particulas magneticas
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................2
OBJETIVO........................................................................................................................................3
MARCO TEÓRICO.........................................................................................................................4
3.1.- PRINCIPIOS DE LOS IMANES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS.............................................................................................................................4
VENTAJAS...........................................................................................................................4
DESVENTAJAS...................................................................................................................5
CARACTERÍSTICAS DE LOS CAMPOS MAGNETICOS.............................................6
3.2.- EFECTOS DE LAS DISCONTINUIDADES EN LOS MATERIALES.............................8
DISCONTINUIDADES SUPERFICIALES........................................................................8
SUPERFICIES ONDULADAS................................................................................................9
DISCONTINUIDADES SUBSUPERFICIALES................................................................9
FUERZA DE UN CAMPO DE FUGA................................................................................9
FORMACIÓN DE INDICACIONES.................................................................................10
3.3. MAGNETIZACIÓN POR MEDIO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA.........................11
I. CAMPO CIRCULAR.........................................................................................................11
1. Campo alrededor de un conductor.........................................................................11
3.4 SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO DE LA MAGNETIZACIÓN Y DE PRINCIPIOS DE DESMAGNETIZACIÓN..............................................................................25
3.5. MATERIALES DE INSPECCIÓN.....................................................................................33
3.6 EQUIPOS PARA LA PRUEBA POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS Y LAS DISCONTINUIDADES QUE SE PRESENTAN.....................................................................41
DESMAGNETIZACIÓN................................................................................................................48
CONCLUSIÓN...............................................................................................................................50
BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................51
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INTRODUCCIÓN
El tema nos habla de las ventajas que podemos tener al usar el método de
partículas magnéticas ya que no requieren muy altos los costos. Pero también sus
limitaciones ya que no podemos sacar los mejores resultados Es un método
practico y fácil de hacer.
Nos dice que los Ensayos No Destructivos son herramientas de control de calidad
o proceso que permite diagnosticar preventivamente las condiciones de un
equipamiento, deterioro de un componente o su mal funcionamiento, análisis de
piezas recién fabricadas o reparadas.
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OBJETIVO
Al finalizar esta unidad, ya estaremos familiarizados con los alcances y
limitaciones del método de inspección de partículas magnéticas y seremos
capaces de organizar y reportar los resultados de las inspecciones.
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MARCO TEÓRICO.
3.1.- PRINCIPIOS DE LOS IMANES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS CAMPOS MAGNÉTICOS.
El principio físico en el que se basa el método de inspección por partículas
magnéticas es el “Magnetismo”. El principio se basa en el comportamiento de los
imanes.
Magnetismo es: “La fuerza invisible que tiene la habilidad de desarrollar trabajo
mecánico de atracción y repulsión de materiales magnetizables”.
La inspección por partículas magnéticas es un ensayo no destructivo que se
emplea para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, en
muestras que pueden ser magnetizadas.
Consta de tres operaciones básicas:
1. Establecer un flujo magnético adecuado,
2. Aplicación de las partículas magnéticas, y
3. Interpretación y evaluación de los resultados.
VENTAJAS Inspección relativamente rápida y de bajo costo,
Equipo relativamente simple, provisto de controles utilizados para ajustar la
corriente y un amperímetro visible para verificar la fuerza de magnetización
que ha sido creada para la inspección,
Equipo portátil y adaptable a muestras pequeñas o grandes,
Se requiere menor limpieza que en líquidos penetrantes,
Se pueden detectar discontinuidades subsuperficiales,
Las indicaciones se forman directamente en la superficie de la muestra,
No se requiere de lecturas electrónicas de calibración o mantenimiento
excesivo,
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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 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.
1. Campo magnético de la TierraSi consideramos a la tierra como un imán gigante, ya que tiene un polo norte y un
polo sur, la aguja de una brújula normal, la cual es simplemente una manecilla de
acero magnetizada y suspendida en un eje libre para girar, es atraída por el
campo magnético de la tierra, siempre indicando la misma dirección.
2. Imantación de un material ferromagnéticoLos materiales ferromagnéticos están constituidos por grupos de átomos en
regiones microscópicas llamados “Dominios magnéticos”. Estos dominios en sí
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son pequeños imanes dentro de la pieza, tienen una polaridad positiva y una
negativa en sus extremos opuestos.
Si el material no está magnetizado, tales dominios están orientados al azar,
normalmente paralelos con los ejes de los cristales del material, y la componente
magnética es nula.
Cuando el material es sujeto a un campo magnético, los dominios se orientan o
alinean paralelamente con el campo magnético externo, produciendo así un imán.
Una vez que los dominios han sido orientados, el material ferromagnético se ha
convertido en un imán, con un polo norte y un polo sur.
Con los dominios orientados, el material ferromagnético desarrolla una fuerza total
que es igual a la suma de la fuerza de todos los dominios. Ésta fuerza total es
conocida como “Flujo Magnético”.
Las líneas de fuerza magnética describen y definen la dirección de un flujo
magnético, además, cuentan con una cantidad de propiedades importantes:
Tienen una dirección definida, salen por el polo norte, entran por el polo sur
y continúan así su camino a través del imán, desde el polo sur al polo norte,
Son continuas y siempre forman una curva o circuito cerrado,
Las líneas de fuerza magnética, son individuales y jamás se cruzan ni unen
entre ellas,
Su densidad disminuye con el aumento de distancia desde los polos, y
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”.
CARACTERÍSTICAS DE LOS CAMPOS MAGNETICOS
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Imanes Tipo BarraSi enderezamos un imán de herradura, tendríamos como resultado un imán tipo
barra, como se ilustra en la figura No. 8. El imán de barra tiene las mismas
características que el imán de herradura.
