TEMA 2: APLICACIONES EN RADIOGRAFIA INDUSTRIAL II.csn.ciemat.es/MDCSN/recursos/ficheros_md/71421738_412200994620.… · APLICACIONES EN RADIOGRAFIA INDUSTRIAL II 1.1 Restauración

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TEMA 2: APLICACIONES EN RADIOGRAFIA INDUSTRIAL II.

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

1. APLICACIONES EN RADIOGRAFIA INDUSTRIAL II

1.1 Restauración / peritación de obras de arte 1.2 Control de calidad de materias primas

1.3 Proyectores de haces para calibración

1.4 Inspección de bultos / envíos postales

1.5 Inspección de la carga de camiones y contenedores, en aduanas etc.

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INTRODUCCIÓN Haciendo uso de los mismos medios descritos en el capítulo anterior, esto es, equipos de gammagrafía en sus diferentes variantes y de rayos X de cualquier tipo y potencia, describiremos un buen número de aplicaciones que no realizan controles de procesos o técnicas analíticas, ya que esas aplicaciones son objeto de un Curso y temario aparte, ni tampoco hacen uso de técnicas radiográficas convencionales, como las habitualmente empleadas en la radiografía y gammagrafía industrial con sus variantes de inspección radioscópica o fluoroscópica. Son aplicaciones más restringidas que se pueden agrupar bajo el epígrafe común de técnicas radiográficas especiales y no son más que modificaciones de las convencionales para aplicaciones particulares. 1.1 Restauración / peritación de obras de arte Ya desde hace años, los especialistas en la conservación y restauración de obras de arte, los investigadores e historiadores, hacen uso de distintas técnicas radiográficas para profundizar en el conocimiento de los objetos, obteniendo sus propios datos que pueden utilizar además de los hasta ahora habituales basados en criterios estéticos o en archivos o fuentes históricas. El conocer a fondo los materiales utilizados para la fabricación de objetos y el obtener datos fiables acerca de los mismos es una forma de comprender mejor la historia. Es necesario aplicar un conjunto de métodos para obtener cuanta más información sea posible acerca de la composición, disposición, estructura y estado de un objeto, dada la complejidad de los materiales y técnicas que interviene en la elaboración de una obra artística. De entre todos los métodos aplicables para la obtención de dicha información, la radiografía es la técnica que obtiene más cantidad de información, dejando a los restantes métodos como complementarios. Entre estos citaremos algunos, ya mencionados dentro del capítulo en el que se describieron sucintamente los Ensayos No Destructivos convencionales, como los ultrasonidos y las corrientes inducidas a los que se añaden la reflectografía infrarroja, fluorescencia de rayos X ultravioletas, colorimetría, fotografía ultravioleta, termografía etc. Las que nos podrían interesar en cursos como el que aquí desarrollamos, serían las que se basan en la utilización de radiaciones ionizantes. De las técnicas enumeradas entra en ese grupo la fluorescencia de rayos X ultravioletas, la cual a su vez se encuadra dentro de las antes nombradas Técnicas Analíticas, objeto de un curso diferente al de Radiografía Industrial que nos ocupa. En el radiografiado de obras artísticas se pueden emplear indistintamente rayos X o gamma, pero son los primeros, por motivos que se verán a continuación los más profusamente empleados. De la imagen radiográfica de un cuadro, se pueden obtener datos sobre la técnica pictórica, que incluirá desde la preparación del soporte hasta las capas finales.


