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CORRIENTES DE EDDY

Introducción • Inspección por corrientes de Eddy es uno de los varios métodos que utilizan “electromagnetismo” como la base para realizar las examinaciones. • Varios otros métodos utilizan este principio físico

PRINCIPIOS BÁSICOS Y CONSIDERACIONES

Inducción Electromagnética • Las corrientes de Eddy se crean a través de un proceso denominado Inducción Electromagnética • Cuando corriente alterna se aplica a un conductor, como alambre de cobre, se genera un campo magnético en y alrededor del conductor • Este campo magnético, se expande mientras la corriente alcanza su máximo y, se contrae mientras la corriente se reduce a cero

Inducción Electromagnética • Si un conductor eléctrico se aproxima a este campo magnético fluctuante, ocurre el efecto contrario: El campo magnético genera en el conductor próximo una corriente “inducida”

GENERACIÓN DE CORRIENTES DE EDDY • Las corrientes de Eddy con corrientes eléctricas inducidas que circulan en una trayectoria circular • Toman su nombre a partir de “eddies” que se forman cuando un líquido o gas fluye en una trayectoria circular alrededor de obstáculos cuando las condiciones lo permiten

GENERACIÓN DE CORRIENTES DE EDDY • Para generar corrientes de eddy para inspección, se utiliza una sonda • En el interior de la sonda se tiene un conductor eléctrico en forma de espiral • Se permite que corriente alterna fluya en esta bobina a una frecuencia seleccionada por el técnico de acuerdo al tipo de ensayo a realizar

GENERACIÓN DE CORRIENTES DE EDDY • Un campo magnético dinámico, que se expande y se contrae, se forma en y alrededor del espiral conductor, mientras en el fluye corriente alterna • Cuando un material conductor eléctrico se aproxima al campo magnético dinámico de la sonda, ocurre la inducción y se inducen corrientes de eddy en el material. • Las corrientes de eddy que circulan en el material próximo, generan un campo magnético secundario opuesto al del sonda, denominado primario.

GENERACIÓN DE CORRIENTES DE EDDY • Todo el proceso de inducción electromagnética para producir corrientes de eddy puede ocurrir varios cientos a varios millones de veces en un segundo, dependiendo de la frecuencia de inspección

GENERACIÓN DE CORRIENTES DE EDDY • Las corrientes de eddy son más intensas en la superficie del material y disminuye su intensidad hacia el interior del material. • La profundidad a la que las corrientes de eddy mantienen el 37% de la intensidad inicial se denomina profundidad estándar de penetración • Esta profundidad cambia con la frecuencia de la sonda, conductividad del material y permeabilidad

GENERACIÓN DE CORRIENTES DE EDDY

INFORMACIÓN DE INSPECCIÓN • Existen tres características del material a inspeccionar que afectan la intensidad de las corrientes de eddy inducidas – La conductividad eléctrica – La permeabilidad magnética del material – La cantidad de material sólido en proximidad del espiral conductor en la sonda.

• Información acerca de la intensidad de las corrientes de eddy dentro el elemento a inspeccionar se determina a través del monitoreo de cambios de voltaje y/o corriente que ocurre en el espiral • La intensidad de corrientes de eddy cambia con la impedancia eléctrica Z en el espiral

INFORMACIÓN DE INSPECCIÓN • Una de las principales ventajas de corrientes de eddy es que es un ensayo no destructivo que se puede aplicar en una gran variedad de inspecciones – Mediciones de espesor – Solo ciertos tipos de corrientes de eddy se pueden formar en un volumen de material – Por esta razon, materiales de mayor espesor respaldan mejor a corrientes de eddy que materiales delgados – La intensidad de corrientes de eddy se puede medir y relacionar con el espesor del material

APLICACIONES • Corrientes de eddy se utilizan en la industria de la aviación para detectar pérdida de material debido a corrosión o erosión

APLICACIONES • Corrientes de eddy se utiliza extensivamente en la inspección de tubería, por ejemplo en la generación de energía y facilidades petroquímicas, para controlas la corrosión y erosión

APLICACIONES • Detección de fisuras es una de las principales aplicaciones de la inspección por corrientes de eddy • Fisuras ocasionan una ruptura en el flujo circular de las corrientes de eddy y disminuyen su intensidad. Este cambio en la intensidad en la presencia de fisuras, permite que sean detectadas y localizadas

