curso particulas magneticas
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INTRODUCCION
Las fuerzas inusuales asociadas con los campos magnéticos han sido
observadas por siglos. Los chinos observaron estas extrañas propiedades del
óxido de hierro 200 años antes de Cristo, inventando la brújula.
En una región de la antigua Grecia llamada Magnesia, se le conocía como
magnetita y de ahí la derivación del nombre magneto.
Hacia el año de 1920 se empiezan a utilizar las partículas magnéticas en la
detección de discontinuidades en los componentes hechos de acero
ferromagnético y hoy en día continúa siendo una de las técnicas de END más
utilizadas, siendo su sensibilidad muy alta, permitiendo detectar fisuras, poros
e inclusiones no-magnéticas en la superficie y en la sub-superficie.
VENTAJAS 1. Metodología sencilla.
2. Alta sensibilidad.
3. Los equipos son relativamente económicos.
4. Fácil interpretación.
DESVENTAJAS
1. En la técnica fluorescente hay que tener precauciones con la luz ultravioleta
2. La técnica de MPI no sirve para detectar defectos que se encuentren a una
profundidad mayor a 2 mm. 3. En algunos casos se requiere desmagnetizar el objeto inspeccionado
PROPIEDADES FISICAS DEL MAGNETISMO Aunque el fenómeno del magnetismo es complejo, en términos sencillos este
consiste en el ordenamiento de los átomos con electrones con un mismo spin.
A los pequeños arreglos de átomos con electrones del mismo spin se les llama
dominios magnéticos y a los arreglos grandes de estos átomos se les
denomina imanes.
Estos arreglos del campo magnético poseen fuerzas iguales pero de sentido
contrario en los extremos del material que los produce (barras, herraduras,
etc), es decir, lo que denominamos polos sur y norte. En dichos arreglos, los
polos iguales se repelen en tanto que los polos opuestos se atraen.
El magnetismo tiene la propiedad de atraer algunos metales como el hierro, el
níquel y el cobalto, mediante la interacción de sus líneas de fuerza con el spin
de los electrones de estos átomos.
Ya que la tierra posee su propio campo magnético, al suspender un imán de un
hilo, el polo norte de éste se alineará con la dirección norte de la tierra.
(brújula).
Evaluación
Responda verdadero o falso
1-El método MPI solo detecta discontinuidades superficiales_______________
2-El polo norte de un imán suspendido apuntará hacia el polo sur de la tierra__
3-Polos iguales se atraen y los opuestos se repelen_________________
4-El magnetismo tiene su origen en el núcleo del átomo___________
5-Una barra magnética tiene un campo bipolar ____________
6-Un imán fuerte cuando es rozado o friccionado con un acero ferromagnético
no afectará el acero______________
7-Los grandes arreglos magnéticos con átomos de un mismo spin se
denominan dominios.________________
FERROMAGNETISMO
Es la propiedad que tienen algunos materiales como el hierro, el níquel y el
cobalto de crear su propio campo magnético bajo la interacción de un imán o la
inducción electromagnética.
En estos materiales la susceptibilidad magnética Χm es mucho mayor que 1.
Existen otros materiales ferromagnéticos raros como el Gadolinio.
Por su alta susceptibilidad magnética estos materiales son fáciles de
magnetizar por un campo magnético pequeño o débil y también retienen cierta
cantidad de magnetismo (magnetismo residual) después de haber removido la
fuerza magnetizadora.
Si el magnetismo residual es alto, entonces el material se clasifica como duro y
si es bajo entonces el material se clasifica como blando.
PARAMAGNETISMO
Es la propiedad que tienen algunos materiales en la cual la susceptibilidad
magnética es positiva, pero pequeña. Entre estos elementos tenemos a los
metales alcalinotérreos, paladio, platino, magnesio, litio, aluminio, sales de
estos metales y los materiales ferromagnéticos por encima del punto de Curie.
DIAMAGNETISMO
Es la propiedad que tienen algunos materiales en la cual la dirección de la
susceptibilidad magnética va en contra de la dirección del vector de la
excitación magnética. Entre estos materiales tenemos al silicio, al fósforo,
bismuto, zinc y cobre, la plata y el oro.
