Informe Ensayo Particulas Magneticas

PARTÍCULAS MAGNETICAS

EDISSON JAVIER SANTAMARIA PATIÑO JHOANPOOL VELANDIA VALENZUELA

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO INDUSTRIAL 324867 BOGOTÁ D.C 2013

PARTÍCULAS MAGNETICAS

EDISSON JAVIER SANTAMARIA PATIÑO JHOANPOOL VELANDIA VALENZUELA

Informe presentado a: ING. CLAUDIA PATRICIA RONCANCIO PEÑA

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO INDUSTRIAL 324867 BOGOTÁ D.C 2013

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN Justificación 1 Principios básicos……………………………………………………………………………….. 2 Aplicaciones………………………………………………………………………………………… 3 Ventajas……………………………………………………………………………………………… 4 Limitaciones………………………………………………………………………………………… 5 Imantación de un material ferromagnético…………………………………………. 6 Discontinuidades superficiales……………………………………………………………. 7 Discontinuidades subsuperficiales………………………………………………………. 8 Formación de indicaciones…………………………………………………………………. 9 Magnetización por corriente eléctrica……………………………………………….. 10 Requisitos de corriente………………………………………………………………………… 10.1 Para magnetización circular……………………………………………………………….. 10.2 Para magnetización longitudinal…………………………………………………………. 11 Partículas magnéticas………………………………………………………………………… 11.1 Operaciones de ensayo de partículas magnéticas………………………………. 11.2 Características de las partículas magnéticas………………………………………. 11.3 Clasificación de las partículas magnéticas………………………………………….. 12 Métodos…………………………………………………………………………………………….. 13 Tipos……………………………………………………………………………………................ 14 Sensibilidad de los métodos…………………………………………………………….... 15 Procedimiento…………………………………………………………………………………….. 16 Equipos de Inspección (Fichas técnicas)………………………………………………

5 5 6 6 7 9 9 10 10 13 15 16 18 18 19 20 21 23 25 30 34

INTRODUCCIÓN

El ensayo de Partículas Magnéticas es uno de los más antiguos que se conoce, encontrando en la actualidad, una gran variedad de aplicaciones en las diferentes industrias. Hace parte de una gran cantidad de ensayos a los que se les ha denominado ensayos no destructivos. Este tipo de ensayo es dirigido básicamente para obtener soluciones de grietas y discontinuidades que se puedan presentar en la superficie o un poco más profundos de la máquina a evaluar. En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

1.PRINCIPIOS BÁSICOS

El principio físico en el que se basa el método de inspección por partículas magnéticas es el magnetismo. El principio se basa en el comportamiento de los imanes. Magnetismo: “La fuerza invisible que tiene la habilidad de desarrollar trabajo mecánico de atracción y repulsión de materiales magnetizables”. La inspección por partículas magnéticas es un ensayo no destructivo que se emplea para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, en muestras que pueden ser magnetizadas. Consta de tres operaciones básicas: a) Establecer un flujo magnético adecuado. b) Aplicación de las partículas magnéticas. c) Interpretación y evaluación de los resultados.

2. APLICACIONES

El método de inspección por partículas magnéticas es utilizado en diferentes ramas de la industria, como: metalmecánica, aeronáutica, naval, construcción, etc. Se aplica en:    

Inspección de materia prima; Inspección en proceso; Inspección de producto terminado; Mantenimiento de equipo y maquinaria.

Se utiliza para inspección de materiales soldados, fundidos, forjados, rolados, etc.

3. VENTAJAS

Las principales ventajas del método de inspección por partículas magnéticas son:  

     

Inspección relativamente rápida y de bajo costo. Equipo relativamente simple, provisto de controles utilizados para ajustar la corriente y un amperímetro visible para verificar la fuerza de magnetización que ha sido creada para la inspección. Equipo portátil y adaptable a muestras pequeñas o grandes. Se requiere menor limpieza que en líquidos penetrantes. Se pueden detectar discontinuidades subsuperficiales. Las indicaciones se forman directamente en la superficie de la muestra. No se requiere de lecturas electrónicas de calibración o mantenimiento excesivo. Se obtienen mejores resultados en la detección de discontinuidades llenas de algún contaminante (como carbón, escoria, etc.) y que no pueden ser detectadas en una inspección por líquidos penetrantes.

4. LIMITACIONES

Las limitaciones del método de inspección por partículas magnéticas son:         

Es aplicable solamente en materiales ferromagnéticos. Se requiere un suministro de corriente eléctrica. No se pueden detectar discontinuidades localizadas a grandes profundidades. La detección de una discontinuidad depende de varios factores. Su aplicación en el campo es de mayor costo, ya que se necesita suministro de energía eléctrica. La rugosidad superficial puede distorsionar el campo. Se requiere de dos o más magnetizaciones. Generalmente, es necesario desmagnetizar después de la inspección. Se pueden generar quemadas en la superficie, al aplicar la técnica de puntas de contacto.

 

Aunque las indicaciones son fácilmente observables, la experiencia para su interpretación y evaluación es necesaria. Capas de pintura o de algún otro recubrimiento no magnético afectan la sensibilidad del método.

