Análisis de la calidad de las uniones de tuberías de PE: ensayos destructivos y no destructivos

Evaluación de una sola soldadura y prueba de estanqueidad de toda la instalación 

La prueba de estanqueidad, que se realiza una vez finalizado el montaje, comprueba el comportamiento de todo el tramo de tubería bajo presión. Esta prueba detecta fugas en las uniones, bridas o juntas, pero no aporta mucha información sobre la estructura del material en el interior de una soldadura concreta. Una soldadura puede superar la prueba de presión y, aun así, presentar defectos internos que solo se manifestarán tras meses o años de funcionamiento, bajo el efecto de la fatiga del material o de una carga prolongada. 

La propia unión se analiza mediante métodos que se dividen en dos grupos: los destructivos, que durante la medición dañan de forma permanente o separan la muestra, y los no destructivos, que permiten comprobar su estado sin alterar la estructura. La elección de la técnica depende de la fase del trabajo y del nivel de certeza sobre la calidad de la ejecución que se requiera en cada situación. 

La evaluación visual como primera fase del control 

La evaluación visual es un examen que se realiza en cada soldadura, independientemente de si se tienen previstas pruebas adicionales. Las normas de esta inspección se recogen en la norma PN-EN 13100-1, que abarca la inspección de uniones en productos semiacabados de materiales termoplásticos mediante el método de inspección visual. En el caso de una soldadura a tope, se examina principalmente la forma del reborde que se forma en el perímetro del tubo. 

Una rebaba con la forma correcta forma dos cilindros próximos entre sí, distribuidos uniformemente a lo largo de toda la circunferencia de la unión. La diferencia entre la anchura máxima y mínima de la protuberancia no debe superar aproximadamente el 20% del valor medio, y el desplazamiento del eje de los elementos unificados, el 10% del espesor de la pared del tubo. La ranura entre los cilindros debe sobresalir por encima de la superficie exterior del tubo; si queda por debajo de ella, puede indicar una presión de prensado demasiado baja o una temperatura incorrecta de la placa calefactora. 

La inspección visual tiene sus limitaciones. Permite detectar errores geométricos e irregularidades visibles, pero pasa por alto las impurezas en el interior de la soldadura y las zonas locales de fusión insuficiente. En caso de duda, la práctica industrial prevé cortar la protuberancia exterior y someterla a un ensayo adicional de flexión o torsión. 

Ensayos no destructivos: ultrasonidos y rayos X 

Sin embargo, la evaluación visual no es lo único que abarca la norma PN-EN 13100. En ella también se describe el control radiográfico mediante rayos X (parte 2), el control por ultrasonidos (parte 3) y los ensayos de alta tensión (parte 4), que se utilizan principalmente para comprobar el aislamiento del alambre de resistencia en los accesorios de electrofusión. Todos estos métodos permiten evaluar el interior de la soldadura sin dañar la unión. 

El examen radiográfico registra una imagen de la unión radiografiada en una película o en formato digital, lo que permite detectar grietas, poros o zonas sin fusión en el interior del material. El método ultrasónico consiste en introducir una onda sonora en el material: la onda se refleja en las discontinuidades y vuelve al transductor, y el resultado de la medición aparece en la pantalla del detector de defectos. 

Ambos métodos cuentan en Polonia con una tradición más arraigada en su aplicación a las uniones de acero que a las tuberías de polietileno. La estructura no homogénea del material y las ligeras diferencias acústicas entre el material original y la zona de soldadura dificultan una interpretación inequívoca de los resultados, por lo que estos análisis suelen destinarse más a laboratorios especializados y a investigaciones tras accidentes que a la recepción rutinaria de obras. No obstante, los institutos de investigación llevan a cabo ensayos sistemáticos sobre la idoneidad de la radiografía y los ultrasonidos también para uniones de plásticos, lo que amplía gradualmente el alcance de su aplicación práctica. 