Evaluación
Responda verdadero o falso
1- Los materiales diamagnéticos son fuertemente magnéticos_______
2- Los materiales ferromagnéticos pueden ser magnetizados________
3- El platino, el cobre el paladio y el oro pueden ser examinados por defectos
en la superficie por partículas magnéticas____________
4- El paramagnetismo describe una clase de material que es magnetizable___
5- El magnetismo residual está asociado con materiales no magnéticos_____
6- La alineación de los dominios está asociada con los materiales magnéticos_
7- Los materiales Dia y Paramagnéticos son fácilmente magnetizables____
8- Los materiales ferromagnéticos son fácilmente magnetizados_______
9- Un material duro no retendrá el magnetismo residual___________
10- El material magnético suave no retendrá el magnetismo residual_________
11- Los dominios desalineados se relacionan con un material que es
magnetizado____________
12- El magnetismo puede ser removido de un imán, calentándolo por encima
del punto de Curie, el cual para todos los aceros es de 565 grados
centígrados__________
MAGNETISMO Y ELECTRICIDAD
Los efectos y las propiedades del magnetismo han sido observados por siglos y
hasta hace muy poco, l8l9, la relación que existe entre la electricidad y el
magnetismo fue descubierta en Copenhage por Oersted y su trabajo fue
continuado por otros científicos, entre ellos Faraday, quien estableció la ley de
la inducción electromagnética: El cambio de un flujo magnético en el tiempo,
produce una fuerza electromotriz en el circuito eléctrico.
tV
∂Φ∂
−=
V- FEM dada en voltios.
Φ- Flujo magnético medido en Webers (SI) o Maxwells en el sistema
anglosajón. Un Maxwell es igual a una línea de flujo magnético.
Existe una relación inquebrantable entre la corriente eléctrica y el flujo
magnético. A medida que aumenta la corriente, el flujo magnético aumenta
proporcionalmente.
LI=Φ
L- La autoinductancia. Se mide en Henrios (H).
Un campo magnético puede ser producido directamente por inducción al pasar
una corriente eléctrica por el objeto a inspeccionar o indirectamente al poner en
contacto el objeto a inspeccionar con un campo magnético externo.
FUERZA MAGNETIZADORA-EXCITACIÓN MAGNETICA Es la habilidad de un campo magnético para producir magnetismo por
inducción y se denota H.
De acuerdo a la ley de Coulomb, la fuerza de interacción entre dos polos
magnéticos de intensidad P1 y P2, separados por una distancia r, es:
2121
4 rrPPF
πµ=
Donde r1 es un vector unitario en la dirección de r.
µ-Es la permeabilidad magnética del material y es característica de éste.
Si P1 = P y P2 es un polo de fuerza unitaria, entonces la anterior expresión se
reduce a:
Hr
F == 21
4Prπµ
H- Fuerza magnetizadora o excitación magnética.
Las unidades de H son A/m (SI) y en el sistema anglosajón es el Oersted.
1 Oersted = 1000/4π A/m
FLUJO MAGNETICO
El flujo magnético se representa por líneas imaginarias en dirección de las
cuales se ejerce una fuerza que puede ser de atracción ( polos opuestos o
materiales ferromagnéticos) o de repulsión ( polos iguales).
Grafica
∫=Φ BdS
∆S- Es el área elemental por la cual pasan las líneas de flujo magnético.
La densidad del flujo magnético es el número de líneas (Maxwells) del flujo
magnético por unidad de área, y se denota por la letra B.
La densidad del flujo magnético se mide en Tesla (SI), o Gauss en el sistema
anglosajón.
1 Gauss = 1 línea de flujo por Cm cuadrado
1 Tesla = 10000 Gauss = 1 Weber/ m cuadrado.
HB µ=
( )HB mχµ += 10
( )mr χµµµµ +== 100
B- Densidad del flujo magnético o inducción magnética
H- Fuerza magnetizadora o excitación magnética.
µ-Permeabilidad magnética del objeto a inspeccionar
µo-Permeabilidad magnética del aire
µr-Permeabilidad relativa del objeto a inspeccionar
Χm= Susceptibilidad magnética.
LA PERMEABILIDAD MAGNETICA La permeabilidad magnética es la facilidad con que un material puede ser
magnetizado y se denota µ.
HB
=µ
Los materiales tienen diferente permeabilidad magnética, siendo para el aire y
los materiales no ferromagnéticos
mH /10.4 70
−= πµ
En los materiales ferromagnéticos µ es bastante alta.
Para la comodidad en los cálculos se emplea la permeabilidad relativa
0µµµ =r
Los materiales no ferrosos tienen la permeabilidad magnética relativa µr igual a
la unidad y para los materiales ferromagnéticos µr es mucho mayor a la unidad.
La permeabilidad magnética varía con la fuerza magnetizadora en un material
de acuerdo a las curvas de histéresis.
HB
∆∆
=µ
La saturación magnética de los aceros ocurre a 2.16 Tesla.
En el estandar BS 6072 se recomienda tomar un tercio de este valor 0.72 Tesla
como mínimo para poder realizar las inspecciones con partículas magnéticas.
Histéresis
Cualquier onda eléctrica cuya polaridad reverse inducirá en un material
ferromagnético un campo magnético que estará sujeto al efecto de histéresis.
Este efecto de histéresis es debido a la retentividad de los materiales, la cual
ocurre porque los dominios magnéticos no tienen propiedades elásticas.
