Flujo Disperso -MFL.pdf

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Flujo DispersoFlujo DispersoMFLMFL

GEND- Ing. Claudio CarballalGEND Ing. Claudio Carballal

2GEND- Ing. Claudio Carballal

GRUPO DE ENSAYOS NOGRUPO DE ENSAYOS NODESTRUCTIVOSDESTRUCTIVOSUniversidad Tecnológica NacionalR l D l F l d d IRegional Delta - Facultad de Ingeniería

Introducción3

GEND- Ing. Claudio Carballal

Los E.N.D son definidos como la detección de defectos enmateriales por el uso de técnicas que no dañan el producto a serensayado. ( Weismantel 1975).

En un amplio sentido los E N D pueden definirse como laEn un amplio sentido los E.N.D pueden definirse como lametodología usada para asegurar la condición de un objeto oproducto sin comprometer su performance.p p p

También puede definirse como el uso de los fenómenos físicospara inspeccionar, evaluar, medir, monitorear, verificarcomponentes y sistemas sin afectar el servicio del objeto queesta siendo investigadoesta siendo investigado.

Inspección de cables4


Dispositivos electromagnéticos y de inspección visual se utilizan p g y ppara encontrar los hilos rotos y otros daños en los cables que se utilizan en aerosillas, grúas y otros aparatos de elevación.

Inspección en tanques de almacenamiento


p q

Crawlers robóticosCrawlers robóticos examinan las paredes de los grandes tanques mediante ultrasonido en busca de

d d d lperdida de espesor en las paredes debido a la corrosión.

Cámaras en largos brazos articulados se utilizan para inspeccionar los tanques subterráneostanques subterráneos de almacenamiento en busca de daños.

Inspección en industria aeronáutica


Inspección en industria aeronáutica

•Los motores de las aeronaves se revisan después de estar en i i d t í d d tiservicio durante un período de tiempo.

•Son completamente desmontados, limpiados, inspeccionados y vuelto a montar después.

•La inspección con líquidos penetrantes fluorescentes se utiliza en la mayoría de las piezas en busca de fisuras.

Inspección de recipientes a presión


La falla de un recipiente a presión puede resultar en la liberación rápida de na gran cantidad de energíaliberación rápida de una gran cantidad de energía. Para protegerse contra este evento peligroso, los tanques son inspeccionados mediante radiografía y pruebas de ultrasonido.

Inspección de rieles8


Vehículos especiales se utilizan para inspeccionar miles de kilómetros de ferrocarril para encontrar fisuras que podrían dar lugar a un descarrilamiento.

Inspección de petroquímicas 9


Inspección de intercambiadores de calor por pcorrientes inducias (ECT), campo cercano, (NFT) ce ca o, ( )campo lejano (RFT).

Estándares para calificación y certificación deGEND- Ing. Claudio Carballal

personal en END

Importancia de la Capacitación del personal en los E N D


Importancia de la Capacitación del personal en los E.N.D

A. Conocimiento de los riesgos que puede ocasionar un producto defectuoso.

B. Defectología de productos semielaborados, de proceso y de servicio.servicio.

C. Alcance, limitaciones y ventajas de los diferentes métodos de ensayo.

D. Poder evaluar e interpretar señales.E. Seleccionar e indicar el método más adecuado.F Conocimiento de los criterios de aceptación y rechazo de losF. Conocimiento de los criterios de aceptación y rechazo de los

productos bajo ensayo.G. En base a la experiencia, entrenamiento y capacitación lograr

CALI ICA C I ICA l l d d NCALIFICAR y CERTIFICAR al personal operador de E.N.D.

Estándares para calificación y certificación de


Estándares para calificación y certificación de personal en END

A. SNT‐TC‐1A: 2011

B. ANSI ‐ ASNT CP‐189

C. NAS – 410 / EN 4179

D. IRAM ‐NM ‐ISO – 9712 : 2009

E EN 473E. EN ‐ 473

F. CAN‐CGSB‐48.9712

G. ISO‐ FDIS 11484

Diferencia principales entre Sistema:


Diferencia principales entre Sistema:ISO 9712 – SNT TC1A

• Sistema ISO 9712 la certificación la realiza un organismo independiente del organismo calificador y del empleadorindependiente del organismo calificador y del empleador o empresa que envía los operarios a certificar.

• Sistema SNT TC 1A: El empleador contrata a un Nivel 3 para que califique y certifique su personal en END, siendo la responsabilidad final del empleador,

Requerimientos a Operadores Certificados14


Nivel 1Una persona certificada en el Nivel 1 ha demostrado su competencia para realizar END de acuerdo con las instrucciones escritas ybajo la supervisión de un operador de Nivel 2 o de Nivel 3. Dentro del alcance de la competencia definida en el certificado, eloperador de Nivel 1 puede ser autorizado por el empleador para realizar las siguientes tareas, de acuerdo con las instrucciones deENDEND:

a) ajustar el equipamiento de END;b) realizar los ensayos;c) registrar y clasificar los resultados de los ensayos de acuerdo con los procedimientos escritos;d) informar los resultados.)

El personal certificado en el Nivel 1 no es responsable de la selección del método o técnica a utilizar, ni de la interpretación de losresultados del ensayo.

Nivel 2Una persona certificada en el Nivel 2 ha demostrado competencia para realizar END de acuerdo con los procedimientosUna persona certificada en el Nivel 2 ha demostrado competencia para realizar END de acuerdo con los procedimientosestablecidos. Dentro del alcance de la competencia definida en el certificado, el operador de Nivel 2 puede ser autorizado por elempleador para:

a) seleccionar la técnica de END para el método de ensayo a ser utilizado;b) definir las limitaciones de aplicación del método de ensayo;c) traducir los códigos, normas, especificaciones y procedimientos de END en instrucciones de END adaptadas a las

condiciones reales de trabajo;d) preparar y verificar los ajustes del equipamiento;e) realizar y supervisar los ensayos;f) interpretar y evaluar los resultados de acuerdo con las normas códigos especificaciones o procedimientos aplicables;f) interpretar y evaluar los resultados de acuerdo con las normas, códigos, especificaciones o procedimientos aplicables;g) realizar y supervisar todas las tareas del Nivel 2 o menor;h) proveer orientación a los operadores de Nivel 2 o menor;i) informar los resultados de los END.

C fi ió tí i d i t END


Configuración típica de un sistema END

• Sistema END

Sistema de SistemaMecánico

adquisición de datos

Instrumentación

Obj ti d l E N D t ti


Objetivos de los Ensayos No Destructivos

A l lid d fi bilid d Asegurar la calidad y confiabilidad.

Prevenir accidentes Prevenir accidentes.

Producir beneficios económicos.Producir beneficios económicos.

Contribuir al desarrollo de la ciencia de los materiales

Técnicas empleadas en los E.N.D


p

A. Inspección VisualíB. Líquidos Penetrantes

C. Partículas MagnéticasD Ult idD. UltrasonidoE. Radiografía (Gamma, RX, Neutrónica)F Corrientes InducidasF. Corrientes InducidasG. Flujo DispersoH Emisión AcústicaH. Emisión AcústicaI. Ensayo de fugasJ TermografiaJ. Termografia

Inspección VisualLas discontinuidades a ser detectadas en una inspección visual son del


Las discontinuidades a ser detectadas en una inspección visual, son deltipo superficial, como ser: fisuras abiertas a la superficie, porosidad, faltade penetración de raíz, distorsión, falta de dimensiones, etc. Se necesitaque el operador tenga: C it ió Capacitación Examen de agudeza visual. Conocer el proceso de fabricación para determinar posible

ubicación y orientación de discontinuidades.ubicación y orientación de discontinuidades.

Utilización de elementosUtilización de elementosauxiliares para realizarla evaluación. Lentes de aumentos. Endoscopio Fibra óptica Holografía óptica Luz polarizada Luz polarizada

Líquidos Penetrantes19


La inspección por líquidos penetrantes es un método de ENDpara detectar discontinuidades abiertas a la superficie, en

t i lmateriales no porososEjemplo: hierro, acero y sus aleaciones, aceros inoxidables,cerámicos, vidrios, plásticos, etc., , p ,

Método de Examen Limpieza previa. Aplicación del penetrante. Remoción del penetrante.Remoción del penetrante. Aplicación del revelador. Exanimación visual e

interpretación

Uso


Es aplicado para detectar fisuras de fatiga, fisuras de contraccióncortes fríos, fisuras de amolado, fisuras de tratamiento térmico,solapas, poros.solapas, poros.

