Particulas Magneticas 2017a.pdf

03/07/2017

PRINCIPIO BÁSICOS

PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

PRINCIPIO FÍSICO • El método se basa en el principio del comportamiento de los imanes: Magnetismo • Magnetismo: Fuerza invisible que tiene la habilidad de desarrollar trabajo mecánico de atracción y repulsión de materiales magnetizables • Inspección por partículas magnéticas es:

Fig. 1. Principios de magnetismo-Levitación de un imán

– Ensayo no destructivo utilizado para detectar discontinuidades superficiales y sub-superficiales – Se aplica en muestras que pueden ser magnetizadas

PRINCIPIO BÁSICOS

PRINCIPIO BÁSICOS Operaciones básicas del método: • Establecer un flujo magnético adecuado • Aplicación de las partículas magnéticas sobre la muestra • Interpretación y evaluación de resultados

APLICACIONES • Industria – – – –

Metalmécanica Aeronáutica Naval Construcción

• Productos • Soldados • Fundidos • Forjados • Rolados, etc

• Inspección – – – –

Materia prima Proceso Producto Terminado Equipo y Maquinaria Fig. 2 Mantenimiento de Equipo y Maquinaria

PRINCIPIO BÁSICOS • TEORÍA DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS 1. Campo magnético de la Tierra • Imán Gigante: polo norte y polo sur • Aplicación de brújulas: agujas magnetizadas con polos que son atraídos por los de la Tierra

2. Imantación de material ferromagnético • Materiales ferromagnéticos están constituidos por grupos de átomos en regiones microscópicas llamados “Dominios magnéticos” • Dominios: son pequeños imanes dentro de la pieza, tienen polaridad positiva y negativa en sus extremos opuestos

PRINCIPIO BÁSICOS • Material no magnetizado: Dominios orientados al azar • Cuando un material ferromagnético es sujeto a un campo magnético, los dominios se orientan o alienan paralelamente con el campo magnético externo, produciendo un IMAN, con polo norte y polo sur • Con los dominios orientados, el material ferromagnético desarrolla una fuerza total como suma de todos los dominios: FLUJO MAGNÉTICO • FLUJO MAGNÉTICO es representado por las “líneas de fuerza magnética”

Fig. 5. Dominios magnéticos en material sin magnetizar

Fig. 6. Dominios magnéticos en material magnetizado

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PRINCIPIO BÁSICOS Las líneas de fuerza magnética describen y definen la dirección de un flujo magnético, además, cuentan con una cantidad de propiedades importantes: 1. 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 2. Son continuas y siempre forman una curva o circuito cerrado, 3. Las líneas de fuerza magnética, son individuales y jamás se cruzan ni unen entre ellas 4. Su densidad disminuye con el aumento de distancia desde los polos 5. 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”.

PRINCIPIO BÁSICOS 5. UNIDADES DE MEDICIÓN - Flujo magnético: todas las líneas de fuerza en un área dada. - Unidad original: MAXWELL - Siendo 1 Maxwell=1 línea de fuerza - Sistema Internacional: Flujo Magnético se mide usando el “Weber”(Wb), siendo 1Wb=108 líneas de fuerza - Flujo Magnético por unidad de área=Densidad de Flujo - Densidad de Flujo=número de líneas de fuerza que pasan transversalmente a través de una unidad de área - Unidad de Densidad de Flujo= Tesla - Tesla= 1Wb/m^2

PRINCIPIO BÁSICOS ߮ ‫ܤ‬ൌ ‫ܣ‬ – B = Densidad de flujo, en Wb/m2 (1 Wb/m2 = 1 Tesla) – (1 Tesla = 10,000 Gauss, ó 1 Gauss = 10-4 Tesla) – ϕ= Flujo magnético, en Weber (Wb)(1 Wb = 108 líneas de fuerza) – A = Área perpendicular al flujo magnético, en m2