Si hacemos pasar una corriente alterna a través de un componente
ferromagnetico, el cual está inicialmente desmagnetizado, a medida que
aumenta la fuerza magnetizadora en la dirección positiva, la densidad del flujo
también aumenta, a medida que los dominios son alineados. Se llega a un
punto donde no se puede inducir más flujo magnético, aún si la corriente se
sigue incrementando. A este punto del material se le llama saturación
magnética.
Después de alcanzado este punto, la fuerza magnetizadora se reduce hasta 0 y
como tal la densidad del flujo dentro del material también es reducida pero no
hasta 0. La cantidad de magnetismo retenido por el material se llama el flujo o
magnetismo residual y es éste flujo magnético el que se emplea en la técnica
residual.
En general la técnica residual no es tan efectiva como el método continuo.
Para remover el flujo magnético residual, se requiere una fuerza o excitación
magnética en reversa. Esto es el caso con AC a medida que va desde 0 a la
parte negativa de la onda sinosoidal. En algún punto de la fuerza
magnetizadora en reversa, (fuerza coercitiva) la densidad del flujo dentro del
material será cero.
Es en este punto donde el material estará completamente desmagnetizado. Si
se continúa aumentando la fuerza magnetizadora en sentido negativo más allá
de este punto, nuevamente se saturará magnéticamente el material, pero esta
vez en la polaridad negativa.
Continuando con el ciclo, la fuerza magnetizadora vuelve al valor de 0 y desde
allí se incrementa hasta que el material se satura magnéticamente de nuevo.
La curva descrita por este fenómeno en las coordenadas B vs H se llama
histéresis y corresponde al efecto de retraso de la densidad del flujo detrás de
la fuerza magnetizadora, debido a la retentividad magnética de los materiales.
ACEROS DUROS
Los aceros duros producen una curva amplia de histéresis y sus características
son:
1. Baja permeabilidad. Difícil de magnetizar.
2. Alta retentividad. Retiene un campo magnético residual fuerte.
3. Alta fuerza coercitiva. Requiere una fuerza magnetizadora en reversa
grande, para remover el magnetismo residual.
4. Alta reluctancia. Alta resistencia a la fuerza magnetizadora.
5. Alto magnetismo residual. Retiene un campo magnético residual fuerte.
ACEROS BLANDOS
Los aceros blandos producen una curva de histéresis estrecha y con las
siguientes características:
1. Alta permeabilidad. Fácil de magnetizar.
2. Baja retentividad. Retiene un campo magnético residual débil.
3. Baja fuerza coercitiva. Requiere una baja fuerza magnetizadora en reversa,
para remover el magnetismo residual.
4. Baja reluctancia. Baja resistencia a la fuerza magnetizadora.
5. Bajo magnetismo residual. Retiene un campo magnético residual débil.
Evaluación
Responda falso o verdadero
1. La fuerza excitadora es la misma inducción magnética__________
2. La ley de Faraday establece la relación entre el campo magnético y la
electricidad._________________
3. Las unidades del flujo magnético en el SI son el Maxwell.__________
4. La inducción magnética se representa por la letra H.____________
5. Las unidades de la excitación magnética son A/m en el SI._________
6. La permeabilidad magnética de los aceros es ligeramente superior a 1__
7. La permeabilidad magnética de los materiales no ferrosos se puede
considerar igual a la del aire________________
8. La densidad del flujo magnético representa la cantidad de líneas de flujo
magnético que pasan por la unidad de área.______________
9. La susceptibilidad magnética de los materiales paramagnéticos es de valor
pequeño y su dirección va en contra del vector de la excitación magnética._
10. Las unidades de la permeabilidad magnética relativa son H/m_________
11. La inducción magnética se mide en el SI en Teslas________________
12. En la saturación magnética los dominios magnéticos están totalmente
desorientados______________
13. La fuerza coercitiva, es la fuerza magnetizadora en reversa que se necesita
para reducir el magnetismo residual a cero.____________
14. Una curva de histéresis estrecha es típica de un material de baja
permeabilidad magnética.__________________
15. Una curva de histéresis amplia es típica de un imán permanente._______
16. Un material que es difícil de magnetizar tiene alta retentividad, alta
coercitividad y alta permeabilidad._____________
17. Un material que es fácil de magnetizar tiene alta permeabilidad, bajo
magnetismo residual y baja coercitividad.______________
TIPOS DE CORRIENTE
En el método de las Partículas Magnéticas se emplean 3 tipos de corriente, a
saber: AC, DC y Semi-rectificada (HWAC).
Corriente alterna
La corriente alterna es usada para detectar discontinuidades superficiales.
Debido al efecto Skin, se utiliza con partículas húmedas para observar defectos
abiertos a la superficie.
Los amperímetros que son usados para medir la corriente alterna, usualmente
responden al valor R.M.S. (Root mean squared) en vez del valor pico.
