RAYOS "X" RAYOS GAMMA Y LIQUIDOS PENETRANTES

Rayos X

Radiografía tomada por Wilhelm Röntgen en 1896.La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).Descubrimiento El 8 de noviembre de 1895, el físico, Wilhelm Conrad Röntgen, realiza experimentos con los tubos de Hittorff-Crookes (o simplemente tubo de Crookes) y la bobina de Ruhmkorff, analizaba los rayos catódicos, para evitar la fluorescencia violeta, que producían los rayos catódicos en las paredes de un vidrio del tubo, crea un ambiente de oscuridad, cubre el tubo con una funda de cartón negro.Era tarde y al conectar su equipo por última vez se sorprendió al ver un débil resplandor amarillo-verdoso a lo lejos: sobre un banco próximo había un pequeño cartón con una solución de cristales de platino-cianuro de bario, observó que al apagar el tubo se obscurecía y al prenderlo se producía nuevamente, retiró más lejos el cartón y comprobó que la fluorescencia se seguía produciendo, repitió el experimento y sucedió lo mismo, los rayos creaban una radiación muy penetrante, pero invisible. Observó que los rayos atravesaban grandes capas de papel e incluso metales menos densos que el plomo.En las siete semanas siguientes, estudió con gran rigor las características propiedades de estos nuevos y desconocidos rayos. Pensó en fotografíar este fenómeno y entonces fue cuando hizo un nuevo descubrimiento: las placas fotográficas que tenía en su caja estaban veladas. Intuyó la acción de estos rayos sobre la emulsión fotográfica y se dedicó a comprobarlo. Colocó una caja de madera con unas pesas sobre una placa fotográfica y el resultado fue sorprendente al impresionarse la imagen de las pesas. Hizo varios experimentos con su brújula de bolsillo, el cañón de la escopeta. Para comprobar la distancia y el alcance de los rayos, pasó al cuarto de al lado, cerró la puerta y colocó una placa fotográfica. Obtuvo la imagen de la moldura, el gozne de la puerta e incluso los trazos de la brocha. Cien años después ninguna de sus investigaciones ha sido considerada como equivocada. El 22 de diciembre, un día memorable, al no poder manejar al mismo tiempo su carrete, la placa fotográfica de cristal y colocar su mano sobre ella, le pide a su esposa que coloque la mano sobre la placa durante quince minutos. Al revelar la placa de cristal apareció la mano de Berta, la primera imagen radiográfica del cuerpo humano. Así nace una de las ramas más poderosas y excitantes de la Medicina: la Radiología.El descubridor de estos tipos de rayos le colocó el nombre de "X" porque no sabía que eran, ni como eran provocados, y porque esto significa "desconocido", dándole mayor sentido que cualquier otro nombre, por lo que durante muchos años después se decidió que conservara ese nombre.La noticia del descubrimiento de los rayos "x" se divulgó con increíble rapidez en el mundo. Roentgen fue objeto de múltiples reconocimientos, el emperador Guillermo II de Alemania le concedió la Orden de la Corona, fue honrado con la medalla Rumford de la Real Sociedad de Londres en 1896, con la medalla Barnard de la Universidad de Columbia y con el premio Nobel de Física en 1901.El descubrimiento de los rayos "X", fue el producto de la investigación, experimentación y no por accidente como algunos autores afirman; W.C. Roentgen, hombre de ciencia, agudo observador, investiga los detalles más nimios, por eso tuvo éxito donde los demás fracasaron. Este genio no quiso patentar su descubrimiento cuando Thomas Alba Edison se lo propuso, manifestando que lo legaba para beneficio de la humanidad.Aplicaciones médicas Desde que Röntgen descubrió que los rayos X permiten captar estructuras óseas, se ha desarrollado la tecnología necesaria para su uso en medicina. La radiología es la especialidad médica que emplea la radiografía como ayuda de diagnóstico, en la práctica, el uso más extendido de los rayos X.Los rayos X son especialmente útiles en la detección de enfermedades del esqueleto, aunque también se utilizan para diagnosticar enfermedades de los tejidos blandos, como la neumonía, cáncer de pulmón, edema pulmonar, abscesos... En otros casos, el uso de rayos X resulta inútil, como por ejemplo en la observación del cerebro o los músculos. Las alternativas en estos casos incluyen la tomografía axial computarizada, la resonancia magnética o los ultrasonidos.

