Radiografía Industrial Radiografía Industrial

la radiografía es la producción de una imagen fotográfica de un objeto mediante el uso de los rayos x y pasan a través de un objeto llegando a una película.

La inspección por RT se define corno un procedimiento de inspección no destructivo de tipo físico, diseñado para detectar discontinuidades macroscópicas y variaciones en la estructura interna o configuración física de un material.

Utiliza la radiación ionizante de alta energía que al pasar a través de un material sólido, parte de su energía es atenuada.

Las variaciones de atenuación o absorción son detectadas y registradas en una película radiográfica o pantalla fluorescente obteniéndose una imagen

El principio físico en el que se basa esta técnica es la interacción entre la materia y la radiación electromagnética, siendo esta última de una longitud de onda muy corta y de alta energía

Se basa en la propiedad que poseen los materiales de atenuar o absorber parte de la energía de radiación cuando son expuestos a esta.

Durante la exposición los rayos X o gamma son absorbidos o atenuados al atravesar un material.

Esta atenuación es proporcional a la densidad, espesor y configuración del material inspeccionado.

RESUMEN CRONOLÓGICO.

1895 Descubrimiento de los Rayos X. W.C Roentgen.1896 Primera radiología dental O. Walkhoff.1896 Primera radiografía dental en los Estados Unidos ( en cráneo) W.J.Morton.1896 Primera radiología dental en los Estados Unidos (en paciente) C. E. Kells.1901 Primer documento sobre los peligros de los rayos X W. H. Rollins.1904 Presentación de la técnica de bisectriz W. A. Price.1913 Primeras películas dentales preenvueltas Eastman Kodak comp..1913 Primer tubo de los rayos X. W. D. Coolidge.1920 Primer paquete de película hecho a máquina Eastman Kodak comp..1923 Primer aparato dental de rayos X Victor X-RayCorporation de Ch.1925 Primer texto de radiología dental. H. R. Raper.1925 Presentación de la técnica de aleta mordible H. R. Raper1947 Presentación de la técnica de Paralelismo con cono largo F.G Fitzgerald1957 Primer aparato dental de rayos X de kilovoltaje variable. General Electric.

APLICACIONES DE LA RADIOGRAFÍA EN PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

Para detección de grietas, porosidades, inclusiones metálicas o no metálicas, faltas de fusión etc., en uniones con soldadura, piezas de fundición y piezas forjadas.

VENTAJAS

Pueda usarse en materiales metálicos y no metálicos, ferrosos y no ferrosos. Proporciona un registro permanente de la condición interna de un material. Es mas fácil poder identificar el tipo de discontinuidad que se detecta. Revela discontinuidades estructurales. LIMITACIONES

Difícil de aplicar en piezas de geometría compleja o zonas poco accesibles. La pieza o zona debe tener acceso en dos lados opuestos. No detecta discontinuidades de tipo laminar. Se requiere observar medidas de seguridad para la protección contra la radiación.

¿QUÉ ES LA RADIOACTIVIDAD?

1.- RADIOACTIVIDAD: Es la desintegración espontánea de los núcleos atómicos de ciertos elementos ( isótopos radioactivos ) acompañada de emisión de partículas radioactivas y de radiación electromagnética.

Partículas radiactivas:

- Partículas alfa: con carga positiva

- Partículas beta: electrones

Radiación electromagnética:

-Rayos X

-Rayo gamma

Son núcleos atómicos de helio ( 2 protones y 2 neutrones )

Son diez veces mas ionizantes que los rayos γ.

Tienen bajo poder de penetración.

Su velocidad es de 1/10 de la velocidad de la luz.

Son fácil de detener con unas hojas de papel. Tienen carga eléctrica positiva.

CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN ALFA

Electrones emitidos desde el núcleo del átomo.

Tienen bajo poder ionizante.

Poder penetrante mas que las partículas alfa

Su velocidad es de 9/10 de la velocidad de la luz. Pueden detenerse con un espesor de ¼ in. de material de plástico.

Tienen carga eléctrica negativa.

Características de la radiación beta.

Son ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz ( 300 000 Km/s ), no poseen carga eléctrica, ni masa, son capaces de penetrar materiales densos como el acero y su energía es inversamente proporcional a su longitud de onda.