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Una peculiaridad de una imagen radiográfica de una obra, es que no se corresponde en la mayoría de los casos ni con el estado inicial que tenía la misma ni con el final, sino que será la proyección de un conjunto de imágenes superpuestas de las diferentes capas, siendo los niveles de grises función de la absorción de los materiales que la componen. Las imágenes superpuestas se corresponderán por tanto a la obra original y a las alteraciones de todo tipo que haya podido sufrir a lo largo de “su historia”. Estas serán las que su radiografiado nos ayudará a determinar. En unos casos, los cambios pueden haber sido realizados por el propio autor clasificándolos de “arrepentimientos”, o por miembros de su propio taller, y de la misma escuela, siendo por tanto contemporáneos con la obra. En otros, mucho más interesantes de detectar desde el punto de vista del investigador, pueden ser posteriores correspondiendo a restauraciones o repintes. A través de la imagen radiográfica, los restauradores obtienen una información muy precisa sobre el estado de la obra, que les permite establecer el tipo de intervención más aconsejable a acometer. También se obtendrá información que permitirá su catalogación a arqueólogos, investigadores e historiadores, con lo que en muchos casos se podrá determinar, incluso, la autoría de la obra llegando hasta fecharla comparando las imágenes obtenidas con información documental contrastada. De las “herramientas” utilizadas, la radiografía puede aportar datos que no son visibles a simple vista y que permitirán realizar la autentificación en caso de ser el objeto una copia que no incluye las características de preparación propias del autor. Otra aplicación de la radiografía consiste en dejar constancia del estado de una obra u objeto que se presta o cede para, a su devolución, poder cerciorarse de que no ha sufrido durante el transporte y préstamo ningún deterioro no visible, ni su sustitución por alguna “buena” falsificación. Repasaremos ahora de una forma individual, diferentes aplicaciones del proceso de radiografiado en el campo de las obras de arte y antigüedades. Radiografías de madera tallada Mediante el análisis radiográfico puede determinarse la integridad de la pieza, las partes constitutivas del conjunto, sus uniones, la clase de madera, su antigüedad y si hay piezas postizas más modernas. También pueden descubrirse los motivos decorativos ocultos por estucados, suciedad acumulada u otros recubrimientos posteriores. La madera, es desde el punto de vista radiográfico un material de baja densidad. La densidad condiciona que la absorción sea baja al ser el coeficiente de atenuación de la madera función de la densidad de la misma.


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La variación estructural de un mismo tipo de madera, da lugar a diferente absorción (densidad) relativa. Esta peculiaridad es útil para el reconocimiento del tipo de madera. En general las densidades de las maderas, para espesores no muy grandes, permiten su radiografiado con tensiones en el rango de los 40-50 Kv, que son relativamente bajas si se las compara con las que se deben utilizar con cualquier otro material. En el radiografiado de la madera figura 1, se genera poca radiación difusa por efecto Compton, con lo que no hay que preocuparse por evitarla. A medida que van aumentando los grosores, se deben incrementar las tensiones de trabajo y entonces pasa a ser considerable la generación de radiación Compton.

Figura 1 Al tener la madera poca auto absorción, la producción de radiación difusa puede generar en la placa radiográfica un velo significativo que se puede minimizar intercalando una lámina metálica delgada (cobre de 0,1 mm) entre el objeto y la película radiográfica. Estudio radiográfico de la presencia de insectos xilófagos en la madera. En realidad lo que se estudia es el daño que los insectos han producido o están produciendo en el objeto o en el soporte del mismo. El método da información acerca de la severidad o extensión del daño para afrontar la conservación o restauración del objeto. Una galería realizada por un insecto xilófago se observará en la imagen radiográfica como un defecto interno de baja absorción y será fácilmente evaluable. Figura 2


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Figura 2

Figura 3

No ocurre lo mismo con los insectos que al tener una densidad similar a la de la madera, son difícilmente identificables. Únicamente en su fase larvaria pueden ser claramente identificados. Figura 3. Lo que si se detectan son los detritus del animal, los cuales tienen, nuevamente, una densidad diferencial respecto de la madera sana. Radiografía en arqueología. Mediante radiografías se puede comprobar el estado de conservación de objetos arqueológicos. Una aplicación importante es poder examinar el contenido de urnas cinerarias sin necesidad de intervenir físicamente en ellas (método no invasivo). Estas urnas, típicas del neolítico en la península ibérica, eran objetos de barro en los que se introducían los cadáveres incinerados junto con objetos personales. Con el paso de los siglos, el conjunto se suele encontrar casi petrificado siendo muy difícil su separación para identificar el contenido. Mediante la toma de radiografías en diferentes orientaciones se puede establecer estereográficamente el contenido con una gran precisión, llegando a identificarse la totalidad de los objetos guardados en el interior, dando por tanto no sólo resultados cualitativos sino también cuantitativos. Es el caso de las figuras 4, en las que se aprecian objetos metálicos tales como alambres, una ajorca, una cadena, algunas caracolas e incluso el cráneo de un gato que se diferencian del fondo que se corresponde con la masa terrosa en la que se encuentran compactados los objetos anteriores y la propia urna.