Rayos gamma

Radiación gammaLa radiación gamma (γ) es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.La energía de este tipo de radiación se mide en megaelectronvoltios (MeV). Un Mev corresponde a fotones gamma de longitudes de onda inferiores a 10 - 11 m o frecuencias superiores a 1019 Hz.Los rayos gamma se producen en la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos. Los rayos gamma se diferencian de los rayos X en su origen, debido a que estos últimos se producen a nivel extranuclear, por fenómenos de frenado electrónico. Generalmente asociada con la energía nuclear y los reactores nucleares, la radiactividad se encuentra en nuestro entorno natural, desde los rayos cósmicos, que nos bombardean desde el sol y las galaxias de fuera de nuestro Sistema Solar, hasta algunos isótopos radiactivos que forman parte de nuestro entorno natural.En general, los rayos gamma producidos en el espacio no llegan a la superficie de la Tierra, pues son absorbidos en la alta atmósfera. Para observar el universo en estas frecuencias, es necesario utilizar globos de gran altitud u observatorios espaciales. En ambos casos se utiliza el efecto Compton para detectar los rayos gamma. Estos rayos gamma se producen en fenómenos astrofísicos de alta energía como explosiones de supernovas o núcleos de galaxias activas. En astrofísica se denominan GRB (Gamma Ray Bursts) a fuentes de rayos gamma que duran unos segundos o unas pocas horas siendo sucedidos por un brillo decreciente de la fuente en rayos X durante algunos días. Ocurren en posiciones aleatorias del cielo y su origen permanece todavía bajo discusión científica. En todo caso parecen constituir los fenómenos más energéticos del Universo.La excepción son los rayos gamma de energía por encima de unos miles de MeV (o sea, gigaelectronvoltios o GeV), que, al incidir en la atmósfera, producen miles de partículas (cascada atmosférica extensa) que, como viajan a velocidades más elevadas que la luz en el aire, generan radiación de Cherenkov. Esta radiación es detectada en la superficie de la Tierra mediante un tipo de telescopio llamado telescopio Cherenkov.Utilización La potencia de los rayos gamma los hace útiles en la esterilización de equipamiento médico. Se suelen utilizar para matar bacterias e insectos en productos alimentarios tales como carne, setas, huevos y vegetales, con el fin de mantener su frescura.Debido a la capacidad de penetrar en los tejidos, los rayos gamma o los rayos X tienen un amplio espectro de usos médicos, como la realización de tomografías y radioterapias. Sin embargo, como forma de radiación ionizante, tienen la habilidad de provocar cambios moleculares, pudiendo tener efectos cancerígenos si el ADN es afectado.

Líquidos Penetrantes

Introducción a los Líquidos PenetrantesDiscontinuidades que detecta, defectos superficiales como: poros, grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones, etc.Materiales: Sólidos metálicos y no metálicos VENTAJASo Muy económico o Inspección a simple vista o No se destruye la pieza o Se obtiene resultados inmediatos. DESVENTAJASo Solo detecta fallas superficiales o Difícil establecimiento de patrones o La superficie a inspeccionar debe estar limpia y sin recubrimientos o No se puede inspeccionar materiales demasiado porosos PRINCIPIOS FÍSICOSCapilaridad: Es la acción que origina que un liquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares. Cohesión: Es la fuerza que mantiene a las moléculas de un cuerpo a distancias cercanas unas de las otras. Adherencia: Es la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes. Viscosidad: Es la resistencia al deslizamiento de una capa de un fluido sobre otra capa. Tensión superficial: Es la fuerza no compensada que ejerce la superficie del líquido debido a la tensión no compensada de las moléculas subsuperficiales sobre la membrana superioCaracterísticas de los líquidos penetrantesEl líquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante ideal debe reunir lo siguiente:• Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas. • Habilidad de permanecer en aberturas amplias. • Habilidad de mantener color o la fluorescencia. • Habilidad de extenderse en capas muy finas. • Resistencia a la evaporación. • De fácil remoción de la superficie. • De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad. • De fácil absorción de la discontinuidad. • Atoxico. • Inoloro. • No corrosivo. • Antiinflamable. • Estable bajo condiciones de almacenamiento. • Costo razonable.

Introducción a los Líquidos Penetrantes

Discontinuidades que detecta, defectos superficiales como: poros, grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones, etc.

Materiales: Sólidos metálicos y no metálicos

VENTAJAS

• Muy económico
• Inspección a simple vista
• No se destruye la pieza
• Se obtiene resultados inmediatos.