Imanes Tipo AnilloSi al imán de herradura lo doblamos y sus extremos los cerramos, formando casi
un círculo cerrado, este se comporta de manera idéntica al imán de herradura. Los
polos magnéticos aún existen y las líneas de fuerza salen y entran por los polos.
Cuando los extremos del imán son doblados y fundidos para formar un anillo, en
lugar de tener un imán circular abierto, se tendrá un imán circular cerrado, como
ilustra la figura.
Las líneas de fuerza existen pero quedan contenidas completamente dentro del
anillo, ya que no existen polos magnéticos, por lo tanto, este imán no atrae
materiales ferromagnéticos.
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3.2.- EFECTOS DE LAS DISCONTINUIDADES EN LOS MATERIALES.
DISCONTINUIDADES SUPERFICIALESSupongamos que el imán tipo anillo completo tiene una grieta en la superficie
externa, creándose inmediatamente un polo norte y un polo sur en los bordes de la
discontinuidad. Ésta grieta interrumpe el flujo uniforme de las líneas de fuerza
dentro del imán, por lo que algunas de ellas se verán forzadas a salir del imán. Las
líneas de fuerza que se ven forzadas a salir del imán, como resultado de la grieta,
se conocen como “fugas de flujo”. El campo magnético creado por las fugas de
flujo es llamado “campo de fuga”.
Por lo tanto, si se espolvorean partículas magnéticas sobre el citado imán, éstas
serán atraídas por los polos creados por la grieta, produciendo una indicación, por
la concentración de partículas en la zona de la grieta.
Una grieta en el imán de barra producirá un efecto similar, por lo que también
causará fugas de flujo.
Las líneas de fuerza en el fondo de la grieta tienden 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 (campos de fuga),
debido a la formación de polos norte y sur originados por la grieta.
Si ahora, también consideramos un imán de barra con un corte en el centro,
también se tendrán fugas de flujo.
El imán con el corte en el centro se comporta de la misma forma que el imán de
barra con la grieta. En cualquier imán, los materiales como el hierro y el acero
serán atraídos hacia sus polos magnéticos.
Cuando se detecta una discontinuidad abierta a la superficie, tal como una grieta,
se forman indicaciones angostas y bien definidas.
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SUPERFICIES ONDULADASSi ahora observamos una irregularidad superficial, tal como una superficie
ondulada, en la zona de la superficie irregular ondulada, las líneas de fuerza
permanecen dentro del imán.
Como ya se mencionó, las líneas de fuerza tienden a seguir el camino de menor
resistencia magnética, por lo cual permanecen dentro del imán. Como resultado,
no se crean polos magnéticos por lo que no existen fugas de flujo.
DISCONTINUIDADES SUBSUPERFICIALESSupongamos ahora que tenemos otro imán, que contiene una grieta sub
superficial. Con ésta grieta sub superficial algunas de las líneas de fuerza pasan
por encima y por debajo de ella. Algunas pasan a través de la grieta y, si la
discontinuidad está cerca de la superficie, algunas son forzadas a salir a la
superficie, provocando fugas de flujo. Si espolvoreamos partículas magnéticas, se
producirá una acumulación de partículas donde se encuentran las fugas de flujo.
Cuando se detecta una discontinuidad subsuperficiales normalmente se forman
indicaciones anchas y difusas. El tamaño y la intensidad de la indicación
dependen de: la proximidad de la discontinuidad con la superficie, el tamaño y
orientación de la discontinuidad, la intensidad y distribución del flujo magnético.
FUERZA DE UN CAMPO DE FUGALa distorsión o fuerza de un campo de fuga, producido por una discontinuidad,
depende de varios factores indicados a continuación:
1.- El número de las líneas de fuerza; éste factor es afectado por varias
características de la propia discontinuidad:
a) El ancho de la discontinuidad (la distancia entre sus polos);
b) La longitud de la discontinuidad;
c) La profundidad de la discontinuidad;
d) La forma de la discontinuidad;
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e) La orientación de la discontinuidad. La discontinuidad debe estar orientada
a 90°, y hasta 45°, con respecto a la dirección del flujo magnético.
2.- La condición de la superficie.
3.- La fuerza del flujo magnético generado, el cual es controlado por el amperaje
utilizado para generar el campo magnético.
La fuerza del campo de fuga determina directamente el número de partículas
magnéticas que pueden ser atraídas para formar una indicación.
FORMACIÓN DE INDICACIONESCuando las partículas magnéticas son atraídas al sitio donde se localiza una fuga
de flujo, ellas producen una indicación que es visible para el ojo humano, bajo
condiciones de iluminación adecuada. La formación de las indicaciones depende
de las características de las líneas de fuerza.
Cuando las partículas son atraídas hacia las fugas de flujo y se acercan a los
polos magnéticos, más líneas de flujo fluyen hacia ellas. Esto concentra las líneas
de flujo a través de los caminos de baja reluctancia que forman las partículas de
material ferromagnético. Esta es la acción principal que provoca que las partículas
sean recolectadas por las fugas de flujo y subsecuentemente formen indicaciones
de discontinuidades.
Ya que las partículas magnéticas son solamente atraídas y se mantienen donde
las líneas de fuerza salen y entran de la superficie de la pieza inspeccionada, no
se producen indicaciones verdaderas a menos que las líneas de fuerza crucen una
discontinuidad.
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3.3. MAGNETIZACIÓN POR MEDIO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA.
I. CAMPO CIRCULAR1. Campo alrededor de un conductor
Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, se crea un campo
magnético circular, como se muestra en la imagen.