En la industria se emplean dos tipos de radiación para la inspección radiográfica:

Rayos X. Rayos gamma

La principal diferencia entre ellos es su origen.

RADIACIÓN:

RADIACIÓN IONIZANTE:

Son ondas electromagnéticas. No tienen carga eléctrica ni masa.

Viajan en línea recta. Penetran la materia y el poder de penetración depende

de la energía. Ioniza la materia. El material radiado queda con una fluorescencia de tipo

no permanente Son invisibles.

Destruyen las células vivas.

CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS X Y GAMMA

Rayos XRayos X

-Radiación electromagnética penetrante, con una longitud de onda menor que la luz visible

-Los rayos X fueron descubiertos por el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen

NATURALEZA DE LOS RAYOS NATURALEZA DE LOS RAYOS X X

Los rayos X son radiaciones electromagnéticas cuya longitud de onda va desde unos 10 nm hasta 0,001 nm (1 nm o nanómetro equivale a 10-9 m).

Cuanto menor es la longitud de onda de los rayos X, mayores son su energía y poder de penetración

Los rayos X se producen siempre que se bombardea un objeto material con electrones de alta velocidad

PRODUCCIÓN DE RAYOS XPRODUCCIÓN DE RAYOS X

Son producidos por la desaceleración brusca de los electrones al impactarse en un blanco o tarjeta generalmente de tungsteno; la energía de los rayos es controlada por los Kilovolt y la intensidad de los miliamperios.

Características de los Rayos XCaracterísticas de los Rayos X

-Los rayos X son imperceptibles a la vista del hombre. -Al hacer llegar rayos X a una sustancia, resulta que casi todas las sustancias son más o menos transparentes a estos rayos. En orden de transparencia, la madera, el aluminio y el plomo. El plomo figura entre las sustancias menos transparentes a los rayos X.

-Las emulsiones fotográficas resultan ser muy sensibles a los rayos X. Una placa fotográfica expuesta a un haz de rayos X se ennegrece. - Los rayos X se propagan en línea recta.

-Capacidad para causar fluorescencia en ciertas substancias.

-Son capaces de atravesar el cuerpo humano, tanto mas fácilmente cuanto más penetrantes son ( mas alto voltaje ).

-Capacidad de los Rayos X para formar una imagen latente en la emulsión de la película.

-Los rayos X tienen efectos biológicos que se utilizan en radioterapia.

-Son invisibles y no se pueden detectar con ninguno de los sentidos

-No tienen masa ni peso.

-Viajan a la velocidad luz. (300,000 km/seg.)

-Los rayos X no tienen carga

-Viajan en líneas rectas y se pueden desviar o dispersar.

-Viajan en ondas y tienen longitudes de onda corta con una frecuencia alta.

- Pueden causar cambios biológicos en las células vivas.

PROPIEDADES DE LOS RAYOS XPROPIEDADES DE LOS RAYOS X

Cuanto menor sea la masa atómica del material a inspeccionar, más transparente será a los rayos X de una longitud de onda determinada.

Cuando se irradia el cuerpo humano con rayos X, los huesos —compuestos de elementos con mayor masa atómica que los tejidos circundantes— absorben la radiación con más eficacia, por lo que producen sombras más oscuras sobre una placa fotográfica

1.- Fluorescencia

Los rayos X también producen fluorescencia, puede observarse directamente la estructura interna de objetos opacos

2.- Ionización

su poder de ionización, que depende de su longitud de onda

La capacidad de ionización de los rayos X monocromáticos es directamente proporcional a su energía

3.- Difracción de rayos X

Los rayos X pueden difractarse al atravesar un cristal, o ser dispersados por élse puede utilizar para determinar la distancia entre los átomos del cristal

Esta propiedad proporciona un método para medir la energía de los rayos X

INTERACCIÓN CON LA INTERACCIÓN CON LA MATERIAMATERIA

1.- Efecto fotoeléctrico

Si el fotón tiene más energía que la necesaria para expulsar el electrón, le transferirá esta energía adicional en forma de energía cinética.