Existen dos tipos de presentación : Tipo 1 ‐ Fluorescente (Según estándar ASTM E165) Tipo 2 ‐ Coloreado (Según estándar ASTM E165 )

Cuatro métodos de realización de examen según la forma que elCuatro métodos de realización de examen según la forma que elpenetrante es removido

Método A ‐ Lavable con agua. Método B ‐ Post‐emulsificable lipofilico Método C Lavable con solvente Método C ‐ Lavable con solvente Método D ‐ Post‐emulsificable hidrofilico


1 2 3

Limpieza previa Aplicación del penetrante

Remoción del exceso de penetrante

4 5

Aplicación del revelador

Examen visual e interpretación

Tiempo de penetración o Dwell time: El penetrante queda sobre la superficie un tiempo suficiente para que penetre tanto como seaposible en un defecto para que pueda trazarse. El tiempo de penetración es el tiempo total que el penetrante está en contacto con lasuperficie de la parte. Este tiempo es usualmente recomendado por los fabricantes de penetrante o se toman de la especificaciónque se este aplicando Los tiempos varían dependiendo de la aplicación tipo de penetrante del material a inspeccionar temperatura

p

que se este aplicando. Los tiempos varían dependiendo de la aplicación, tipo de penetrante, del material a inspeccionar, temperatura,de la forma del material inspeccionado, y el tipo de defectos buscados. El rango mínimo del tiempo de espera típicamente es del ordende 5 a 60 minutos. Generalmente, no hay problemas en usar un tiempo mayor mientras no se seque el penetrante. El tiempo ideal esa menudo determinado por la experimentación y es a menudo muy específico para una aplicación particular.



Inspección con Partículas Magnéticas


Inspección con Partículas MagnéticasEs un método de END que localiza discontinuidades superficiales y

b fi i l t i l f éti j lsub‐superficiales, en materiales ferromagnéticos ejemplos: aceros,

hierro, aleaciones de hierro, etc.

Etapas Básicas Limpieza previa Magnetizacióng Aplicación de las partículas Interpretación de resultados

Si d M i ióSistemas de Magnetización Campo magnético longitudinal : Yugo ó bobina Campo magnético circular: Circulación de corriente por la

i (E t b l ó t )pieza. (Entre cabezales ó por puntas) Campo magnético combinado

Al magnetizar la pieza pequeñas partículas de oxido hierro del orden dePartículas magnetizables (PM)


Al magnetizar la pieza, pequeñas partículas de oxido hierro del orden de los 10 a 50 micrones recubiertas con un pigmento colorado o fluorescente se aplican a la muestra. Estas partículas son atraídas por los campos de fuga y se agrupan para formar una indicación directamente sobre lay se agrupan para formar una indicación directamente sobre la discontinuidad. Esta indicación puede ser detectada visualmente en condiciones de iluminación adecuada.iluminación adecuada. El método permite detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.

TiposTipos dede corrientescorrientes Corriente alterna


Corriente alterna. Corriente continua. Corriente rectificada de media onda. Corriente rectificada de onda completa.

MÉTODOS DE MAGNETIZACIÓN27


La magnetización circular de una pieza se realiza mediante:A Inducción directa

MAGNETIZACIÓN CIRCULAR

A. Inducción directa.B. Inducción indirecta.C. Electrodos.

Inducción directaLa inducción directa se realiza haciendo pasar corriente eléctrica directamente a través de la pieza a ensayar (Fig 3 1 A) De esta manera se establece un campo magnético circular pieza a ensayar (Fig. 3.1.A). De esta manera, se establece un campo magnético circular dentro de la pieza y en el espacio alrededor de la misma.

Inducción indirecta


Mediante esta técnica se induce un campo magnético en la pieza aplicándole corriente eléctrica a un conductor que pasa a través de la pieza, tal como se ilustra en la Fig. 3.1.B. Si el conductor se coloca en el centro de la pieza, el campo magnético será simétrico, mientras que si éste se coloca en una posición adyacente a la superficie interna de la pieza el campo resultante en la misma en una posición adyacente a la superficie interna de la pieza, el campo resultante en la misma será más fuerte en la zona cercana al conductor

Cuando el conductor se coloca adyacente a la superficie interna de la pieza, la cobertura dely p p ,campo efectivo es cuatro veces el diámetro del conductor.

Electrodos (puntas)


(p )Los campos magnéticos circulares pueden también ser establecidos en una pieza utilizando los denominados Electrodos o Puntas (Fig. 3.1.C.) Esta técnica se utiliza cuando el tamaño o localización del objeto a inspeccionar no permite que se aplique alguna de las dos técnicas anteriores El campo magnético en este caso es alguna de las dos técnicas anteriores. El campo magnético en este caso, es perpendicular a una línea imaginaria que une a los dos electrodos.Este método de magnetización es efectivo cuando la separación de las puntas está comprendida entre 6 y 8 pulgadas.P l i d id l éti b l i d Por la manera en que es inducido el campo magnético sobre la pieza, puede considerarse como un método de magnetización directa y por lo tanto debe tenerse cuidado de no provocar quemaduras de arco.

MAGNETIZACIÓN LONGITUDINALlé b é d l d d é


La corriente eléctrica también puede ser utilizada para inducir campos magnéticos longitudinales en una pieza. La magnetización longitudinal se realiza mediante la utilización de una bobina con una o varias vueltas, o de un yugo electromagnético.BobinaCuando se hace circular corriente a través de una bobina con una o varias vueltas se establece un campo magnético longitudinal en el interior de la bobina El campo magnético que se obtiene es más fuerte en l fi i i t d l b bi ála superficie interna de la bobina y más débil hacia el interior de la bobina, hasta volverse cero en el centro.La fuerza del campo magnético que seLa fuerza del campo magnético que se induce a la pieza colocada dentro de la bobina está en función a la corriente (Amperios) que circula por la bobina y al ( p ) q p ynúmero de vueltas de conductor que contiene.

Yugo


Un yugo es básicamente un imán no permanente fabricado de hierro blando de baja retentividad, el cual es magnetizado por una bobina colocada alrededor de su sección horizontal (Fig. 3.2.B.) Cuando el yugo energizado se coloca sobre la pieza a ensayar se induce un campo magnético longitudinal entre los dos polos.

Req erimientos para na b ena Magneti ación


Requerimientos para una buena Magnetización

Directa e indirecta.Los valores de corriente recomendados para realizar la magnetización circular directa o indirecta de una pieza varían. Como regla general, se recomienda el uso de 300 a 800 Amperios por pulgada de diámetro, o de máxima diagonal de la sección transversal (12 a 32 Amp/mm)máxima diagonal de la sección transversal (12 a 32 Amp/mm)

Electrodos (puntas).Electrodos (puntas).Cuando se utilizan las puntas, la intensidad de la corriente debe estar comprendida entre 100 y 125 amperios por pulgada de separación de las puntas para materiales con espesores iguales o superiores a ¾ de pulgada (19 ) d 90 100 i l d d ¾(19 mm), y de 90 a 100 amperios por pulgada para espesores menores de ¾ de pulgada. El máximo valor de corriente recomendado es de 200 amperios por pulgada de separación.

Magnetización Longitudinal


BobinaLa facilidad con la que una pieza puede ser magnetizada longitudinalmente con una bobina está significativamente afectada por la relación existente entre la Longitud (L) y el Diámetro o ancho (D) de la pieza. Para que el material pueda ser eficientemente magnetizado, la relación L/D debe ser igual o mayor de 2 y menor que 15.

4 000 I= Corriente de magnetización

DL

NI 45000

I= Corriente de magnetización.

D= Diámetro de la pieza L=Longitud de la pieza

N= Número de vueltas de la bobinaD

Yugo electromagnético ‐ corriente AlternaDebe levantar 4 53 Kg (10 Lb) con una separación de los polos de 75 a 150 mm (3 a 6Debe levantar 4,53 Kg (10 Lb) con una separación de los polos de 75 a 150 mm (3 a 6pulgadas).

Yugo electromagnético ‐ corriente continua, o imán permanenteYugo electromagnético corriente continua, o imán permanenteDebe levantar 18 Kg (40 Lb) con una separación de los polos de 75 a 150 mm (3 a 6pulgadas).

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EQUIPOS de MAGNETIZARGEND- Ing. Claudio Carballal

35

INDICACIONES GEND- Ing. Claudio Carballal


Ultrasonido36


Con este método de ensayo podemos evaluar volúmenes de soldadura desde una sola superficie, localizando discontinuidades superficiales e internas, dependiendo de su orientación ., p

MétodoMétodo Selección de los transductores (frecuencia, diámetro y ángulo del haz

sónico) Utilización de un medio acoplante, para obtener un buen contacto

palpador / pieza de ensayo Interpretación de resultados através de un tubo de rayos catódicos para

el caso de la técnica de pulso‐ecopVentajas Ventajas Se puede localizar y evaluar discontinuidades superficiales e internas. El ét d l l it l l d li l El método pulso‐eco solo necesita un solo lado para realizar el examen. Equipo portátil y de poco peso.

Principios de ultrasonido37


• Las ondas ultrasónicas (que son ondas de naturaleza mecánica de altafrecuencia) son introducidas en un material desde un transductor (cristalpiezoeléctrico) que normalmente se acopla a la pieza en ensayo mediante aguap ) q p p y gu otro líquido acoplante apropiado. El transductor convierte los impulsoseléctricos provisto por el instrumento de ultrasonido en energía sónica de altafrecuencia que se propagara por la pieza bajo ensayo hasta que parte de esaenergía sea reflejada por una discontinuidad u otra interfase que tenga unaenergía sea reflejada por una discontinuidad u otra interfase que tenga unaimpedancia acústica distinta del material donde se propaga el haz ultrasónico(por ejemplo pared posterior de la pieza bajo ensayo si esta pared esperpendicular al haz ultrasónico).p p

• La reflexión de la energía sónica será una función de la relación entre laimpedancia acústica de la discontinuidad y el material base. Cuanto mayor seal l ió l í ó i á fl j d El i i i d lla relación, mayor es la energía sónica que será reflejada. El principio del ensayoultrasónico se muestra en la Figura 1 donde se ve la energía ultrasónica en lapieza a ensayar y el display resultante en el instrumento.