5. IMANTACIÓN DE UN MATERIAL FERROMAGNÉTICO

Los materiales ferromagnéticos están constituidos por grupos de átomos en regiones microscópicas llamados “Dominios magnéticos”. Estos dominios en sí son pequeños imanes dentro de la pieza, tienen una polaridad positiva y una negativa en sus extremos opuestos. Si el material no está magnetizado, tales dominios están orientados al azar, normalmente paralelos con los ejes de los cristales del material, y la componente magnética es nula. Cuando el material es sujeto a un campo magnético, los dominios se orientan o alinean paralelamente con el campo magnético externo, produciendo así un imán.

Dominios magnéticos en un material sin magnetizar.

Dominios magnéticos en un material magnetizado.

Con los dominios orientados, el material ferromagnético desarrolla una fuerza total que es igual a la suma de la fuerza de todos los dominios. Ésta fuerza total es conocida como flujo magnético. A su vez este es representado por las líneas de fuerza magnética. Las líneas de fuerza magnética describen y definen la dirección de un flujo magnético, además, cuentan con una cantidad de propiedades importantes:      

Tienen una dirección definida, salen por el polo norte, entran por el polo sur y continúan así su camino a través del imán, desde el polo sur al polo norte. Son continuas y siempre forman una curva o circuito cerrado. Las líneas de fuerza magnética, son individuales y jamás se cruzan ni unen entre ellas. Su densidad disminuye con el aumento de distancia desde los polos. Siguen caminos de menor resistencia magnética. El espacio dentro y alrededor de un imán, en el cual actúan las líneas de fuerza, se conoce como campo magnético.

6. DISCONTINUIDADES SUPERFICIALES

Suponiendo que un imán o un elemento ferromagnético tiene una grieta en la superficie externa, creándose inmediatamente un polo norte y un polo sur en los bordes de la discontinuidad. Ésta grieta interrumpe el flujo uniforme de las líneas de fuerza dentro del imán, por lo que algunas de ellas se verán forzadas a salir del imán. Las líneas de fuerza que se ven forzadas a salir del imán, se conocen como fugas de flujo. El campo magnético creado por las fugas de flujo es llamado campo de fuga. Por lo tanto, si se espolvorean partículas magnéticas sobre el citado imán, éstas serán atraídas por los polos creados por la grieta, produciendo una indicación, por la concentración de partículas en la zona de la grieta. Cuando se detecta una discontinuidad abierta a la superficie, tal como una grieta, se forman indicaciones angostas y bien definidas.

Ranura o discontinuidad en un elemento magnetizado.

7. DISCONTINUIDADES SUBSUPERFICIALES

Cuando detectamos una discontinuidad subsuperficial algunas de las líneas de fuerza pasan por encima y por debajo de ella. Algunas otras pasan a través de la grieta. Cuando se detecta una discontinuidad subsuperficial normalmente se forman indicaciones anchas y difusas. El tamaño y la intensidad de la indicación dependen de: la proximidad de la discontinuidad con la superficie, el tamaño y orientación de la discontinuidad, la intensidad y distribución del flujo magnético.

8. FORMACIÓN DE INDICACIONES

Cuando las partículas magnéticas son atraídas al sitio donde se localiza una fuga de flujo, ellas producen una indicación que es visible para el ojo humano, bajo condiciones de iluminación adecuada. La formación de las indicaciones depende de las características de las líneas de fuerza. Cuando las partículas son atraídas hacia las fugas de flujo y se acercan a los polos magnéticos, más líneas de flujo fluyen hacia ellas. Esto concentra las líneas de flujo a través de los caminos de baja reluctancia que forman las partículas de material ferromagnético. Esta es la acción principal que provoca que las partículas sean recolectadas por las fugas de flujo y subsecuentemente formen indicaciones de discontinuidades. Ya que las partículas magnéticas son solamente atraídas y se mantienen donde las líneas de fuerza salen y entran de la superficie de la pieza inspeccionada, no se producen indicaciones verdaderas a menos que las líneas de fuerza crucen una discontinuidad.

9. MAGNETIZACIÓN POR CORRIENTE ELECTRICA 

MAGNETIZACIÓN CIRCULAR INDUCIDA EN MATERIALES:

Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, se crea un campo magnético circular. El campo magnético alrededor de un conductor existe a todo lo largo del conductor por el que fluye corriente eléctrica. Cuando el conductor tiene una configuración uniforme, la densidad de flujo o número de líneas de fuerza por unidad de área, es uniforme a lo largo del conductor y es directamente proporcional a la intensidad de la corriente eléctrica, y disminuye con el incremento de distancia desde el conductor. Variando la intensidad de la corriente eléctrica en el conductor, el número de líneas de fuerza variará en el campo magnético. Al incrementar la fuerza de magnetización (la intensidad de la

corriente eléctrica) se incrementa el número de las líneas de fuerza, resultando en un incremento de la densidad del campo magnético. Y en el caso contrario, al reducir la fuerza de magnetización se reduce la densidad del campo magnético.

Campo magnético alrededor de un conductor

Una característica de los campos magnéticos circulares es que las líneas de fuerza forman circuitos completos sin que existan polos magnéticos.



MAGNETIZACIÓN POR ELECTRODOS (puntas de contacto):

Una característica de los campos magnéticos circulares es que las líneas de fuerza forman circuitos completos sin que existan polos magnéticos. Y pueden contar con puntas de contacto de cobre o aluminio intercambiables, y un interruptor integrado. Debe tenerse mucha precaución debido a la posibilidad de producir quemaduras por arco en las piezas inspeccionadas, específicamente en los puntos de contacto, por lo cual las puntas de contacto deben mantenerse limpias. Con esta técnica se produce un campo circular alrededor de las puntas. La magnitud de la corriente utilizada depende del espesor de la pieza inspeccionada y de la separación entre las puntas. Se considera que la magnetización es más efectiva cuando las puntas están separadas de 15 a 20 cm (6 a 8 pulgadas), pero pueden usarse con separaciones de 7.6 a 20 cm (3 a 8 pulgadas).

