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7/25/2019 Ensayo_de_materiales.docx

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Procesos de Manufactura USIL

Curso:

PROCESOS DE MANUFACTURA

TEMA

ENSAYO DE MATERIALES

(Destructivos y no destructivos

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INTRODUCCI!N

Los ensayos nos ayudan a conocer las propiedades de los nuevos materiales,

estos se clasifican en qumicos, metalogrficos, fsicos y mecnicos.

Los qumicos son los encargados en determinar la composicin qumica y

resistencia a los agentes qumicos del material y los metalogrficos, son aquellos

por el cual uno observa por medio de un microscopio el tratamiento mecnico y

trmico que ha sufrido el material.

Por otro lado, los fsicos son los encargados de evaluar las propiedades fsicas y

detectar heterogeneidades y defectos internos del material y los mecnicos

evalan la elasticidad y resistencia del material.

continuacin, se detallar ms a fondo las subdivisiones de las clasificaciones

ya mencionadas. dems, se presentar la empresa nacional lder en este mbito

y su respectivo anlisis foda, tambin se dar a conocer la empresa internacional

lder en la utili!acin de ensayos.

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ENSAYOS

"# O$%ETI&OS DE LOS ENSAYOS

"onocer las propiedades de los nuevos materiales, la influencia de la

composicin qumica o de los tratamientos trmicos.

#valuar el futuro de comportamiento de una pie!a en servicio.

$eterminar las posibles causas del fallo en servicio de una pie!a y

las formas de evitarlo en el futuro.

%eleccionar los materiales ms adecuados para un determinado uso.

'# CLASIFICACI!N DE LOS ENSAYOS

u)*icos

Met+,o-r./icos

M+cr0sco1icos#2$esde simple vista hasta &' aumentos.

Micr0sco1icos#2$esde &' aumentos en adelante.

FASES PRE&IAS

Se,ecci0n y e3tr+cci0n de ,+ 1ro4et+#2$epende del

fin a investigar (e)terior, central,paralela,

perpendicular,etc*.

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Des4+ste#2Poner al descubierto la superficie metlica

libre de impure!as y dar conformacin plana (limas,

muelas de esmeril, carborundum,diamante, papel de

esmeril*.

Pu,ido#2+btencin de una superficie reflectora( con

abrasivos o electrolticamente*.

MACROESTRUCTURA

%egregaciones

nclusiones no metlicas

-ratamientos termoqumicos

$efectos de fabricacin

+rientacin de los granos

Penetracin del temple

SE PUEDE LLE&AR A CA$O SO$RE:

o %uperficies naturales ( fracturadas*

o %uperficies preparadas sin ataque

o

%uperficies preparadas con ataque

MACRO Y MICROESTRUCTURA

#structuras de las aleaciones ( tratamientos trmicos*

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-amao y forma de los granos

/aturales de las inclusiones no metlicas

$efectos microscpicos

"orrosiones intregranulares

"apas superficiales

F)sicos

Ens+yos t5r*icos

"onsiste en medir alguna propiedad del metal en funcin de la

temperatura o el tiempo. #n los mtodos trmicos

diferenciales se mide la diferencia de la propiedad del metal

problema respecto a un testigo, permiten determinar los

puntos crticos ya que al cambiar la estructura se producirn

cambios bruscos en la propiedad medida.

Ens+yos *+-n5ticos

"onsisten en medir variaciones de alguna propiedad

magntica debida a perturbaciones estructurales.

Ens+yos e,5ctricos

"onsisten en medir variaciones de alguna propiedad elctrica

debida a perturbaciones estructurales.

Ens+yos de 1enetr+ci0n su1er/ici+,

"onsisten en detectar defectos superficiales haciendo entrar a

a la pie!a en lquido que posteriormente se detecta con

mtodos adecuados. "abe citar 0

Por e)udacin de aceite

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Por fluorescencia

Por e)udacin de un lquido coloreado ()ilol,

tetralina, alcohol isoproplico y ro1o rgano*.