Propagación del haz ultrasónico38



Construcción de un transductor normal39


Cristal Capa protectora

Amortiguador(Backing)(Backing)

EFECTO DEL ESPESOR EN LA FRECUENCIA DEL TRANSDUCTORLa frecuencia del transductor depende, para cada material usado, del espesor del cristalp , p , ppiezoeléctrico.Mientras más delgado es el cristal, más alta es la frecuencia central de emisión del transductor.

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Inspección Radiográfica41


Inspección RadiográficaCon el método de Radiografía Industrial, podemos detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales ferrosos y no ferros

FundamentoFundamento deldel MétodoMétodoEl método se basa en la impresión de una placa radiográfica por medio de un haz degRadiación Ionizante que ha pasado a través de la pieza bajo examen.

Existen dos tipo de fuentes emisoras de radiación: Rayos X, producidos eléctricamente. Rayos producidos por desintegración del núcleo de un radioisótopo (ej Co 60 Rayos producidos por desintegración del núcleo de un radioisótopo (ej. Co.60 ,

Ir.192)

En las primeras, estas fuentes de Rx trabajan con corrientes bajas y elevadovoltaje Cuando el equipo se apaga la radiación cesavoltaje. Cuando el equipo se apaga la radiación cesa.En el segundo caso, las fuentes radiactivas (ej. Co.60, Ir.192), siempre emiten radiación, por lo tanto una vez transcurrido el tiempo de exposición son guardados en cámaras o contenedores de plomo mediante mecanismo de t l dtelecomando

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Radiografía industrial RIGEND- Ing. Claudio Carballal

g

Es un método de END que utiliza radiación ionizante de alta energía, se llama radiación ionizante ya que posee suficiente energía como para ionizar la materia, La ionización es


y q p g p ,el proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro.

En la industria se emplean 2 tipos de radiaciones para la inspección radiográfica:•Rayos X .•Rayos Gamma .

La principal diferencia entre ellos es su origen, ya que su efecto es el mismo.

Al pasar a través de un material sólido parte de la energía se atenúa debido a las Al pasar a través de un material sólido, parte de la energía se atenúa debido a las diferencias de espesores, densidad o presencia de discontinuidades.La variaciones de atenuación o absorción de la radiación o en un material, son detectadas y registradas en una pantalla fluorescente o en una película radiográfica, obteniéndose una imagen o registro permanente de la estructura interna de una pieza obteniéndose una imagen o registro permanente de la estructura interna de una pieza o componente.

El examen radiográfico se basa en:• La propiedad que poseen los materiales de atenuar o absorber parte de la

energía de radiación cuando son expuestos a esta.• En la propiedad de la radiación o para poder atravesar cuerpos opacos

Interpretación Radiográfica


p g

La interpretación de una placa radiográfica se fundamenta en el conocimiento de:

Diferencia de absorción de radiación debido al número atómico del material ( a mayor número atómico mayor absorción )

Diferencia de contraste por variación de espesor Diferencia de contraste por variación de espesor

Determinación de la sensibilidad de la radiografía mediante el uso de indicadores de calidad de imagen (penetrámetros)

Ventajas Una radiografía mostrará discontinuidades superficiales como: socavado,

inadecuada penetración excesivo depósito de metalinadecuada penetración, excesivo depósito de metal Detecta discontinuidades internas como: porosidad, inclusiones y fisuras,

estas últimas son mejor observadas cuando son paralelas al haz de radiaciónradiación

Establece un excelente registro permanente (placa radiográfica)

Corrientes InducidasLa inspección por Corrientes Inducidas es un END basado sobre el Principio de


La inspección por Corrientes Inducidas es un END basado sobre el Principio de inducción electromagnética, y puede ser usado para:

A. Medir o identificar la propiedad de todo material: Conductividad eléctrica, Tamaño de A. Medir o identificar la propiedad de todo material: Conductividad eléctrica, Tamaño de grano, Condiciones de tratamiento térmico, Dureza, Dimensiones físicas

B. Detectar: solapas, fisuras, vacíos e inclusionesC. Seleccionar materiales disímiles y detectar diferencias en su composición,

microestructura etcmicroestructura, etc.D. Medir espesores de recubrimiento no conductores, como pintura sobre material

conductor

MétodoEs usado un generador de corriente alterna, el cual conectado a una bobina proporciona uncampomagnético alternativo.Si l b bi bi d i id d d t i l lé t i t d t Si la bobina es ubicada en proximidad de un material eléctricamente conductor, se generarán en éste corrientes inducidas por lo tanto la circulación de corriente inducida modificara el flujo magnético sonda – pieza bajo ensayo – el método consiste en obtener una información útil de estas variaciones de campo magnético que se verán reflejadas en la

difi ió d l i d i t l d d i iómodificación de la impedancia que presenta la sonda de inspección.

El ensayo de corrientes inducidas ( Eddy Current ) es una técnica de ensayo no destructivo basadaen inducir corriente eléctrica en el material a inspeccionar y observar la interacción de estas


en inducir corriente eléctrica en el material a inspeccionar y observar la interacción de estascorrientes con el material. Las corrientes inducidas son generadas cuando hacemos interactuar unabobina a las cuales se le aplica una corriente eléctrica variable en el tiempo y una pieza de materialconductor – Existirá un flujo magnético primario generado por la bobina que es contrarrestadoparcialmente por otro flujo magnético secundario generado por las corrientes inducidas, el Flujoneto resultante de la iteración de ambos flujos nos producirá un cambio total en la impedancia dela bobina en magnitud y fase.En este ensayo no se requiere que exista contacto físico entre la pieza y el dispositivo de ensayo yEn este ensayo no se requiere que exista contacto físico entre la pieza y el dispositivo de ensayo yusualmente queda limitado a zonas superficiales o sub‐superficiales. Esta técnica tiene la ventaja deque no necesita contacto con la pieza analizada y que la preparación de la superficie, en general,no es crítica.

A li i d l Mét d

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Aplicaciones del Método A. Sector AeroespacialB. Sector PetroquímicoC. Sector NuclearD. Sector Industrial

Inspección en plantas de energia (Discontinuidades de servicio)


Periódicamente, en las plantas de energía se realiza una parada para su inspección.p p p

En la foto puede verse al operador insertar una sonda de CI en un tubos de un intercambiador de calor para verificar si existen daños por corrosión.


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FLUJO DISPERSO (MFL)GEND- Ing. Claudio Carballal

( )Consideraciones generales

Los fenómenos localizados tales como grietas superficiales o sub‐superficiales en aceros ferríticos yotros materiales ferromagnéticos pueden ser detectados utilizando el método de flujo disperso Esteotros materiales ferromagnéticos pueden ser detectados utilizando el método de flujo disperso. Estemétodo es ventajoso especialmente debido al alto grado de certeza de detección cuando se lo aplicacorrectamente y proporciona una mayor sensibilidad cuando se trata de detectar pequeñas fisurassuperficiales, aún en superficies ásperas que cualquier otro método de END convencional. Con losmétodos por flujo disperso se induce un campo magnético dentro del objeto a estudiar y lamétodos por flujo disperso, se induce un campo magnético dentro del objeto a estudiar y ladistribución de las líneas resultantes del flujo magnético es determinada por medio de los valores dela permeabilidad magnética dentro de la zona de interés.

La figura 3.1 muestra cómo las discontinuidades de la permeabilidad magnética producidas porla presencia de una ranura que se asemeja a un defecto en una barra ferromagnética magnetizadala presencia de una ranura que se asemeja a un defecto en una barra ferromagnética magnetizada,afectan la distribución de las líneas del flujo magnético inducido. Estas últimas parecen cortar lasuperficie, por Ej., el flujo “se dispersa” fuera del cuerpo.

Asociado con este fenómeno aparecen los polos magnéticos N y S en lados opuestos de la ranura.Se observa que la dispersión del flujo se produce no solo en la superficie que tiene la ranura sinoSe observa que la dispersión del flujo se produce no solo en la superficie que tiene la ranura sinotambién en la superficie opuesta, donde las densidades del flujo disperso tienen amplitudes menores,por Ej. la dispersión ocurre en una zona más amplia. La figura 3.1 muestra parte del flujo pasa através de la ranura.

Fig. 3.1 Flujo disperso magnético en una ranura practicada en una barra de metal ferromagnético magnetizada.El flujo se representa por medio de líneas cortadas

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Una desventaja de las técnicas de flujo disperso es que se hace necesario para un componente


Una desventaja de las técnicas de flujo disperso es que se hace necesario para un componenteconsiderable del campo de aplicación, que corte a cualquier discontinuidad en ángulos rectos, de otromodo la cantidad de divergencia del flujo resultante será muy pequeña para poder ser observada.La dispersión del flujo puede ser detectada por medio de:

1. Partículas magnéticas2. Cinta magnética ( No se estudiara en este curso)3. Bobinas y sensores semiconductores

La inspección por medio de partículas magnéticas (MPI) es por lejos la técnica de flujo disperso másusada y la experiencia lograda al desarrollar el método de excitación de campo usado por MPI se haaplicado a otros métodos de flujo disperso. Los procedimientos de ensayos para MPI están bienamparados por las normas nacionales e internacionalesamparados por las normas nacionales e internacionales.

