Shearografía de bajo costo aplicada al control de calidad en materiales EPOXI reforzados con fibra de vidrio

UICICH, JULIETA F.; PARODI, PABLO S.; ANTONACCI, JULIÁN; ASARO, LUCÍA; MONTEMARTINI PABLO E.; ARENAS GUSTAVO F.

Córdoba

Congreso; 105º Reunión Anual de la Asociación Física Argentina (RAFA); 2020

Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación

El avance de los materiales compuestos durante las últimas décadas ha sido enorme, dando lugar a una gran cantidad de ellos con diferentes formulaciones. Es sabido que los materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio (MCRFV), son cada día más elegidos para aplicaciones de alto rendimiento en las industrias aeroespacial, automotriz, marina y petrolera, esto es debido a su bajo peso y baja densidad, sus buenas propiedades mecánicas y térmicas, y su alta resistencia al desgaste y la corrosión. Desde hace ya algunos años se fabrican MCRFV en basea resinas termorrígidas (epoxi/fibra de vidrio), para ser utilizados en la construcción de tuberías para el transporte de petróleo. A pesar de las ventajas que brindan estas tuberías en comparación con las de acero, su uso aún es limitado debido al escaso conocimiento sobre sus mecanismos de falla. Esto conlleva una evaluación imprecisa del comportamiento del material afectando la detección temprana de defectos a lo largo de su vida en servicio. Por lo tanto, el desarrollo y la comprensión de técnicas no destructivas que puedan localizar grietas, delaminaciones, fiber bridging y poros es esencial para acompañar esta sustitución. Entre los ensayos no destructivos más comunes realizados en los MCRFV (rayos X, imágenes de neutrones, partículas magnéticas, ultrasonido, emisión acústica), sobresalen las técnicas ópticas como termografía infrarroja, holografía, shearografía, entre las principales. La shearografía es una técnica de inspección en tiempo real no invasiva e inocua que se puede utilizar tanto enla producción de tubos nuevos, como para inspecciones en servicio. Esta técnica utiliza una versión modificada del interferómetro de Michelson y se basa en el hecho de que cuando el material está sujeto a un estímulo como un cambio de temperatura, deformación o vibración acústica se generan irregularidades superficiales que pueden producir ligeras deformaciones que pueden ser detectadas mediante el análisis del patrón de franjas que se producen. Durante la medición, se toma una imagen de referencia antes y otra después, de producido un cambio en la muestra. Estas imágenes se procesan y mediante la interpretación del patrón de franjas, es posibledetectar defectos. Esta técnica se ha convertido en una importante herramienta de diagnostico. Actualmente existen equipamientos que hacen inspección automatizada que permiten visualizar cualitativa y cuantitativamente las imperfecciones y otros defectos, aun tempranamente cuando pueden permanecer ocultos al ojo calificado.Un aspecto determinante de la implementación de la técnica es su elevadísimo costo de compra. En este trabajo presentamos un equipo de shearografía lab-made construido con elementos simples de óptica discreta y electrónica disponibles en nuestro laboratorio, que puede competir con equipos comerciales disponibles en el mercado. En la calibración del sistema utilizamos placas de resina epoxi y placas de resina epoxi reforzados con fibra de vidrio, algunas con defectos realizados manualmente y otras sin defectos. Además mostramos los resultados de losprogramas elaborados para procesamiento las imágenes tomadas por el equipo y otro para el procesamiento del patrón de franjas. Por último, los resultados se comparan con los publicados en la bibliografía y con los obtenidos por interferometría speckle dinámica.