Puntas de contacto con manerales individuales

Puntas de contacto con manerales dobles o duales



INTENSIDAD DEL CAMPO PRODUCIDO POR UNA BOBINA:

La mayor densidad del campo se encuentra cerca de la superficie interna de la bobina y disminuye hacia el centro de la bobina. La unidad de medición de la intensidad en una bobina es amperiosvuelta (NI), esto es el amperaje actual multiplicado por el número de vueltas o espiras de la

bobina. El campo efectivo se extiende hacia ambos lados de la bobina. Para hierro suave, el cual es altamente permeable, corresponde a una distancia de 22.86 cm (9”); la longitud efectiva para acero duro, el cual tiene baja permeabilidad, es de 15.24 cm (6”). De lo anterior se puede concluir que cualquier discontinuidad dentro del rango de 15.24 cm a 22.86 cm (6” a 9”) hacia ambos lados de la bobina, desarrollará fugas de flujo con suficiente fuerza para atraer partículas magnéticas. Las discontinuidades que no se encuentren dentro del rango mencionado no producirán fugas de flujo con suficiente fuerza; en otras palabras, una pieza mayor de 30.48 cm a 45.72 cm (12” a 18”) necesitaría, al menos, dos magnetizaciones para que sean atraídas las partículas magnéticas hacia las discontinuidades.

Magnetización con bobina de una pieza larga



CAMPO MAGNÉTICO INDUCIDO POR YUGO ELECTROMAGNÉTICO:

Los yugos son equipos portátiles en forma de “C” (herradura), los cuales, inducen un campo magnético longitudinal entre sus polos (piernas), y son usados para magnetización local. El campo magnético es generado en un sistema de bobina, localizada dentro del yugo, y transmitido a la pieza a través de sus polos. En la magnetización con yugo no existe el riesgo de producir quemadas por arco, gracias a que se transmite a la pieza solamente el campo magnético, la corriente no entra a la pieza.

Magnetización con Yugo.

El valor de la corriente de magnetización utilizada depende del modelo del yugo. La magnetización con yugo es más efectiva cuando las piernas se encuentran separadas entre 7.6 cm y 20 cm (3 a 8 pulgadas).

10. REQUISITOS DE CORRIENTE

Con la expansión y desarrollo de los procesos de inspección por partículas magnéticas y los continuos avances en los circuitos eléctricos, hoy en día se encuentran disponibles varios tipos de corrientes de magnetización. 

CORRIENTE ALTERNA:

La corriente alterna (CA) es el tipo más conveniente de corriente eléctrica debido a que es utilizada para casi todos los servicios. Su rango de voltaje comercialmente disponible es de 110 a 440 voltios. Los circuitos eléctricos para producir CA son simples y relativamente baratos, porque solo se requiere transformar el suministro comercial en voltajes bajos y corrientes de magnetización con altos amperajes.

Por todo esto, la CA es el tipo de corriente más ampliamente utilizada para efectuar la prueba por partículas magnéticas. La fase de CA simple (comúnmente utilizada) requiere de dos conductores y dirección inversa a razón de 50 o 60 ciclos por segundo 

CORRIENTE DIRECTA:

La corriente directa es un flujo continuo de corriente en una sola dirección. Una fuente común de CD es la batería o la pila normal. Una desventaja del uso de CD es porque las altas corrientes sólo pueden ser mantenidas mientras la carga de la batería o pila es adecuada y, muchas veces, es necesario contar con el flujo de corriente durante intervalos de tiempo prolongados. 

CORRIENTE DIRECTA RECTIFICADA DE MEDIA ONDA:

La corriente directa rectificada de media onda consiste de pulsos individuales de corriente alterna, con intervalos de tiempo en los que no fluye corriente. Cada pulso dura medio ciclo, lo que resulta en una corriente que fluye en una sola dirección. La corriente máxima de pico es la misma que la de la corriente alterna, y el valor de la corriente promedio es considerablemente menor que la corriente pico. Aunque la corriente directa es rectificada de media onda es un tipo de corriente directa, se identifica como CDRMO.

10.1 PARA MAGNETIZACIÓN CIRCULAR: La cantidad de corriente eléctrica empleada varía con la forma de la pieza y con la permeabilidad del material. Demasiada corriente puede quemar la pieza o la puede saturar, causando un exceso de concentración de partículas magnéticas. Por otro lado, insuficiente corriente puede provocar la falta de flujo, para que sean atraídas las partículas magnéticas. Debido a que no existen muchas variables involucradas para determinar los requisitos de corriente para piezas individuales, para calcular la corriente de magnetización necesaria para una magnetización circular entre cabezales y con conductor central, tradicionalmente se ha utilizado la siguiente regla: “de 700 a 900 amperios por pulgada del diámetro de la pieza” (el diámetro se refiere al diámetro exterior en el caso de componentes tubulares inspeccionados con conductor central). Recordemos que el campo circular alrededor de un conductor de sección transversal uniforme (redonda, cuadrada, etc.), es uniforme, constante y simétrico a lo largo de la longitud total del conductor.