Los campos magnéticos pueden ser excitados tanto por medio de un imán permanente como pormedios eléctricos tanto con CA. o CC. Los métodos con CA., en general, son más simples y máseconómicos que los de CC pero debido a la alta atenuación de los campos magnéticos en metales loseconómicos que los de CC, pero debido a la alta atenuación de los campos magnéticos en metales losque aumentan rápidamente con la frecuencia, la penetración de flujo magnético alternativo en losmetales es restringida (ecuación 2.90). Los métodos de CC brindan mayor sensibilidad para detectardefectos sub‐superficiales pero tienen ciertas desventajas.

Teoría del Flujo Magnético Disperso52


Transductor (Zapata 1)l é

( p )

Defectos

Flujo magnético uniforme

Flujo de fuga

Transductor

Flujo

Flujo de fuga

Transductor (Zapata 2)

Teoría del Flujo Magnético Disperso53


Defecto interno Defecto subsuperficial Defecto externo


Factores que Afectan las Capacidades de Detección

Magnetización Análisis

Campo de Fuga Medición

del campo

Grabación de datos

MFLdel campo

de fuga




Fuerza del Campo Magnético

Nivel de magnetización Fuga de flujo




Propiedades del material

l iFuerza del

campo

Acoplamiento

Espaciado de los poloscampo magnético

Espaciado de los polos

Velocidad de inspección

Magnetización remanente

Profundidad defecto vs Densidad de flujo


Profundidad defecto vs Densidad de flujo

Flujo disperso en dirección axial (Gauss)

Máximo 7008008001000

90%80%70%60%

espesor de pared que se ha

perdido300400600800

60%50%40%30%20%10%

‐1,0 ‐0,6 0,0 0,6 1,00

100200

Distancia (pulgadas)

L it d d l d f t D id d d fl j


Longitud del defecto vs Densidad de flujo

Flujo disperso en dirección axial (Gauss) 1200

Medida

( )

700800

1200

900

11001000

0.50”0.75 ”1.00 ”1.25 ”

axial del defecto

300400600500700 1.50 ”

2.00 ”3.00 ”4.00 ”

Distancia (pulgadas)‐2,0‐4,0 0,0 2,0 4,0

0

200100

Profundidad de Penetración del Flujo Disperso con Campos variables en el tiempo


j p p p

La profundidad de la penetración () disminuye con el aumento de lavdisminuye con el aumento de la

frecuencia

vrf

50

1

rf

150

En general, la máxima profundidad a la que puede ser detectada una fisura con el uso de un campo activo variable en el tiempo ,es de aproximadamente 1 5 mm Con campos alternados las ondas electromagnéticas se propagan en el metal pero la profundidades de aproximadamente 1,5 mm. Con campos alternados, las ondas electromagnéticas se propagan en el metal pero la profundidadde la penetración, indicada con δ, es menor, en general de 0,5 mm para acero ensayado con una frecuencia de 50Hz. La ecuaciónmuestra que δ disminuye con el aumento de la frecuencia. El uso de campos alternados está normalmente restringido a fisurassuperficiales


Se puede obtener una mayor sensibilidad en la detección de defectos en superficies externas de un tubo deacero o barras, aplicando un campo magnético alternado que tenga la suficiente intensidad como paraproducir la saturación en la zona de la superficie. Debido a la atenuación del campo magnético con laprofundidad, la saturación desaparece debajo de la capa superficial de modo de producir un aumento en lap , p j p p ppermeabilidad magnética y, por ende, en la densidad de flujo. Esto tiene como consecuencia disminuir elespesor de la zona “magnetizada” y por ello un aumento aparente del espesor de cualquier fisura, tal como loindica la flujo disperso a traves de la región saturada).

.

Magnetización de alta intensidad de una pieza que tiene una fisura (A), con un campo alterno que indica la zona saturada (B) y la zona de alta permeabilidad ( ) y p

L d d ll i h h l d d fl j di á i lDetectores Inductivos (bobinas)


Los detectores de arrollamiento que eran hasta hace poco, las sondas de flujo disperso más comunes, tienen laventaja de ser económicos, resistentes al uso (suponiendo que están correctamente encapsulados) y de tamaño yforma adecuadas a los requerimientos de las distintas aplicaciones. Son especialmente aptas para examinarsuperficies grandes. Los valores de la densidad de flujo pueden determinarse ya sea midiendo la autoinductanciad l b bi d l i i fi i l id d l ió i d id FEM Lde la bobina o, cuando los mismos examinan una superficie a velocidad constante, la tensión inducida FEM. Lasbobinas sin embargo, son en general mucho más grandes que las sondas semiconductoras y se pueden presentarproblemas cuando recorren transversal y rápidamente los campos cambiantes, especialmente cuando sus ejes sonparalelos a la superficie como es necesario para detectar la componente x de la densidad de flujo . Las pequeñasfi d i d tid l d b bi l f ti l id d d i ió

La bobina corta las lí d fl j

fisuras pueden pasar inadvertidas por los sensores de bobina lo que enfatiza la necesidad de una inspección conpartículas magnéticas antes de su uso, toda vez que esto sea posible.

líneas de flujo magnético Dispositivos

FEM inducidas Fem detectadas

Evaluaciones de las densidades de flujo magnético

(B)

Mayor sensibilidad de detección con núcleo de ferrita

(B)

Aplicación de la Ley de Faraday


p y y

Ranura o defecto

Bobina perpendicular a la superficie y preferiblemente paralela al defecto

La tensión en el sensor inductivo se basa en la Ley de Faraday

Dirección del movimiento de la bobina Nd de la bobina

Pieza de acero

dtNdV

Sondas Hall


Toda sonda Hall consiste fundamentalmente en una placa rectangular de material semiconductor, la figura muestra una placa PQRS de ancho w y espesor t con una corriente Ique fluye a lo largo de su longitud. Si se dirige una densidad de flujo magnético B sobre la superficie formando ángulo recto, aparece una diferencia de potencial V a través de su supe c e o a do á gu o ecto, apa ece u a d e e c a de pote c a a t a és de suancho, dada por

V = RH J Bw (3.6 a)

Donde J es la magnitud de la densidad de corriente y es igual a I / wtDonde J es la magnitud de la densidad de corriente y es igual a I / wt

V = RH I B / t (3.6 b)

Donde RH se define como el Coeficiente Hall, que es constante para un material dado a una temperatura fija y se expresa en m3/C. Por lo tanto para una corriente y temperaturas específicas, V es proporcional a B. El efecto ocurre en tanto en campos alternos como continuos y en los campos alternos V varía con la misma frecuencia que B, suponiendo que la corriente I es CC.

Elemento Hall. B, V e I indican el campo magnético, la corriente y la diferencia de potencial respectivamente. w y t indican el ancho y espesor del elemento

El f t H ll t d l t i l d t d d t t l R I / (3 7)

Sondas Hall64


El efecto Hall ocurre en todos los materiales conductores y se puede demostrar que para metales: RH = I / ne (3.7)

Donde n es la densidad de portador libre, por ej. cantidad de electrones por unidad de volumen y ela carga del electrón igual a –1,6 x 10‐19 C. Para metales, n es del orden de 1026 m‐3 para la cual RH tiene una

it d d 10‐7 3/C l l ñ d l tilid dmagnitud de 10‐7 m3/C la cual es muy pequeña como par ser de alguna utilidad.Por el otro lado, los semiconductores son más adecuados para el diseño de sondas Hall y muchos de ellos puede ser“contaminados” con impurezas para darles portadores conductores en forma de electrones o “agujeros” (por ej.portadores positivos) con el fin dar un valor adecuado a n. La expresión de RH para semiconductores está dadaaproximadamente por la ecuación (3 7) La elección del material semiconductor está regida por la necesidad deaproximadamente por la ecuación (3.7). La elección del material semiconductor está regida por la necesidad deestabilidad del efecto Hall a temperatura ambiente y a un bajo coeficiente de temperatura de RH. El arseniuro indiose adecua muy bien a estos requerimientos.

La máxima sensibilidad V/B de una sonda Hall se logra cuando R es grande y el espesor t del elementoLa máxima sensibilidad V/B de una sonda Hall se logra cuando RH es grande y el espesor t del elementoes pequeño (ecuación 3.6 b). Las variaciones espaciales de B en las proximidades de un defecto son altas y el áreade la superficie de la sonda deberá, entonces, ser lo más pequeña posible. Las dimensiones típicas de un elementoHall para mediciones de flujo disperso son 1mm de longitud, 0,5 mm de ancho y 0,05 mm de espesor. El uso demedidas menores presentan ciertas dificultades con las ubicaciones adecuadas para las conexiones eléctricas Lasmedidas menores presentan ciertas dificultades con las ubicaciones adecuadas para las conexiones eléctricas. Lasconexiones de diferencia de potencial deberán ubicarse en el centro y, para permitir un flujo uniforme en direcciónperpendicular en ausencia de flujo magnético, los electrodos deberán cubrir completamente los lados PQ y RS delelemento). El efecto de la densidad de flujo es distorsionar el paso de la corriente de modo permitir la aparición dela diferencia de potencial V La cantidad de corriente necesaria es del orden de uno pocos miliamperesla diferencia de potencial V. La cantidad de corriente necesaria es del orden de uno pocos miliamperes.