2.- Efecto Compton

Cuando un fotón de alta energía choca con un electrón, ambas partículas pueden ser desviadas formando un ángulo con la trayectoria de la radiación incidente de rayos X

Estas desviaciones acompañadas por un cambio en la longitud de onda se conocen como dispersión Compton

3.- Producción de pares

se observa especialmente cuando se irradian elementos de masa atómica elevada con rayos X de muy alta energía

puede crear un par de electrones, uno con carga negativa y otro con carga positiva (positrones). La producción de pares es un ejemplo de la conversión de energía en masa

Efecto fotoelectrico

Efecto Compton

Producción de pares

Tubo de rayos-X

el tubo de rayos X, siempre está montado en una carcasa protectora, formada de plomo, y diseñada para controlar probables peligros

Cuando se producen, los rayos X son emitidos con la misma intensidad en todas las direcciones

solo empleamos los emitidos a través de una sección especial del tubo de rayos X, llamada ventana

La carcasa protectora, alrededor de algunos tubos de rayos X, contiene aceite que actúa como aislante térmico y refrigerador.

1.- Carcasa Protectora

Envoltura de cristal:

es un tipo especial de tubo de vacío

de ser fabricada de un vidrio que pueda soportar el tremendo calor generado

mantiene el vacío

La ventana del tubo es de un cristal mas fino que deja filtrar los rayos X

Cátodo:

parte negativa del tubo de rayos X, tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque

Filamento:

es una espiral de alambre que emite electrones al ser calentado

Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo suficientemente intensa, de aproximadamente 4 a 5 Ampere o superior, los electrones de la copa externa del filamento entran en ebullición y son expulsados del filamento, este fenómeno se conoce como emisión termoiónica

Anodo:

es el lado positivo del tubo de rayos X, existen dos tipos: estacionarios y rotatoriosEl ánodo tiene tres funciones en el tubo de rayos X:

1- Es un conductor eléctrico2- Proporciona soporte mecánico al blanco.3- Debe ser un buen conductor térmico

cuando los electrones chocan con el ánodo, más del 99% de su energía cinética se convierte en calor, que debe ser eliminado rápidamente antes de que pueda fundir el ánodo. El cobre es el material más utilizado en el ánodo.

es el área del blanco desde la que se emiten los rayos X. Constituye la fuente de radiación

es el área del ánodo con la que chocan los electrones procedentes del cátodo.

El blanco consiste en una pequeña placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre

Blanco:

Punto focal:

El Tungsteno es el material elegido para el blanco

Las emisiones alfa y beta suelen ir asociadas con la emisión gamma.

Los rayos gamma no poseen carga ni masa.

La partícula alfa o beta primaria y su rayo gamma asociado se emiten casi simultáneamente.

Sin embargo, se conocen algunos casos de emisión alfa o beta pura, es decir, procesos alfa o beta no acompañados de rayos gamma; también se conocen algunos isótopos que emiten rayos gamma de forma pura.

Radiación gamma

Son fuentes encapsuladas que contienen isótopos radioactivos metálicos o también pueden ser sales o gases absorbidos en un bloque de carbón.Son colocadas en contenedores blindados hechos de plomo o de Uranio para poder manejarla y protegerse contra la exposición a la radiación; las hay con control automático de exposición o manual

FUENTES DE RAYOS Y

Son obtenidos principalmente:

Como producto de la fisión nuclear; son recolectados y separados del mineral de deshecho en un reactor atómico. Por bombardeo de neutrones a átomos para que su núcleo capture neutrones y se tornen radioactivos sin cambiar a otro material o elemento.

Productos de la fisión nuclearKriptón – 83 ( Kr-83 )Estroncio – 90 (Sr-90 )Cesio – 137 ( Cs-137 )Bario – 138 ( Ba-138 )Por bombardeo de neutronesCobalto ( Co-60 )Iridio – 192 ( Ir-192 )Tulio – 170 ( Tm-190 )

ISÓTOPOS RADIACTIVOS COMERCIALES

Los instrumentos empleados para detectar la radiación son los llamados dosímetros y para la medición utiliza las unidades Roetgens o Rem.

Una persona menor de 18 años no debe ser radiólogo.

La máxima exposición a que debe exponerse una persona es 5 Rem por año. Una persona no debe recibir mas de 1.3 Rem durante 3 meses. Una persona no debe recibir mas de 100 miliRem durante una semana. Cualquier persona que adquiera una dosis superior a las limitaciones anteriores debe someterse a tratamiento medico.

