Ensayos no destructivos (END) para componentes de trituradoras

Ensayos no destructivos (END) para componentes de trituradoras

Las trituradoras utilizadas en la minería y la industria de áridos están sometidas a cargas alternas, impactos severos y desgaste abrasivo las 24 horas del día. Cuando fallan componentes críticos, como husillos flotantes integrales, conjuntos excéntricos, conjuntos de mandíbulas móviles o bastidores soldados, se producen paradas no planificadas, pérdidas de producción y elevados costes de sustitución. Por lo tanto, tanto durante la fabricación como durante la operación, los ensayos no destructivos (END) se han convertido en una medida esencial de control de calidad.

Los ensayos no destructivos (END) se refieren a una serie de métodos de inspección que no dañan los componentes, a la vez que identifican defectos internos y superficiales. Permiten detectar discontinuidades internas en el material, evaluar la integridad de la sección transversal y verificar que las dimensiones críticas se mantengan dentro de las especificaciones, todo ello sin alterar la funcionalidad de las piezas.

1. Tecnologías de inspección volumétrica: UT y RT

La inspección volumétrica examina principalmente el espesor de toda la sección transversal de un componente para detectar defectos internos, porosidades de fundición y grietas por fatiga que no son visibles en la superficie.

Ensayos ultrasónicos (UT)

Las pruebas ultrasónicas (UT) funcionan mediante la transmisión de pulsos acústicos de alta frecuencia a un material, generalmente utilizando transductores piezoeléctricos con frecuencias de operación que oscilan entre 1 MHz y 5 MHz. Cuando las ondas sonoras atraviesan el material y encuentran discontinuidades, como inclusiones no metálicas, porosidades por contracción o grietas laminares internas, parte de la energía se refleja. Analizando el tiempo de eco y la intensidad de la señal, el inspector puede determinar la profundidad, el tamaño y la forma del defecto.

Este método es ideal para inspeccionar piezas forjadas de paredes gruesas, como los ejes principales, los ejes excéntricos y los ejes de transmisión de las trituradoras de cono, así como las bases de acero fundido de alta resistencia. Permite detectar microfisuras internas y segregación del núcleo antes de la instalación de las piezas forjadas en el equipo, evitando así que estos riesgos potenciales se conviertan en fracturas por fatiga bajo condiciones de torsión alterna y alta tensión.

Pruebas radiográficas (RT)

La radiografía digital utiliza rayos X o rayos gamma para penetrar un componente y formar una imagen en un detector digital o película. Si el material presenta huecos, porosidad o inclusiones, una mayor cantidad de radiación lo atravesará, lo que resultará en una zona oscura en la ubicación correspondiente de la película. Esto permite la inspección visual de discontinuidades internas.

En la fabricación de trituradoras, la radiografía (RT) se utiliza habitualmente para inspeccionar soldaduras críticas de penetración completa, como las de las uniones entre el bastidor, la base y la carcasa superior, así como el conjunto de la mandíbula móvil fundida. Es muy eficaz para detectar defectos volumétricos como porosidad y cavidades de contracción. Sin embargo, si una grieta está cerca de la superficie y orientada paralelamente al haz de radiación, resulta difícil detectarla solo con RT; en estos casos, generalmente se utiliza RT junto con ultrasonido (UT) o tomografía mecánica (MT).

2. Tecnologías de inspección de superficie y subsuperficie: MT y PT

Las grietas superficiales son el punto de partida de la fatiga mecánica. Si las microgrietas, las grietas por corrosión bajo tensión o las grietas por temple se detectan en cuanto aparecen —antes de que se propaguen a mayor profundidad en el material— se pueden evitar muchos problemas graves. Los métodos de inspección superficial están diseñados precisamente para eso.

Ensayo de partículas magnéticas (MT)

La magnetotelúrica (MT) solo es efectiva en materiales ferromagnéticos, como acero al carbono, acero de baja aleación y hierro fundido. Durante el proceso, la pieza se magnetiza mediante un yugo magnético o dos sondas para que las líneas del campo magnético la atraviesen de manera uniforme. Si existen grietas en la superficie o en el subsuelo superficial, las líneas del campo magnético se interrumpirán y se filtrarán cerca de las grietas. En este punto, se aplica polvo fino de hierro (polvo coloreado en el método seco o una suspensión fluorescente en el método húmedo), que se acumulará en los puntos de fuga magnética, permitiendo visualizar la forma de la grieta directamente bajo luz blanca o una lámpara ultravioleta.