Sondas Hall


Para arseniuro indio, la ecuación (3.7) indica que una densidad portadora de electrones libres de 1018 m‐3

permite llegar a una coeficiente Hall de aproximadamente –6 m3 C‐1 . Por lo tanto, para una corriente de 1mA, lasensibilidad V/B es de alrededor de 100 VT‐1 , por ej. una diferencia de potencial medida de 1μV corresponde a

So das a

/ , p j p μ puna densidad de flujo de 10nT (por ej. 10‐4 gauss).

Las sondas construidas abarcan desde dispositivos portátiles simples con indicaciones visuales hasta unidadesautomatizadas con sistemas multicanal de escala amplia que contienen una serie de sondas. El uso de estasp qúltimas disminuye la duración del examen. Las densidades de flujo hasta 100 μT pueden medirse sin dificultad.Los equipos más sensibles proporcionan un rango de medición más amplio desde 0 a 100 nT con una resoluciónmejor de 1 nT, tal como se usa con algunas de las aplicaciones descritas en las secciones 3.4 y 3.6.

Las sondas construidas en materiales adecuados tiene la ventaja de una alta sensibilidad, áreas de ensayopequeñas y la capacidad del funcionar a altas temperaturas. No son tan robustas como los sensores dearrollamiento y por lo tanto es necesario encapsularlas lo que requiere un espacio por sobre la superficie aanalizar, relativamente grande. Con mediciones diferenciales, la sensibilidad de cada sonda debería ser idéntica.gEn la práctica, esto puede lograrse incorporando microcircuitos, con sus características convenientementereguladas, dentro de los cuerpos de las sondas.

Magnetodiodos66


El funcionamiento de los magnetodiodos depende del fenómeno de magnetorresistencia, relacionado con elefecto Hall. Con este fenómeno, un incremento fraccionario de la resistividad eléctrica del material esproporcional al cuadrado de la magnitud del campo magnético cuando se aplica en ángulo recto respecto a ladirección de la corrientedirección de la corriente.

La resistividad se satura cuando la intensidad de campo aumenta hasta un valor crítico y la relaciónlineal desaparece. Es efecto es muy notorio con semiconductores y el arseniuro indio es altamenteconveniente para la construcción de magnetodiodos.

Un magnetodiodo típico consiste en una placa rectangular pequeña delgada formada por unUn magnetodiodo típico consiste en una placa rectangular pequeña delgada formada por unsemiconductor intrínseco que está dopado en un extremo de modo de ser del tipo n y en el otro extremo deltipo p. La parte intrínseca mayor forma una zona recombinada donde el campo es activo. Stanley establece lasdimensiones típicas en 3.0 x 0.6 x 0.3 mm3 para la zona activa. La respuesta de frecuencia es plana parafrecuencias desde 0 a 3 kHz y la sensibilidad permanece constante a temperatura ambiente La sensibilidad delfrecuencias desde 0 a 3 kHz y la sensibilidad permanece constante a temperatura ambiente. La sensibilidad deldispositivo es mayor que la de las sondas Hall pero, por las razones dadas anteriormente, los magnetodiodosno son adecuados para campos magnéticos altos.

La desventaja principal del magnetodiodo es que la señal de amplitud es totalmente sensible a latemperatura especialmente si los diodos se usan individualmente Como resultado es necesario tener unatemperatura, especialmente si los diodos se usan individualmente. Como resultado, es necesario tener unatemperatura constante en el ambiente para mantener constante la sensibilidad. Por medio del uso de arreglosde pares de diodos, la dependencia de la temperatura puede reducirse a menos del 10% de cambio detemperatura por encima del rango de –20 a +60 ºC.

Se ha descubierto que la megnetorresistencia también se produce en películas de Permalloy (81%Se ha descubierto que la megnetorresistencia también se produce en películas de Permalloy (81%Ni, 19% Fe) entre 10 y 100 nm de espesor y se deposita sobre substrartos suaves.

APLICACIONES CUANTITATIVAS DE DISPERSION DE FLUJO


APLICACIONES CUANTITATIVAS DE DISPERSION DE FLUJOConsideraciones generalesLos distintos ítems del equipo usado por los métodos de ensayo por flujo disperso, son capaces de lograr una sensibilidad paramedir defectos relativamente alta, pero son caros para comprar y mantener. Por lo tanto, para pruebas a pequeña escala esconveniente tomar en cuenta métodos alternativos tales como el de corriente inducidas Sin embargo estos métodos son muyconveniente tomar en cuenta métodos alternativos tales como el de corriente inducidas. Sin embargo, estos métodos son muyventajosos para análisis automatizados a gran escala de barras de acero ferroso, tubos y alambres que efectúan un examenrápido. Las barras pueden analizarse adecuadamente mediante un magnetógrafo , pero las varillas, tubos y alambres requierenel uso de sistemas de examen especialmente diseñados. Algunos de estos sistemas se describen brevemente más abajo.Hasta el presente no existen Normas Británicas para los métodos cuantitativos por flujo disperso, pero sí existe la siguientenorma ASTM E570 Examen de productos tubulares de acero ferromagnético con método de flujo disperso, que se proporcionacon este apunte.

AMALOGFórster ha desarrollado un amplio espectro de dispositivos para el examen automático con flujo disperso, para tubos y varillas con diámetros entre 10 y más de 500 mm con

AMALOG

varillas con diámetros entre 10 y más de 500 mm, con fuentes y sensores colocados exteriormente. Uno de ellos, denominado Rotomat , ha sido diseñado para la detección y medición de fisuras tanto en la superficie interior como en la exterior de tubos sin costura y tubos con costura porexterior de tubos sin costura y tubos con costura por soldadura

Se aplica un campo en dirección concéntrica para permitir obtener un alto grado de sensibilidad como para medir los defectos en forma longitudinal , usando un par de polos giratorios circundante a través de la cual se


medir los defectos en forma longitudinal , usando un par de polos giratorios circundante a través de la cual se alimenta el tubo a una velocidad constante de hasta 2 m/seg en dirección axial. Un par de polos producen un circuito magnético alrededor del tubo del que está separado por una pequeña luz de aire (entrehierro). La extensión de los polos pueden regularse para adaptarse a tubos de distintos diámetros. Existen dos cabezales de sondas colocados diametralmente opuestos, cada uno conteniendo, generalmente, 16 sondas y que cubren unsondas colocados diametralmente opuestos, cada uno conteniendo, generalmente, 16 sondas y que cubren un ancho de 80 mm. Las mismas está fijas a la horquilla de modo de lograr el examen completo del tubo.La siguiente figura indica como se pueden distinguir entre sí los defectos en las superficies interior y exterior. Tal como se ha indicado el flujo disperso es menor en defectos internos que en externos pero la dispersión tiene lugar a una distancia diametral superior. La tensión de salida es directamente proporcional al cambio o variaciónlugar a una distancia diametral superior. La tensión de salida es directamente proporcional al cambio o variación de flujo durante el examen a velocidad constante.

La frecuencia de la tensión de salida es por lo tantoLa frecuencia de la tensión de salida es por lo tanto mayor para defectos externos que internos. La posición de una fisura puede entonces ser determinada con la ayuda de un filtro especialmente diseñado. Con este método pueden medirse profundidades de fisuras delmétodo pueden medirse profundidades de fisuras del orden de 0.4 mm en superficies externas e internas. Para tubos con costura soldada, la zona de la soldadura se identifica por un cambio en la permeabilidad magnética las cual a su vez da lugar a un cambio en la sensibilidadlas cual, a su vez da lugar a un cambio en la sensibilidad para detectar fisuras.


Cabezal de sondas

Bobina magnetizadora Polo

Señal medida

BobinaentrehierroFlujo disperso para defecto

sondas

Horquilladefecto externoCabezal de sondas

Cabezal de sondas

Flujo d

Campo magnético

disperso para defecto interno

TuboBobina magnetizadora

Polo

Amalog70


Descripción del Cabezal Porta SondaBobinas

Zapata Amalog

TransomatEl equipo Transomat de Forster es un instrumento que puede ser usado en forma complementaria con


El equipo Transomat de Forster es un instrumento que puede ser usado en forma complementaria conRotomat y en el mismo el campo continuo energizado es inducido en dirección axial por medio de un par debobinas (fig. 3.21) de modo de facilitar la detección de defectos transversales. Los cabezales de sondas estándispuestos de manera anular para cubrir completamente el diámetro, y pueden ser regulados en posiciónpara adaptarse a tubos de distintos diámetros La diferencia entre superficies externas e internas se logra depara adaptarse a tubos de distintos diámetros. La diferencia entre superficies externas e internas se logra dela misma manera que con Rotomat. Se obtiene un completo examen de defectos en cualquier direcciónhaciendo pasar el tubo a través de ambos instrumentos sucesivamente.