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Figuras 4 La figuras 5 se corresponde con la reconstrucción estereográfica del contenido obtenida a partir de las imágenes radiográficas tomadas en las tres direcciones espaciales.

Figura 5 Radiografías de objetos metálicos. En arqueología es de una utilidad excepcional para comprobar el estado de conservación de objetos y utensilios metálicos. Permite observar detalles de decoraciones subyacentes, comprobar el estado del núcleo metálico y del proceso mineralizador, detectar fisuras, microfisuras y poner de manifiesto reparaciones anteriores. Se incluyen diversas figuras correspondientes a radiografías obtenidas utilizando los siguientes parámetros radiográficos: Tensión (kilovoltaje): 80 a 250 KV Exposición: 9 mA x min


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De los datos ya se observa un cambio respecto a la técnica descrita para el radiografiado de madera o cerámica. La tensión ya es de nivel medio, como era de esperar al radiografiar materiales de cierta densidad y por tanto coeficientes de atenuación mayores. La figura 6 muestra la fotografía de una falcata encontrada en la necrópolis ibérica de El Salobral, en Albacete, tal como fue recuperada.

Figura 6 En la figura 7 se puede ver una radiografía de la misma observándose que los detalles de la empuñadura son invisibles en la fotografía. Se confirma por tanto que la radiografía aporta al restaurador datos de gran valor para acometer el trabajo de limpieza.

Figura 7 En otras ocasiones para lo que sirve el radiografiado es para detectar el modo en que fue ensamblado un objeto. Muchas veces dicho ensamblaje ha sido ocultado a propósito por el herrero con lo que, incluso después de limpiar y restaurar la pieza sigue sin poderse observar a simple vista. En elementos como la reja del siglo XVI, figura 8, que se encuentra en la plaza de Alfaros en la Ciudad de Sevilla, solamente mediante el radiografiado se puede poner en evidencia el proceso de fabricación o montaje final de la misma, ya que el diseño lo oculta magníficamente dejando al observador perplejo ante la habilidad del maestro herrero que la fabricó.


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Figura 8 Otro ejemplo de objetos expuestos al público que se han restaurado realizando previamente Ensayos No Destructivos, lo constituye la estatua ecuestre, de bronce, del emperador Marco Antonio en Roma, de la cual, solo del caballo, se realizaron más de 300 radiografías con el fin de diferenciar las piezas originales de las utilizadas en sucesivas reparaciones, localizar las soldaduras efectuadas y las grietas, cavidades, y variaciones de espesor existentes. Radiografía de objetos cerámicos. Nuevamente aquí nos encontramos con un material de baja absorción, en el que, con técnicas de baja tensión podemos comprobar la integridad del objeto, o poner en evidencia roturas reparadas y disimuladas por restauraciones anteriores, invisibles a la inspección ocular. Radiografía de momias. Técnica de relevante importancia en el campo de la arqueología, ha permitido estudiar momias antes y después de extraerlas de los sarcófagos sin causar efectos perjudiciales en las mismas obteniendo datos fundamentales para determinar el sexo de la persona radiografiando la zona pélvica, o determinar la presencia de amuletos, objetos de gran valor realizados en metales preciosos etc. Mediante un estudio anatómico completo se ha podido comprobar la aplicación de ojos artificiales en el embalsamamiento, y, en algunos casos llegar a conclusiones acerca de la causa de la muerte que, miles de años después confirmaban o no la versión oficial histórica. Radiografía en pinturas No por haberla dejado en el último lugar deja de ser con mucho, el campo en que más profusamente se viene empleando la radiografía.