El campo magnético alrededor de un conductor existe a todo lo largo del conductor
por el que fluye corriente eléctrica. Cuando el conductor tiene una configuración
uniforme, la densidad de flujo o número de líneas de fuerza por unidad de área, es
uniforme a lo largo del conductor y es directamente proporcional a la intensidad de
la corriente eléctrica, y disminuye con el incremento de distancia desde el
conductor.
Variando la intensidad de la corriente eléctrica en el conductor, el número de
líneas de fuerza variará en el campo magnético. Al incrementar la fuerza de
magnetización (la intensidad de la corriente eléctrica) se incrementa el número de
las líneas de fuerza, resultando en un incremento de la densidad del campo
magnético. Y en el caso contrario, al reducir la fuerza de magnetización se reduce
la densidad del campo magnético.
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La magnetización circular utiliza los principios del establecimiento de un campo
magnético por inducción. Debido a que el cobre y el aluminio son materiales no
magnéticos, las líneas de fuerza no permanecerán en el material. En su lugar, el
campo magnético se establece alrededor del material.
Una característica de los campos magnéticos circulares es que las líneas de
fuerza forman circuitos completos sin que existan polos magnéticos.
Fig. Campo magnético alrededor de un conductor.
2. Regla de la mano derecha
La forma más sencilla para determinar la dirección de las líneas de fuerza,
alrededor de un conductor recto en el que fluye corriente eléctrica y en cual se
conoce el sentido del flujo de corriente, es la regla de la mano derecha, ver la
imagen.
Esta ayuda simple requiere imaginar que el conductor se empuña con la mano
derecha, con el dedo pulgar apuntando en la dirección del flujo de corriente
eléctrica (de positivo a negativo) y los dedos restantes, cerrados alrededor del
conductor, estarán indicando la dirección y el sentido en los que fluyen las líneas
de fuerza.
Raramente es de importancia práctica el sentido actual del campo magnético, lo
más importante del concepto es que la dirección del campo magnético tiene una
relación perpendicular con la dirección del flujo de corriente.
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La regla de la mano derecha funciona idénticamente para materiales magnéticos y
no magnéticos. La única diferencia entre los dos, es que el campo magnético se
forma fuera del material no magnético, y en el material magnético el campo
permanece en su interior.
Fig. Regla de la mano derecha
3. Magnetización circular inducida en materiales
Cuando fluye una corriente eléctrica a través de un material ferromagnético, el
campo magnético se establece dentro del material. Las líneas de fuerza
permanecen dentro de él. Porque es permeable y las conduce fácilmente.
También en este caso el campo magnético se encuentra a 90° con respecto a la
dirección del flujo de corriente eléctrica.
En la práctica, la magnetización circular se realiza de dos formas:
a) Pasando corriente eléctrica directamente a través de la pieza
Piezas largas cilíndricas sólidas
Por ejemplo, en la inspección de una barra de material ferromagnético, se conoce
como magnetización entre cabezales y produce un campo magnético circular.
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Cuando una barra es magnetizada entre cabezales, el campo magnético es más
fuerte cerca de la superficie de la barra. El campo se incrementa desde cero, en el
centro de la barra, hasta un máximo en la superficie.
La figura se muestra la distribución gráfica del campo magnético generado en una
barra de acero redonda. La intensidad o fuerza del campo magnético es referida, a
menudo, como la densidad de flujo.
Fig. Distribución del campo magnético.
En la gráfica anterior se puede observar que la intensidad del campo (fuerza), es
cero en el centro de la barra. La densidad de flujo se incrementa gradualmente
hasta alcanzar su máximo valor (F1) en la superficie de la barra. También, se
puede observar que inmediatamente fuera de la superficie de la barra, la fuerza
del campo decrece rápidamente. La mayor pérdida es inmediata y el remanente es
imperceptible.
Piezas de forma irregular
Si consideramos una barra de acero cuadrada, cuando circula una corriente a
través de ella, en su interior será establecido un campo magnético circular, ver la
figura.
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Fig. Barra cuadrada
b) Pasando corriente eléctrica a través de un conductor central
Piezas tubularesCuando se inspeccionan tubos pasando corriente eléctrica a través de ellos, el
flujo magnético se eleva hacia la superficie externa, con un flujo casi imperceptible
en la superficie interna. Pero, la superficie interna puede ser tan importante como
la superficie externa para detectar discontinuidades.
Con un campo magnético creado alrededor de un conductor, es posible inducir un
campo satisfactorio en un tubo, tanto en la superficie externa como en la superficie
interna.
Recordemos que en un conductor en el que fluye una corriente eléctrica se crea
un campo magnético en su alrededor, con las líneas de fuerza que giran alrededor
del conductor, y lo hacen en sentido contrario a las manecillas del reloj.
Esta forma de inspección se lleva a cabo insertando una barra de cobre, o de
algún otro material conductor, a través del componente y pasando la corriente
eléctrica a través de la barra, ver la figura.
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Este método es llamado magnetización con “conductor central”.
Fig. Conductor central en la inspección de un tubo
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 como se
ilustra en la figura.
Fig. Conductor central en la inspección de un tubo.
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4. Métodos de magnetización circular
La magnetización circular induce un campo magnético dentro de las piezas en tres
formas:
Por inducción directa, que se conoce como magnetización entre cabezales,
Inducción directa por medio de electrodos,
Inducción indirecta, conocida como magnetización con conductor central.
a) Magnetización entre cabezales (por placas de contacto)
En este método de magnetización las placas de contacto introducen la corriente
en la pieza inspeccionada, como a un conductor, y se crea un campo circular a su
alrededor, ver la figura.
Fig. Magnetización entre cabezales.