PRINCIPIO BÁSICOS 3. POLOS MAGNÉTICOS • Imán tiene la propiedad de atracción o repulsión localizada únicamente en polos, no en toda la superficie del imán • El flujo magnético o las líneas de fuerza, entran o sale del imán por lo polos • Por lo que un imán podrá atraer o repeler materiales ferromagnéticos solamente donde las líneas de fuerza salen o entran al imán; donde se localicen los polos Fig.7. Leyes del magnetismo

4. LEY DEL MAGNETISMO: Leyes de atracción y repulsión • Polos magnéticos diferentes se atraen (N><S / S>N / S<>S)

PRINCIPIO BÁSICOS

Fig. 8. Líneas de fuerza y campo magnético en un imán de barra

PRINCIPIO BÁSICOS • 6. Tipos de Materiales Magnéticos – Principios de aplicación de pruebas por partículas magnéticas dependen del establecimiento de un campo magnético dentro de una pieza. • Pieza fabricada con material fuertemente magnetizable

Fig. 8. Líneas de fuerza y campo magnético en un imán de barra

– “Permeabilidad Magnética” (μ) de un material: Facilidad con la cual los materiales pueden ser magnetizados – Recíproco de μ es “Reluctancia”: resistencia de un material a una fuerza de magnetización; dificultad para magnetizar un material – Propiedades magnéticas varían ampliamente y afectadas por: • Composición Química • Microestructura • Tamaño de Grano

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PRINCIPIO BÁSICOS • Influencia que tiene un campo magnético sobre los materiales: Clasificación de materiales en: – Paramagnéticos: materiales que son atraídos por campos magnéticos • No magnéticos: No ferrosos; Al, Pt, Mg, Mo, Lt, Cr, Sn. Tienen permeabilidad ligeramente mayor a la del aire (=1), por lo que no pueden ser fuertemente magnetizados • Ferromagnéticos: Ferrosos; tienen permeabilidad mucho mayor a la del aire. Hierro puede ser fácilmente magnetizado. Fe, Acero, Ni, Co.

PRINCIPIO BÁSICOS – MATERIALES DIAMAGNÉTICOS • Pocos materiales son ligeramente repelidos por campos magnéticos • Son materiales que no pueden ser magnetizados – Permeabilidad es menor a 1

• Materiales Diamagnéticos: Bismuto, Mercurio, Oro, Plata, Zinc, otros

– Fuertemente atraídos por campos magnéticos – Fácilmente magnetizados: permeabilidad mayor a 100 – Capaces de retener cierta cantidad de magnetismo Fig. 10. Materiales Ferrosos

PRINCIPIO BÁSICOS • 7. FUENTES DE MAGNETISMO – Imanes Permanentes • Producidos por tratamiento térmico de aleaciones especialmente formuladas, dentro de un campo magnético fuerte. • Durante tratamiento térmico, los dominios magnéticos son alineados y permanecen así después de remover el campo magnético externo • Aplicaciones: Magnetos, teléfonos, bocinas, instrumentos eléctricos • Fabricación de imanes: Aleaciones de Al, Ni y Co, Cu, Fe y Ni, Co y Mo • Campo terrestre: líneas de fuerza de la Tierra como Imán. Es reducido y está en el orden de 0.03mT (0.3 Gauss) • Campo terrestre: puede presentar problemas para inducir una magnetización o lograr desmagnetización

TIPOS DE IMANES • Imanes tipo Barra: • Imanes tipo Anillo: – Imán de herradura, se doble y se cierran sus extremos, formando casi un círculo cerrado: polos aun existen y las líneas de fuerza salen y entran por los polos – Cuando extremos de anillo son fundidos para formar un anillo: las líneas de fuerza existen pero están contenidas dentro del anillo ya que no existen polos magnéticos • Este imán no atrae materiales ferromagnéticos

PRINCIPIO BÁSICOS • Magnetismo mecánico inducido – Objetos magnetizados a partir de trabajo en frío (conformado o durante el servicio) de algunos materiales ferromagnéticos

