o que el metal base esta contaminado. Generalmente, las porosidades en pequeñas proporciones no necesariamente significan concentración de esfuerzos.
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Inclusiones
Las inclusiones aparecen cuando materiales sólidos están atrapados en el metal solidificado. Las inclusiones interrumpen la continuidad de la soldadura, y resultara alguna pérdida en la integridad de la estructura cuando estén presentes.
Inclusiones no metálicas (escoria y óxidos) resultan de una técnica de soldadura defectuosa y la falta del diseño para proveer e1 acceso apropiado para la soldadura dentro de la unión. La escoria fundida y los óxidos fluirán a la parte superior de la superficie si se les permite.
Otro tipo de inclusiones metálicas son usualmente partículas de tungsteno atrapadas en el metal de soldadura y ocurren en soldadura de arco de gas tungsteno.
Garganta insuficiente
La garganta insuficiente es una depresión en la cara de la soldadura o en la superficie de la raíz de una soldadura por debajo de la superficie plana del metal base adjunto. El soldador u operador de la soldadura fallo al llenar completamente de soldadura la unión. En soldadura de tuberías la garganta insuficiente del lado de la raíz suele referirse como concavidad interna.
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Falta de fusión
Es la falla en la que el metal de aporte se funde parcialmente con el metal base. La falta de fusión es causada principalmente por una aplicación insuficiente de calor en las caras de la unión o bien son causadas por la presencia de óxidos refractarios que inhiben la fusión del metal base.
Falta de penetración
La penetración requerida en cualquier unión se define en la especificación del procedimiento de soldadura. Ya sea que la penetración dependa de la accesibilidad de la fuente de calor o de la varilla de aporte en la junta. La penetración inadecuada en la unión puede resultar por técnica incorrecta, insuficiente calor al soldar, ensamble incorrecto, o diseño incorrecto. Muchos códigos requieren el uso de respaldo en juntas de ranura sencilla o saneo de raíz en las de doble ranura para asegurar una buena penetración.
Traslape 61
Es el aporte del metal de soldadura fuera de la cara o raíz de la unión sin fusión completa. El resultado de la discontinuidad es un defecto mecánico severo en la superficie. Esta discontinuidad es similar a la fusión incompleta con la diferencia de localización en donde la unión metálica falló.
El traslape es causado por la imposibilidad del metal de aporte de fusionarse con el metal base de la superficie, especialmente cuando los óxidos fuertemente adheridos cubren al metal base. El traslape resulta de la falta de control en el proceso de soldadura en la forma de calor insuficiente (corriente muy baja.
Socavado
Es una discontinuidad superficial resultante de la fusión del metal base en la unión de la cara de la soldadura y metal base o en la raíz de la soldadura. Toma la forma de un corte mecánico en los límites de fusión. El socavado es causado por la aplicación de calor excesivo que funde el metal base, manipulación inadecuada del electrodo y excesiva velocidad de aporte.
Grietas
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Las grietas pueden ocurrir en la soldadura o en el metal base, o ambos, cuando las tensiones localizadas exceden la resistencia del material. Las grietas son generalmente asociadas con las discontinuidades en las soldaduras y los metales base, con cortes, con tensiones residuales altas y con fragilización por hidrógeno. Las grietas relacionadas a la soldadura aparecen como si el metal fuera quebradizo. Hay poca evidencia en los límites de la grieta que el metal se deformó antes de agrietarse. Los grietas pueden ser clasificadas como grietas calientes o grietas frías.
CAPITULO XVII Interpretación.
La interpretación radiográfica es el arte de obtener la máxima información de una imagen radiográfica.
No es una ciencia exacta, ya que requiere juicio subjetivo del técnico y es influenciada por los conocimientos que tenga de:
las características de la fuente de radiación y los niveles de energia; las características del medio de registro (película);
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el procesado del medio de registro; la forma del objeto que está siendo radiografiado; los posibles tipos de discontinuidades que pueden presentarse en el objeto; y las posibles variaciones de las imágenes de las discontinuidades, como función de la
geometría radiográfica y otros factores.
Elementos y accesorios de ayuda en la interpretación y evaluación radiográfica
En muchos, casos varios tipos de discontinuidades son apenas distinguibles, aun con la aplicación de técnicas óptimas y del uso de película de grano fino. Como ayuda hacia el técnico y para optimizar la interpretación y evaluación de u\s imágenes radiográficas las condiciones ideales de visualización y el equipo adecuado son absolutamente necesarios.
17.1 Recomendaciones para la interpretación.
A continuación se incluye una serie de recomendaciones que pueden ayudar al técnico:
La interpretación radiográfica no debe realizarse en condiciones de oscuridad total, ya que se acelera la fatiga de la vista.