20II =
I0 = Corriente pico.
I = Corriente en R.M.S.
Corriente directa
La corriente directa produce un campo magnético constante como el de un
imán y su penetración nos permite detectar defectos sub-superficiales (1-2 mm)
Las discontinuidades Sub-superficiales no aparecen claras y finas como las
superficiales y su apariencia al contrario, es difusa.
Corriente alterna semi-rectificada de una sola fase (HWAC).
En este tipo de corriente, la sección negativa de la onda sinusoidal es
rectificada.
Este tipo de onda es ventajoso en la detección de discontinuidades sub-
superficiales con partículas secas. La razón de lo anterior es que la onda semi-
rectificada posee propiedades ventajosas de los métodos con AC y DC. Como
la onda es semi-rectificada, posee mayor penetración que una de corriente
alterna. Y el empleo de partículas secas permite que esta onda semi-pulsante
le imparta movimiento a las partículas, lo cual no es posible con partículas
húmedas.
Los amperímetros usados para medir esta corriente responden al valor R.M.S.
Corriente alterna totalmente rectificada
Mediante el uso de dispositivos electrónicos (diodos, capacitores) se puede
obtener una onda muy similar a la de la corriente continua, la cual se emplea
en la detección de discontinuidades sub-superficiales.
Evaluación
Responda verdadero o falso
l- No hay ninguna relación entre el magnetismo y la electricidad_________
2- Una bobina por la cual pasa corriente y su campo magnético, están
directamente relacionados_______________
3- El magnetismo dentro de un componente, está directamente relacionado con
el flujo de corriente_________________
4- La curva B,H, es la gráfica que relaciona la densidad del flujo magnético y la
intensidad de la fuerza magnetizadora________________
5- Una fuente A C provee corriente directa_________
6- A C significa corriente alterna y la onda cambia de positivo a negativo cada
medio ciclo____________________
7- A C produce el efecto Skin, lo cual significa de que hay un flujo magnético
fuerte a través del espesor del material__________________
8- Cuando se usa A C, las discontinuidades superficiales aparecerán como
indicaciones claras y bien definidas________________
9- Una onda AC puede ser descrita como una curva sinusoidal___________
10- Una batería provee corriente A C__________
11- Una discontinuidad sub-superficial será vista como una indicación clara y
bien definida____________
12- El poder penetrante de H.W.A.C. Es mayor que A .C._________
13- Multiplicando el valor R.M.S. por 1.41 el valor pico es obtenido.________
RELACION ENTRE LA DISCONTINUIDAD Y EL FLUJO
Si existe una fisura en el objeto a inspeccionar la cual interrumpa las líneas de
flujo magnético, entonces se producirá un campo de fugas magnéticas que
puede ser observado usando partículas magnéticas.
Dicha discontinuidad puede ser una fisura, inclusión no metálica o cualquier
cambio abrupto de la permeabilidad magnética.
Para aumentar al máximo la probabilidad de detección de un defecto, las líneas
del campo magnético deben estar con relación a éste a 90 grados.
Las discontinuidades que se encuentren con relación a la dirección del flujo
entre 45 y 90 grados, serán detectadas, mientras que aquellas que estén
orientadas con respecto al flujo de 0 a 45 grados, muy probablemente no
serán detectadas.
Para un cubrimiento total del objeto bajo inspección, éste deberá ser sometido
por lo menos a dos campos magnéticos ubicados a 90 grados el uno con
respecto al otro.
Método continuo
Si las partículas son aplicadas mientras o antes de producirse el campo
magnético el método se llama continuo.
Método residual
Si las partículas magnéticas son aplicadas después de haber magnetizado el
objeto, entonces este método se denomina residual.
PINTURAS Y PARTICULAS
Para poder ver las indicaciones más claramente, una variedad de pinturas y
partículas son producidas.
Las pinturas son usadas para proveer un medio contrastante a las partículas
que van a ser aplicadas. Esta pintura es generalmente blanca de rápido secado
y conductora del magnetismo.
De acuerdo al tiempo de secado las pinturas se clasifican asi:
BS 5044
ClasificaciónA-Secado rápidoB-Secado medioC-Secado lento
Más de 2 min pero menos de 10 minMás de 10 min pero menos de 60 min
No más de 2 min.Tiempo de secado
De acuerdo a la temperatura de inflamación se clasifican así:
BS 5044
Bajo riesgo
Debajo de 32 grados C.Entre 32 y 61 gradosPor encima de 61 grados
Clasificación de la pintura Temperatura de inflamaciónAltamente inflamableInflamable
El espesor de la pintura debe ser mantenido al mínimo. De acuerdo al BS 5044
el espesor máximo es de 10 micrómetros
PARTICULAS
Las partículas magnéticas usadas en la inspección, pueden ser húmedas o
secas.