En las trituradoras, la inspección por tomografía computarizada (TM) se utiliza comúnmente en zonas de alta concentración de tensiones: la raíz del filete del eje principal, la raíz de los dientes del piñón, los bordes de las soldaduras del bastidor y las superficies de los revestimientos de acero al manganeso usados. Entre sus ventajas destacan la rapidez, la alta sensibilidad a las microfisuras por fatiga y la capacidad de detectar defectos hasta dos o tres milímetros por debajo de la superficie.

Ensayo de líquidos penetrantes (PT)

En pocas palabras, el principio de la técnica de penetración de líquidos (PT) se basa en la acción capilar. Se aplica un penetrante de color intenso y muy fluido sobre una superficie limpia, y el líquido se filtra por sí solo en las grietas. Tras dejarlo reposar un rato, se retira el exceso de líquido y se rocía una capa de revelador. El revelador actúa como papel secante, extrayendo el líquido que ha penetrado en las grietas, magnificándolas y haciéndolas visibles.

La tomografía por emisión de positrones (TP) permite inspeccionar prácticamente cualquier material, no solo acero, sino también aleaciones de cobre, acero inoxidable y componentes de aluminio. En trituradoras, se utiliza comúnmente para inspeccionar casquillos de bronce, vástagos de pistones de cilindros hidráulicos, accesorios de acero inoxidable y conjuntos de carcasas de aceite de aluminio. La TP resulta especialmente práctica que la tomografía magnética (TM) para inspeccionar áreas con formas complejas a las que no puede llegar un yugo magnético.

3. Matriz de aplicación de ensayos no destructivos (END) para componentes de trituradoras

La selección del método de inspección adecuado depende de la metalurgia del componente, la metodología de fabricación (forjado, fundido o fabricado) y los principales modos de fallo operativo:

4. Cómo leer un informe de END

Un informe de END es una certificación de calidad por escrito. Se utiliza para verificar que los componentes nuevos sean estructuralmente sólidos antes de su instalación y para determinar si los componentes usados ​​aún pueden utilizarse después de reparaciones importantes. Un informe válido debe especificar claramente los siguientes puntos:

• Información del componente: Nombre de la pieza, número de plano, grado del material, número de horno y número de serie: ninguno de estos datos puede omitirse para garantizar que coincidan con el artículo real.
• Alcance de la inspección y estado de la superficie: ¿Qué zonas se inspeccionaron, cuál es la rugosidad de la superficie, si se eliminó la pintura y el óxido, y cuál fue el grado de cobertura de la inspección?
• Normas y procedimientos aplicables: Indique claramente qué normas se siguieron para UT, RT, MT y PT, como ASTM E2375, E1742, E1444 y E165.
• Equipos y calibración: Modelo del instrumento, frecuencia de la sonda, ángulo, agente de acoplamiento, intensidad de la fuente de rayos X, intensidad del campo magnético y número de bloques de calibración.
• Requisitos del personal: El personal de inspección debe poseer la certificación ASNT o ISO 9712 de nivel II o nivel III, lo cual debe constar en el informe.
• Registro y evaluación de defectos: Para cada defecto encontrado, registre la ubicación, el tamaño, la profundidad y la relación señal/ruido, y proporcione una conclusión de aprobado o reprobado según los criterios de aceptación.
• Conclusión final: Indique claramente si el producto ha sido aceptado, rechazado o aceptado condicionalmente, e incluya un plan de reparación.

Un informe poco claro es prácticamente inútil. Por lo tanto, ya sea que realice la inspección usted mismo o reciba un informe de un proveedor, debe verificar cada elemento, especialmente la ubicación de los defectos y los criterios de aceptación.

El valor práctico de los END a lo largo del ciclo de vida de una trituradora.

Realizar ensayos no destructivos (END) de forma exhaustiva no solo sirve para superar las inspecciones, sino que además ahorra dinero.

Adquisición: Antes de enviar las piezas de repuesto OEM o las piezas fundidas de alta resistencia adquiridas, realice una inspección no destructiva (END) para confirmar su integridad estructural. Esto evita que los problemas se descubran después de la instalación, lo que podría dar lugar a disputas sobre la garantía.

Producción y operación: Inspeccione periódicamente los componentes en servicio mediante MT o UT para detectar el crecimiento de grietas. Esto permite programar los reemplazos durante los tiempos de inactividad planificados, en lugar de esperar a que un componente falle repentinamente en plena noche.

Prolongación de la vida útil: La detección temprana de áreas con concentración de tensiones superficiales puede solucionarse mediante el esmerilado, el alivio de tensiones o reparaciones de soldadura localizadas, lo que prolonga la vida útil del componente y reduce el coste de una sustitución completa.

En general, definir claramente los métodos de inspección, los criterios de aceptación y exigir las firmas de personal cualificado es un paso fundamental para garantizar una alta disponibilidad y un bajo coste total de propiedad de los equipos de trituración.