Ensayo de flexión y ensayo de tracción 

El ensayo de flexión se describe en la norma PN-EN 12814-1. La probeta de la unión se coloca sobre dos soportes separados por una distancia determinada y, a continuación, se somete a una carga a velocidad constante, sin cambiar la dirección de flexión durante la medición. Este método se aplica principalmente a las uniones a tope, cuya sección transversal plana y simétrica facilita dicha disposición de la probeta; los accesorios de soldadura por resistencia, debido a su geometría más compleja, suelen someterse a prueba mediante otro método, descrito más adelante en el texto. El resultado indica si la unión se rompe dentro o fuera de la zona de soldadura; una rotura fuera de dicha zona suele indicar que la unión se ha realizado correctamente. 

El ensayo de tracción se describe en la norma PN-EN 12814-2. Consiste en someter al elemento a una carga axial hasta su rotura en una máquina de ensayo de resistencia. La medición permite determinar la resistencia de la unión y el punto de rotura. Para temperaturas reducidas se aplica la variante descrita en la parte 6 de la misma norma, y para elementos con estrechamiento, la parte 7. La serie PN-EN 12814 también incluye el ensayo de fluencia de la unión (parte 3), menos utilizado en los controles rutinarios, ya que puede durar incluso varias decenas de horas. Los resultados de los ensayos de flexión y tracción se comparan con los requisitos del fabricante del material o con los resultados de soldaduras anteriores realizadas en el mismo equipo. 

Ensayo de desprendimiento en uniones electroforéticas

En el caso de los accesorios de electrofusión, se aplica además el ensayo de desprendimiento descrito en la norma PN-EN 12814-4. Se distinguen varias variantes: el desprendimiento de tipo T, el ensayo de descohesión y el ensayo de aplastamiento. Este método permite determinar la calidad de la unión entre el accesorio y la tubería, así como detectar las zonas en las que no se ha producido una fusión completa del material. 

La interpretación del resultado se basa en la observación del tipo de rotura. La superficie de separación debe presentar un aspecto homogéneo y fibroso, sin fragmentos lisos ni brillantes que indiquen una falta de mezcla del material. El resultado se lee inmediatamente después de realizar el ensayo, sin necesidad de ningún tratamiento mecánico adicional ni de preparar el corte transversal. 

Examen macroscópico de la sección transversal 

El ensayo macroscópico, recogido en la norma PN-EN 12814-5, consiste en cortar una muestra de la soldadura y examinar la sección transversal para detectar la presencia de grietas, inclusiones, poros o zonas sin fusión. Este método permite observar la estructura del material en zonas inaccesibles a la inspección visual desde el exterior, por lo que suele complementarse con ensayos de flexión o de desprendimiento, lo que permite obtener una imagen completa del interior de la unión. 

Clasificación de los defectos en las uniones soldadas 

Los resultados de cada ensayo se refieren a la clasificación recogida en la norma PN-EN 14728, que describe los tipos de no conformidad en las uniones soldadas y termosoldadas de materiales termoplásticos. La norma clasifica desviaciones tales como el desplazamiento del eje de los tubos, el reborde irregular, los poros o las zonas de falta de fusión, asignándoles niveles de tolerancia en función del uso de la tubería. De este modo, el resultado de un ensayo destructivo o no destructivo se compara con un criterio de aceptación concreto, establecido independientemente de la experiencia del contratista. 

¿Cuándo se utilizan en la práctica los ensayos destructivos? 

Las uniones soldadas reales realizadas en la obra rara vez se someten a ensayos destructivos, ya que la destrucción de la muestra supone la eliminación de una parte de la instalación en funcionamiento. Los ensayos destructivos se realizan principalmente sobre muestras de referencia: soldaduras de prueba realizadas en paralelo, con los mismos ajustes del equipo, el mismo material y en condiciones ambientales similares. Se aplica el mismo procedimiento durante los exámenes de cualificación de los operarios de máquinas de soldadura, así como en la recepción de equipos nuevos, donde la muestra de prueba sustituye al control de un tramo real de la red. 

