Técnicas de identificación de materiales e identificación positiva de materiales (PMI)

En los sectores en rápida evolución de la fabricación, el petróleo y el gas, y el aeroespacial, comprender la identificación positiva de materiales (PMI) es primordial para garantizar la seguridad y el cumplimiento de las normas. Las investigaciones indican que aproximadamente el 20% de todos los defectos de fabricación tienen su origen en materiales inadecuados, lo que subraya la necesidad de disponer de técnicas de identificación fiables (Fuente: Instituto Nacional de Normas y Tecnología). En este artículo se analizan las distintas técnicas habituales de PMI, como la fluorescencia de rayos X (XRF), la espectroscopia de emisión óptica (OES) y la espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS), al tiempo que se destaca la importancia de los ensayos no destructivos (END) en el proceso de PMI. 

Conclusiones Clave

• La identificación positiva del material garantiza su integridad.
• XRF, OES y LIBS son métodos eficaces de PMI.
• Los ensayos no destructivos preservan la integridad de los materiales.
• La garantía de calidad aumenta la fiabilidad y la seguridad.
• El cumplimiento de las normas mitiga los riesgos reglamentarios.
• Las propiedades de los materiales varían según las aplicaciones y los sectores industriales.

Los controles de calidad, a través de las prácticas de PMI, abordan el cumplimiento normativo y evalúan las propiedades de los materiales para diversas aplicaciones industriales. Los profesionales adquieren conocimientos valiosos que son fundamentales para mantener altos estándares en sus productos.

Técnicas comunes de PMI

Positive Material Identification (PMI) techniques ensure the correct identification of materials before, during, and after manufacturing processes. These methodologies employ advanced tecnologías para verificar la composición elemental, evitando problemas como la mezcla de materiales en aplicaciones críticas. Utilizando tecnologías espectroscópicas o de rayos X, las industrias pueden detectar diferencias en las aleaciones con gran especificidad. En el sector aeroespacial, un estudio indicó que el 60% de los fallos en componentes se debían a una identificación errónea del material.

Entre los métodos PMI más populares:

• Fluorescencia de rayos X (FRX): se utiliza ampliamente debido a su eficacia en la determinación de las composiciones elementales de los materiales. Funciona irradiando una muestra con rayos X, lo que excita los átomos y hace que emitan rayos X fluorescentes. Estos rayos X emitidos se analizan a continuación para determinar la composición elemental. El FRX es especialmente valioso por la rapidez de sus resultados, que a menudo permiten realizar evaluaciones en tiempo real, lo que lo convierte en el método preferido. método en la industria del reciclado de metales, donde diferenciar entre aleaciones puede tener implicaciones económicas. La técnica puede detectar elementos que van del sodio (Na) al uranio (U) con una sensibilidad de una parte por millón.
• Gráfico de espectroscopia de emisión óptica (OES): ofrece otro enfoque sólido, especialmente para los metales. Al someter un material a un arco o una chispa de alta energía, la OES excita los átomos, que posteriormente emiten luz. El espectro de la luz emitida se analiza, lo que permite identificar con precisión el contenido elemental. Este método es particularmente eficaz para las aleaciones, alcanzando niveles de precisión de hasta 0,01%. El OES se emplea con frecuencia en la garantía de calidad metalúrgica, donde es fundamental que las propiedades de los materiales sean uniformes.
• Espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS): parece prometedor para analizar diversos materiales, como metales, cerámicas y vidrios. En este método, un pulso láser de alta energía ablaciona el material de la superficie, creando plasma que emite luz. El análisis de esta luz proporciona información sobre la composición elemental, capaz de detectar elementos desde hidrógeno (H) hasta uranio (U) a niveles traza. La LIBS se ha utilizado eficazmente en aplicaciones de campo, como la evaluación de contaminantes metálicos en el suelo, creando una ventaja en las evaluaciones medioambientales en comparación con los métodos tradicionales.

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Ensayos no destructivos en una PMI eficaz

Non-destructive testing (NDT) methods serve a pivotal function in material identification, allowing professionals to discern material properties without inflicting damage. Techniques such as ultrasonic testing and radiography provide insights into the integrity and composition of materials. These methods can effectively identify flaws such as cracks or inclusions, which might compromise performance and are essential for assuring safety in critical...

Preguntas frecuentes

Temas relacionados

• Pruebas de conductividad térmica y eléctrica: evaluación de materiales en función de su respuesta a estímulos térmicos y eléctricos.
• Métodos de ensayo de corrosión: evaluación de la resistencia de un material a la corrosión en entornos específicos.
• Procedimientos de ensayo de fatiga: técnicas utilizadas para determinar la durabilidad y el comportamiento de un material sometido a esfuerzos cíclicos.
• Pruebas de dureza superficial: métodos para medir la dureza de los materiales y predecir su desgaste.
• Métodos de ensayo destructivos: explora técnicas que evalúan las propiedades de los materiales sometiéndolos a fallos.
• Análisis metalográfico: examen de la estructura de los metales mediante técnicas microscópicas para identificar la distribución de fases.
• Criterios de selección de materiales para aplicaciones de ingeniería: directrices para elegir los materiales en función de su rendimiento, coste y factores normativos.
• Aplicaciones de la PMI al reciclaje y la sostenibilidad: el papel de la identificación de materiales en la promoción de prácticas sostenibles en las industrias.
• Detección de sustancias en materiales peligrosos: metodologías utilizadas para identificar y gestionar los materiales peligrosos en la fabricación.

Glosario de términos utilizados

American Society for Metals (ASM): a professional organization focused on materials science and engineering, promoting knowledge and innovación in metallurgy and materials through publications, conferences, and educational programs. It serves as a resource for professionals in the field to advance their expertise and networking.

American Society for Testing and Materials (ASTM): an international normas organization that develops and publishes voluntary consensus technical standards for materials, products, systems, and services, aimed at improving quality and safety across various industries.

American Society of Mechanical Engineers (ASME): Organización profesional que establece estándares para la ingeniería mecánica, promueve la educación y la investigación, y facilita el intercambio de conocimientos entre ingenieros mediante conferencias, publicaciones y comités técnicos. También desarrolla códigos y estándares de seguridad y rendimiento en las prácticas de ingeniería.

International Organization for Standardization (ISO): Organismo internacional no gubernamental que desarrolla y publica normas para garantizar la calidad, la seguridad, la eficiencia y la interoperabilidad en diversas industrias y sectores, facilitando el comercio y la cooperación a nivel mundial. Fundado en 1947, está compuesto por organizaciones nacionales de normalización de los países miembros.

Non-Destructive Testing (NDT): a método used to evaluate material properties, integrity, or structure without causing damage, employing techniques such as ultrasonic, radiographic, magnetic particle, and dye penetrant testing to detect flaws or discontinuities.

parts per million (ppm): Unidad de medida que representa la concentración de una sustancia en un millón de partes de otra, a menudo utilizada para cuantificar contaminantes en el aire, el agua o el suelo. Equivale a miligramos de sustancia por litro de solución o por kilogramo de material.

Positive Material Identification (PMI): un proceso utilizado para verificar la composición de materiales, típicamente metales, a través de técnicas de pruebas no destructivas como la fluorescencia de rayos X o la espectroscopia de emisión óptica, garantizando el cumplimiento de las especificaciones y evitando mezclas de materiales en la fabricación y la construcción.

X-ray Fluorescence (XRF): Técnica utilizada para analizar la composición elemental de los materiales midiendo los rayos X característicos emitidos por una muestra al ser excitada por una fuente primaria de rayos X. Se emplea comúnmente en diversos campos, como la ciencia de los materiales y el análisis ambiental.