Partículas secas
Las partículas secas son partículas de hierro en forma de óvalo y cuyo tamaño
máximo de acuerdo al BS 4069 es de 200 micrómetros.
Estas partículas deben poseer una alta permeabilidad magnética para ser
fácilmente magnetizables y una baja retentividad. De esta manera, ellas
reaccionarán rápidamente a los cambios de dirección de los campos de fuga.
Para incrementar el contraste, estas partículas son coloreadas de verde,
amarillo. Rojo, etc.
Partículas húmedas
Son partículas de óxido de hierro en forma de óvalo y de un tamaño máximo de
100 micrómetros de acuerdo al BS 4069 .
Estas partículas se encuentran suspendidas en un medio portante fluído que
puede ser aceite agua o parafina con una temperatura de inflamación menor a
65 grados C.
El factor crítico en las partículas húmedas es la concentración de éstas en el
fluído. Si la concentración es muy grande entonces ésta podría oscurecer las
posibles indicaciones. Si por el contrario la concentración es baja, entonces a
pesar de magnetizar correctamente el objeto a inspeccionar, no se podrían
apreciar en forma clara y definida las indicaciones.
Regularmente se debe realizar una prueba de concentración de partículas para
garantizar su idoneidad. Esta prueba se lleva a cabo tomando una muestra de
100 ml. de partículas húmedas bien agitadas para luego permitir que
permanezcan estables en un área libre de vibraciones por sesenta minutos.
Estas muestras son tomadas en un recipiente en forma de pera.
Las partículas húmedas fluorescentes tienen menos concentración debido a
que éstas están recubiertas con un químico especial que emite luz cuando es
iluminado con luz ultravioleta. Como este método muestra las partículas más
claramente que las partículas no fluorescentes, no hay necesidad de tener una
alta concentración de ellas.
Generalmente se acepta que el método de las partículas húmedas
fluorescentes es más sensible que el de las partículas húmedas luz día.
Las partículas húmedas luz día están recubiertas de color negro o rojo para
contrastar con el medio a inspeccionar.
Cuando se empleen partículas en aerosol, se debe comprobar la idoneidad y
concentración de estas, inspeccionando un aerosol por cada veinte unidades.
TIPO DE PARTICULAS CONCENTRACIONLuz-díaFluorescentes
>1.25% y < 3.5%>0.1% y < 0.3%
INDICADORES DE FLUJO
Un operador debe saber si el objeto que él va a inspeccionar está magnetizado
apropiadamente. Si el objeto no es magnetizado lo suficientemente fuerte, las
indicaciones no se verán y por el contrario, si el campo es demasiado fuerte,
las partículas tenderán a acumularse en los polos y tampoco permitirán
observar las indicaciones.
Para comprobar la intensidad de estos campos magnéticos se utilizan los
indicadores de flujo. Estos se encuentran disponibles en varias formas,
tamaños y sensibilidades.
Existen cuatro tipos de indicadores: Bertthold, ASME, tiras Castrol y de moneda
Castrol.
COMO TRABAJAN LOS INDICADORES DE FLUJO
Los indicadores de flujo son usados para confirmar la adecuada intensidad del
campo magnético y su dirección.
En los indicadores de flujo se han hecho discontinuidades artificiales de
diferentes tamaños para diferenciar la sensibilidad del método.
Si el indicador de flujo no muestra ninguna indicación, la inspección no debe
realizarse ya que el campo magnético producido no es lo suficientemente
fuerte.
LISTA DE CHEQUEO PARA REALIZAR LA INSPECCION CON MPI 1. Es el objeto a inspeccionar susceptible de ser magnetizado.
2. Que tipo de magnetismo debe ser usado, longitudinal o circular.
3. Se ha hecho buen contacto.
4. Se ha hecho uso del indicador de flujo para confirmar la intensidad
adecuada del campo magnético.
5. Hay algún procedimiento que respalde esta inspección.
6. Verificar la concentración correcta de las partículas en el caso de usar
partículas húmedas.