Ens+yos de u,tr+sonidos

"onsisten en detectar defectos internos basndose en la

refle)in de las ondas sonoras al atravesar medios de

diferente densidad.

Ens+yos de r+yos 3

"onsisten en detectar defectos internos basndose en laabsorcin de rayos 2.

Ens+yos de r+yos y

"onsisten en detectar defectos internos basndose en la

absorcin de rayos y.

Mec.nicos

Ens+yos est.ticos:

-raccin

"ompresin

"i!alladura

3le)in

Pandeo

-orsin

#nsayos con tensiones mltiples.

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#nsayos de dure!a.

Ens+yos de dur+ci0n:

3atiga

3luencia

Ens+yos tecno,0-icos

TRACCI!N

#studio del comportamiento de un material sometido a un

esfuer!o de traccin progresivamente creciente, e1ercido por una

mquina apropiada, hasta conseguir la rotura.

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4ona de proporcionalidad (+5*

4ona de deformaciones permanentes (53*

4ona de estriccin y rotura (356*

COMPRENSI!N


esfuer!o de compresin progresivamente creciente, e1ercido por

una mquina apropiada, hasta conseguir la rotura o

aplastamiento.

CI6ALLAMIENTO

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esfuer!o cortante progresivamente creciente, e1ercido por una

mquina apropiada, hasta conseguir la rotura por desli!amiento

a lo largo de la seccin de ci!allamiento.

FLE7I!N

#studio del comportamiento de un material, apoyado libremente

por sus e)tremos, sometido a un esfuer!o en su parte central

progresivamente creciente, e1ercido por una mquina

apropiada, midindose la deformacin producida.

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PANDEO

#studio del comportamiento de un material, cuya longitud es

relativamente grande con respecto a la seccin, sometido a un

esfuer!o de compresin progresivamente creciente, e1ercido poruna mquina apropiada, hasta conseguir la fle)in lateral o

pandeo.

TORSI!N


esfuer!o de torsin progresivamente creciente, e1ercido por una

mquina apropiada, hasta conseguir la rotura.

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TENSIONES M8LTIPLES

#studio del comportamiento de un material sometido a

esfuer!os que actan en varias direcciones (tensiones

mltiples*.#nsayo de traccin esttica con probetas entalladas

.#studio del efecto de las tensiones tria)iales que se originan en

una probeta entallada al someterla a un esfuer!o a)ial de

traccin progresivamente creciente.

Ens+yos 1or c9oue: *5todo de C9+r1y

."onsiste en romper mediante un solo golpe, con un pndulo,

una probeta entallada midindose la resiliencia, 7, que es la

relacin entre el traba1o absorbido en la rotura (en 1ulios* y la

seccin de rotura (en m8*.

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DURE6A

9esistencia que oponen los materiales a de1arse penetrar por

otro ms duro.

M5todo Est.tico

Los distintos ensayos de dure!a (:rinell, ;ic


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M5todo Din.*ico

M5todo de c9oue (Po,di#2%imilar al mtodo de :rinell pero

aqu la bola acta por golpe.

M5todo de retroceso (esc,er0*etro S9ore y durosco1io#2

%e mide el retroceso de un martillo con punta redondeada de

diamante al golpear el material. #n el esclermetro de %hore el

martillo cae perpendicularmente mientras que en el duroscopio

cae pendularmente.

FATI>A

9otura de un material, con cargas variables, inferiores a la de

rotura, e incluso al lmite elstico, siempre que acten durante

un tiempo suficiente. %e denomina lmite de fatiga al m)imo

esfuer!o que no produce rotura, cualquiera que sea el nmero

de esfuer!os que acten.

-ipos de ensayos0

De tr+cci0n2co*1resi0n con es/uer;o +3i+,: Probetas de

seccin rectangular o cilndrica sometidas a un esfuer!o a)ial

alterno de traccin>compresin.

De /,e3i0n rot+tiv+: Probetas cilndricas empotradas por uno

de los e)tremos en un mandril que las hace girar a un cierto

nmero de revoluciones mientras por el otro e)tremo acta

un momento flector constante.