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Mediante esta técnica se pueden analizar todos los estratos, desde la última capa de pintura o barniz hasta la base o soporte independientemente de que esta sea de madera, lienzo u otro material. Pone de manifiesto las condiciones en que se encuentran y sus características. Es el mejor método de diagnóstico para determinar el estado de conservación de una pintura. Si en la misma se han producido daños tales como la erosión superficial, se observarán en la imagen radiográfica los hilos del lienzo, de forma más o menos acusada dependiendo de la extensión y severidad de la erosión. Los frescos de Miguel Ángel en la Capilla Sixtina en el Vaticano son un ejemplo de esto. También se puede determinar si el daño es reciente o antiguo al ponerse de manifiesto las diferentes texturas, la formación de craquelados (finos surcos surgidos a lo largo del tiempo debido a diferentes tensiones entre las capas de pintura, la de preparación y el soporte) u otras alteraciones y se tiene entonces la capacidad de decidir como subsanarlas. Soportes de madera En un primer paso la radiografía permite identificar los tipos de madera y a través de estos tener una indicación clara del origen figura 9

Figura 9 Así, el álamo es típico de la pintura italiana, y otras maderas, como el roble, eran preferidas en Alemania, o Francia. A partir del siglo XV, los carpinteros flamencos trabajaban un roble de excelente calidad, importado de Báltica, según la estricta reglamentación del gremio.

También aporta información acerca de si las tablas se unen con junta viva encolada, apropiada para maderas delgadas y utilizadas en la escuela flamenca o si hay presencia de alguna espiga para reforzar la junta.


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Se puede determinar si la pintura fue realizada originalmente sobre tabla o lienzo sufriendo un traslado posterior a un soporte diferente.

El dibujo subyacente es una fase de ejecución de la pintura que se sitúa después de la capa de preparación de la madera y antes de la colocación de los colores. En otro tiempo llamado dibujo del pintor o, impropiamente, dibujo preparatorio, el dibujo subyacente anuncia la composición de la obra de manera más o menos detallada.

La observación de la imagen radiográfica en la que se hace visible el dibujo subyacente nos permite acercarnos al proceso de ejecución de la obra y proponer hipótesis en cuanto a su realización que puede revelarse como realizada por dos manos. Es bien conocida la colaboración entre el maestro y sus aprendices en los talleres de los pintores flamencos de los siglos XV y XVI. Por otro lado, permite conocer la situación de los clavos de montaje utilizados para unir los listones o barrotes de refuerzo que tienen algunas tablas en su reverso, así como el daño en general producido en la madera por la oxidación de dichos clavos. Toda esta información es fundamental a la hora de decidir el tipo de intervención a realizar sobre todo si se piensa trasladar la pintura a otro soporte. Soportes de lienzos. Una forma de determinar el período al que corresponde una pintura es el estudio y caracterización del lienzo utilizado, para lo cual, la radiografía del cuadro figura 10 aporta una información valiosa poniendo de manifiesto si el lienzo está hecho a mano o a máquina o si está fabricado con finos hilos o fibras más toscas.

Figura 10 Permite descubrir si en una pintura ha habido adiciones y si estas corresponden al autor original, lo cual es de fundamental importancia en pinturas relevantes de autores clásicos. La imagen radiográfica de un lienzo, muestra la capa de fondo de la pintura entre los intersticios de la tela si la pintura no ha sido trasladada a otro soporte. A su vez se puede deducir cual fue el original ya que la capa de fondo retiene siempre una impronta de este primer soporte, aunque se la haya separado del mismo.


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El estudio de la forma, tamaño y modo de dar las pinceladas aplicadas en la preparación del soporte, o si la misma se realizó mediante espátula, permite llegar a conclusiones importantes acerca de la posible autoría o de la escuela a la que pertenece el cuadro. Pinturas subyacentes También, es frecuente determinar mediante el radiografiado que bajo la pintura que se observa a simple vista existe otra que, en algunos casos puede ser de superior valor o importancia histórica que aquella. Con ocasión de la adquisición en el año 2000 por parte del estado, para el Museo del Prado, del cuadro de La Condesa de Chinchón, figura 11 a su llegada al museo se realizó un examen de la pintura para analizar detalladamente su estado de conservación y determinar sus características técnicas.

Figura 11 Al contemplar la radiografía pueden descubrirse fácilmente, aunque haya que invertir la imagen 180º, figura 12 y figura 13, dos figuras masculinas que nada tienen que ver con la imagen retratada.