Si la muestra de referencia no supera la prueba, es necesario corregir los parámetros antes de continuar con el trabajo y, dependiendo del procedimiento adoptado, también volver a verificar las soldaduras realizadas desde el último resultado positivo. En caso de sospecha de defecto en la soldadura o tras una avería en una tubería en servicio, se extrae un fragmento que incluya la unión y se envía al laboratorio, donde se lleva a cabo una serie completa de ensayos, desde el examen macroscópico hasta el ensayo de tracción. 

PREGUNTAS FRECUENTES: 

1. ¿Se somete a ensayo destructivo cada soldadura realizada en la obra? 

Las uniones soldadas integradas en una tubería ya instalada se someten a estos ensayos en situaciones excepcionales: al investigar las causas de una avería o en el marco de un control aleatorio encargado por el promotor, cuando se extrae un tramo adicional de tubería antes de rellenar la zanja. En los demás casos, la calidad del proceso se confirma mediante la conformidad de los parámetros de la muestra de referencia con los ajustes aplicados en las soldaduras reales, tal y como se recoge en la documentación de soldadura correspondiente. 

2. ¿Con qué frecuencia se preparan las muestras de referencia para los ensayos destructivos? 

La frecuencia depende de los requisitos del proyecto, las directrices del inversor y los procedimientos de calidad del contratista. En la práctica, las muestras de referencia suelen prepararse antes de iniciar los trabajos principales, así como tras cada cambio significativo en el material, los parámetros de soldadura o el equipo, y tras un cambio de operador de la soldadora. El alcance de dicho control viene determinado por los requisitos del proyecto o por los procedimientos internos de calidad. En proyectos de menor envergadura, los ensayos destructivos suelen realizarse con menor frecuencia, mientras que el control se basa en la inspección visual y otros métodos previstos en el procedimiento adoptado. 

3. ¿Se utilizan habitualmente las pruebas de ultrasonidos y de rayos X en las tuberías de PE? 

No forman parte de los análisis rutinarios, principalmente debido al coste del equipo y al tiempo necesario para realizar la medición en condiciones de obra, donde una simple inspección visual y los ensayos destructivos ofrecen resultados mucho más rápidamente. La interpretación de una imagen ecográfica o radiográfica requiere, además, un especialista familiarizado con las características específicas de los plásticos, ya que los criterios de interpretación estándar se desarrollaron originalmente para los metales. Por estas razones, ambos métodos se eligen con mayor frecuencia para trabajos de investigación y análisis que para la aceptación diaria de las instalaciones. 

4. ¿Quién puede realizar ensayos destructivos de uniones soldadas? 

Los ensayos destructivos, como los de flexión, tracción o desgarro, los realizan laboratorios equipados con la aparataje adecuado y que aplican procedimientos conformes a las normas de la serie PN-EN 12814. Pueden ser laboratorios adscritos a organismos de supervisión técnica, institutos de investigación, organismos de certificación o empresas dedicadas a la investigación de materiales. En el caso de inversiones que requieran una evaluación independiente, los ensayos los realizan laboratorios acreditados indicados en la documentación o designados por el inversor. 

5. ¿Qué significa que la probeta se rompa fuera de la zona de soldadura durante el ensayo de flexión? 

Este trazado de la fisura indica que la soldadura ha soportado una carga mayor que el material original de la tubería que la rodea, lo que se considera un resultado positivo. Por el contrario, una fisura que discurre exactamente por la línea de soldadura indica un debilitamiento en el punto de unión, lo que suele estar relacionado con una temperatura inadecuada, la presencia de impurezas en la superficie o un tiempo de calentamiento demasiado corto. El punto de rotura de la muestra se anota en el informe de ensayo como uno de los parámetros de control de calidad del proceso tecnológico.