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De /,e3i0n 1,+n+: Probetas de seccin rectangular

empotradas por un e)tremo y sometidas por el otro a un

momento flector alterno.

De torsi0n:Probetas de seccin circular empotradas por une)tremo y sometidas por el otro a un momento de torsin

alterno.

FLUENCIA &ISCOSA

Conce1to de /,uenci+ viscos+ (?

$eformacin lenta en funcin del tiempo, despus de la

aplicacin del esfuer!o, de materiales sometidos a

temperaturas elevadas (?@@>&A@@B"* y cargas permanentes.

CDf(E,-,t

Re+,i;+ci0n de, ens+yo#

%e obtienen las familias de curvas de C frente a t para

distintas cargas. $el grfico se deduce la velocidad de

fluencia (dFGdt* en un instante dado para cada carga y a la

temperatura del ensayo.

%e obtienen una familia de curvas para cada temperatura.

%e obtiene la familia de rectas para un tiempo determinado

(p.e. &@@@ horas*.

%e obtiene la familia de curvas temperaturaGcarga.

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Ens+yo Tecno,0-ico

/o se pretende obtener valores cuantitativos sino un 1uicio

rpido y apro)imado sobre alguna caracterstica del material.

Ens+yo de c9is1+

"onsiste en presionar contra una muela de esmeril un tro!o

de acero observando el ha! de chispas que se obtiene, as

como el color y la forma de las mismas. %e obtiene

informacin sobre la composicin qumica.

Ens+yo de /r+ctur+

"onsiste en producir una fractura en el material por cualquier

procedimiento y e)aminarla con una lupa. %e obtiene

informacin sobre el estado del material.

Ens+yo de /or@+do

"onsiste en conocer de antemano el comportamiento del

material frente a un tipo de traba1o de for1a.

Ens+yo de des-+ste

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"onsiste en evaluar la resistencia al desgaste por ro!amiento

de los materiales midiendo el peso del mismo antes y

despus del ensayo.

Ens+yos so4re 1,+nc9+s

P,e-+do:"onsiste en doblar el material observando si

aparecen grietas en la parte e)terior de la curva. %e

obtiene informacin sobre la plasticidad del material.

Do4,e 1,e-+do0 "onsiste en doblar una lmina fina en

dos direcciones perpendiculares observando si aparecen

grietas.

Do4,+do +,tern+tivo0 "onsiste en doblar una lmina fina

H@B hacia uno y otro lado contando el nmero de veces

requerido para que la lmina se rompa.

Recu1er+ci0n e,.stic+0 "onsiste en doblar una lmina

fina un determinado ngulo I, de1ando posteriormente la

lmina en libertad y midiendo el ngulo final I&. I>I& se

denomina ngulo de recuperacin elstico.

E*4utido0 "onsiste en medir la capacidad para resistir

deformaciones hasta la aparicin de roturas al embutir en

la plancha una pie!a esfrica. %egn el aspecto que

presenta la rotura se obtiene informacin sobre la calidad

de los tratamientos trmicos

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Ens+yos so4re tu4os

Do4,+do: "onsiste en rellenar un tubo de paredes

delgadas con plomo o arena y doblar en torno a un

yunque midiendo el ngulo en el que aparece la primera

grieta.

P,e-+do: "onsiste en colocar el tubo entre dos planchas

presionando hasta que las paredes interiores se unen o

adaptan a una pie!a rectangular colocada en su interior.

%e e)amina si aparecen grietas.

Ens+nc9+*iento: "onsiste en doblar hacia fuera los

bordes del tubo J@B, H@B y &K@B observando si aparecen

grietas.

Presi0n interior: "onsiste en introducir lquidos o gases

a elevada presin observando si aparecen grietas #

Ens+yos so4re v+ri,,+s y +,+*4res

%e reali!an ensayos de doblado, doblado alternativo,

plegado, doblado con entalla, arrollamiento (enroscar un

alambre en torno a otro de igual dimetro y despus se

endere!a observando la superficie* y torsin (se su1eta el

alambre por un e)tremo y se hace girar por el otro

contando el nmero de vueltas necesario para romperlo*.