La inspección debe ser realizada de tal manera que las superficies de la pieza no
sean dañadas físicamente por la presión ejercida, o bien, por el calor producido
por un arco eléctrico o alta resistencia en los puntos de contacto. Para asegurar
que la resistencia al paso de corriente sea lo más baja posible y evitar quemadas
en la superficie de la pieza, los puntos de contacto deben ser lo más grandes
posible.
La magnitud de la corriente utilizada depende de las dimensiones transversales (el
diámetro) de la pieza.
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b) Electrodos (puntas de contacto)
Los electrodos, o puntas de contacto, son conductores de corriente, los cuales se
utilizan para magnetizar áreas localizadas.
Las puntas usadas son típicamente barras de cobre de 3/4” de diámetro y de 6” a
8” de longitud, montadas en soportes o manerales individuales o duales, como se
observa en la figura y pueden contar con puntas de contacto de cobre o aluminio
intercambiables, y un interruptor integrado.
Fig. Puntas de contacto con manerales individuales.
Debe tenerse mucha precaución debido a la posibilidad de producir quemaduras
por arco en las piezas inspeccionadas, específicamente en los puntos de contacto,
por lo cual las puntas de contacto deben mantenerse limpias. Con esta técnica se
produce un campo circular alrededor de las puntas.
Existen algunas variables de la técnica para su aplicación: utilizando imanes o
pinzas. Las puntas se conectan a la fuente de corriente mediante cables que
normalmente son flexibles de calibre 00 con cubierta de hule. Hasta donde sea
práctico, los cables deben ser lo más cortos posible.
La magnitud de la corriente utilizada depende del espesor de la pieza
inspeccionada y de la separación entre las puntas.
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Se considera que la magnetización es más efectiva cuando las puntas están
separadas de 15 a 20 cm (6 a 8 pulgadas), pero pueden usarse con separaciones
de 7.6 a 20 cm (3 a 8 pulgadas).
c) Magnetización con conductor central
Para la inspección de piezas cilíndricas huecas, por ejemplo tubos o anillos, se
utiliza un conductor central que induce un campo circular.
La posición del conductor puede ser diferente, y es muy importante:
a) Si el conductor se coloca al centro de la pieza, el campo es simétrico
alrededor.
b) Si el conductor se coloca adyacente a la superficie interna de la pieza, el
campo es más fuerte en la pared cercana al conductor.
Para la inspección de tubos pequeños es preferible que el conductor sea colocado
al centro, para que el campo sea uniforme para la detección de las
discontinuidades que existen en cualquier punto sobre las superficies del tubo. Sin
embargo, en el caso de tubos, anillos o recipientes a presión de diámetros
grandes, la corriente necesaria para producir campos magnéticos con la fuerza
adecuada para la inspección de la circunferencia completa, podría ser
excesivamente grande.
En cambio, colocando el conductor adyacente a la pared, dejando activada la
corriente o realizando una serie de “disparos” conforme el tubo es girado sobre su
eje, puede ser producido un campo con la fuerza suficiente, y utilizando corrientes
mucho menores. Para este caso, se considera que la región efectiva para la
inspección es de aproximadamente cuatro veces el diámetro del conductor central.
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La ventaja principal de utilizar un conductor central es que, al no existir contacto,
entre el conductor y la pieza inspeccionada, virtualmente se elimina la posibilidad
de quemaduras por arco.
La magnitud de la corriente utilizada depende de varios factores, por ejemplo la
posición del conductor, el diámetro exterior y el espesor de la pieza, y el diámetro
del, conductor.
Con el conductor colocado al centro de la pieza el campo producido es máximo en
su superficie interna, y los requisitos de corriente de magnetización son los
mismos que para una pieza sólida con el mismo diámetro exterior.
En algunas ocasiones las piezas inspeccionadas son demasiado grandes, cuando
este caso se presenta, se puede emplear el cable que conduce la corriente
eléctrica desde el generador, como conductor central.
5. Discontinuidades detectadas con campo circular
Un campo magnético circular es adecuado para detectar discontinuidades que
sean transversales al flujo magnético, en este caso, que sean paralelas al eje de la
pieza inspeccionada, como se ilustra en la imagen.
Fig. Inspección en un árbol de levas con magnetización circular
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Una discontinuidad que sea paralela al flujo magnético no provocará fugas de flujo
y no serán atraídas las partículas magnéticas.
II. CAMPO LONGITUDINAL.
Con un campo magnético longitudinal, la pieza se magnetiza en su longitud. Un
ejemplo es colocar un árbol de levas en un campo magnético longitudinal, como
se observa en la imagen.
Fig. Inspección de un árbol d levas con un campo longitudinal y la de la derecha
campo longitudinal en un imán de barra
Las líneas de fuerza viajan a través de la longitud de la barra, de sur a norte.
Cualquier discontinuidad que forme un ángulo comprendido entre 45° y 90°, con
respecto a las líneas de fuerza, provocará fugas de flujo que ejercerán la atracción
de partículas magnéticas.
1. CAMPO PRODUCIDO POR FLUJO DE CORRIENTE EN UNA BOBINA
La magnetización longitudinal se produce pasando corriente a través de un
conductor eléctrico enrollado en espiras múltiples o bobina.
Ya que las líneas de fuerza forman circuitos cerrados, entran al espacio interno de
la bobina salen y giran alrededor de ella, por la parte externa, de forma “toroidal”.
Entonces, el campo producido es paralelo al eje de la bobina.
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Los conductores eléctricos enrollados, que forman una bobina, son
frecuentemente identificados como “solenoides”.
Cuando se utiliza una bobina fabricada con un conductor eléctrico, las líneas de
fuerza alrededor de cada vuelta del enrollado se combinan, con lo cual se
incrementa la densidad de flujo.