Ejemplos de aplicación de la regla en componentes redondos: 1. Para magnetizar una barra de 3/4 pulgada de diámetro se necesita una corriente de magnetización de 525 a 675 amperios. 2. Para magnetizar una barra de 1 pulgada de diámetro se necesita una corriente de magnetización de 700 a 900 amperios. 3. Para magnetizar una barra de 4 pulgadas de diámetro se necesita una corriente de magnetización de 2,800 a 3,600 amperios.

Requisitos de corriente para magnetización circular

10.2 PARA MAGNETIZACIÓN LONGITUDINAL: El diámetro de la bobina con relación a la dimensión y forma del objeto que está siendo magnetizado, es un factor importante para asegurar la magnetización adecuada. En particular, cuando se decide la cantidad de corriente que debe utilizarse para realizar una magnetización adecuada, la longitud y el diámetro de la pieza deben ser considerados con relación a la longitud y el diámetro de la bobina. La relación del área de la sección transversal de la pieza magnetizada, con respecto al área de la sección transversal de la bobina es conocida como factor de llenado. De acuerdo con el documento ASTM E 709, existen varias fórmulas empíricas que pueden ser usadas para calcular la corriente de magnetización, dependiendo del factor de llenado. Aunque,

estas fórmulas son consideradas solamente por continuidad histórica. Se recomienda que cuando sean usadas, estén limitadas a piezas de forma simple, y será más rápido y exacto utilizar un magnetómetro o medidor de Tesla / gauss (Gauss-metro o Tesla-metro). 1. Bobinas con bajo factor de llenado: En este caso, el área de la sección transversal de la bobina excede grandemente el área de la sección transversal de la pieza, esto es que el diámetro de la pieza es menor del 10% del diámetro interior de la bobina. Para una magnetización adecuada, tales piezas deben ser adecuadamente colocadas dentro de la bobina y cercanas a la pared interior de la bobina. Con este bajo factor de llenado, la fuerza adecuada del campo, para piezas colocadas excéntricamente y con una relación longitud entre diámetro (L/D) entre 3 y 15, es calculada con las siguientes fórmulas: Piezas con bajo factor de llenado colocadas cerca de la pared interna de la bobina:

Donde: 45, 000 es una constante empírica L=Radio de la bobina, en pulgadas D=Longitud de la pieza, en pulgadas NI=Amperes-Vuelta 2. Bobinas con alto factor de llenado: En este caso, cuando son utilizadas bobinas fijas o el cable es enrollado y el área de la sección transversal de la bobina es menor de dos veces el área de la sección transversal de la pieza (incluyendo porciones huecas), la bobina tiene un alto factor de llenado. Piezas colocadas dentro de una bobina con alto factor de llenado y con una relación longitud entre diámetro (L/D) igual o mayor que 3:

Donde: 35,000 es una constante empírica L=Longitud de la pieza, en pulgadas D=Diámetro de la pieza, en pulgadas NI=Amperes-Vuelta

11. PARTÍCULAS MAGNETICAS

Las partículas magnetizables deben ser de pequeño tamaño para que tengan buena resolución, es decir, para que detecten defectos pequeños o profundos. Esto se debe a que cuanto mayor sea el tamaño de la partícula, mayor será el campo necesario para girarla. Sin embargo, no deben ser demasiado pequeñas para que no se acumulen en las irregularidades de la superficie, lo que ocasionaría lecturas erróneas. Como ya se ha dicho, las partículas magnetizables se pueden aplicar en forma de polvo o en suspensión en un líquido. En este último caso, el líquido empleado puede ser: querosene, agua o aceite, entre otros.

11.1 OPERACIONES DE ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS En la inspección por partículas magnéticas, la secuencia de operaciones se aplica a la relación entre el tiempo que se toma para la aplicación de las partículas y el establecimiento del campo magnético. El examen puede realizarse por medio de dos técnicas básicas comúnmente empleadas en la industria, continua y residual.  MAGNETIZACIÓN CONTINUA: La magnetización continua se empleaen la mayoría de aplicaciones, utilizando partículas secas o húmedas. Es la que debería ser utilizada a menos que sea específicamente prohibida. TÉCNICA DE MAGNETIZACIÓN CONTINUA SECA: A diferencia de una suspensión húmeda, las partículas secas pierden casi toda su movilidad cuando entran en contacto con la superficie de la pieza. Por ello, es imperativo que la pieza o el área de interés se encuentre bajo la influencia del campo magnético, mientras las partículas se encuentren en el aire y libres, para que sean atraídas hacia las fugas de flujo. Debido a lo anterior, la corriente de magnetización debe empezar a fluir antes de la aplicación de las partículas secas, debe mantenerse hasta después que se ha terminado la aplicación de las partículas y que cualquier exceso de partículas ha sido removido, y hasta realizar una inspección visual.

TÉCNICA DE MAGNETIZACIÓN CONTINUA HÚMEDA: Generalmente se aplica en la inspección de piezas en equipos estacionarios horizontales. Involucra el baño abundante de la pieza con partículas, que termina antes de cortar la corriente de magnetización. La duración del tiempo de magnetización es típicamente de 0.5 segundos con dos o más disparos.  MAGNETIZACIÓN RESIDUAL: La inspección por el método residual no es tan sensible como el método continuo. En esta técnica, el medio de inspección se aplica después que la corriente de magnetización ha sido interrumpida. Se utiliza solamente si la pieza inspeccionada tiene alta retentividad para que el magnetismo residual sea tan fuerte como para atraer y mantener las partículas en los campos de fuga. Tiene gran aplicación en la inspección de tubería o productos tubulares.