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Figura 12 figura 13 Queda claro que Goya utilizó un lienzo que ya se había empleado en 2 ocasiones anteriores para sendos retratos. El nivel de acabado y nitidez con el que se aprecian los rostros en la radiografía, figura 14, ha permitido hacer la identificación de los personajes retratados siendo cronológicamente el primero el de Don José Álvarez de Toledo y Gonzaga (Marqués de Villafranca y Duque de Alba por matrimonio con la XII Duquesa de Alba), y el segundo el de Don Manuel Godoy, esposo de la Condesa de Chinchon.

Figura 14

Huelga decir la sorpresa y satisfacción que causó a los investigadores del Museo del Prado el descubrimiento de las pinturas subyacentes y lo que es más, su identificación.


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Se pueden también descubrir falsificaciones en las que se utilizan soportes recuperados de obras de escaso valor para intentar hacer pasar por antiguas pinturas realizadas sobre los mismos. En estos casos, otras técnicas analíticas que estudian la formulación de los pigmentos permiten corroborar la adulteración. Craquelados Nombrados en un párrafo anterior, se trata de finos surcos surgidos a lo largo del tiempo debido a diferentes tensiones entre las capas de pintura, la de preparación y el soporte. Este “resquebrajamiento superficial de la pintura” cambia de aspecto de un período a otro del arte, ayudándonos a clasificar una obra o a distinguir un original de una posible falsificación. Técnicas pictóricas La radiografía de un cuadro permite el registro fotográfico de todos los componentes de una pintura. Pueden observarse minuciosamente las diferentes técnicas usadas a través de los siglos mostrando las variaciones de estilos, que van desde la témpera sobre madera de los siglos XII y XII, el temple al huevo del siglo XV y la pintura al óleo desde esa época hasta nuestros días. Por tanto, mediante la radiografía se puede reconocer la técnica de los autores y confirmar la autenticidad de la obra. Radiografía de sellos, papel moneda y tapices Mediante la técnica radiográfica con radiación blanda (KV menores de 30 KeV), se pueden radiografiar objetos muy delgados o de muy baja atenuación. Este es el caso de lo sellos, billetes de banco o tapices. Constituye esta técnica una de las mejores formas de determinar falsificaciones, ya que las imágenes radiográficas de los papeles utilizados por las fabricas de moneda, son siempre diferentes a las de los empleados por los falsificadores. En este caso, al igual que en el de las pinturas, la confirmación de la falsificación puede realizarse con otras técnicas analíticas que detectan la formulación de las tintas y pigmentos colorantes con altísima precisión. 1.2 Control de calidad de materias primas También se trata de técnicas en el campo de aplicación de las bajas tensiones. En algunos casos, se controlan materias primas propiamente dichas y en otros, productos elaborados en etapas intermedias de producción.


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Plásticos Conocida la composición de los mismos y determinada la tensión aplicada, mediante radiografía, radioscopia o fluoroscopia se puede determinar en plásticos clorados (PVC) la presencia de cavidades, oclusiones, defectos de moldeo o de soldadura. Neumáticos El proceso de fabricación de un neumático consta de diferentes fases, interesa controlar los productos semiacabados en cada etapa para evitar llegar al final de la fabricación arrastrando defectos de pasos intermedios. Así, se inspeccionan las tramas de las telas, las cavidades en el caucho y la falta de adherencia entre ambos. En neumáticos de grandes dimensiones (tractores, maquinaria de obras públicas), que son habitualmente recauchutados, es fundamental antes de acometer su reciclado comprobar el estado interno del substrato o soporte (telas), evitando malgastar tiempo en su recuperación. Granos de explosivo Son piezas fabricadas por extrusión de material plástico explosivo, que serán rechazadas previamente a su mecanizado o introducción en el proyectil si se detectan poros, oquedades, fisuras, o partículas metálicas en su interior. Material eléctrico o electrónico El material aislante cerámico será rechazado si se detectan poros, oquedades, fisuras o partículas metálicas en su interior. En los conductores axiales se inspecciona la concentricidad de los conductores y aislamientos. Esta es una técnica que dependiendo de cómo se aplique puede encuadrarse dentro de las llamadas de Control de Procesos 1.3 Proyectores de haces para calibración La aplicación consiste en emitir, desde un contenedor o dispositivo adecuado, portátil o fijo, haces de radiación de intensidad y energías contrastadas para la verificación o calibración de equipos de medida de calibraciones. En esta aplicación, se utilizan equipos de rayos X o fuentes isotópicas de Cs-137, Co-60 y Am-241 para cubrir toda la gama de energías y de equipos disponibles para medirla o registrarla (radiámetros y dosímetros). En las instalaciones fijas, del tipo de las que tienen disponibles los centros acreditados para hacer calibraciones, los emisores de haces, situados en un búnker, radian en una dirección fija y a distancias que se ajustan mediante el movimiento de la muestra o equipo a calibrar.