Un objeto magnetizado longitudinalmente se caracteriza porque en él existen
polos magnéticos, dependiendo de su longitud, normalmente en sus extremos.
2. INTENSIDAD DEL CAMPO PRODUCIDO POR UNA BOBINA
La mayor densidad del campo se encuentra cerca de la superficie interna de la
bobina y disminuye hacia el centro de la bobina. La unidad de medición de la
intensidad en una bobina es amperios-vuelta (NI), esto es el amperaje actual
multiplicado por el número de vueltas o espiras de la bobina.
El campo efectivo se extiende hacia ambos lados de la bobina. Para hierro suave,
el cual es altamente permeable, corresponde a una distancia de 22.86 cm (9”); la
longitud efectiva para acero duro, el cual tiene baja permeabilidad, es de 15.24 cm
(6”).
De lo anterior se puede concluir que cualquier discontinuidad dentro del rango de
15.24 cm a 22.86 cm (6” a 9”) hacia ambos lados de la bobina, desarrollará fugas
de flujo con suficiente fuerza para atraer partículas magnéticas.
Las discontinuidades que no se encuentren dentro del rango mencionado no
producirán fugas de flujo con suficiente fuerza; en otras palabras, una pieza mayor
de 30.48 cm a 45.72 cm (12” a 18”) necesitaría, al menos, dos magnetizaciones
para que sean atraídas las partículas magnéticas hacia las discontinuidades.
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Por ejemplo, de acuerdo con la imagen 28 la pieza deberá desplazarse hacia la
derecha, de tal forma que la discontinuidad quede entre 15.24 cm a 22.86 cm (6” a
9”) a partir del extremo de la bobina.
Fig. Magnetización con bobina de una pieza larga
3. CAMPO MAGNÉTICO INDUCIDO POR YUGO ELECTROMAGNÉTICO
Los yugos son equipos portátiles en forma de “C” (herradura), los cuales, inducen
un campo magnético longitudinal entre sus polos (piernas), y son usados para
magnetización local.
El campo magnético es generado en un sistema de bobina, localizada dentro del
yugo, y transmitido a la pieza a través de sus polos. En la magnetización con yugo
no existe el riesgo de producir quemadas por arco, gracias a que se transmite a la
pieza solamente el campo magnético, la corriente no entra a la pieza, ver la
imagen 29.
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Fig. Magnetización con yugo
Existen yugos electromagnéticos que operan con corriente alterna solamente y
otros que operan con corriente alterna y rectificada de media onda. Pueden contar
con piernas fijas o articuladas, las cuales permiten ajustar el contacto en
superficies irregulares o en superficies unidas en ángulo.
El valor de la corriente de magnetización utilizada depende del modelo del yugo.
La magnetización con yugo es más efectiva cuando las piernas se encuentran
separadas entre 7.6 cm y 20 cm (3 a 8 pulgadas).
4. DISCONTINUIDADES DETECTADAS CON CAMPO LONGITUDINAL
En conclusión, mencionaremos que con la magnetización longitudinal (bobina,
cable enrollado y yugo) se pueden detectar discontinuidades perpendiculares a la
dirección del flujo magnético (90°) y hasta 45°, esto significa que, en el caso de la
bobina y el cable enrollado, serán detectadas las discontinuidades transversales al
eje de la pieza.
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5. VENTAJAS DE LA MAGNETIZACIÓN LONGITUDINAL
La magnetización longitudinal ofrece la facilidad de inspeccionar piezas con
posibles discontinuidades orientadas transversalmente al eje principal, por ejemplo
en barras, flechas, tubos, etc.
La rapidez y forma práctica de colocar la bobina sobre la pieza, permite realizar
con agilidad la inspección.
3.4 SELECCIÓN DEL MÉTODO APROPIADO DE LA MAGNETIZACIÓN Y DE PRINCIPIOS DE DESMAGNETIZACIÓN.
Métodos para inducir el flujo de corriente en las piezas como: Placas de contacto o
puntas y las descontinuidades reveladas por los campos circulares producidos por
las piezas.
Magnetización con Corriente Eléctrica.
Campo circular
1. Campo alrededor de un conductor
Cuando una corriente eléctrica circula por un conductor, se crea un campo
magnético circular.El campo magnético alrededor de un conductor existe a todo lo
largo del conductor por el que fluye corriente eléctrica. Cuando el conductor tiene
una configuración uniforme, la densidad de flujo o número de líneas de fuerza por
unidad de área, es uniforme a lo largo del conductor y es directamente
proporcional a la intensidad de la corriente eléctrica, y disminuye con el
incremento de distancia desde el conductor. Variando la intensidad de la corriente
eléctrica en el conductor, el número de líneas de fuerza variará en el campo
magnético. Al incrementar la fuerza de magnetización (la intensidad de la corriente
eléctrica) se incrementa el número de las líneas de fuerza, resultando en un
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incremento de la densidad del campo magnético. Y en el caso contrario, al reducir
la fuerza de magnetización se reduce la densidad del campo magnético.
La magnetización circular utiliza los principios del establecimiento de un campo
magnético por inducción. Debido a que el cobre y el aluminio son materiales no
magnéticos, las líneas de fuerza no permanecerán en el material. En su lugar, el
campo magnético se establece alrededor del material. Una característica de los
campos magnéticos circulares es que las líneas de fuerza forman circuitos
completos sin que existan polos magnéticos.