11.2 CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTÍCULAS MAGNETICAS: Las partículas magnéticas son fabricadas de materiales ferromagnéticos, con propiedades físicas y magnéticas que afectan su funcionalidad como medio para formar indicaciones. 

PROPIEDADES FÍSICAS:

Las propiedades físicas principales de las partículas magnéticas son el tamaño, forma, densidad y color. 1. Tamaño de las partículas magnéticas: Éstas partículas son mucho más pequeñas que las limaduras de hierro, por lo que, cuando están secas parecen polvo. Sus dimensiones varían dentro de un rango, para permitir que las fugas de flujo con diferentes fuerzas puedan atraer las partículas de diferentes masas. El rango de dimensiones de las partículas comercialmente disponibles es de entre 0.125 a 60 micras (0.000005 a 0.0025 pulgadas). Las partículas muy finas no tienden a moverse como unidades separadas, se aglomeran para formar grandes acumulaciones. 2. Forma de las partículas magnéticas: La forma de la partícula es importante. En la actualidad, las partículas magnéticas son una mezcla de formas esféricas y alargadas, unas proporcionan movilidad adecuada y las otras polarizaciones magnéticas. Juntas se enlazan para formar cadenas o puentes pequeños para los campos de fuga, con lo que se forman las indicaciones visibles.

3. Densidad de las partículas magnéticas: Es una propiedad que afecta la movilidad de las partículas. Por ejemplo, los polvos de tipo metálico y óxido son más densos que el agua, por lo que las partículas húmedas, preparadas en agua o aceite, tienden a asentarse cuando no son agitadas. 4. Color de las partículas magnéticas: Las partículas son coloreadas para proporcionar un color contrastante con la superficie de la pieza inspeccionada, para resaltar la visibilidad de indicaciones pequeñas. La presentación de las partículas es en diferentes colores, con el objeto de proporcionar un contraste adecuado. 

PROPIEDADES MAGNETICAS:

Las partículas magnéticas deben ser muy sensibles al magnetismo, por lo que deben tener características magnéticas similares a los materiales ferromagnéticos. Las características de las partículas magnéticas son, esencialmente, una alta permeabilidad y una baja retentividad. 1. Alta permeabilidad La alta permeabilidad de las partículas permite que puedan ser rápidamente magnetizadas, para que sean fácilmente atraídas y retenidas por campos de fuga débiles. 2. Baja retentividad Se requieren partículas de baja retentividad, esto significa que no retendrán prácticamente ningún magnetismo residual, para que no se queden sobre la pieza cuando no son retenidas por un campo de fuga, lo que permite que sean fácilmente removidas de la superficie de la pieza inspeccionada.

11.3 CLASIFICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS MAGNETICAS: Las partículas magnéticas pueden ser clasificadas en: 1. Métodos, por la forma de ser transportadas -Partículas secas (aire) -Partículas vía húmeda (agua o petróleo ligero) 2. Tipos, por el contraste con la superficie -Partículas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas -Partículas fluorescentes

Es importante utilizar el método y tipo adecuado de partículas magnéticas para asegurar que las indicaciones de discontinuidades prevalezcan en cualquier caso dado.

12. MÉTODOS



PARTÍCULAS SECAS:

El requisito básico para las partículas secas es que tengan las propiedades magnéticas adecuadas, además que sean ligeras y móviles. Las partículas empleadas en el método seco tienen características similares a las del método húmedo, excepto que se utilizan secas, en forma de polvo. Las partículas secas dependen de que el aire las lleve a la superficie de la pieza, por lo que se pueden utilizar pistolas, bulbos o aplicadores racionadores en forma de pera o tipo salero. a continuación se indican las ventajas y desventajas del uso del método seco: Ventajas: -Excelente para detectar discontinuidades subsuperficiales -Fácil de usar en la inspección de objetos grandes con equipo portátil -Adecuado para la inspección de materiales con superficie rugosa -Las partículas tienen una alta resistencia al calor, por lo que pueden usarse a altas temperaturas, de hasta 315°C. -Fácil de usar en inspecciones en campo con equipo portátil -Buena movilidad cuando es usado con CA o CDRMO. -No es tan “sucio” como el método húmedo -El equipo utilizado es menos costoso Desventajas: -No es tan sensible como el método húmedo para grietas poco profundas y muy finas -No es fácil cubrir toda la superficie adecuadamente, especialmente de piezas con forma irregular o grande -Más lento que el método húmedo para la inspección de una gran cantidad de piezas pequeñas -No es fácil de utilizar para tiempos de inspección cortos, con la técnica de “disparos” en el método continuo -Difícil de adaptar a sistemas de inspección mecanizados