7. Se requiere de pintura de contraste o no.
8. Cual es la condición de la superficie.
9. Cual es la configuración del objeto a inspeccionar.
EVALUACION Responda verdadero o falso
1. El método de MPI se realiza mejor con un imán________________
2. Una fuga de flujo ocurre en una parte que contiene una fisura cuando el
campo está a 90 grados con respecto a la fisura.__________________
3. El método continuo describe la aplicación de las partículas cuando la fuerza
magnetizadora esta presente____________________
4. El método residual es llevado a cabo por la aplicación de partículas
magnéticas mientras la fuerza magnetizadora esta presente_____________
5. No es necesario aplicar el flujo magnético en dos direcciones a 90 grados
una de la otra para un cubrimiento total_________________
6. La pintura de contraste es usada para asegurar que la indicación es vista
más claramente que cuando se usa partículas fluorescentes.________
7. Las partículas secas tienen forma esférica______________
8. Las partículas usadas en la suspensión a base de agua son de acero
austenítico.________________________
9. El óxido de hierro usado en las partículas húmedas tiene bajo magnetismo
residual, baja retentividad y una alta permeabilidad____________
10. Usted ha examinado la concentración de partículas fluorescentes en una
suspensión usando un tubo pera. El valor obtenido es 1.22 ml por 100 ml de
suspensión. De acuerdo al estandar BS 4069 este valor es aceptable____
11. El efecto de usar partículas en suspensión con baja concentración puede
resultar en que las discontinuidades no se detecten__________
12. Las partículas fluorescentes en una suspensión se verán claramente
cuando sean iluminadas con luz ultravioleta.________________
13. El indicador de flujo mostrará una indicación cuando la línea de flujo sea
paralela a la discontinuidad.______________
14. Cuando no se vea ninguna indicación en el indicador de flujo el
procedimiento es correcto__________
TECNICAS Y EQUIPOS USADOS EN MPI Imán permanente Aunque en los estándares ASME E709 y BS 6072 no se recomienda el empleo
de imanes de herradura, en algunas situaciones especiales es conveniente su
uso, por ejemplo durante la inspección de cascos de buques bajo el mar y
también por su portatibilidad y fácil manejo.
Las partículas se aplican mientras está en contacto el imán con el material a
inspeccionar. Se debe magnetizar el material por lo menos en dos direcciones
a 90 grados una de la otra.
Mediante su empleo se pueden detectar defectos tanto en la superficie como
en la sub-superficie.
VENTAJAS
1. Es posible su uso en lugares donde no hay electricidad.
2. No produce quemaduras en el material a inspeccionar.
3. Es supremamente portátil.
Yugo electromagnético El yugo es una bobina arrollada sobre un núcleo ferromagnético y por la cual
pasa una corriente eléctrica.
Variando la corriente y/o el número de vueltas alrededor del núcleo es posible
variar el magnetismo creado.
El yugo es colocado sobre la parte a inspeccionar en dos direcciones 90 grados
una de otra.
La efectividad del yugo así como del imán están determinadas por la capacidad
de levantar un peso.
Para los yugos de corriente AC se requiere que levanten un peso de 4.5 Kg con
una distancia entre polos de 300 mm o menos y una fuerza de separación del
yugo de 2.25Kg y para los yugos de DC o imanes permanentes se requiere si
la distancia entre los polos es menor a 75 mm, una fuerza de levantamiento no
menor a 0.24 Kg / mm de separación de los polos. Pero si la separación entre
los polos es mayor a 75 mm la fuerza de levantamiento debe ser de l8 Kg, y la
de separación de 9 Kg debido a que estos deben ser capaces de detectar
discontinuidades sub-superficiales.
NOTA: La fuerza de separación es la fuerza que tiene que aplicarse a un solo
polo para romper su adherencia a la superficie dejando el otro polo en contacto.
Hay tres factores que influyen sobre la intensidad del Yugo.
1. El número de vueltas dentro de la bobina solenoide. Esto es fijo para todos
los yugos.
2. La corriente que fluye por la bobina solenoide. Es fijo para un yugo de AC
pero variable para un yugo DC.
3. La distancia entre los polos que es ajustable para todos los yugos.
VENTAJAS
1. Equipo portátil.
2. Técnica aceptada por los estándares ASME E709 y BS 6072
DESVENTAJAS
1. Requiere el uso de electricidad
2. Para cubrir una pieza larga en su totalidad, el proceso consume tiempo
3. En los objetos de forma compleja se dificulta su inspección
Flujo de corriente (instalaciones fijas) La corriente es aplicada a cada extremo del objeto a inspeccionar a través de
los cabezales de la unidad estacionaria. La corriente fluye a través del objeto y
esta a su vez produce un campo magnético circular alrededor de éste.
Los defectos que se puedan detectar con esta técnica, son paralelos a la
dirección de la corriente.
Precauciones
Se debe evitar el calentamiento excesivo ya que ciertos materiales de contacto
o almohadillas de los cabezales, incluyendo el cobre y el zinc, pueden
contaminar al material del objeto.
La limpieza de los cabezales y de los extremos de la pieza examinada debe ser
tal que garantice un buen contacto eléctrico.
Los cabezales deben tener un área de contacto que sea lo suficientemente
grande, es decir, compatible con el objeto a ser inspeccionado y recubiertos
con almohadillas de cobre.
No se deben usar almohadillas de zinc y las de plomo pueden ser usadas solo
si hay buenas condiciones de ventilación.
No se debe permitir el paso de la corriente hasta comprobar que la pieza a
inspeccionar esté haciendo buen contacto con los cabezales. De igual manera
la presión que sujeta a la pieza con los cabezales no debe ser aliviada hasta
que la corriente se haya apagado.