2. Regla de la mano derecha
La forma más sencilla para determinar la dirección de las líneas de fuerza,
alrededor de un conductor recto en el que fluye corriente eléctrica y en cual se
conoce el sentido del flujo de corriente, es la regla de la mano derecha.Esta ayuda
simple requiere imaginar que el conductor se empuña con la mano derecha, con el
dedo pulgar apuntando en la dirección del flujo de corriente eléctrica (de positivo a
negativo) y los dedos restantes, cerrados alrededor del conductor, estarán
indicando la dirección y el sentido en los que fluyen las líneas de fuerza.
Raramente es de importancia práctica el sentido actual del campo magnético, lo
más importante del concepto es que la dirección del campo magnético tiene una
relación perpendicular con la dirección del flujo de corriente. La regla de la mano
derecha funciona idénticamente para materiales magnéticos y no magnéticos. La
única diferencia entre los dos, es que el campo magnético se forma fuera del
material no magnético, y en el material magnético el campo permanece en su
interior.
3. Magnetización circular inducida en materiales
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Cuando fluye una corriente eléctrica a través de un material ferromagnético, el
campo magnético se establece dentro del material. Las líneas de fuerza
permanecen dentro de él, porque es permeable y las conduce fácilmente. También
en este caso el campo magnético se encuentra a 90° con respecto a la dirección
del flujo de corriente eléctrica.
4. Métodos de magnetización circularLa magnetización circular induce un campo magnético dentro de las piezas en tres
Formas:
● Por inducción directa, que se conoce como magnetización entre cabezales,
● Inducción directa por medio de electrodos,
● Inducción indirecta, conocida como magnetización con conductor central.
a) Magnetización entre cabezales (por placas de contacto)
En este método de magnetización las placas de contacto introducen la corriente
en la pieza inspeccionada, como a un conductor, y se crea un campo circular a su
alrededor. La inspección debe ser realizada de tal manera que las superficies de la
pieza no sean dañadas físicamente por la presión ejercida, o bien, por el calor
producido por un arco eléctrico o alta resistencia en los puntos de contacto. Para
asegurar que la resistencia al paso de corriente sea lo más baja posible y evitar
quemadas en la superficie de la pieza, los puntos de contacto deben ser lo más
grandes posible. La magnitud de la corriente utilizada depende de las dimensiones
transversales (el diámetro) de la pieza.
b) Electrodos (puntas de contacto)
Los electrodos, o puntas de contacto, son conductores de corriente, los cuales se
utilizan para magnetizar áreas localizadas. Las puntas usadas son típicamente
barras de cobre de 3/4” de diámetro y de 6” a 8” de longitud, montadas en
27
soportes o manerales individuales o duales, como se observa en la imagen 24 y
pueden contar con puntas de contacto de cobre o aluminio intercambiables, y un
interruptor integrado.
Debe tenerse mucha precaución debido a la posibilidad de producir quemaduras
por arco en las piezas inspeccionadas, específicamente en los puntos de contacto,
por lo cual las puntas de contacto deben mantenerse limpias. Con esta técnica se
produce un campo circular alrededor de las puntas.
Existen algunas variables de la técnica para su aplicación: utilizando imanes o
pinzas. Las puntas se conectan a la fuente de corriente mediante cables que
normalmente son flexibles de calibre 00 con cubierta de hule. Hasta donde sea
práctico, los cables deben ser lo más cortos posible.
La magnitud de la corriente utilizada depende del espesor de la pieza
inspeccionada y de la separación entre las puntas.
Se considera que la magnetización es más efectiva cuando las puntas están
separadas de 15 a 20 cm (6 a 8 pulgadas), pero pueden usarse con separaciones
de 7.6 a 20 cm (3 a 8 pulgadas).
c) Magnetización con conductor centralPara la inspección de piezas cilíndricas huecas, por ejemplo tubos o anillos, se
utiliza un conductor central que induce un campo circular.
La posición del conductor puede ser diferente, y es muy importante:
a) Si el conductor se coloca al centro de la pieza, el campo es simétrico alrededor.
b) Si el conductor se coloca adyacente a la superficie interna de la pieza, el campo
es más fuerte en la pared cercana al conductor.
Para la inspección de tubos pequeños es preferible que el conductor sea colocado
al centro, para que el campo sea uniforme para la detección de las
discontinuidades que existen en cualquier punto sobre las superficies del tubo. Sin
embargo, en el caso de tubos, anillos o recipientes a presión de diámetros
grandes, la corriente necesaria para producir campos magnéticos con la fuerza
28
adecuada para la inspección de la circunferencia completa, podría ser
excesivamente grande.
En cambio, colocando el conductor adyacente a la pared, dejando activada la
corriente o realizando una serie de “disparos” conforme el tubo es girado sobre su
eje, puede ser producido un campo con la fuerza suficiente, y utilizando corrientes
mucho menores. Para este caso, se considera que la región efectiva para la
inspección es de aproximadamente cuatro veces el diámetro del conductor central.
La ventaja principal de utilizar un conductor central es que, al no existir contacto
entre el conductor y la pieza inspeccionada, virtualmente se elimina la posibilidad
de quemaduras por arco.
La magnitud de la corriente utilizada depende de varios factores, por ejemplo la
posición del conductor, el diámetro exterior y el espesor de la pieza, y el diámetro
del conductor.
Con el conductor colocado al centro de la pieza el campo producido es máximo en
su superficie interna, y los requisitos de corriente de magnetización son los
mismos que para una pieza sólida con el mismo diámetro exterior. En algunas
ocasiones las piezas inspeccionadas son demasiado grandes, cuando este caso
se presenta, se puede emplear el cable que conduce la corriente eléctrica desde el
generador, como conductor central.
5. Discontinuidades detectadas con campo circular
Un campo magnético circular es adecuado para detectar discontinuidades que
sean transversales al flujo magnético, en este caso, que sean paralelas al eje de la
pieza inspeccionada, como se ilustra en la imagen. Una discontinuidad que sea
paralela al flujo magnético no provocará fugas de flujo y no serán atraídas las
partículas magnéticas.