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# EMPRESA INTERNACIONAL

TEBMETALL Met+,,ur-ic+, So,utions S#L#

TEBMETALL etallurgical %olutions %.L., es una empresa de ingeniera,

especiali!ada en el +n.,isis de *+teri+,es, que se constituye en

stigarraga, Mipu!%iderrgico>ecnico.

9econocida por su e)celencia y eficiencia en el +n.,isis de *+teri+,es, con

entrega de soluciones tcnicas acertadas, que me1oran la calidad de sus

materias primas, procesos y productos.

TEBMETALL cuenta a su disposicin en su laboratorio de ens+yo de

*+teri+,es con toda la gama de equipos para llevar a cabo una

caracteri!acin microscpica, mecnica y qumica de materiales metlicos

y cermicos, entre otros se destacan0

Cort+dor+s de alta velocidad y de corte micromtrico,

&. Li@+dor+s y 1u,idor+sautomticas,

8. Microsco1io 01ticode m)ima resolucin, elevada calidad de imagen

con todas las tcnicas de contraste disponible y soft=are para llevar a

cabo anlisis cuantitativos.

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?. Dur0*etro 9oc


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# Microdure;+:en muchas ocasiones, los problemas que se plantean al

caracteri!ar metalrgicamente los metales, estn asociados a determinar

la dure!a de reas muy pequeas, como por e1emplo la variacin de

dure!a de la capa cementada o bien identificacin de constituyentes que

conforman la microestructura de un acero. #l equipo del cual se hace uso

para esta medicin, tambin consta de un penetrador de diamante, de

carcter piramidal y usa cargas que varan entre &@ y &@@@ grs.

Ens+yos Mec.nicos:

Los ens+yos *ec.nicosque el laboratorio est en condiciones de llevar a

cabo son0

"# Tr+cci0n2Co*1resi0n: mquina universal 6oytom de carga unia)ial,

con capacidad m)ima de carga de &@ -n., rango de velocidades de

'# despla!amiento de cabe!al y accesorios de e)tensometra para ensayar

probetas cilndricas y planas, de acuerdo a norma %- #K.

# F,e3i0n0 capacidad de ensayos en materiales metlicos y ladrillos

refractarios, con dispositivo para ensayos en tres y cuatro puntos y uso

de L;$-.

# Ten+cid+d +, i*1+cto: ensayos de fle)in por impacto, "harpy, segn

norma %- #8?>@J a temperatura entre 8' y >&H@ B" y ?@ Ngm. #ste

ensayo permite medir la energa total absorbida durante la fractura del

material.

# Ten+cid+d + ,+ /r+ctur+: ensayo para la determinacin del F+ctor de

intensid+d de tensiones *edido en condiciones de de/or*+ci0n

1,+n+ BIC, segn norma %- #?HH>@'. #ste factor se puede

considerar como una propiedad del material y que describe la capacidad

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de ste para soportar defectos equivalentes a grietas, sin que ello

signifique fragilidad del mismo.

# Te*1er+tur+ de tr+nsici0n: una de las principales utilidades del ensayo

"harpy es la determinacin de la te*1er+tur+ de tr+nsici0n, dctil>

frgil, la cual permite reali!ar la seleccin de aceros, respecto a su

resistencia a la fractura frgil. #l rango de medicin de esta temperatura

vara entre 8' y >&H@ B".

Ens+yos de tr+t+*ientos t5r*icos:

"# Te*1,+4i,id+d: determinacin de curvas de templabilidad a travs del

ensayo ominy, considerando variables como la composicin qumica del

acero, temperatura de homogeni!acin y tamao de grano austentico

original.

'# DiseGo y re+,i;+ci0n de tr+t+*ientos t5r*icos: estudios sobre la

aplicacin de tratamientos trmicos en productos de acero que necesitan

satisfacer determinadas propiedades mecnicas, a travs de definir

variables tales como0 tiempo y temperatura de homogeni!acin qumica y

microestructural, velocidad de calentamiento o enfriamiento y atmsfera.