VALORES DE LA CORRIENTE PARA APLICACIONES GENERALES DE INGENIERIA
Fuente DC Fuente AC Una fase rectificada totalmente
Una fase semi-
rectificada
Tres fases totalmente rectificads
Tres fases semi-
rectificadasTIPO DE AMPERIMETRO MV RMS MV MV MV MV
7.5 5.3 4.8 2.4 7.2 6.2
2.4 1.7 1.5 0.75 2.3 2.0
CORRIENTE PARA COMPONENTES
REDONDOS POR mm DE DIAMETRO (A)
TIPOS DE CORRIENTE
CORRIENTE PARA COMPONENTES NO
REDONDOS POR mm DE PERIMETRO (A)
VALORES DE LA CORRIENTE PARA APLICACIONES AEROESPACIALES
Fuente DC Fuente AC Una fase rectificada totalmente
Una fase semi-
rectificada
Tres fases totalmente rectificads
Tres fases semi-
rectificadasTIPO DE AMPERIMETRO MV RMS MV MV MV MV
28 20 18 9 27 23
9 6.4 5.7 2.9 8.6 7.4
CORRIENTE PARA COMPONENTES
REDONDOS POR mm DE DIAMETRO (A)
TIPOS DE CORRIENTE
CORRIENTE PARA COMPONENTES NO
REDONDOS POR mm DE PERIMETRO (A)
VENTAJAS
1. Inspección rápida con buena sensibilidad en piezas pequeñas y grandes
DESVENTAJAS
1. Se requieren otras técnicas para producir un campo a 90 grados con
respecto al circular.
2. El contacto eléctrico con la pieza a inspeccionar, puede producir
quemaduras.
FLUJO DE CORRIENTE POR ELECTRODOS Esta técnica de magnetización es una variación de la técnica del flujo de
corriente, aplicando corriente al objeto a inspeccionar a través de los electrodos
Esta técnica favorece la detección de discontinuidades paralelas al flujo de
corriente.
En esta técnica se deben guardar las mismas precauciones que en el método
por flujo de corriente para evitar el calentamiento excesivo o las quemaduras
del material a inspeccionar
Las superficies de contacto de los electrodos deben ser inspeccionadas cada
vez que se vayan a usar pues su dimensión mínima es de 10mm y su área de
contacto debe ser lo más grande posible
Cuando se inspeccionen superficies planas o curvas, cuya curvatura sea
superior a la mitad de la distancia entre los electrodos, entonces el área a
inspeccionar deberá ser un círculo inscrito entre los electrodos y la corriente
pico deberá ser de por lo menos 7.500 Amperios por Metro de separación de
los electrodos.
En los casos en los cuales hay limitaciones de espacio debido a la forma de la
pieza a inspeccionar, el área inscrita entre los electrodos será una elipse con
su eje menor igual a la mitad de la separación de los electrodos y en este caso,
la corriente pico no deberá ser menor a 4.700 amperios por metro de
separación de los electrodos.
VENTAJAS
1. Es una técnica altamente efectiva para el cubrimiento de grandes piezas
fundidas.
DESVENTAJAS
1. Sólo se pueden inspeccionar cada vez áreas de 200 mm por 200 mm
2. Se puede producir calentamiento de la pieza y quemaduras .
3. La distancia de separación entre los electrodos es crítica
TECNICA DE BARRA CENTRAL
La magnetización por la técnica de barra central es realizada pasando corriente
a través de la barra conductora ubicada dentro del componente a inspeccionar.
Esta técnica favorece la detección de discontinuidades paralelas al flujo de la
corriente.
PRECAUCIONES
Cuando se use la barra central en un componente con un extremo cerrado, se
debe hacer buen contacto en esa superficie. De igual manera la barra central
debe ser aislada eléctricamente para prevenir el contacto con la pieza a
inspeccionar.
La superficie a inspeccionar deberá quedar completamente dentro de un círculo
cuyo centro es la barra conductora. Los valores de la corriente a usar en este
tipo de inspección, están determinados por las siguientes relaciones:
Gráfica
APLICACIONES GENERALES DE INGENIERIA
R = I/l5
APLICACIONES AEROESPACIALES
R= I/56
R= Radio en mm de la Superficie del objeto a inspeccionar, hasta la barra
central.
TECNICA DE BOBINA RIGIDA
Mediante el uso de esta técnica el objeto a inspeccionar es ubicado dentro de
la bobina paralelo al eje mismo de ésta.
Esta técnica permite la detección de discontinuidades que están transversales
al eje de la bobina
Cuando el componente ocupe menos del 10% del área de la bobina y el
componente esté ubicado sobre la parte inferior de la bobina, a lo largo del eje
de ésta, se aplicará la siguiente fórmula:
DLKNI/
=
Donde
N- número efectivo de espiras de la bobina
I �corriente en amperios.