29
Principios de Desmagnetización.
Magnetismo residualAnteriormente se mencionó que la permeabilidad magnética de un material es la
facilidad con la que puede ser magnetizado. En otras palabras, es la facilidad con
la que se producen líneas de fuerza en el interior del material.
Los hierros suaves y los hierros de bajo contenido de carbono son sumamente
fáciles de magnetizar y son altamente permeables. Estos materiales magnéticos
conducen fácilmente las líneas de fuerza.
Los materiales magnéticos que son difíciles de magnetizar tienen baja
permeabilidad. Los aceros duros, con alto contenido de carbono son difíciles de
magnetizar y tienen baja permeabilidad.
Después de haber sido magnetizados, en todos los materiales ferromagnéticos
permanece un campo magnético en algún grado.
El campo magnético que retienen los materiales ferromagnéticos se conoce como
“magnetismo residual”. La propiedad de un material ferromagnético para retener
cierta cantidad de magnetismo residual se conoce como “retentividad”. Aunque los
aceros duros tienen baja permeabilidad y son difíciles de magnetizar, conservan
algo del magnetismo después que la corriente de magnetización haya sido
desconectada. El magnetismo residual es siempre menor que el campo magnético
presente cuando está actuando la corriente de magnetización y varía con el tipo
de material. Por ejemplo, las herramientas de acero, con alto contenido de
carbono, retendrán un campo magnético residual mayor que el que retendría un
acero con bajo contenido de carbono. En algunos casos este campo puede llegar
a compararse con los campos intensos asociados con aleaciones especiales
usadas para fabricar imanes permanentes.
A diferencia del acero duro, el hierro suave retendrá solamente una cantidad
pequeña de magnetismo, que puede ser imperceptible, después que la corriente
de magnetización haya sido suprimida. El hierro suave y el acero de bajo
contenido de carbono retienen muy poco magnetismo residual. Entonces, los
materiales magnéticos con baja permeabilidad tendrán gran cantidad de
30
magnetismo residual, y los materiales magnéticos con alta permeabilidad tendrán
poca cantidad de magnetismo residual.
Razones que obligan a la Desmagnetización
La intensidad del magnetismo residual depende de la retentividad del material. Sin
embargo, una alta retentividad no significa necesariamente una mayor dificultad en
la desmagnetización, ya que esto depende esencialmente de la fuerza necesaria
para remover el magnetismo residual. A veces, resulta más difícil desmagnetizar la
pieza que magnetizarla.
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.
Cuando se iniciaron los exámenes por partículas magnéticas, la desmagnetización
se realizaba como una operación de rutina, bien fuese necesaria o no. Sin
embargo, en muchos de los casos la desmagnetización es esencial, por lo que el
operador debe comprender por qué se realiza, junto con los problemas
involucrados y las formas de resolverlos. Veamos unas cuantas razones por las
que es preciso desmagnetizar.
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.
31
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.
Cuando la desmagnetización no es necesaria
La desmagnetización no es necesaria y no se lleva a cabo cuando:
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.
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.
32
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.
3.5. MATERIALES DE INSPECCIÓN
Las partículas magnéticas que forman una indicación, también conocidas como
“polvo o medio de inspección”, son tan importantes como el propio equipo de
magnetización. Estas partículas no actúan como una sola unidad, se amontonan
cuando son magnetizadas. Sin embargo, un amontonamiento excesivo reduce su
capacidad para moverse hacia las fugas de flujo para formar indicaciones.
Algunas partículas se suministran en forma de polvo seco, algunas como una
pasta y otras como concentrados.
CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
Las partículas magnéticas son fabricadas de materiales ferromagnéticos, con
propiedades físicas y magnéticas que afectan su funcionalidad como medio para
formar indicaciones.
1.- Propiedades físicas
Las propiedades físicas principales de las partículas magnéticas son el tamaño,
forma, densidad y color.
Tamaño de las partículas magnéticas
Éstas partículas son mucho más pequeñas que las limaduras de hierro, por lo que,
cuando están secas parecen polvo. Sus dimensiones varían dentro de un rango,
para permitir que las fugas de flujo con diferentes fuerzas puedan atraer las
partículas de diferentes masas.
33
El rango de dimensiones de las partículas comercialmente disponibles es de entre
0.125 a 60 micras (0.000005 a 0.0025 pulgadas). Las partículas muy finas no
tienden a moverse como unidades separadas, se aglomeran para formar grandes
acumulaciones.
Forma de las partículas magnéticas
La forma de la partícula es importante. En la actualidad, las partículas magnéticas
son una mezcla de formas esféricas y alargadas, unas proporcionan movilidad
adecuada y las otras polarización magnética. Juntas se enlazan para formar
cadenas o puentes pequeños para los campos de fuga, con lo que se forman las
indicaciones visibles.
Densidad de las partículas magnéticas
Es una propiedad que afecta la movilidad de las partículas. Por ejemplo, los polvos
de tipo metálico y óxido son más densos que el agua, por lo que las partículas
húmedas, preparadas en agua o aceite, tienden a asentarse cuando no son
agitadas.
Color de las partículas magnéticas
Las partículas son coloreadas para proporcionar un color contrastante con la
superficie de la pieza inspeccionada, para resaltar la visibilidad de indicaciones
pequeñas. La presentación de las partículas es en diferentes colores, con el objeto
de proporcionar un contraste adecuado.
2.- Propiedades magnéticas
Las partículas magnéticas deben ser muy sensibles al magnetismo, por lo que
deben tener características magnéticas similares a los materiales ferromagnéticos.