DESVENTAJAS

• Solo detecta fallas superficiales
• Difícil establecimiento de patrones
• La superficie a inspeccionar debe estar limpia y sin recubrimientos
• No se puede inspeccionar materiales demasiado porosos

PRINCIPIOS FÍSICOS

• Capilaridad: Es la acción que origina que un liquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares.
• Cohesión: Es la fuerza que mantiene a las moléculas de un cuerpo a distancias cercanas unas de las otras.
• Adherencia: Es la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes.
• Viscosidad: Es la resistencia al deslizamiento de una capa de un fluido sobre otra capa.
• Tensión superficial: Es la fuerza no compensada que ejerce la superficie del liquido debido a la tensión no compensada de las moléculas subsuperficiales sobre la membrana superior.

Características de los líquidos penetrantes

El liquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante ideal debe reunir lo siguiente:

• Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas.
• Habilidad de permanecer en aberturas amplias.
• Habilidad de mantener color o la fluorescencia.
• Habilidad de extenderse en capas muy finas.
• Resistencia a la evaporación.
• De fácil remoción de la superficie.
• De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad.
• De fácil absorción de la discontinuidad.
• Atoxico.
• Inoloro.
• No corrosivo.
• Antiinflamable.
• Estable bajo condiciones de almacenamiento.
• Costo razonable.

Propiedad física	Penetrante	Revelador
Capilaridad	Alta	Baja
Tensión superficial	Baja	Alta
Adherencia	Baja	Alta
Cohesión	Baja	Alta
Viscosidad	Baja	Alta
Partículas	Pequeñas	Grandes

• Tensión superficial: Es una de las propiedades mas importantes. Se requiere una tensión superficial baja para obtener buenas propiedades de penetración y mojado
  
• Poder humectante: El penetrador debe ser capaz de mojar completamente la superficie del material y es una de las propiedades mas importantes. Esto se refiere al ángulo de contacto del líquido con la superficie, el cual debe ser lo mas bajo posible.
• Viscosidad: Esta propiedad no produce efecto alguno en la habilidad del liquido para penetrar, aunque afecta la velocidad de penetración. Los penetrantes de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja viscosidades escurren muy rápido y tiene la tendencia a no ser retenidos en los defectos de poca profundidad; por lo tanto se recomienda una viscosidad media.
• Volatilidad: Los líquidos penetrantes no deben ser volátiles. Si existe una evaporación excesiva se los productos del penetrante, se verá afectada la sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de la formula, como a la perdida del poder humectante.
• Gravedad especifica o densidad relativa: No juega un papel directo sobre el comportamiento de un penetrante dado; sin embargo, con densidades bajas se facilita el transporte de materiales extraños que tenderán a sedimentar en el fondo cuando se usan tanques abiertos. La mayoría de los líquidos penetrantes tienen densidades relativas que varían entre 0.86 y 1.06 a 16°C, por lo general la densidad es menor a 1.
• Punto de inflamación: Como medida de seguridad practica los líquidos penetrantes deberán poseer un punto de inflamación elevado con el fin de reducir los peligros de incendio. Generalmente el punto de inflamación es mayor de 95 °C y en recipientes abiertos no debe ser menor de 65 °C.
• Inactividad química: Los productos usados en la formulación de los líquidos penetrantes deben se inertes y no corrosivos con respecto a los materiales a ser ensayados y a los recipientes que los contienen.
• Capacidad de disolución: El penetrante debe tener una elevada capacidad para contener grandes concentraciones de pigmentos coloreados o fluorescentes usados y mantenerlos en solución.

Método de aplicación de los líquidos penetrantes en Pruebas No Destructivas

Se aplica el liquido penetrante a la superficie de la pieza a ser examinada, permitiendo que penetre en las aberturas del material, después de lo cual el exceso del liquido es removido. Se aplica entonces el revelador, el cual es humedecido o afectado por el penetrante atrapado en las discontinuidades de esta manera se incrementa la evidencia de las discontinuidades, tal que puedan ser vistas ya sea directamente o por medio de una lámpara o luz negra.

Tipo I = Penetrante fluorescente

Tipo II = Tintas permanentes o visibles

Proceso A = Penetrante lavable en agua

Proceso B = Penetrante postemulsificado

Proceso C = Penetrante removido con solvente

Revelador seco: Grano fino se aplica por espolvoreado, rociado o sumergido.