• Electroimanes

– Campos magnéticos son generados dentro y alrededor de conductores eléctricos en los que fluye corriente eléctrica

Fig. 12. Electroimán

EFECTOS DE DISCONTINUIDADES EN MATERIALES

• Discontinuidades superficiales: – Asumiendo que el imán tipo anillo completo tiene una fisura en la superficie externa: Se crean un polo norte y un polo sur en los bordes de la discontinuidad – Esta fisura o grieta interrumpe el flujo uniforme de las líneas de fuerza dentro del imán: algunas de ellas serán forzadas a salir del imán – Como resultado de la salida de líneas de fuerza: fugas de flujo – El campo magnético creado por fugas de flujo: campo de fuga

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EFECTOS DE DISCONTINUIDADES EN MATERIALES • Si se espolvorean partículas magnéticas sobre el citado imán: serán atraídas por los polos creados por la grieta • Se genera una indicación a través de la concentración de partículas en la zona de la grieta • Una grieta en un imán de barra producirá un efecto similar

EFECTOS DE DISCONTINUIDADES EN MATERIALES • Superficies onduladas – En la zona de la superficie irregular ondulada, las líneas de fuerza permanecen dentro del imán – Como antes mencionado, las líneas de fuerza tienden a seguir el camino de menor resistencia magnética, por lo que permanecen dentro del imán, no se crean polos magnéticos y no existen fugas de flujo

EFECTOS DE DISCONTINUIDADES EN MATERIALES

• Las líneas de fuerza en el fondo de la grieta tienen a seguir el camino de menor resistencia magnética y permanecen en el imán • Aquellas líneas de fuerza que saltan por encima y a través de la grieta, causan fugas de flujo

EFECTOS DE DISCONTINUIDADES EN MATERIALES DISCONTINUIDADES SUBSUPERFICIALES • Imán con grieta sub-superficial: – Algunas líneas de fuerza pasan por encima y por debajo de ella – Algunas pasan a través de la grieta – Si la discontinuidad está cerca de la superficie, algunas líneas de fuerza son forzadas a salir a la superficie, provocando fugas de flujo – Partículas magnéticas se acumulan donde hay fugas de flujo – Cuando discontinuidad sub-superficial: se forman indicaciones anchas y difusas – Tamaño e 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 campo magnético

EFECTOS DE DISCONTINUIDADES EN MATERIALES DISCONTINUIDADES SUBSUPERFICIALES • Imán con grieta sub-superficial: – Algunas líneas de fuerza pasan por encima y por debajo de ella – Si la discontinuidad está cerca de la superficie, algunas líneas de fuerza son forzadas a salir a la superficie, provocando fugas de flujo – Partículas magnéticas se acumulan donde hay fugas de flujo – Cuando discontinuidad sub-superficial: se forman indicaciones anchas y difusas

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Campo circular – Campo alrededor de un conductor • Cuando una corriente eléctrica pasa por un conductor, se crea un campo magnético circular

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MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • El campo magnético alrededor de un conductor existe a todo lo largo del conductor por el que fluye la corriente eléctrica • La magnetización circular utiliza los principios de establecer un campo magnético por inducción. • Campos magnéticos circulares: las líneas de fuerza forman circuitos completos sin que existan polos magnéticos

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Métodos de magnetización Circular – Magnetización entre cabezales (por placas de contacto) • A partir de placas de contacto, se introduce la corriente en la pieza inspeccionada, como a un conductor y se crea un campo circular

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Magnetización con conductor central – Para piezas tubulares, anillos – Inspección con un campo magnético creado alrededor de un conductor, se induce un campo satisfactorio en un tubo, tanto en la superficie externa como interna – Inspección se realiza insertando una barra de cobre o un material conductor a través del componente y pasando corriente eléctrica a través de la barra

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • En la práctica, la magnetización circular se realiza de dos formas – Pasando corriente eléctrica a través de la pieza (sólidas) – Pasando corriente eléctrica a través de un conductor central (Tubulares)