Met+,ur-i+ de 1o,vos *ec.nicos:

#ntre los ensayos y anlisis que nuestro laboratorio est en condiciones de

llevar a cabo son0

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"# Co*1+ct+4i,id+d de 1o,vos *et.,icos: determinacin de curvas de

compactabilidad unia)ial en polvos metlicos y cermicos, que permiten

evaluar la relacin que e)iste entre los polvos metlicos, con sus

caractersticas fsicas, y la presin de compactacin y que definen lo que se

denomina la Qdensidad en verdeR.

'# C+r+cteri;+ci0n de 1o,vos *et.,icos y cer.*icos: diferentes ensayos

son los que se llevan a cabo en la caracteri!acin fsica de polvos, ya sea

metlicos como cermicos, entre los cuales se destacan0 determinacin de

densidades volumtrica, aparentes, reales, granulometra, porosidad

aparente y verdadera, morfologas y distribucin de tamao.

# E*1res+ N+cion+,

$entro de las empresas peruanas hemos podido destacar la productividad y

capacidad de asesoramiento de esta.

H>yN INSPECCIONES S#A

M S / /%P#""+/#% %, es una empresa peruana que brinda servicios

de Ens+yos No Destructivos y Contro, Industri+,, brindando soluciones

empresariales ba1o estndares internacionales que garanti!a un servicio y

compromiso con la el edio mbiente.

"on estos ensayos la empresa, busca prevenir accidentes y evitar riesgos

de vidas humanas yGo parali!acin de servicios, adems de garanti!ar la

integridad fsica del producto a emplear en la fabricacin o proceso a seguir.

$entro del servicio reali!ado por la empresa My/ inspecciones %.,

encontramos las siguientes0

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Tltrasonido

#s un mtodo usado para inspeccin no destructiv+, %on utili!adas para

detectar defectos superficiales e internos, que basndose en la

propagacin de ondas de altas frecuencias introducidas en el material

inspeccionado. Las ondas atraviesan el material con cierta atenuacin, para

luego refle1ar, detectar y anali!ar en un osciloscopio para definir su

ubicacin, profundidad y dimensin de las discontinuidades.

La inspeccin por Tltrasonido es muy usada en la inspeccin de

fundiciones, for1a y soldaduras y donde e)iste la necesidad detectar fallas

internas y e)ternas.

Las aplicaciones se dan en "alderos, 6ornos de 9efinera, -anques de

MLP, Puentes ;ehiculares, #structuras etlicas, -ubera para -ransporte

de M/;, Petrleo y derivados, -uberas 3or!adas de "entrales

6idroelctricas, etc.

Principales ;enta1as0

U Puede ser usado en la inspeccin de materiales ferrosos y no ferrosos.

U ndicadores que muestran de forma instantnea las discontinuidades.

U lto poder de penetracin, que permite detectar discontinuidades en

grandes espesores.

U Portabilidad del equipo, ya que se lleva el indicador al n %itu.

Lquidos penetrantes

La finalidad de este mtodo es detectar discontinuidades que apare!can en

la superficie de la pie!a. #ste puede ser utili!ado tanto en materiales

ferrosos y no ferrosos, tiene la venta1a de ser un ensayo rpido, fcilmente

aplicable y relativamente barato. #sta tcnica se clasifica en dos tipos0 -inte

3luorescente y -inte ;isible.

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Partculas magnticas

$etecta discontinuidades superficiales y sub>superficiales (pr)imos a la

superficie mas no abierta a la misma* de la pie!a. #l mtodo de Partculas

agnticas es utili!ado en materiales ferromagnticos, tiene la venta1a de

ser un ensayo que permite mayor sensibilidad para detectar

discontinuidades pequeas, porttil y en la mayora de los casos un ba1o

costo. %e aplican dos mtodos0 ;a %eca (visible* y ;a 6meda (visible y

fluorescente*.

nspeccin visual

#s el mtodo de ensayo no destructivo ms ampliamente utili!ado. #s de

fcil aplicacin, los resultados son rpidos y normalmente el costo es ba1o acomparacin de otros mtodos de inspeccin. Tsualmente una pie!a o

elemento antes de ser inspeccionada por otros mtodos de ensayos,

deber ser inspeccionada visualmente.