Medición de recubrimientos • Recubrimientos no conductores, aplicados en sustratos que son conductores eléctricos, se pueden medir con precisión (menos de una micra) aplicando corrientes de eddy. • El recubrimiento desplaza la sonda de corrientes de eddy de la base conductora del material y esto hace que disminuya la intensidad de las corrientes de eddy • Esta reducción se puede medir y relacionar con el espesor del recubrimiento

MONITOREO DE CONDUCTIVIDAD Y VARIACIONES DE PERMEABILIDAD • La inspección por corrientes de eddy es sensible a cambios en la conductividad eléctrica del material y permeabilidad magnética. • Esta “sensibilidad” permite que el método de inspección sea utilizado para procedimientos como: – – – – –

Identificación del material Clasificación de materiales Determinación el daño ocasionado por el calor Medición de espesores de revestimientos Monitoreo de tratamientos térmicos

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS • • • • • •

Sensible a pequeñas fisuras y otras discontinuidades Detecta defectos en la superficie y sub-superficie Se generan resultados de inspección inmediatos El equipo es portátil El método tiene varias aplicaciones Se requiere poca o mínima preparación del elemento a inspeccionar • La sonda no requiere contacto con el elemento • Se pueden inspeccionar distintas formas y tamaños de materiales conductores

DESVENTAJAS • Solo se pueden inspeccionar materiales conductores • La superficie a inspeccionar debe ser accesible a la sonda • Se requiere entrenamiento y capacitación para desarrollar la destreza en este método de inspección • Puede interferir el acabado superficial y rugosidad • Se necesitan bloques o estándares de calibración • La profundidad de penetración es limitada • Discontinuidades como delaminaciones no se pueden detectar cuando están paralelas al devanado espiral de la sonda y a la dirección de exploración de la sonda

EQUIPO

EQUIPO • El equipo para inspección por corrientes de eddy es diverso • Como mínimo, son tres elementos que conforman el equipo – Instrumentación – sondas – Estándares de referencia

INSTRUMENTACIÓN • Medidores – Son típicamente la forma más simple de instrumentación – Existen dos categorías: DIGITAL: para examinar un atributo específico, como conductividad o espesor de recubrimiento ANÁLOGO: detección de fisuras, espesor de material, espesor de recubrimientos metálicos o nometálicos

Generadores Portátiles de EC • Generadores de EC portátiles usualmente son instrumentos digitales que se pueden adquirir como probador de frecuencia simple o dual. • Los instrumentos de frecuencia dual son capaces de guiar secuencialmente a la sonda a dos frecuencias de inspección diferentes

Generadores de EC • Los generadores digitales tienen una conexión en interface con una impresora en serie o una computadora. • Tiene provistas las salidas respectivas para las señales a dispositivos de grabación (registro permanente)

Instrumentos de Corrientes de Eddy de múltiples frecuencias • Múltiples frecuencias de inspección simultáneamente • Este tipo de instrumentos se utilizan frecuentemente en la inspección de tubería (generación de energía, Ind. Petroquímica) • Usualmente van conectados en red a una computadora y tienen varias sondas conectados al instrumento al mismo tiempo

Instrumentos de Corrientes de Eddy de múltiples frecuencias • Las ventajas de utilizar inspecciones de múltiples frecuencias – Permite obtener mayor información durante la inspección – Provee datos de comparación de una misma discontinuidad a diferentes frecuencias – Permite combinar las frecuencias lo que reduce o elimina las fuentes de ruido – Usualmente mejora la detección, interpretación y capacidades de dimensionamiento de las discontinuidades

Instrumentos de Corrientes de Eddy de múltiples frecuencias

SONDAS

SONDAS • La selección de la sonda es crítica para la obtención de la información correcta • Se deben tener en cuenta varios factores: – Requerimientos de profundidad en el material (superficie vs sub-superficie) – Requerimientos de sensibilidad – Tipo de conexiones de sonda en el instrumento (variedad) – Impedancia similar del palpador y del instrumento – Tamaño del palpador (si pequeño, menor profundidad) – Tipo de palpador (absoluto, diferencial, reflectivo, híbrido)