• Discontinuidades detectadas con campo circular – Campo magnético circular es adecuado para detectar discontinuidades transversales al flujo magnético: paralelas al eje de la pieza inspeccionada – Discontinuidad que sea paralela al flujo magnético no provocará fugas de flujo y no serán atraídas las partículas magnéticas

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Electrodos – Los electrodos o puntas de contacto, son conductores de corriente los cuales se utilizan para magnetizar áreas localizadas – Puntas típicamente usadas son barras de cobre de ¾” de diámetro y de 6” a 8” de longitud. Pueden contar con puntas de contacto intercambiables y un interruptor integrado

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Alrededor del conductor central se crea un campo magnético circular que se induce en la pieza. • Debido a que la densidad de flujo es máxima en la superficie del conductor, el campo magnético inducido en la pieza será el máximo • Utilizando el conductor central, se establecerá el flujo magnético en las superficies interna y externa de la pieza • La densidad de flujo es máxima en la superficie interna y dependiendo del espesor de pared, algo menor en la superficie externa • La posición del conductor puede ser diferente: – Si el conductor se coloca al centro de la pieza, el campo es simétrico alrededor – Si el conductor se coloca adyacente a la superficie interna de la pieza, el campo es más fuerte en la pared cercada al conductor

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MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Campo magnético longitudinal

– La pieza se magnetiza en su longitud (Yugo, bobina, cable enrollado) – Las líneas de fuerza viajan a través de la longitud de la barra – Cualquier discontinuidad que forme un ángulo comprendido entre 45° y 90° con respecto a las líneas de fuerza, provocará fugas de flujo y atraerá las partículas magnéticas

• Discontinuidades detectadas con campo longitudinal – Se pueden detectar discontinuidades perpendiculares a la dirección del flujo magnético (90°) y hasta 45° – Serán detectadas discontinuidades transversales al eje principal de la pieza

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Campo introducido por flujo de corriente en una bobina – La magnetización longitudinal se produce pasando corriente a través de un conductor eléctrico enrollado o bobina (selenoide) – Las líneas de fuerza forman circuitos cerrados, entran al espacio interno de la bobina, salen y giran alrededor de ella por la parte externa, entonces el campo producido es paralelo al eje de la bobina – El objeto magnetizado longitudinalmente se caracteriza porque en él existen polos magnéticos, dependiendo de su longitud, normalmente en sus extremos

MAGNETIZACIÓN CON CORRIENTE ELÉCTRICA • Campo magnético inducido por yugo electromagnético – Los yugos son equipos portátiles en forma de “C” o 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, a la pieza solo se transmite el campo magnético. La corriente no entra a la pieza

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO De acuerdo a los siguientes factores: • Aleación, forma y condiciones de la pieza – Aleación: afecta la permeabilidad magnética del material. – Condiciones de las piezas porque de ello depende, en gran parte, la interpretación y evaluación de las indicaciones resultantes ya que pueden ser relevantes o no relevantes

• Tipo de corriente de magnetización – Corriente Alterna – Corriente directa rectificada – Corriente directa

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • 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 exceso de concentración de partículas magnéticas • Insuficiente corriente, provocará falta de flujo y no serán atraídas las partículas magnéticas

• Debido a que no existen muchas variables involucradas para determinar los requisitos de corriente: – Para magnetización circular entre cabezales, la corriente se estima a partir de la regla “700 a 900 amperios por pulgada de diámetro de la pieza”, (diámetro exterior en caso de piezas tubulares) – Recomendada en algunos documentos: ASME BP&V Code, Section V, Artículo 7.

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SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • La regla para el uso de 700 a 900 amperios por pulgada también se aplica para la magnetización circular con conductor central (se toma el diámetro exterior de la pieza) • Conforme la sección transversal o forma de la pieza inspeccionada es más compleja, se incrementa la dificultad para determinar el camino probable del campo magnético • Formas complicadas pueden requerir experimentación y magnetización por separado en varias proyecciones de la pieza

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • 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”. – En general, la relación entre el diámetro de la pieza y el diámetro de la bobina no debería ser mayor a un décimo.