 PARTÍCULAS HÚMEDAS: La presentación de estas partículas puede ser en forma de pastas, polvo y concentrados. 1. Pastas En forma de pasta las partículas magnéticas deben ser disueltas en aceite para conseguir el tamaño de partícula y la consistencia adecuada. La pasta es difícil de deshacer y no se puede evitar que se formen terrones que puedan mezclarse con la suspensión. Actualmente, casi ya no se suministran las partículas en forma de pastas. 2. Polvo Con el uso del agua como vehículo, las partículas en forma de pasta son más difíciles de dispersar, por lo que actualmente las partículas son producidas en forma de un polvo concentrado seco, que puede ser para suspensiones en aceite o en agua. Las partículas en polvo tienen la necesidad de mezclarse con agentes que faciliten su dispersión, agentes humectantes, agentes inhibidores de corrosión, etc. Las partículas en forma de polvo pueden ser vertidas directamente en el tanque para preparar el baño, sin la necesidad de mezclarlas previamente 3. Concentrados Las partículas usadas en concentrados son recubiertas con agentes humectantes, un tipo de detergente, que les permite combinarse fácilmente con el vehículo. Los concentrados de partículas que son diseñados para utilizarse en agua, vienen premezclados con un acondicionador para que puedan ser vertidas directamente en el agua y para mejorar las características de la solución. Las partículas utilizadas en el método húmedo pueden ser de diferentes colores, como rojo, negro o fluorescentes (verde-amarillo). Las partículas húmedas pueden ser aplicadas en forma manual o automática, bombeadas a través de boquillas, pistolas y aspersores. Ventajas: -Es el método más sensible para grietas superficiales finas y muy poco profundas -Las partículas magnéticas cubren rápida y completamente todas las superficies de piezas con forma irregular, grandes o pequeñas -Es el método más rápido y completo para la inspección de lotes grandes de piezas pequeñas -El baño se puede recuperar fácilmente y se puede re-utilizar -Las partículas magnéticas tienen excelente movilidad en el líquido de suspensión -Es fácil medir y controlar la concentración de partículas en el baño, lo que hace más uniforme y segura la reproducción de resultados -Se adapta a tiempos de inspección cortos, con la técnica de disparos de magnetización para el método continuo · Se adapta fácilmente a la operación en unidades automáticas

Desventajas: -Normalmente no es capaz de detectar discontinuidades subsuperficiales. -Es sucio para trabajar, especialmente cuando no se recuperan las partículas y en inspecciones en campo. -Cuando se utiliza aceite para el baño y la magnetización circular por contacto directo, se presenta un riesgo potencial de producirse fuego. -Se requiere un sistema de recirculación diseñado adecuadamente para mantener las partículas en suspensión. -En ocasiones, en la limpieza posterior es un problema remover las partículas magnéticas adheridas a la superficie.

13. TIPOS

Aun desarrollando un sistema de inspección altamente sofisticado, sin embargo, si el inspector tiene dificultades para observar las indicaciones, entonces el sistema es inadecuado. La mejor visibilidad para el ojo humano es proporcionada por condiciones de alto contraste. Uno de los requisitos principales para observar la presencia de indicaciones es contar con una buena iluminación. 

PARTÍCULAS VISIBLES, NO-FLUORESCENTES, CONTRASTANTES O COLOREADAS:

Las indicaciones de partículas visibles son examinadas con luz blanca, que puede ser natural, proveniente del sol, o artificial, proveniente de lámparas, focos, etc. Con partículas visibles la selección del color de la partícula a utilizar depende únicamente de cuál proporcione el mayor contraste con el color de la superficie de la pieza inspeccionada, como en el caso de una hoja blanca, la impresión de color negro es una condición con alto contraste. Por ejemplo, polvos blancos o grises sobre la superficie gris de fundiciones de arena son difíciles de ver, por el contrario, polvos de color rojo proporcionan buen contraste. Algunas partículas son cubiertas con tintes que proporcionan colores brillantes, con los cuales se tiene un mejor contraste que los colores naturales menos brillantes.



PARTÍCULAS FLUORESCENTES

Existen partículas magnéticas cubiertas con un tinte fluorescente, el cual proporciona el máximo contraste para el ojo humano. En partículas magnéticas, fluorescencia es la propiedad que tienen ciertas sustancias para emitir luz blanca, dentro del rango de luz visible, cuando son iluminadas o expuestas a la luz ultravioleta. La luz ultravioleta utilizada es conocida como luz negra, la que se encuentra en un rango de longitudes de onda de 330 a 390 nanómetros (1 nm = 10-9 metros), cercano a las longitudes de onda de la luz visible, siendo la predominante de 365 nanómetros, que es equivalente a 3650 Angstrom (1 nm = 10 Angstrom). Normalmente las partículas fluorescentes tienen una coloración verde amarilla, la cual tiene la particularidad de ser la más fácilmente visible para el ojo humano, por encontrarse al centro del espectro visible. La siguiente figura muestra la respuesta del ojo humano al espectro de colores del rango de luz visible. Con los colores de los extremos del espectro la apariencia es mucho más atenuada que con los colores en el centro.

