En el año 2017, se contaba más de 600 000 puentes en uso en los Estados Unidos. Aproximadamente el 9 % de esos puentes están clasificados como deficientes a nivel estructural, lo que significa que el estado del puente presenta defectos importantes y deben establecerse restricciones para preservar la seguridad. Aunque un puente estructuralmente deficiente no significa necesariamente un peligro inminente, puede convertirse en uno si no se llevan a cabo mejoras sustanciales.
La esperanza de vida útil de un puente es de 50 años; sin embargo, cerca de uno de cada cuatro puentes en los Estados Unidos es más antiguo. Para poder asegurar que los puentes tanto modernos como antiguos conserven su estructura sólida y segura para transitar, estos deben ser inspeccionados regularmente. Los inspectores, a fin de preservar la seguridad de los puentes, se basan en diferentes técnicas de ensayo no destructivas (END). Cabe agregar que los métodos tradicionales de END sirven, pero no son los más eficientes y fiables. Sin embargo, gracias a las nuevas técnicas ultrasónicas, los inspectores pueden trabajar con mejores datos e información más fiable.
El problema
En promedio, 174 millones de viajes se realizan cada día a través de puentes deficientes a nivel estructural. A lo largo de la vida útil de un puente, la constante carga y descarga de peso sobre la estructura pueden provocar la formación de grietas y cizalladuras en las soldaduras y los pernos que mantienen el puente ensamblado. Al obviar su intensificación, estos pueden provocar a la larga una catástrofe. Para evitar que esto ocurra, es importante encontrar defectos como la corrosión y el agrietamiento por fatiga de la manera más rápida y eficaz posible. |  Varios defectos y discontinuidades posibles en una soldadura |
Las soldaduras y los pernos que unen los soportes de acero del puente son particularmente susceptibles a las discontinuidades que pueden generar corrosión y agrietamiento. Por ejemplo, cuando la soldadura no se encuentra completamente fusionada con el acero o cuando el gas atrapado crea agujeros en la soldadura, la resistencia de la soldadura se reduce. Una conexión sujetada con pernos puede debilitarse por la tensión de cizallamiento, producida cuando dos estructuras atornilladas son forzadas en direcciones opuestas. Estas áreas débiles crean puntos concentrados de alta tensión a partir de los cuales pueden originarse fracturas.
Métodos convencionales de ensayos no destructivos (END)
Un método tradicional de END para inspeccionar puentes es el ensayo por líquidos penetrantes (PT de Liquid penetrant testing), el cual requiere un tinte líquido para revelar las grietas superficiales en las soldaduras. Aunque el PT ofrece pocas limitaciones con respecto al material y es relativamente barato, su enfoque se limita a detectar grietas superficiales, omitiendo por consiguiente las grietas subsuperficiales. Asimismo, si se utiliza el ensayo por líquidos penetrantes, el inspector debe contar con un acceso directo a la superficie bajo inspección, y la rugosidad de la superficie también puede afectar la sensibilidad de la inspección.
La radiografía es un método convencional de END que también puede ser utilizado para inspeccionar puentes, pero los inspectores lo están abandonando progresivamente. Los ensayos radiográficos utilizan rayos X para crear una película fotográfica de la estructura interna de la soldadura/perno y determinar si existen discontinuidades en la unión. Sin embargo, este método acarrea riesgos de seguridad debido a la emisión de radiación y la producción de residuos químicos. Éste requiere además la obtención de una licencia suplementaria y el despeje de las áreas cercanas al lugar donde se llevará a cabo el ensayo radiográfico.
Una clase diferente de métodos de END
Los ensayos por ultrasonido multielemento (Phased Array o PAUT) ofrecen una alternativa segura y fiable al ensayo por líquidos penetrantes y a la radiografía, proporcionando una mejor calidad de datos. Se utiliza un detector de defectospor ultrasonido multielemento (Phased Array) cuya sonda envía ondas de sonido de alta frecuencia a los soportes del puente. Ante la presencia de un defecto, como una grieta o corrosión, la sonda detectará ondas sonoras alteradas. Los datos generados son enviados de regreso al detector de defectos, el cual los procesa en una representación visual que los inspectores usan para identificar los defectos.
Otro método avanzado de END, utilizado por los inspectores, es el ensayo por corrientes de Foucault (EC). El ensayo por corrientes de Foucault (o inducidas) permite detectar grietas subterráneas, lo cual puede ser pasado por alto en los ensayos por líquidos penetrantes. |  Gracias a los ensayos por corrientes de Foucault, las soldaduras pueden ser inspeccionadas sin necesidad de extraer su pintura. |
Hoy en día, más de 54 000 puentes presentan más años de uso de lo que su vida útil determinaba y, por lo tanto, deben ser restaurados o reemplazados: una tarea que tomaría casi 37 años en completarse. Para preservar la seguridad de los puentes a través de los cuales se transita cada día, los inspectores de puentes deben ser capaces de determinar cualquier defecto que requiera restricciones de carga, haciendo que los detectores de defectos PAUT y EC sean excelentes alternativas a la radiografía y al PT.
Bibliografía
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