Circoflux72


Se puede obtener una mayor sensibilidad en la detección de defectos en superficies externas de un tubo deacero o barras, aplicando un campo magnético alternado que tenga la suficiente intensidad como para producirla saturación en la zona de la superficieUn instrumento que aplica el principio mencionado es el Circoflux deForster (fig. 3.23 (a) y (b) el que genera un campo con una frecuencia en kilohertz con una potencia de varioskilowatts. El uso de altas frecuencias asegura que la supresión del ruido por baja frecuencia originado por losdispositivos mecánicos tales como sondas. Además, la consecuente disminución del espesor de la capa exteriorasegura una detección con mayor resolución. Cualquier magnetismo residual luego del examen es mínimo. Enun cabezal de examen se monta un par de horquillas y grupo de sondas y el mismo gira a medida que el tubopasa por él a velocidad constante de 2 m/seg. el equipo ha sido diseñado para examinar tubos de diámetrosentre 25 y 260 mm

En tubos tales como cañerías enterradas las superficies exteriores son inaccesibles y las sondas y polos magnetizadores se montanPIG


En tubos tales como cañerías enterradas, las superficies exteriores son inaccesibles y las sondas y polos magnetizadores se montan sobre un carro impulsado por el interior del tubo. La aplicación de campos magnéticos directos es necesaria para permitir unasuficiente penetración de detección y la luz entre los polos magnéticos y la pared del tubo deberá ser mantenida en su valormínimo. Además, se deberá tener cuidado de evitar que el carro bambolee. A pesar de que no se puede hacer caso omiso de la posibilidad de formación de fisuras producidas por tensiones ejercidas por el entorno sobre el tubo, los defectos más probables son l l d l ó d d l l d l blos resultantes de la corrosión y tensiones asociadas, que puede ocurrir tanto en el exterior como en el interior del tubo .

Cuando se examinan longitudes relativamente cortas de tubo, por ej. de hasta unos pocos cientos de metros, los elementos principales del instrumental pueden ser colocados externamente y conectados al carro por medio de un cable el que ser arrastradopor una soga o similar, a velocidad constante.

b d l b l d k lóSin embargo, cuando se analizan tubos largos, de varios kilómetros,el conjunto está contenido en un vehículo que también lleva todo elinstrumental necesario, una fuente de energía de repuesto y unaunidad de comando. Al aplicar excitación de campo con batería, sepodrán presentar dificultades en mantener un campo magnetizadorp p p gsuficientemente alto durante un largo período.

British Gas ha desarrollado un sistema de inspección denominado“intelligent pig” (fig 3.24) capaz de localizar defectos con el métodode flujo disperso magnético. El carro o “pig” es impusado a traves dela cañería por un flujo de fluido a presión (por ej combustible dela cañería por un flujo de fluido a presión (por ej. combustible deaviación, gas, aceite, etc.) y que además de la unidad magnetizadoray sondas, lleva una unidad procesadora de datos especialmentediseñada, una cinta registradora y un generador alojados en móduloscilíndricos resistentes al impacto. Los “pigs” están hechos de distintasmedidas para ser usados en cañerías de diámetros que van de 200 a1200 mm de diámetro. Los defectos por corrosión se localizan dentrode 1,5m.

Inspección de cables de acero74


Los cables de acero usados en montacargas de minas y ascensores para pasajeros podrán tener varios km de longitud.Dado que cualquier falla puede provocar una catástrofe, es necesario efectuar revisiones periódicas. El método de flujodisperso ha probado ser altamente efectivo en estos casos en vistas a su fiabilidad, simplicidad y velocidad, especialmentesi se lo complementa con un examen de corriente parásita. Las inspecciones son efectuadas con una unidad que contieneun generador de campo magnético y un cabezal de sondas adecuadamente diseñado.

La clase de cable de acero aquí nombrada consiste en una cantidad de hilos , generalmente seis tejidos enforma helicoidal alrededor de un núcleo. Cada hilo podrá consistir en alrededor de treinta alambres tejidos de manerasimilar. Bergander (1985) ha enumerado los distintos defectos que pueden ocurrir en servicio, los que incluyen abrasión,reducción del diámetro debido a diversas razones calentamiento aplanamiento (por ej distorsión permanente producidareducción del diámetro debido a diversas razones, calentamiento, aplanamiento (por ej. distorsión permanente producidapor un flujo plástico), falla por fatiga y rotura de alambres individuales. Muchos defectos pueden ser admitidos durante uncierto tiempo, y un cable se reemplaza cuando se halla en un estado tal que los defectos aumentan en una cantidadinaceptable. Un defecto traicionero es el de la corrosión interna producida por pérdidas de agua dentro del cable.

Se puede usar tanto un campo alternado como contínuo para la inspección de cables, pero el primero brindauna mayor sensibilidad frente a una corrosión y desgaste generalizados y la proximidad de rotura de los alambres. Elmétodo de CA es efectivamente un método de corriente parásita que detecta cambios en la permeabilidad magnéticacomo así también en la conductividad eléctrica. Utiliza dos arrollamientos coaxiales con el alambre, siendo uno elprimario, el que excita el campo a baja frecuencia (10 o 30 Hz) y el otro el secundario, que actúa como receptor y cambiasu impedancia como resultado de cualquier flujo disperso detectadasu peda c a co o esu ado de cua qu e ujo d spe so de ec ada

El campo se orienta en la dirección axial del alambre. En el método deCC, un imán permanente induce un campo axial en el alambre. Secoloca una bobina de búsqueda entre los polos del imán de modo talque detecte cualquier componente radial de la flujo disperso Conque detecte cualquier componente radial de la flujo disperso. Conambos métodos, el examen se realiza a velocidad constante.

Inspección de pisos en tanques API75


Hay dos tipos de tecnología que se utilizan para inspección de los pisos en tanques APIa. La denominada “MFL” Inspección por flujo disperso tal como el Floor Map 2000.b. La denominada “LFET” Inspección electromagnética con bajas frecuencias, por ejemplo los equipos TesTex Falcon Mark II

Teoría de operación :

Las pérdidas de pared o pitting por corrosión pueden ser detectadas inyectando un campo magnético de muyLas pérdidas de pared o pitting por corrosión pueden ser detectadas inyectando un campo magnético de muybaja frecuencia en el piso del tanque y medir las distorsiones del campo magnético resultante que ocurre cuandoel sistema de inspección pasa sobre una discontinuidad.El campo magnético se introduce en la chapa a través de un yugo o herradura cuyas patas están casi en contactocon la chapa del piso.con la chapa del piso.El campo magnético de baja frecuencia se introduce a través de una bobina que esta arrollada en el Yugo.

Las discontinuidades o defectos son detectados midiendod l é b l d d d ldirectamente el campo magnético sobre la discontinuidad con lasbobinas sensoras.Las discontinuidades o defectos causan que las líneas de campomagnético en el área del defecto estén distorsionadas respecto de su

i i di ió d didtrayectoria anterior. Esta distorsión puede ser medida como uncambio de amplitud o fase de las señales.

Inspección aplicando MFL76


Los equipos por flujo disperso constan de unos yugos con imanes especiales que resultan de un sinterizado deboro hierro neodimio que proporciona una densidad de campo magnético de gran amplitud y además unareducida fuerza de atracción con el piso del tanque, lo que hace que el operador pueda desplazar mejor elp q , q q p p p jinstrumento. El campo magnético proporcionado por estos magnetos a través del ancho de los polos es uniforme.Como sensores se utilizan detectores hall, que tienen la ventaja de no depender de la velocidad de arrastre deinstrumento.

Especificaciones técnicasPrincipio de operación Flujo dispersoDetección 36 sensores por efecto HallsAncho de escaneo 300mmMétodo de propulsión DC MotorVelocidad 0.5 m/secRango de Espesor Máximo 20mmEnsayo a través capas aislante Si - pero debe ser no magnéticaMáximo espesor de capa 6mmSensibilidad 10% bajo piso para una placa de 6mm

sin protección pintura p p20% bajo piso para una placa de 6mm con protección pintura

Autostop SiRequerimientos de potencia 12v battery operation:

Peso 47Kg

Inspección aplicando LFETEl i FALCON ili 16 64 b bi d fi i i d f idi


El sistema FALCON utiliza como sensores 16 o 64 bobinas de superficie espaciadas en forma equidistante queescanean una superficie del piso del tanque de aproximadamente 330 mm También hay una versión más pequeñade 16 sensores.En esta técnica no se utiliza imanes permanentes, requiere menor preparación de piso y el equipo es más liviano enl d d l 15 k C d l i t t i t t d t j l ió del orden de los 15 kg. Comparado con el sistema anterior este presenta como desventaja que la operación debarrido es más lenta en el orden de 0.10 m/seg frente al sistema de MFL de 0.5 m/seg.

Muy bajas frecuencias del orden de los 30 Hz son usados en materiales de acero al carbono y jya que es la única manera de penetrar el material (efecto piel o pelicular) ya que la penetración es función inversa de la permeabilidad del material y de su conductividad eléctrica del material, con esta bajas frecuencias es posible atravesar todo el espesor del material y poder detectar corrosión interna como externa.