Respuesta del ojo humano a los colores

LÁMPARAS DE LUZ NEGRA Existen diferentes tipos de lámparas de luz negra comercialmente disponibles, dentro de las que se encuentra a las lámparas tubulares, las lámparas incandescentes y las lámparas de vapor de mercurio. 1. Lámparas tubulares: Son similares, en construcción y operación, a las lámparas tubulares fluorescentes para iluminación general. Emplean el arco de vapor de mercurio de baja presión. El interior del tubo está cubierto con fósforo que produce fluorescencia con la energía de descarga del vapor de mercurio. Los tubos pueden ser de diferentes longitudes, los más largos (de hasta 36”) no son portátiles como los de 5” o 6”, pero proporcionan más luz sobre áreas grandes. Pueden ser montados en bancos de 4 a 6 tubos. Un problema inherente es que su salida cae rápidamente con el uso. 2. Lámparas incandescentes: Son similares a las lámparas foto reflectoras ordinarias, excepto que son fabricadas con vidrio rojo púrpura. Producen luz de baja intensidad, su tiempo de vida es corto y generan una gran cantidad de calor. 3. Lámparas de vapor de mercurio: La lámpara de arco de vapor de mercurio de alta presión es la fuente de luz negra más importante para la inspección con partículas fluorescentes. Casi es la lámpara universalmente utilizada, la figura No. 59 muestra este tipo de lámpara. Por el proceso para el funcionamiento interno de la lámpara, al encenderla le toma cerca de 5 minutos para alcanzar la máxima intensidad de luz. Estas lámparas utilizan bulbos de 100 vatios (watts) identificados como iluminadores spot o flood (puntuales o de inundación). Las lámparas con bulbos spot concentran su energía en áreas relativamente pequeñas, lo que proporciona la máxima iluminación en el sitio hacia donde se dirige y en el cual se observan las indicaciones.

14. SENSIBILIDAD DE LOS MÉTODOS La corriente alterna (CA) es la corriente más efectiva para detectar discontinuidades superficiales, lo cual es cierto porque la CA tiene la tendencia de fluir cerca de la superficie de las piezas (efecto de piel), por lo que crea el campo magnético máximo en la superficie. Ahora bien, ya que se ha establecido que la CA es superior para detectar discontinuidades superficiales, ahora se enfocará el tema a la detección de discontinuidades subsuperficiales.



ANILLO DE PRUEBA DE ACERO (KETOS)

Contiene 12 barrenos localizados a distintas profundidades. Este anillo de prueba puede ser utilizado para evaluar y comparar la funcionalidad y sensibilidad del método húmedo y seco, de las técnicas de partículas no fluorescentes y fluorescentes, y de los diferentes tipos de corrientes de magnetización. es magnetizado circularmente con el paso de una onda completa rectificada a través de un conductor central con un diámetro de agujero de 1 pulgada a 1¼ pulgada localizado en el centro del anillo. El conductor debe tener una longitud mayor a 16 pulgadas (400 mm). La corriente utilizada debe ser 1400, 2500 y 3400 amperios. El número mínimo de agujeros mostrado debe ser tres, cinco y seis respectivamente. El borde del agujero debe ser examinado ya sea con luz negra o con luz visible, dependiendo del tipo de partículas envueltas. Si la prueba no revela el número de agujeros requeridos, el equipo se debe retirar del servicio, y la causa de la pérdida de sensibilidad se debe determinar y corregir. Esta prueba se debe realizar por lo menos una vez por semana.

Anillo de prueba

A continuación, se ilustra en forma gráfica los resultados de pruebas realizadas en un anillo de prueba. Estas pruebas tienen el fin de comparar la capacidad de diferentes tipos de corrientes de magnetización para detectar discontinuidades localizadas por debajo de la superficie. Cada prueba se realizó usando un conductor central y una cantidad mínima de corriente de cada tipo, para producir una cantidad apreciable de partículas en la superficie exterior del anillo de prueba, para cualquier profundidad de barreno dado.

Pruebas para determinar la capacidad de detección.

Grafica de resultados de la prueba.

Con corriente alterna, utilizando ambos tipos de partículas, se necesitó entre 700 y 900 amperios para provocar fugas de flujo suficientes para que fueran atraídas las partículas y formaran la indicación correspondiente al primer barreno.

Resultados de las pruebas con corriente alterna.

Con el método húmedo y CD las partículas fueron atraídas hacia la superficie sobre el barreno No. 2, con una corriente de 735 amperios, y con partículas secas y CD solo se necesitaron 475 amperios para atraer las partículas sobre el mismo barreno No. 2.

De lo anterior se puede concluir que, bien se utilice CA o CD, las partículas secas son atraídas más fácilmente hacia las fugas de flujo producidas por discontinuidades subsuperficiales, lo cual es cierto porque las partículas secas están flotando en una nube y pueden desviarse fácilmente sobre la superficie de la pieza que se está magnetizando, lo cual permite que las partículas secas sean atraídas más fácilmente hacia los campos de fuga débiles.

Resultados de las pruebas con corriente directa

Con CDRMO y partículas secas se necesitaron solamente unos 400 amperios para crear fugas de flujo en el barreno No. 6 del anillo de prueba. La conclusión es que la CDRMO tiene la máxima cualidad de penetración. La habilidad de penetración de la CDRMO se debe a que su acción pulsante continua agita las partículas, lo cual tiende a darles movilidad, por lo que las partículas pueden ser atraídas hacia campos de fuga débiles.

Resultados de la prueba con CDRMO.

15. PROCEDIMIENTO

1. PROCEDIMIENTO ESCRITO

 REQUISITOS Requisito Técnica de magnetización Tipo de corriente de magnetización o amperaje fuera del rango que especifica este Artículo o según calificación previa Preparación de superficie Partículas magnéticas (fluorescentes/visibles, color, tamaño de partícula, húmedo/seco) Método de aplicación de partículas Método de remoción de exceso de partículas Intensidad de luz mínima Recubrimientos existentes, mayor al espesor demostrado Mejoramiento de la superficie de contraste no magnética, cuando se utilice Rendimiento demostrado, cuando se requiera Temperatura de la superficie de la pieza ensayada fuera del rango de temperatura recomendado por el fabricante de partículas o según calificación previa Forma o tamaño del objeto ensayado Equipos del mismo tipo Temperatura (dentro de aquellas especificadas por el fabricante o según calificación previa) Técnica de desmagnetizacón Técnica de limpieza post-ensayo Requisitos de calificación del personal