Principales ;enta1as0

U :a1o costo, comparado con el resto de ellos.

U %e aplica en materiales ferrosos y no ferrosos.

U 9esultados rpidos, y decisin inmediata.

U Puede ser aplicado durante el proceso, permitiendo su correccin

oportuna.

9eplicas metalografcas

#l anlisis micro>estructural por rplicasV es un mtodo que se aplica Qn

%ituR (no destructiv+ ya que con el uso de un folio plstico (rplica*

alumini!ado y reactivos adecuados, como el /ital de 8 a 'W que es el

reactivo de ataque ms ampliamente usado para los aceros, hace posible

obtener micro estructuras metalrgicas en materiales ferrosos y no ferrosos.

La rplica copia la estructura del material para luego ser anali!ado en el

laboratorio con la ayuda de un microscopio el cual permite visuali!ar y

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fotografiar digitalmente en la computadora hasta &@@@ aumentos. La

finalidad del anlisis metalogrfico es determinar la distribucin de las fases

presentes, determinar el tamao de grano su morfologa y cantidad,

corrosin intercristalina y micro fisuras. plicado en calderos, 6ornos de

9efineras, aquinarias Pesadas, etc.

edicin de dure!a

todo aplicado con la finalidad de determinar la dure!a actual del material.

acrografa

%u finalidad es observar la interface del metal base con el metal de aporte,

verificando la fusin del material. plicado en fundiciones, for1a, soldadura,

etc

#nsayos mecnicos

todo que se aplica a especmenes de prueba utili!ando esfuer!os

mecnicos, como traccin, doble! e impacto. plicado principalmente en

calificacin de soldadores y procedimiento de soldadura.

# FODA de ,+ e*1res+

Fort+,e;+

6aber participado en diferentes inspecciones nacionales e

internacionales.

-rato personali!ado y cumplimientos de estndares internacionales

de calidad y seguridad.

9espeto del edio mbiente

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O1ortunid+des

#l apogeo por el que pasa el Peru, en cuanto a

megaconstrucciones.

"ompetidores dbiles

De4i,id+des

3alta de implementos de nuevos ensayos.

$esarrollo de maquinas ba1o su propia marca, como la empresa

-#N#-LL en argentina ha desarrollado.

A*en+;+s

Presencia de un posible competidor con mayores estndares de

calidad e %+.

CONCLUSIONES

"# #n los ensayos se utili!a las propiedades fsicas y fisicoqumicas de los

materiales y sus correlaciones con los distintos campos de energa.

'# "ada mtodo es de aplicacin especfica para un determinado tipo de

problema o material.

# "ada mtodo se puede aplicar segn distintas tcnicas, con determinado

alcance y limitaciones.

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# #n la generalidad de los casos, la informacin se recibe a travs de

indicaciones que se pueden relacionar con discontinuidades, variaciones

estructurales, dimensiones etc.

# Para la aplicacin de cada mtodo, se requiere de calibraciones especficas

en base a patrones o elementos de referencia, a fin de poder evaluar las

indicaciones obtenidas.

# La aplicacin de cualquier mtodo de ensayo no destructivo requiere

siempre de un procedimiento escrito.

#n la aplicacin de estos mtodos, siempre se deben tener en cuenta

parmetros tales como material, proceso de fabricacin, tipo de

defectologa, de manera de desarrollar un procedimiento escrito que

permita asegurar que la tcnica utili!ada es adecuada a los fines

perseguidos.

J# Para la implementacin del procedimiento se requiere de equipamiento

especfico y personal calificado y certificado, es decir que tenga buena

formacin terica > prctica y e)periencia.

$I$LIO>RAFIA

8@&@ -#N#-LL

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http0GG===.temecanicosG

(consulta&8 de ayo del 8@&@*

8@&@ -#N#-LL

http0GG===.tetratamientos>

termicosG(consulta&8 de ayo del 8@&@*

8@&@ -#N#-LL

http0GG===.te

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