Revelador no acuoso: Es una suspensión absorbente, aplicado por rocío

Revelador húmedo: Es una suspensión absorbente de polvo en agua, se aplica por inmersión.

Portátil ( atomizador )

Estacionario ( inmersión )

Simple vista Spoteheck (portátil)

Luz negra Syglo (estacionario)

	Portátil	Estacionario
Liquido penetrante	Rojo	Verde (fluorescente)
Removedor	Incoloro	Incoloro
Revelador	Blanco	Blanco

PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DE LA PIEZA:

Limpiar cuidadosamente la superficie a inspeccionar de pintura, aceite, grasa y otros contaminantes. Será necesario eliminar los restos de óxidos, pinturas, grasas, aceites, taladrinas, carbonilas, etc. Y esto se hace por métodos químicos, ya que los mecánicos, están prohibidos por la posibilidad que tiene su aplicación de tapar defectos existentes.

Se pueden usar todos aquellos procesos que dejen a la superficie limpia y seca; que no dañen al espécimen y que no empleen productos que sean incompatibles con los componentes.

Soluciones detergentes en caliente por inmersión, desengrase en fase de vapor o desengrase mediante disolvente, son los principales métodos para eliminar grasas y aceites. Los óxidos y las carbonillas térmicas se eliminaran con desoxidantes alcalinos o ácidos y a veces, principalmente en superficies rectificadas se hace un ataque ácido a fondo que abre las grietas durante la operación. Las pinturas se eliminan con productos cáusticos en caliente o basados en ellos.

APLICACIÓN DEL PENETRANTE.

Los penetrantes se aplican por inmersión, rociado con un cepillo o brocha, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método que cubra la zona que se inspecciona.

Será necesario obtener una película fina uniforme en toda la superficie y se deberá esperar un tiempo llamado tiempo de penetración para que el liquido penetre en grietas. Este tiempo oscila entre los 5 y 15 minutos dependiendo del material y la clase de grietas.

ELIMINACIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE.

Se debe retirar la capa superficial del penetrante de forma que lo único que permanezca sea el que se hubiera alojado en las discontinuidades.

Se entiende por exceso de penetrante todo liquido que no se ha introducido en los defectos y que permanece sobrante sobre la superficie de la pieza a inspeccionar..

Esta etapa es critica y de su correcta realización dependerá el resultado final de la inspección, ya que es necesario eliminar y limpiar el exceso de penetrante de tal modo que no extraigamos el penetrante introducido en los defectos. Si no se ha eliminado perfectamente el liquido penetrante, en la inspección final aparecerán manchas de penetrante produciendo indicaciones falsas e incluso, el enmascaramiento de las grietas. Para saber si hemos eliminado bien el exceso de penetrante es necesario hacer una inspección visual. Es aconsejable quitar en primer lugar la mayor parte del penetrante con trapos o papel absorbente y después eliminar el resto utilizando trapos o papel ligeramente impregnados en disolvente.

APLICACIÓN DEL REVELADOR.

Aplicar el revelador y dejarlo actuar.

El revelado es la operación que hace visible al ojo humano la posición del defecto. El revelador es básicamente un producto en polvo de compuestos químicos blancos, inertes y con una granulometría tal que dispone de un gran poder de absorción. Una vez aplicado el revelador, hay que esperar un tiempo para que absorba el penetrante, este tiempo oscila entre 5 y 15 minutos.

Durante la preparación de las piezas para la inspección es necesario secarlas después de la aplicación del revelador húmedo o eliminar el remanente antes del uso del polvo revelador seco.

INSPECCIÓN FINAL DE LA PIEZA.

Una vez transcurrido el tiempo de revelado, se procede a la inspección de los posibles defectos de las piezas procesadas.

El tiempo de revelado depende del tipo de penetración, del revelador y del defecto, pero deberá permitirse tiempo suficiente para que se formen las indicaciones. La inspección se realiza antes de que el penetrante comience a exudar sobre el revelador hasta el punto de ocasionar la perdida de definición.

El proceso de inspección se compone de tres etapas.

1. Inspección.
2. Interpretación.
3. Evaluación.

   Una regla práctica es que el tiempo de revelado nunca debe ser menor a siete minutos.

   • Indicaciones relevantes. Son las causadas por discontinuidades que están generalmente presentes en el diseño.
   • Indicaciones falsas. Son el resultado de alguna forma de contaminación con penetrantes, estas indicaciones no pueden referirse a ningún tipo de discontinuidad.