En el caso de una persona civil, la radiación permisible corresponde a la décima parte de la recibida por un radiólogo.

Seguridad radiológica

En las pruebas radiográficas se utilizan las características de transmisión y absorción de un material para producir una imagen visual de las fallas dentro de un material. existen varias condiciones para utilizar la técnica radiográfica:

  1. se requiere en una fuente de radiación penetrante. la mas comun

son los rayos x emitidos por un objeto de tungsteno, pero ocasionalmente se necesitan rayos gama o neutrones.

2. se necesita un sistema de detección. normalmente se utiliza una película especial para detectar la radiación transmitida a traves del material. otros detectores incluyen pantallas fluorescentes

3. la falla o discontinuidad dentro del material debe tener una característica de absorción distinta al material mismo.

Como funciona?

REQUISITOS y SECUENCIA DE LA INSPECCIÓN POR RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL.

Conocerse algunas características del material , Todo ello con el fin de seleccionar el radioisótopo o el kilo voltaje más adecuados.

Calcular las distancias entre ésta, el objeto y la película, para así poder obtener la nitidez deseada.

Seleccionar la película con ciertas características para lograr una imagen óptima.

Este último proceso se efectúa en el laboratorio.

Poner en práctica las medidas de seguridad radiológica en la zona en la que se va a efectuar la radiografía.

A continuación, se hace el arreglo de la película radiográfica del otro lado de éste para registrar la radiación que logre atravesar al material

Esta radiación provoca la impresión de la película radiográfica, que corresponde al negativo de una fotografía.

Entre mayor sea la cantidad de radiación que incida sobre la película, más se ennegrecerá ésta.

Con el objeto de determinar la sensibilidad y la calidad de una radiografía, se emplean indicadores de calidad de imagen.

Realizar la exposición calculada.

Una vez terminada la exposición, la película se lleva a revelar.

Si se comprueba que la imagen es satisfactoria, entonces se interpreta para conocer qué tipo de indicaciones están presentes; las cuales posteriormente serán evaluadas para conocer su nivel de severidad y su posible efecto en el material que se inspecciona.

Esta imagen de rayos x muestra una fisura en una pieza de zinc colada

  APLICACIONES.

Las propiedades particulares de la radiografía facilitan su aplicación a nivel industrial, médico y de investigación; pues adicionalmente de que la energía de la radiación puede ser absorbida por la materia.

también puede hacer fluorescer ciertas sustancias; siendo por todo esto que la técnica tiene diversas aplicaciones en diferentes ramas.

En primer lugar, están las aplicaciones en las que se emplea la energía radiante y su efecto sobre la materia, como es el caso de las aplicaciones físicas (efectos de fluorescencia), médicas (destrucción de ciertas células) y biológicas (mutaciones o aplicaciones de esterilización biológica).

En segundo lugar, deben mencionarse las aplicaciones en las cuales se emplean los efectos físicos, como son la difracción (determinación de estructuras cristalográficas), fluorescencia (determinación de composición química) y la ionización (detección de la radiación), etc.

En tercer lugar, se tienen las aplicaciones en las que se mide la atenuación de la radiación, como es el caso de la medición de espesores en procesos de alta temperatura; la medición de niveles de fluidos; la determinación de densidades en procesos de producción continua y la Radiografía Industrial.

VENTAJAS DE LA RADIOGRAFIA INDUSTRIAL.

Es un excelente medio de registro de inspección.

Su uso se extiende a diversos materiales.

Se obtiene una imagen visual del interior del material.

Se obtiene un registro permanente de la inspección.

Descubre los errores de fabricación y ayuda a establecer las acciones correctivas.

LIMITACIONES DE LA RADIOGRAFIA INDUSTRIAL.

No es recomendable utilizarla en piezas de geometría complicada.

No debe emplearse cuando la orientación de la radiación sobre el objeto sea inoperante, ya que no es posible obtener una definición correcta.

La pieza de inspección debe tener acceso al menos por dos lados.

Su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad.

Requiere personal altamente capacitado, calificado y con experiencia.

Requiere de instalaciones especiales como son: el área de exposición, equipo de seguridad y un cuarto oscuro para el proceso de revelado.

Las discontinuidades de tipo laminar no pueden ser detectadas por este método.