SONDAS • Debido a la gran variedad de sondas en corrientes de eddy, se tienen diferentes formas de clasificación • Las más comunes son tres – Sondas de superficie – Sondas de diámetro interior (ID) o “de bobina” – Sondas de diámetro exterior (OD) o “de cerco”

SONDAS • Los sondas son espirales o bobinas que son montadas muy cerca de un extremo de una carcasa plástica. • Como lo dice su nombre, implica que el tecnico debe desplazar la sonda sobre la superficie del elemento de inspección

SONDAS • Algunas de las sondas de superficie son diseñados específicamente para detección de fisuras o perforaciones – Sondas deslizantes – Sondas de anillo – Sondas para perforaciones

• Las sondas de superficie pueden ser muy pequeñas con motivo de la accesibilidad a zonas confinadas

SONDAS • Las sondas de diámetro interior, también conocidas como sondas de bobina, son usualmente devanadas circunferencialmente alrededor de una carcasa de plástico • Estas sondas son principalmente diseñadas para inspección del interior de elementos tubulares

SONDAS • Las sondas de diámetro exterior (OD) corresponden a bobinas devanadas alrededor en un elemento hueco • Esta sonda está diseñada de manera que el elemento a ser inspeccionado pase por el centro del elemento hueco • Estas sondas se utilizan para inspeccionar barras, ejes y también tubería

BLOQUES DE CALIBRACIÓN ESTÁNDARES • Para dar al inspector por corrientes de eddy información útil mientras realiza la inspección, se generan señales en el elemento que deben compararse con valores conocidos • Se tienen estándares de referencia (bloques de referencia o calibración), típicamente fabricados de un material similar al del elemento • Existen varios tipos de bloques estandarizados debido a la gran variedad de inspecciones por corrientes de eddy que se realizan

BLOQUES DE CALIBRACIÓN ESTÁNDARES • Bloques o elementos estándar de referencia

BLOQUES DE CALIBRACIÓN ESTÁNDARES • Los bloques de calibración para medición de espesores, para controlar la reducción de espesor debido a corrosión o erosión

BLOQUES DE CALIBRACIÓN ESTÁNDARES • Bloques estándar de fisuras o discontinuidades

BLOQUES DE CALIBRACIÓN ESTÁNDARES • Estándar de Tubería ASME

BLOQUES DE CALIBRACIÓN ESTÁNDARES • Referencia para recubrimientos no conductores con diferentes espesores de pintura en sustrato de aluminio

DOCUMENTOS ESTANDARIZADOS • ASTM E566 Standard Practice for Electromagnetic (Eddy Current) Sorting of Ferrous Metals • ASTM E703 Standard Practice for Electromagnetic (Eddy Current) Sorting of Nonferrous Metals • ASTM E309 Standard Practice for Eddy-Current Examination of Steel Tubular Products Using Magnetic Saturation • ASTM E376 Standard Practice for Measuring Coating Thickness by Magnetic-Field or Eddy-Current (Electromagnetic) Testing Methods • ASTM E426 Standard Practice for Electromagnetic (EddyCurrent) Examination of Seamless and Welded Tubular Products, Titanium, Austenitic Stainless Steel and Similar Alloys

DOCUMENTOS ESTANDARIZADOS • ASTM B244 Standard Test Method for Measurement of Thickness of Anodic Coatings on Aluminum and of Other Nonconductive Coatings on Nonmagnetic Basis Metals with Eddy-Current Instruments • ASTM E 1004 Electromagnetic (eddy current) measurements of electrical conductivity • NASM 1312-12. An Aerospace Industries Association/National Aerospace Standards Metric Standard: Plating Thickness Measurement (Eddy current & dimensional change methods)

ADICIONAL • • • •

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TRABAJO EN CLASE • Consultar características de la inspección de corrientes de eddy aplicada en soldaduras. - Cuáles son las razones para aplicar corrientes de eddy en la inspección de soldadura? - Cuáles son las principales características de la sonda para inspección de soldaduras por corrientes de Eddy? - Cuáles son los documentos estandarizados para inspeccionar soldaduras con corrientes de eddy? Enlistar al menos 3.

• GRACIAS POR SU ATENCIÓN