L/D- Relación entre la longitud del componente y su diámetro.
Para el caso de componentes de sección no circular,
D= Perímetro /π
K=32.000 para valores de DC (MV).
K=22.000 para una fuente de AC (RMS), o corriente totalmente rectificada (MV)
K=ll.000 para una onda semi-rectificada (MV).
EVALUACION. RESPONDA VERDADERO O FALSO
1. Cuando se usa la técnica del imán de herradura, se hace necesario
magnetizar la parte o el objeto en una sola dirección , ya que en este
método las líneas de flujo y dominio están alineadas en todas las
direcciones.___________
2. El uso del yugo eléctromagnético no es preferible al del imán___________
3. Es posible variar el flujo magnético para un yugo cambiando la corriente a
través de la bobina._______________
4. Las quemaduras pueden ocurrir cuando se usan yugos debido a la corriente
aplicada durante la magnetización.______________
5. El método del flujo de corriente permite detectar discontinuidades paralelas
a éste.____________________
6. El valor correcto del flujo obtenido con el método del flujo de corriente es
evaluado mediante el empleo de indicadores de flujo._____________
7. La técnica de electrodos es una técnica de flujo magnético.____________
8. La técnica de electrodos no es ampliamente usada para la examinación de
grandes piezas fundidas.___________
9. Cuando se usa la técnica de barra central para la detección de
discontinuidades, debe haber contacto eléctrico entre la barra y el objeto
inspeccionado.____________
10. La técnica de flujo de corriente produce una magnetización circular en el
objeto a inspeccionar._________
11. La técnica de bobina rígida produce una magnetización longitudinal.______
12. La técnica de bobina rígida permitirá la detección de discontinuidades si los
valores apropiados de corriente son usados._________
DESMAGNETIZACION
Todos los materiales ferromagnéticos después de magnetizados retienen cierta
cantidad de flujo residual. Esta cantidad de flujo retenida depende de la
composición química del objeto a inspeccionar.
Dependiendo del flujo magnético retenido por el material se clasifican en duros
(aceros al carbono y aceros especiales que contienen niquel y cobalto). y
blandos como el hierro dulce, el acero al silicio, y aleaciones de hierro con
níquel a un 78%.
Otros aspectos como el tipo de magnetismo, circular o longitudinal, tamaño y
forma de la pieza a inspeccionar, y tipo de corriente, afectarán el magnetismo
residual.
El magnetismo residual creado por corriente DC es superior al creado por
corriente AC.
La desmagnetización es innecesaria cuando el componente se va a someter a
un tratamiento térmico que supera el punto de Curie.
De otro lado la desmagnetización es necesaria cuando el componente
inspeccionado pueda interferir con la operación de instrumentos sensibles a
los campos magnéticos y donde las partículas abrasivas puedan ser atraídas a
componentes tales como rodamientos y engranajes
Los arreglos de los dominios magnéticos pueden alterarse en tres formas
básicas, obteniéndose como resultado, una alineación aleatoria de los
dominios magnéticos:
1- Golpear la pieza imantada, sobre todo en la dirección este oeste.
2-Calentar la pieza imantada hasta alcanzar una temperatura en la cual se
pierden las propiedades ferromagnéticas.
Dicha temperatura se denomina el punto de Curie y para los aceros
corresponde a los 727 grados centígrados.
3-Someter la pieza imantada a un campo magnético pulsante en el cual su
intensidad disminuye hasta cero.
PROCEDIMIENTO Y EVALUACION
Antes de realizar la inspección se debe acordar un procedimiento entre el
cliente y el proveedor del servicio de inspección.
Dicho procedimiento debe tener en cuenta los siguientes tópicos:
1. Componente a ser inspeccionado y ubicación de las áreas
2. Tipo de material
3. Equipos de inspección con partículas magnéticas, indicadores de flujo, y
medios detectores.
4. Preparación de la superficie.
5. Método (continuo o residual)
6. Corriente de magnetización (AC, DC)
7. Medios para producir la magnetización (electrodos, yugo, bobina)
8. Dirección del flujo y el uso de indicadores de flujo,
9. Intensidad del campo magnético (Amperios, fuerza magnetizadora,
densidad del flujo)
10. Aplicación del medio magnético (Seco, húmedo, spray)
11. Interpretación de las indicaciones.
12. Desmagnetización y limpieza.
n
Ad
Acumulación de partículas alrededor de una fuga de flujo
Partículas sostenidas pofuezas que no son
magnéticas. Por ejemploGrasa, entalles, cambios
bruscos de geometría, etc
Indicació
cumulación e partículas
Verdadera
ar
: .
Fals
Desmagnetizarr
Limpiar
Reinspecciona