Cuestionario Flujo Disperso78


1‐Los materiales que son fuertemente afectados por el campo magnético son llamados:

A. Magnetizables.

5‐ Si las líneas de campo magnético que son paralelas a una discontinuidad producen:

A. fuertes indicaciones.B indicaciones débilesB. Paramagnéticos.

C. Ferromagnéticos.D. No magnéticos

2‐ Inspeccionar una pieza mientras se esta aplicando el campo magnético es trabajar con:

B. indicaciones débiles.C. ninguna indicación.D. indicaciones borrosas

6‐ Para magnetizar longitudinalmente una barra empleamos:A. Un conductor paralelo a la barra.magnético es trabajar con:

A. El método residual.B. El método seco.C. El método de desmagnetización.D. El método activo.

pB. Un par de puntas para aplicarle corriente.C. Una bobina D. Un conductor central

7- Comparando piezas que han sido magnetizadas circularmente con 3 ‐Una pieza puede ser desmagnetizada por medio de cuál de los siguientes métodos:

A.Calentamiento por encima del punto de Curíe.B.Bobina de corriente alterna.C.Invirtiendo el flujo con corriente continúa.

d l

aquellas que han sido magnetizadas longitudinalmente, cuales retienen el campo residual más perjudicial, si no se desmagnetizan?LongitudinalCircularAmbos son perjudicialesNinguno de ellos es perjudicialD.Todos los anteriores.

4‐ El campo magnético residual en relación con el campo activo que lo creo es:

A. Más fuerte y tiene la misma dirección.B Más fuerte y tiene dirección contraria

Ninguno de ellos es perjudicial

8- Los polos Norte y Sur se formaran cuando usamos :Magnetización circular .Magnetización longitudinal .Siempre se forman polos magnéticosB. Más fuerte y tiene dirección contraria.

C. Más débil y tiene la misma dirección.D. Más débil y tiene dirección contraria.

p p gNunca se forman polos magnéticos

9‐ De las siguientes categorías de discontinuidades, cual es considerada más nociva para la vida en servicio del ítem? 12‐ Un cable arrollado alrededor de una pieza produce:


más nociva para la vida en servicio del ítem?A. Inclusiones sub superficialesB. Porosidad sub superficial y huecasC. Grietas abiertas a la superficieD. Todas las de arriba

p pA. un campo circular B. un campo longitudinal C. puede ser A o B dependiendo del tipo de corriente

aplicada

10‐ La permeabilidad de un material describe :A. La facilidad con que puede ser magnetizado.B. La profundidad del campo magnético en una porción de

material. C. El tiempo requerido para magnetizarlo.

h bilid d d l é i

13‐ Un material que puede ser magnetizado o atraído por un imán se denomina:

A. Diamagnético.B. Paramagnético.C. Ferromagnético.D No magnéticoD. La habilidad de retener el campo magnético.

11‐ El punto A del lazo de histéresis representa:A. La fuerza coercitiva.B. El Campo magnético desmagnetizanteC El magnetismo remanente

D. No magnético 14‐ Sí variamos la corriente eléctrica que suministramos a una bobina de magnetización el flujo magnético?

A. Aumentará.B. Disminuirá.C. No variará.C. El magnetismo remanente

D. La permeabilidad remanente . D. Variará

15‐ La figura muestra una configuración que se aplicaría a la detección de que tipo de imperfeccionesE. LongitudinalesF. Laminares G. TransversalesH. Ninguna de las anteriores

A

16‐ Para el caso de usar como detectores de flujo disperso 20‐ La unidad mas frecuente para expresar la densidad de flujo magnético “B” es:


sensores Hall la tensión resultante en el transductor será:A. Proporcional a Flujo Magnético DispersoB. Proporcional a la variación temporal del Flujo Magnético

DispersoC. Inversamente Proporcional a Flujo Magnético DispersoD Una función de la velocidad relativa sonda material

magnético B es:A. Amper / MetroB. HenrioC. GaussD. Faradio

21 Los sistemas de inspección por flujo disperso que utilizan corrientesD. Una función de la velocidad relativa sonda – material.

17‐ En el método de flujo disperso la forma de onda y amplitud de la señal depende de:

A. La velocidad de barridoB. La posición relativa entre sonda y piezaC L í i d f ñ bi ió d l

21‐ Los sistemas de inspección por flujo disperso que utilizan corrientes alterna para la aplicación del campo magnético, permitirán:

A. Detectar defectos superficiales y sub‐superficiales hasta una profundidad de 12 mm.

B. Únicamente detectar defectos superficialesC. Detectar defectos internos.

C. Las características de forma, tamaño y ubicación de las discontinuidades

D. Todas las razones de la respuesta de arriba

18‐ ¿Qué es un defecto?A. Es una indicación.

D. Determinar variaciones en el espesor de la pieza a inspeccionar.

22‐ El fenómeno de Flujo disperso se da principalmente en materialesA. DiamagnéticosB. Paramagnéticos

B. Es una indicación que sobrepasa el límite dado en la especificación.

C. Es una fisura.D. Es un agujero pasante.

19‐ El método de flujo disperso puede aplicarse a cual de los

C. FerromagnéticosD. No magnéticosE. En todos los anteriores excepto en los materiales aisladores

23‐ Si se desea aumentar la cobertura de inspección o disminuir del paso de la hélice en un sistema de polos rotantes se deberá:

siguientes materiales

A. AluminioB. Titanio y acero inoxidableC. HierroD. Cualquiera de ellos siempre que sean conductores.

paso de la hélice en un sistema de polos rotantes se deberá:A. Aumentar la velocidad de translación de la pieza.B. Aumentar la velocidad de translación de la pieza y disminuir la

velocidad de rotación.C. Disminuir la velocidad de translación de la pieza, o aumentar la

velocidad de rotación.q p qD. Disminuir la velocidad de rotación de los polos magnéticos.

24‐ Para el caso de usar como detectores de flujo disperso bobinas superficiales la tensión inducida en la bobina de exploración será:

27 ‐ Si se desea magnetizar una pieza cilíndrica tal que el campo este orientado longitudinalmente (en la dirección de su eje principal) las


superficiales la tensión inducida en la bobina de exploración será:A. Proporcional a Flujo Magnético DispersoB. Proporcional a la variación temporal del Flujo Magnético

DispersoC. Inversamente Proporcional a Flujo Magnético DispersoD. Independiente del parámetro Flujo Magnético Disperso.

orientado longitudinalmente (en la dirección de su eje principal), las técnicas más efectivas serian:

A. Conductor centralB. BobinasC. YugosD. Todos los anterioresD. Independiente del parámetro Flujo Magnético Disperso.

25‐ La figura muestra una configuración que se aplicaría a la detección de que tipo de fallasA. LongitudinalesB. Laminares

E. Puede ser B o C

28‐ La unidad mas frecuente para expresar la intensidad de campo magnético “H” es:

A. Amper / MetroB Ohms

C. TransversalesD. Ninguna de las anteriores

B. OhmsC. GaussD. Maxwell

29‐ La figura muestra un tubo al que se le ha suministrado un pulso de corriente a través de la pieza bajo inspección, que tipo de defectos podremos hallar:

26‐ Cuando se aumenta y luego se disminuye a cero la intensidad del campo magnético H, aplicado a una pieza ferromagnética, la

podremos hallar:A. Defectos Externos e InternosB. Defectos ExternosC. Defectos Internos con una dirección a 45 grados del eje axial

de la piezaD. Todos los anterioresp g , p p g ,

densidad de flujo (inducción magnética) B dentro de la pieza permanece en un valor .El término para definir este valor B, cuando H =0 es:

A. Fuerza coercitiva.B. Magnetismo residual.C. Valor de saturación.D. Pérdida de histéresis

30‐ El método de corrientes inducidas es normalmente usado 34‐ Una disminución en le conductividad es equivalente a:


para detectar defectos subsuperficiales en conductores a un espesor máximo de:

A. 5 mmB. 50 mmC. 1 metroD Cualquier profundidad es posible bajándola frecuencia

A. Incremento en permeabilidadB. Incremento en resistividadC. Disminución de permeabilidadD. Disminución de resistividad

35‐ ¿ Cuál de las siguientes frecuencias de ensayo producirán D. Cualquier profundidad es posible bajándola frecuencia

31‐ El método de END por corrientes inducidas puede ser usado para detectar:

A. Defectos en materiales delgadosB. Defectos superficiales en materiales de gran espesorC i i i i id d lé i

¿ g y pcorrientes inducidas con la mayor profundidad de penetración ?