Es importante que la iluminación ambiental, en el área de interpretación, no produzca reflexiones sobre la radiografía que está siendo interpretada.
La interpretación generalmente requiere de adaptación a las condiciones de iluminación.Indicaciones.
Alejar y acercar la radiografía. Ya que el ojo humano es sensible al movimiento de los objetos, muchas veces ayuda a visualizar detalles pequeños.
Angulando la película ó modificando el ángulo de observación. Se reduce el efecto de bajo contraste.
Manteniendo el área de visualización relativamente pequeña. Se obtiene una mejor observación de detalles finos.
El uso de lentes de aumento, ayuda en la detección, interpretación y evaluación de indicaciones.
en radiografías de áreas grandes. Se requieren zonas grandes de observación.
Examen visual del objeto inspeccionado. Podría realizarse, si aparecen indicaciones de posibles discontinuidades superficiales.
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Radiografiar nuevamente. Como verificación ó para obtener una mejor resolución, al modificar la geometría de la discontinuidad si está orientada desfavorablemente ó si, por su localización, no es perpendicular al haz.
17.2 Negatoscopio
Una radiografía que cumple con los requisitos de densidad, permite el paso de solo una fracción pequeña de luz.
Típicamente, los requisitos de densidad a través del área de interés van de 2.0 a 4.0 (del 1% al 0.01% de transmisión de luz); esto explica la necesidad de contar con fuentes de iluminación de alta intensidad.
Existen muchos tipos y estilos de iluminadores de alta intensidad, que pueden clasificarse en cuatro grupos:
a. de secciones;b. para películas angostas;c. de área; y,d. combinados, de secciones y área.
En el uso de los iluminadores de alta intensidad se recomienda:
a. ya que la parte frontal de la pantalla toca la película, debe estar siempre limpia y cubre de manchas. Por ambos lados.
b. la presencia de rayones, muescas, polvo y otras imperfecciones producirán sombras en la radiografía, causando imágenes indeseables.
c. asegurar que no existan zonas filosas que puedan ocasionar rayones en la superficie de la película.
17.3 Indicaciones
Es la respuesta que se obtiene al aplicar algún método de pruebas no destructivas, y que requiere ser interpretada para determinar su significado.
Existen tres tipos:
Indicaciones falsas: son las que se presentan debido a una aplicación incorrecta del método de inspección.
Indicaciones no relevantes: son las producidas por el acabado superficial o la configuración del material.
Indicaciones verdaderas: son las producidas por discontinuidades
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17.4 Discontinuidades
Es la interrupción de la configuración física normal de un material. Se pueden clasificar en:
Relevantes: son aquellas que por su tamaño, forma, localización, etc., deben ser interpretadas, evaluadas y reportadas.
No relevantes: son aquellas que por su tamaño, forma, localización, etc., se interpretan pero no se evalúan.
Lineales: son aquellas que tengan una longitud mayor que tres veces su ancho.
Redondas: son aquellas de forma elíptica o circular que tengan una longitud igual o menor que tres veces si ancho.
17.5 Defectos
Es una discontinuidad que por su longitud, localización, forma, orientación, etc., excede los criterios de aceptación establecidos; o que podría generar que el material o equipo falle cuando sea puesto en servicio o durante su funcionamiento.
17.6 Indicaciones falsas.
Indicaciones falsas (artefactos de la película)
Un manejo inadecuado en el cargado, descargado y procesado de la película radiográfica, puede dar como resultado la formación de indicaciones falsas conocidas como: artefactos.
Debido a la presencia de este tipo de indicaciones, existe la posibilidad de realizar una mala interpretación, ya que pueden ser confundidas con indicaciones de discontinuidades.
Existen muchos tipos diferentes de artefactos, la mayoría de los cuales pueden ser fácilmente reconocidos observando ambas superficies de la película a contra luz.
Es importante identificar y registrar la presencia de este tipo de indicaciones.
Artefactos causados antes del procesado.
Marcas de ralladuras.Se deben principalmente a que la emulsión de la película es muy sensible, por ejemplo pueden ser ocasionadas por el contacto con cualquier material abrasivo.
Marcas de doblez.
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Son causadas por realizar dobleces abruptos de la película. Se producen normalmente en el cargado y descargado de la película. Si la película se dobla antes de la exposición se produce una indicación clara de forma de media luna, si la película se dobla después de la exposición se produce una indicación obscura.
Marcas de presión.
Se producen por aplicar presión severa sobre la película.
Marcas de estática.
Se producen durante el cargado o descargado de la película si se mueve rápidamente debido a la fricción y las cargas estáticas. También pueden producirse cuando se retira el papel foliador rápidamente. Su apariencia es la de puntos obscuros con ramificaciones de forma irregular.
Marcas en las pantallas.