– Para asegurar la dirección adecuada del campo – Para asegurar la corriente de magnetización

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO – La fuerza del campo que pasa a través del interior de una bobina es proporcional al producto de la corriente, en amperios, y el número de vueltas de la bobina. – Variando la corriente o el número de vueltas en la bobina se modifica la fuerza de magnetización de la bobina. La unidad de medición de la fuerza de magnetización de una bobina es Amperios-Vuelta (NI), que corresponde al amperaje actual multiplicado por el número de vueltas de la bobina.

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • Secuencia de operaciones – 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

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • Magnetización continua. – La magnetización continua se emplea en 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 y 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.

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • 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.

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SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • 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

VENTAJAS

SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO • El nivel de la densidad de flujo es crítico en la inspección por partículas magnéticas. – Se debe hacer énfasis que, para producir una buena indicación, la fuerza del campo magnético generado debe ser adecuada y su dirección favorable.

• Además, para que las indicaciones sean consistentes, la fuerza del campo debe ser controlada – Dentro de límites razonables.

• Importante que, al aplicar la prueba por partículas magnéticas el operador conozca cual es la fuerza del campo dentro de la pieza que está siendo inspeccionada. • Se encuentran disponibles varios tipos de medidores e indicadores que son herramientas utilizadas para determinar, en forma cuantitativa y cualitativa, la densidad del flujo magnético.

VENTAJAS

• 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.

DESVENTAJAS

DESVENTAJAS

• 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.

Fig. 3. No apto para inspeccionar grietas profundas o en otros materiales o

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MATERIALES DE INSPECCIÓN • CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

MATERIALES DE INSPECCIÓN

– Son fabricadas de materiales ferromagnéticos

• Propiedades físicas – Tamaño de las partículas magnéticas • 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 • Las partículas muy finas no tienden a moverse como unidades separadas sino que se aglomeran para formar grandes acumulaciones

MATERIALES DE INSPECCIÓN • Forma de las partículas magnéticas – Son una mezcla de formas esféricas y alargadas, unas proporcionan movilidad adecuada y las otras polarización magnética – Juntas se enlazan para formar cadenas o puentes pequeños para los campos de fuga y de esta manera forman las indicaciones visibles

• Densidad de las partículas magnéticas – Propiedad que afecta la movilidad de las partículas – Polvos de tipo metálico y óxido son más densos que el agua, por lo que partículas húmedas preparadas en agua o aceite tienden a asentarse cuando no son agitadas

MATERIALES DE INSPECCIÓN • PROPIEDADES MAGNÉTICAS – Alta permeabilidad • Partículas deben ser sensibles al magnetismo • Características magnéticas similares a los materiales ferromagnéticos • Alta permeabilidad de las partículas permite que puedan ser rápidamente magnetizadas y sean fácilmente atraídas y retenidas por campos de fuga débiles

– Baja retentividad • Esto significa que no retendrán prácticamente ningún magnetismo residual, para que no queden sobre la pieza cuando no son retenidas por un campo de fuga • Esto permite que sean fácilmente removidas de la superficie de la pieza inspeccionada

MATERIALES DE INSPECCIÓN • Color de las partículas magnéticas – Las partículas son coloreadas para proporcionar u color contrastante con la superficie de la pieza inspeccionada – Para resaltar la visibilidad de indicaciones pequeñas

MATERIALES DE INSPECCIÓN CLASIFICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS • Por la forma de ser transportadas – Partículas secas (aire) – Partículas en vía húmeda (agua o aceite)

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MATERIALES DE INSPECCIÓN

MATERIALES DE INSPECCIÓN • MÉTODO SECO

• Por el contraste con la superficie – Partículas visibles, no fluorescentes, contrastantes o coloreadas – Partículas fluorescentes

MATERIALES DE INSPECCIÓN

– El método es dispersar las partículas en forma de una nube ligera de polvo, lo cual proporciona un alto grado de movilidad – Las partículas flotan por encima de la pieza magnetizada y son atraídos también por los campos débiles – Las partículas utilizadas en el método seco pueden ser de diferentes colores, como rojo, negro, gris, azul, amarillo o anaranjado.