A. 100 HzB. 10 KHzC. 1 MHzD. 10 MHz

C. Variaciones en resistividad eléctricaD. Todos los de arriba

32‐ Las corrientes inducidas son circulaciones corrientes inducidas en materiales conductores por:

A. Contacto eléctrico

36‐ Un término usado para definir un material que tiene una permeabilidad magnética mayor que 1 es:

A. FerromagnéticoB. ConductorC. Semiconductor

B. Un frente de onda estacionarioC. Un campo de corriente continua D. Un campo magnético variable

33‐ En el método de ensayo por corrientes inducidas corriente es inducida en un conductor desde un:

D. Aislador

37‐ El campo magnético generado por las corrientes inducidas que se induce en un material no ferromagnético:

A. Se opone al campo magnético que inducen las corrientes inducidas

A. Campo magnético estacionario de un fuerte imán B. Bobina que conduce corriente continua ( CC )C. Bobina que conduce corriente alterna ( CA )D. Corriente que circula a través de la muestra por contacto

lé t i

B. Refuerza el campo magnético que inducen las corrientes inducidas

C. Cancela el campo magnético que inducen las corrientes inducidas

D. No tiene efecto sobre el campo magnético inducido por las i i d ideléctrico corrientes inducidas

38‐ La relación de la densidad de flujo de un material ( B ) a la 41 ‐Cual de las siguientes afirmaciones es falsa , para el método de flujo disperso


fuerza magnetizante de la bobina de ensayo ( H ) puede ser usada para determinar en el material la :

A. Conductividad B. El efecto separaciónC Resisti idad

flujo disperso.A. Se coloca un dispositivo que contiene sensores de flujo

magnéticos, en o encima de la superficie externa del tubo en el área magnetizada.

B. El tubo o el sensor del flujo se mueve a una velocidad variable en la dirección del campo magnético de modo que el sensor barra C. Resistividad.

D. Permeabilidad.

39‐ ¿ Cuál es el significado de permeabilidad magnética ?

a d ecc ó de ca po ag ét co de odo que e se so ba atoda la superficie del tubo.

C. Los sensores de flujo magnéticos se conectan a una consola electrónica que amplifica, filtra y procesa electrónicamente las señales tales que las discontinuidades significantes son indicadas (visualmente, sonoramente) y marcadas con pintura, o se eliminan

A. Una medida de la habilidad del material de soportar un campo magnético.

B. Una medida del entrehierro entre la sonda y la superficie a ensayar.

C. Una medida de la habilidad del material para conducir

automáticamente de la línea de producción, o ambas cosas.D. Como parte del ensayo se deben proveer medios adecuados para

asegurar la casi saturación magnética del producto

42‐Medidas de espesores de pinturas no conductivas en aleaciones de aluminio utilizarán:corrientes inducidas.

D. Una medida de la habilidad de un imán permanente estacionario de inducir corrientes en un conductor.

40 La Norma API que se utiliza para la inspección de tanques es:

aluminio, utilizarán:A. Efecto de bordeB. Efecto de separación (lift‐off)C. Medidas de variaciones de conductividadD. Medidas de permeabilidad magnética

40‐ La Norma API que se utiliza para la inspección de tanques es:

A. API 5C2B. API 653C. API 5CTD. API 5D

43 ‐ Cuando se examina con el método de corrientes inducidas, las discontinuidades serán más fácilmente detectadas cuando las corrientes inducidas son:

A. Perpendiculares a la superficie de examenB. Perpendiculares a la dimensión mayor de la discontinuidadC. Paralelas a la dimensión mayor de la discontinuidadD. En fase con la corriente de la bobina

44– La ley de Faraday que describe que la tensión inducida es proporcional al número de vueltas de la bobina por la variación

48 – Si se utiliza la configuración que se muestra en la figura por el método de flujo disperso para una pieza magnetizada, la tensión de


proporcional al número de vueltas de la bobina por la variación temporal del flujo magnético se podría expresar como.

A. e=‐N.B.lB. e=‐NI/2rC. e=‐N.d/dtD. D‐ e=‐A.e‐xt

j p p p g ,salida tendrá:

A. Únicamente valor máximo positivo.B. Únicamente valor máximo negativoC. Un valor máximo positivo y otro máximo negativoD. La tensión de salida será constanteD. D e A.e

45 ‐ El método de flujo disperso puede aplicarse a cuál de los siguientes materiales

A. AluminioB. Titanio y acero inoxidable

y no cambiara su amplitud

49 – La permeabilidad relativa para materiales ferromagnéticos que están saturados es:C. Hierro

D. Cualquiera de ellos siempre que sean conductores.

46‐ Para el caso de usar como detectores de flujo disperso bobinas superficiales similares a las utilizadas en los equipos AMALOG o ROTOMAT la tensión inducida en la bobina de exploración será:

están saturados es:A. Menor a unoB. Igual a unoC. Mucho mayor que unoD. Cualquiera de los casos indicados

ROTOMAT la tensión inducida en la bobina de exploración será:A. Proporcional a Flujo Magnético DispersoB. Proporcional a la variación temporal del Flujo Magnético

DispersoC. Inversamente Proporcional a Flujo Magnético DispersoD. A la frecuencia de operación

50 – Para el caso de la figura, Si uno realiza un espectro en frecuencia a las señales mostradas, la frecuencia fundamental del defecto interno será:

A. Igual en ambos casosB. Menor que la del defecto externo

l d l d fp

47‐ La unidad mas frecuente para expresar la densidad de flujo magnético es:

A. Amper / Metro

C. Mayor que la del defecto externoD. Ninguno de los anteriores

B. HenrioC. GaussD. Faradio

51 – El proceso de obtener un espectro en frecuencia de las señales proveniente de las discontinuidades presente aplicando el método de 55 ‐ Cuando se aumenta y luego se disminuye a cero la intensidad

del campo magnético H alrededor de un pieza ferromagnética la


flujos dispersos nos permite:A. La información será redundante al proceso de inspecciónB. Clasificar los defectos como internos o externosC. Trabajar a mayor velocidad de inspecciónD. Cualquiera de las opciones anteriores es válida.

del campo magnético H, alrededor de un pieza ferromagnética, la densidad de flujo (inducción magnética) B dentro de la pieza vuelve a un valor .El término para definir este valor B, cuando H =0 es:A. Fuerza coercitiva.B. Magnetismo residual.C. Valor de saturación.

52 – Los sistemas de inspección por flujo disperso que utilizan corrientes alterna para la aplicación del campo magnético, permitirán:

A. Detectar defectos superficiales y sub‐superficiales hasta una profundidad de 10mm.

B. Únicamente detectar defectos superficiales

D. Pérdida de histéresis

56 ‐ Una velocidad de rotación muy alta del sistema de polos rotantes puede causar la perdida de indicaciones proveniente de defectos internos en productos tubulares . A que se debe t f ó

pC. Detectar defectos internos.D. Determinar variaciones en el espesor de la pieza a inspeccionar.

53 – Si se desea aumentar la cobertura de inspección o disminuir del paso de la hélice en un sistema de polos rotantes se deberá:

A A l l id d d l ió d l i

este fenómeno:A. Al ruido excesivo generado por los sistema de rotaciónB. A la limitaciones de los sensores de flujo dispersoC. Al blindaje que se produce por la generación de corrientes

parasitasD Al campo magnético activo producido por fuente deA. Aumentar la velocidad de translación de la pieza.

B. Aumentar la velocidad de translación de la pieza y disminuir la velocidad de rotación.

C. Disminuir la velocidad de translación de la pieza, o aumentar la velocidad de rotación.

D Disminuir la velocidad de rotación de los polos magnéticos

D. Al campo magnético activo producido por fuente de corriente continua

57 ‐ Sabiendo que Velocidad lineal = (RPM x Longitud del detector x números de detectores) / (porcentaje de cobertura ) entonces para un sistema de inspección por flujo disperso teniendo dos D. Disminuir la velocidad de rotación de los polos magnéticos.

54‐ Cuando se incrementa la reluctancia de un sistema de polos rotantes y manteniendo la corriente de excitación a los polos constante tendremos:A. No existe una relación entre el flujo magnético y la reluctancia

sensores de 150 mm de longitud y rotando a 180 RPM sobre un tubo de 178 mm de diámetro , la velocidad maxima permitida para un 100% de cobertura es :A. 108 mts/minB. 54 mts/minC 49 t / iB. Un aumento en el flujo magnético

C. Una disminución en el flujo magnéticoD. El flujo magnético se mantiene constante ya que la corriente es

constante

C. 49 mts/minD. 27 mts/min

58 – Calcular el flujo magnético para el circuito magnético de la figura suponiendo que la reluctancia del camino en el hierro es 60000 1/Hy la 60‐ El punto G en la figura mostrada se denomina :


reluctancia del entrehierro es 600000 1/Hy, la cantidad de vueltas N= 1000 y la corriente que circula es 6,6 Amp

A. 0,01 GaussB. 0.01 TeslaC. 0,01 weberD Ni d l i

A. Campo ResidualB. Campo InversoC. Fuerza CoercitivaD. Punto de permeabilidad máxima

D. Ninguno de los anteriores

59‐ Sea una inspección MFL para la detección de discontinuidades l it di l ( fi ) t i l t b l diá tlongitudinales ( ver figura ) en un material tubular con un diámetro de 200 mm y tiene una velocidad tangencial de 3141 mm/seg. El sistema tiene dos sensores inductivos con una longitud de 50 mm . Cuál sería la máxima velocidad de translación para tener una cobertura del 100 %

A. 1000 mm/segB. 0,5 mts/segC. 0,2 mts/segD. 250 mm/seg

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Flujo Disperso -MFL.pdf