Variable Esencial

Variable No Esencial

X X

… …

X X

… …

X X X X X X …

… … … … … … X

… … …

X X X

… … …

X X X

 PREPARACIÓN 1. Se obtienen resultados normalmente satisfactorios cuando las superficies se encuentra en la condición como-soldada, como-laminada, como-fundida o como-forjada. Sin embargo, la preparación de la superficie por esmerilado o maquinado será necesaria, cuando las irregularidades de la superficie puedan enmascarar las indicaciones debido a discontinuidades. 2. Previo al ensayo con partículas magnéticas, la superficie a ser examinada y todas las áreas adyacentes, dentro de por lo menos 1 pulgada (25 mm), se deberán secar y librar de toda suciedad, grasa, pelusa, incrustaciones, fundentes de soldadura y salpicaduras, aceite y otras materias extrañas que puedan interferir con el ensayo.

3. Se puede realizar la limpieza con detergentes, solventes orgánicos, soluciones descalcificadas, removedores de pintura, desengrase al vapor, granallado con arena o acero angular o métodos de limpieza por ultra sonido. 4. Si se dejan recubrimientos no magnéticos sobre la parte bajo inspección, se deberá demostrar que las indicaciones se pueden detectar a través del máximo espesor de recubrimiento existente aplicado.



TÉCNICA

1. Técnica de magnetización longitudinal -Se debe utilizar corriente directa o rectificada para magnetizar las piezas a ensayar por esta técnica. -La corriente requerida para obtener la intensidad de campo magnético necesaria, se determinará dividiendo las vuelta-amperios obtenidas, entre el número de vueltas de la bobina. A = VueltaAmperios/ Vueltas 2. Técnica de magnetización circular -Se debe utilizar una corriente de magnetización directa o rectificada (media onda rectificada u onda completa rectificada). -La corriente debe ser 300 amp/pulgada (12 A/mm) a 800 amp/pulgada (31 A/mm) de diámetro externo. 3. Técnica del yugo -Este método sólo se debe aplicar para detectar discontinuidades que se encuentran abiertas hacia la superficie de la pieza -Para esta técnica, se deben utilizar yugos electromagnéticos de corriente alterna o directa, o yugos magnéticos permanentes.



CALIBRACIÓN

1. Frecuencia. El equipo de magnetización con el amperímetro se deberán calibrar por lo menos una vez al año, o toda vez que el equipo ha sido sujeto a una reparación eléctrica mayor, una revisión periódica o ha sufrido daño. Si el equipo no ha estado en uso por un año o más, la calibración se debe realizar previo a su primer uso 2. Procedimiento. La exactitud del medidor de la unidad se debe verificar anualmente por un equipo trazable a un estándar nacional. Se deben tomar lecturas comparativas por lo menos de tres niveles distintos de salidas de corriente que cubran el rango utilizable.

3. Tolerancia. La lectura del medidor de la unidad no se debe desviar por más de ±10% de la escala total, relativa al valor de la corriente real, como muestra el medidor de prueba.



ADECUACIÓN Y DIRECCIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO

El campo magnético aplicado debe tener suficiente intensidad para producir indicaciones satisfactorias, pero no debe ser lo suficientemente fuerte que pueda causar enmascaramiento de indicaciones relevantes por la acumulación no relevante de partículas magnéticas. Los factores que influencian sobre la intensidad de campo requerida incluyen: tamaño, forma y permeabilidad de la pieza; la técnica de magnetización; los recubrimientos; método de aplicación de partículas; y el tipo y localización de las discontinuidades a ser detectadas. Cuando sea necesario verificar la adecuación de la intensidad del campo magnético, éste se deberá verificar utilizando uno o más de los tres métodos siguientes.



METODO DE ENSAYO

Las partículas ferromagnéticas utilizadas en un medio de ensayo pueden ser húmedas o secas, y pueden ser, ya sea fluorescente o no fluorescente. El(Los) ensayo(s) se deben realizar por el método continuo.

1. Partículas Secas. La corriente de magnetización debe permanecer mientras el medio de ensayo es aplicado y mientras cualquier exceso del medio de ensayo sea removido. 2. Partículas Húmedas. La corriente de magnetización se debe encender después que las partículas hayan sido aplicadas. El flujo de partículas se debe detener con la aplicación de corriente. Las partículas húmedas aplicadas con spray de aerosol en lata se pueden aplicar antes y/o después que la corriente de magnetización se aplica. Las partículas húmedas se pueden aplicar durante la aplicación de la corriente de magnetización, si es que ellas no son aplicadas directamente a la zona bajo ensayo y se las deja que fluyan sobre el área ensayada o, si ellas se aplican directamente al área examinada con una baja velocidad, insuficiente para remover las partículas acumuladas.

 REGISTRO

Para cada ensayo, la siguiente información se debe registrar: -Procedimiento de identificación y revisión -Equipo de partículas magnéticas y tipo de corriente -Partículas magnéticas (visible o fluorescente, húmedo o seco) -Identificación de personal de inspección y, si lo requiere la Sección de referencia Del Código, el nivel de calificación -Mapa o registro de indicaciones según T-792 -Material y espesor -Equipo de iluminación -Fecha del ensayo

16. EQUIPOS DE INSPECCIÓN (FICHAS TÉCNICAS)