MATERIALES DE INSPECCIÓN MÉTODO SECO • Ventajas – Excelente para detectar discontinuidades sub-superficiales. – 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.

MATERIALES DE INSPECCIÓN MÉTODO SECO • 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 grandes. – 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.

MATERIALES DE INSPECCIÓN • MÉTODO HÚMEDO – La presentación de estas partículas puede ser en forma de pastas, polvo o concentrados – En forma de pasta, las partículas magnéticas deben ser disueltas en aceite para conseguir el tamaño de partícula y consistencia adecuada. No se utilizan con frecuencia – Partículas son producidas en forma de un polvo concentrado seco, que puede ser para suspensiones en aceite o en agua, para facilitar su dispersión

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MATERIALES DE INSPECCIÓN

MATERIALES DE INSPECCIÓN – 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

MATERIALES DE INSPECCIÓN • Fluorescencia.- La mayoría de suspensiones húmedas utilizan partículas fluorescentes y muchos aceites también son fluorescentes, por eso es mejor utilizar aceites con bajo nivel de fluorescencia natural.

MATERIALES DE INSPECCIÓN – 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

• Las partículas húmedas pueden ser aplicadas en forma manual o automática, bombeadas a través de boquillas, pistolas y aspersores. • Las partículas húmedas normalmente son aplicadas sobre las piezas inspeccionadas y posteriormente son recolectadas en recipientes o tanques abiertos en donde son agitadas y bombeadas, todo esto se hace en equipos de magnetización estacionarios. • Cuando se utiliza el método húmedo las partículas se encuentran suspendidas en un vehículo, el cual puede ser agua o aceite (petróleo ligero o queroseno). El vehículo de las partículas húmedas les permite flotar para que sean fácilmente atraídas hacia las fugas de flujo, pero cuando no existen fugas salen de la pieza junto con el líquido.

MATERIALES DE INSPECCIÓN MÉTODO HÚMEDO • VENTAJAS – Es el método más sensible para grietas superficiales muy finas. – 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 reutilizar

MATERIALES DE INSPECCIÓN MÉTODO HÚMEDO • DESVENTAJAS – Normalmente no es capaz de detectar discontinuidades sub-superficiales – 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

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MATERIALES DE INSPECCIÓN PARTÍCULAS VISIBLES – 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.

• Para efectuar la inspección utilizando partículas visibles se debe contar con una intensidad mínima de luz sobre la superficie de la pieza inspeccionada. • Por ejemplo, de acuerdo con el Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, Sección V, Artículo 7, se requiere una intensidad mínima de 1000 lux (100 pies-candela, fc) sobre la superficie inspeccionada para asegurar una sensibilidad adecuada durante el examen y evaluación de las indicaciones, y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709 considera esa intensidad como una recomendación.

MATERIALES DE INSPECCIÓN – Se debe contar con una intensidad mínima de luz negra sobre la superficie de la pieza inspeccionada. – De acuerdo con el Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, Sección V, Artículo 7 y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709, la intensidad de luz negra sobre la superficie inspeccionada no debe ser menor a 1000 μW/cm2. – La intensidad de la luz negra debe medirse periódicamente con un medidor de luz negra adecuado.

MATERIALES DE INSPECCIÓN 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”. – Con el uso de partículas fluorescentes se requiere cumplir con varias condiciones. Una de ellas es contar con un área de trabajo con cierto nivel de oscuridad y otra es utilizar una fuente de luz negra, con lo que se obtiene un muy alto contraste.