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El control de las maniobras de apertura y cierre del obturador, como la selección previa del tipo de fuente, actividad de la misma, distancia al detector etc. se hacen desde una sala de mandos exterior al búnker, supervisándose todas las operaciones a través de circuitos cerrados de televisión. Por comparación entre la tasa de dosis o dosis real que se aplica y la que mide el equipo o dosímetro se puede certificar la calibración del equipo con la periodicidad que el usuario y el organismo regulador acuerden oportunamente. Existen también equipos portátiles figura 15 que con fuentes de Cs-137 de hasta 200 o 300 mCi (7GBq o 11GBq) o de Co-60 de 5 mCi (185 MBq) permiten verificar en campo equipos de medida de radiación que no sean fácilmente desmontables o desplazables desde sus emplazamientos.

Figura 15

1.4 Inspección de bultos / envíos postales Es otra aplicación de los equipos de rayos X. Permite detectar armas, explosivos etc. Ampliamente utilizada en aeropuertos estaciones de tren, entradas a edificios públicos etc. últimamente se ha multiplicado su utilización como respuesta a los ataques terroristas. En la inspección de objetos postales se identifican también cartas bomba y materias de las encuadradas en la guerra biológica y bacteriológica. Además de los extensamente instalados en aeropuertos, existen versiones muy compactas, figura 16, portátiles que permiten establecer puestos de vigilancia móviles.

Figura 16

Generador de Rayos X

Bulto a inspeccionar

Panel digital de registro de imagen

PC Portátil para visionado y almacenamiento de imágenes

Irradiador de haces con fuente de Cs-137


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1.5 Inspección de la carga de camiones y contenedores, en aduanas etc. Es la técnica anterior llevada a gran escala. Cuando el objeto a inspeccionar no puede manipularse (caso de camiones completos, contenedores o vagones de tren), se dispone de instalaciones móviles o fijas que son capaces de observar el interior de los citados vehículos, mediante técnicas radiográficas o radioscópicas en tempo real. Las instalaciones consisten en una fuente emisora de radiaciones que puede ser una fuente isotópica de Co-60 de no muy alta actividad ,1 Ci (3.7x1010Bq), o un acelerador lineal o un tubo de Rayos X de muy alta tensión (450 KV), un sistema de colimación y otro de detección colocado al otro lado del objeto. Mediante el avance del conjunto emisor / detector a lo largo del objeto, o mediante movimiento de éste a través del anterior, por medio de sistemas de integración y transmisión de imágenes, puede obtenerse casi en tiempo real la imagen completa del interior del contenedor o vehículo. La aplicación tiene por fin detectar desde armas, bombas, explosivos etc., hasta contrabando de bienes o personas. Las tasas de dosis son suficientes para obtener la información requerida sin producir consecuencias radiológicas en los objetos o personas que potencialmente pudieran ser irradiadas, figura 13.

Figura 13 El mismo concepto de sistema funciona utilizando como fuente de radiación una fuente de Co-60 de poca actividad, alrededor de 1 Ci (3.7x1010Bq), suficiente para inspeccionar objetos de densidades equivalentes a 15 cm de acero en menos de 6 segundos mediante sistemas móviles transportables sobre camión como se muestra en la figura 14. A través de un pórtico se hace pasar el vehículo o contenedor que se quiere inspeccionar o, manteniéndose dicho vehículo quieto el que se desplaza es el pórtico y el sistema de inspección obtiene la imagen de su interior, prácticamente en tiempo real.

Figura 14

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