Rayones y otras imperfecciones en las pantallas intensificadoras pueden crear indicaciones en la imagen radiográfica. Cualquier contaminante (papel, etc.) Puede producir una imagen en la película. Para minimizar el problema es necesario que las pantallas se mantengan limpias y libres de imperfecciones y contaminantes.
Neblina.
Es un efecto ligero de sobre-exposición, producido cuando la película sin procesar es expuesta a niveles bajos de radiación, humedad alta, alta temperatura y/o cuando la luz de seguridad esta por arriba de niveles aceptables de intensidad.
Marcas de dedos.
Producidas por el manejo de la película, pueden ser imágenes obscuras o claras de las huellas dactilares.
Exposición a la luz (película velada).
Cuando una película es expuesta a la luz se tiene como resultado una exposición severa, puede ser por abrir una caja de película o un porta-película en un cuarto iluminado o porque el porta-películas no este cerrado o sellado adecuadamente.
Artefactos causados durante el procesado.
Marcas por químicos.
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Se presentan principalmente en el revelado manual ocasionadas por:• si los residuos de los químicos no son removidos de los ganchos, antes del revelado.• si la película es colocada en agua y no se agita, en el paso correspondiente al baño de paro.• por contaminación del baño fijador con revelador.• por agitación insuficiente en el revelador.
Manchado.
Se presenta por que la película:• entre en contacto con el fijador antes del revelado (manchas o zonas claras).• entren en contacto con gotas de revelador o agua antes del revelado (manchas obscuras).• sea salpicada con gotas de agua durante el secado (manchas circulares).
Marcas por retraso.
Marcas discontinuas que siguen la dirección del movimiento a través del procesador automático. Pueden presentarse debido al retraso en la alimentación de las películas ya que las soluciones pueden secarse sobre los rodillos del procesador.
Campanas de aire.
Causadas por que se adhieran burbujas de aire sobre la superficie de la película cuando se sumerge en el revelador (manchas claras). Si el gancho es golpeado fuertemente contra el tanque y se agita adecuadamente, las burbujas de aire son desalojadas de la película.
Polvo.
Se presenta cuando:• existe polvo u otro contaminante sobre la superficie del revelador, baño de paro o el fijador.• el agua no es remplazada y si el tanque de lavado contiene polvo y no se realiza alguna filtración.
Líneas π
Líneas que corren a través de la película en dirección perpendicular a la dirección del recorrido de la película en un procesador automático. Ocurren espaciadas a intervalos de 3.14 veces el diámetro del rodillo. Causadas aparentemente por el depósito ligero de químicos sobre los rodillos.
CAPITULO XVIII Estándares y Códigos.
Todo el proceso de inspección radiográfica debe realizarse de acuerdo con procedimientos escritos, elaborados en base a normas, códigos o especificaciones,
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El técnico en ensayos no destructivos calificado como nivel II debe estar familiarizado con el manejo e interpretación de documentos tales como códigos, normas y especificaciones, que sean aplicables al método en el que está calificado.
Esto es porque deben ser capaces de elaborar procedimientos escritos e interpretar los resultados de la inspección en función de los requisitos que serán tomados de estos documentos aplicables al producto o material inspeccionado.
Los códigos se aplican o se siguen, de forma obligatoria solo cuando así se establece en un contrato de compra-venta, o en la fabricación de una parte componente o equipo.
Los códigos americanos que llevan las siglas ANSI son documentos normativos nacionales oficiales en los E.U.A.
Los códigos no se combinan o sustituyen entre sí. Normas (estándares) son documentos que establecen y definen las reglas para:
• adquirir, comprar, dimensionar o juzgar un servicio, material, parte, componente o un producto.• establecer: definiciones, símbolos o clasificaciones.
Algunos ejemplos de normas son:
1. Normas ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales).2. Normas internacionales ISO (organización internacional de normalización)3. Normas mexicanas NMX4. Normas alemanas DIN 5. Normas de pemex (a viii -1, 07.3.13, etc.)
Especificaciones describen, definen y establecen:
De forma detallada, un servicio, material o un producto. Las propiedades físicas o químicas de un material. La forma en la cual deben realizarse las pruebas, inspecciones, etc., y las tolerancias
aplicables en Los resultados, para la aceptación o rechazo. Establecen la forma de realizar la compra de un servicio, material o un producto. Tienen condiciones que deben ser establecidas por el comprador o que pueden ser
aplicadas por el vendedor, a su consideración.
Algunos ejemplos de especificaciones son:
1. Especificaciones API - API SPEC. 6A, API SPEC 6D, etc.2. Especificaciones particulares de los clientes
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Las especificaciones y normas solo son obligatorias por mutuo acuerdo entre comprador y vendedor.
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