MATERIALES DE INSPECCIÓN – Se recomienda que el técnico adapte sus ojos a las condiciones del área oscura, por ejemplo, de acuerdo con el Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, Sección V, Artículo 7, debe esperar al menos 5 minutos y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709, recomienda esperar al menos 1 minuto, antes de iniciar el trabajo de inspección. – Se recomienda que la intensidad de luz blanca ambiental, dentro del área oscura, no sea mayor a 20 luxes

DESMAGNETIZACIÓN

MATERIALES DE INSPECCIÓN

• No siempre es necesario desmagnetizar las piezas después de una inspección, ya que el proceso es costoso y consume tiempo, no hay necesidad de realizarlo al no existir alguna buena razón para hacerlo. • La desmagnetización es necesaria cuando el campo residual en una pieza: – Pueda interferir con subsecuentes operaciones de maquinado o mecanizado, haciendo que la rebaba o viruta se adhiera a la superficie de la pieza o de la herramienta o cuchilla, con lo que resultará afectado el acabado de aquella o la vida de esta. – Pueda interferir con operaciones de los procesos de soldadura por arco, ya que si el campo es suficientemente intenso, producirá sensibles desviaciones del arco

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DESMAGNETIZACIÓN – Pueda afectar la correcta operación de instrumentos sensibles a los campos magnéticos, tales como brújulas, etc., o porque pueda interferir de alguna forma en el funcionamiento de equipos o instrumentos incorporados en la estructura donde va a ser instalada la pieza – Pueda afectar el funcionamiento de la propia pieza; cuchillas o sierras de corte trabajarán mal, e incluso llegarán a romperse, si se adhieren las rebabas o virutas a la superficie. – Pueda causar daños en partes móviles, por captura de partículas de metal o incluso partículas magnéticas. Este es el caso de las bolas o rodillos de los rodamientos o los dientes de engranes.

DESMAGNETIZACIÓN – La pieza va a ser subsecuentemente magnetizada en diferentes direcciones, con el mismo nivel o a un nivel más alto que el utilizado originalmente. – El campo magnético contenido en una pieza terminada es tal que no existen fugas de flujo externas que puedan medirse por medios ordinarios. Por ejemplo, en la magnetización circular de tubería soldada o sin costura. – Punto de Curie: Temperatura a la cual un material ferromagnético no podrá ser mayormente magnetizado por fuerzas externas y en donde se pierde su magnetismo residual; aproximadamente entre 649 a 871°C para la mayoría de los metales.

REGISTRO DE INDICACIONES RELEVANTES O VERDADERAS • Transferencia con cinta adhesiva – Uno de los métodos mecánicos más simples y antiguos de registro de indicaciones de partículas magnéticas es la trasferencia con cinta adhesiva transparente. – Una vez que se ha producido la indicación se remueve el exceso de partículas a su alrededor, se coloca una pieza de cinta adhesiva transparente lo suficientemente larga y se presiona firmemente sobre la indicación. Se retira la cinta y se adhiere al papel que será retenido como registro.

DESMAGNETIZACIÓN • Cuando la desmagnetización no es necesaria – Las piezas son de un material suave (aceros blandos de bajo contenido de carbono) y de baja retentividad. En este caso, el campo remanente es muy bajo o desaparece prácticamente al dejar de actuar la fuerza de magnetización. – La pieza forma parte de una estructura soldada, una fundición grande, una caldera, etc. En estos casos, aunque el material presente algún campo residual, no es probable que afecte el funcionamiento adecuado de la pieza. – La pieza sufrirá, posteriormente, un tratamiento térmico por encima del punto de Curie *, cerca de 770°C. Por encima de esta temperatura, el acero se vuelve no magnético y en el enfriamiento queda totalmente desmagnetizado. – La pieza va a ser magnetizada de cualquier forma en procesos posteriores, por ejemplo, al sujetarla en un plato magnético.

REGISTRO DE INDICACIONES RELEVANTES O VERDADERAS • Dibujos o croquis – Es el método más simple para el registro de indicaciones – El dibujo o croquis debe ser detallado y descriptivo, por lo que debe incluir una marca fácil de reconocer y rastrear sobre el área inspeccionada para que la indicación pueda ser localizada y orientada adecuadamente. – Las dimensiones y orientación de la indicación, con relación a la pieza, deben ser bastante exactas, esto se debe a que ello puede originar una evaluación enfática o acentuada, de ser necesario.

REGISTRO DE INDICACIONES RELEVANTES O VERDADERAS • FOTOGRAFÍA – La fotografía es el método recomendado para obtener registros de indicaciones de partículas magnéticas de alta calidad, pero no es el método más simple ni menos costoso. – En ocasiones se necesita experiencia para obtener resultados de calidad, junto con equipo apropiado. – La fotografía proporcionará la localización y orientación de la discontinuidad con relación a las piezas, así como también su dimensión. – Aunque puede ser necesario fotografiar la pieza y la indicación por separado con marcas guía sobre la pieza.

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REGISTRO DE INDICACIONES RELEVANTES O VERDADERAS • Fotografía

DOCUMENTOS • El técnico en ensayos no destructivos calificado como Nivel II o III debe estar familiarizado con el manejo e interpretación de documentos que son aplicables al método en el que está calificado y a los productos que le corresponde inspeccionar. • Cada inspección puede estar gobernada por uno o más procedimientos que han sido elaborados y estructurados para cumplir con reglas o criterios de esos documentos aplicables. • Existe un gran número de organizaciones responsables de la edición y revisión de estos documentos, por mencionar algunos: – ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos), – AWS (Sociedad Americana de Soldadura), – API (Instituto Americano del Petróleo),

DOCUMENTOS APÉNDICE 6 (ASME BPV CODE SEC. VIII, DIV. 1) INSPECCION POR PARTICULAS MAGNÉTICAS Evaluación de Indicaciones. – Las indicaciones serán reveladas por la retención de las partículas magnéticas. – No todas las indicaciones son necesariamente imperfecciones – La rugosidad excesiva en la superficie, variaciones en la permeabilidad magnética (tales como los extremos de las zonas afectadas térmicamente), etc., pueden producir indicaciones parecidas a imperfecciones. – Una indicación de una imperfección puede ser más grande que la discontinuidad que la causa; sin embargo, el tamaño real de la indicación es la base para la evaluación.

DOCUMENTOS APÉNDICE 6 (ASME BPV CODE SEC. VIII, DIV. 1) INSPECCION POR PARTICULAS MAGNÉTICAS Criterios de aceptación Estos estándares de aceptación deben aplicarse a menos que otros estándares más estrictos sean especificados para materiales o aplicaciones específicas dentro de esta División: • Todas las superficies examinadas deben estar libres de: a) Indicaciones lineales relevantes. b) Indicaciones redondas relevantes mayores de 3/16 de pulgada (4.8 mm). c) Cuatro o más indicaciones redondas relevantes alineadas y separadas por 1/16 de pulgada (1.6 mm) o menos de extremo a extremo.

DOCUMENTOS – Solamente indicaciones que tengan cualquier dimensión mayor que 1/16 de pulgada (1.6 mm) deben ser consideradas relevantes. a) Una indicación lineal es aquella que tenga una longitud mayor que tres veces su ancho. b) Una indicación redonda es aquella de forma circular o elíptica que tenga una longitud igual o menor que tres veces su ancho. c) Cualquier indicación cuestionable o dudosa debe ser reexaminada para determinar, en todo caso, si es o no relevante.

DOCUMENTOS ESTANDARIZADOS • ASTM E709 Guide for Magnetic Particle Testing • ASTM E 1444 Standard Practice for Magnetic Particle Testing • ASME SEC V ART 7 • API 1104, secciones 9,4

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ADICIONAL • VIDEO 1 – https://www.youtube.com/watch?v=qpgcD5k149 4

• VIDEO 2 – https://www.youtube.com/watch?v=SrJnA7nuCGs

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