Las características de las partículas magnéticas son, esencialmente, una alta
permeabilidad y una baja retentividad.
Alta permeabilidad
34
La alta permeabilidad de las partículas permite que puedan ser rápidamente
magnetizadas, para que sean fácilmente atraídas y retenidas por campos de fuga
débiles.
Baja retentividad
Se requieren partículas de baja retentividad, esto significa que no retendrán
prácticamente ningún magnetismo residual, para que no se queden sobre la pieza
cuando no son retenidas por un campo de fuga, lo que permite que sean
fácilmente removidas de la superficie de la pieza inspeccionada.
Tipos, por el contraste con la superficie
Partículas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas
Partículas fluorescentes
Es importante utilizar el método y tipo adecuado de partículas magnéticas para
asegurar que las indicaciones de discontinuidades prevalezcan en cualquier caso
dado.
Métodos
a) Partículas secas
El requisito básico para las partículas secas es que tengan las propiedades
magnéticas adecuadas, además que sean ligeras y móviles. Las partículas
empleadas en el método seco tienen características similares a las del método
húmedo, excepto que se utilizan secas, en forma de polvo. Las partículas secas
35
dependen de que el aire las lleve a la superficie de la pieza, por lo que se pueden
utilizar pistolas, bulbos o aplicadores racionadores en forma de pera o tipo salero.
El método para aplicar las partículas secas es dispersarlas en forma de una nube
ligera de polvo, lo cual les proporciona un alto grado de movilidad. Como las
partículas flotan hacia abajo, por encima de la pieza que está siendo magnetizada,
tienen libertad para moverse en cualquier dirección, por lo que pueden ser
atraídas por campos de fuga débiles. La mejor forma para proporcionarles
movilidad a las partículas secas es utilizando campos magnéticos pulsantes. Las
partículas utilizadas en el método seco pueden ser de diferentes colores, como
rojo, negro, gris, azul, amarillo o anaranjado.
b) Partículas húmedas
La presentación de estas partículas puede ser en forma de pastas, polvo y
concentrados.
Pastas
En forma de pasta las partículas magnéticas deben ser disueltas en aceite para
conseguir el tamaño de partícula y la consistencia adecuada. La pasta es difícil de
deshacer y no se puede evitar que se formen terrones que puedan mezclarse con
la suspensión. Actualmente, casi ya no se suministran las partículas en forma de
pastas.
Polvo
Con el uso del agua como vehículo, las partículas en forma de pasta son más
difíciles de dispersar, por lo que actualmente las partículas son producidas en
forma de un polvo concentrado seco, que puede ser para suspensiones en aceite
o en agua. Las partículas en polvo tienen la necesidad de mezclarse con agentes
que faciliten su dispersión, agentes humectantes, agentes inhibidores de
36
corrosión, etc. Las partículas en forma de polvo pueden ser vertidas directamente
en el tanque para preparar el baño, sin la necesidad de mezclarlas previamente.
Concentrados
Las partículas usadas en concentrados son recubiertas con agentes humectantes,
un tipo de detergente, que les permite combinarse fácilmente con el vehículo. Los
concentrados de partículas que son diseñados para utilizarse en agua, vienen
premezclados con un acondicionador para que puedan ser vertidas directamente
en el agua y para mejorar las características de la solución.
Las partículas 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.
Características de las suspensiones en aceite
El aceite tiende a proporcionar una buena humectabilidad para las piezas
metálicas Imagen 50. Sin embargo, debe tener otras características para que
actúe como un buen vehículo para las partículas.
Estas características son:
Viscosidad.- Para que la partícula tenga buena movilidad la viscosidad máxima a
temperatura ambiente debería ser de aproximadamente 5 centiestokes.
37
Punto de ignición.- Como el aceite (petróleo ligero o queroseno) es un
combustible, es preferible que la temperatura mínima para que produzca flama
sea de 57 °C (135°F). Los aceites que producen flama por debajo de esta
temperatura tienen baja presión de vapor y se evaporan rápidamente, por lo que
se requiere reemplazarlos frecuentemente para que no se formen vapores nocivos
y se presente el riesgo de producirse flama.
Color.- El color es un indicador de la presencia de contaminantes como el azufre.
Olor.- El olor es una objeción para muchos operadores que trabajan todo el día
con recipientes abiertos que contienen partículas. El olor puede ser un indicador
de la presencia de contaminantes indeseables, tal como el azufre.
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.
Reacción química.- La suspensión no debe reaccionar con los materiales que
son inspeccionados.
Contaminación.- La suspensión puede ser contaminada con polvo, grasa y aceite
que permanece en las piezas inspeccionadas. Estos contaminantes pueden
provocar acumulación de partículas y producir indicaciones como de
discontinuidades. Además, en la prueba de asentamiento de las partículas, los
contaminantes pueden provocar que sea difícil medir el nivel y la concentración de
las partículas. También, los contaminantes pueden elevar la fluorescencia del
aceite y producir una alta fluorescencia de fondo durante la inspección.
Finalmente, los contaminantes pueden aumentar la viscosidad del aceite.
Características de las suspensiones en agua
El agua es bastante popular como vehículo de suspensión para las partículas
magnéticas. Las suspensiones con agua tienen ciertas características:
38
a) Con el agua se elimina completamente el riesgo de producirse flama
b) Obviamente, las suspensiones con agua deben ser utilizadas cuando la
temperatura se encuentra por debajo del punto de evaporación y por encima del
punto de congelación.
c) Debido a que el agua es un buen conductor eléctrico, el equipo debe ser
adecuadamente conectado a tierra.
d) Como el agua se evapora más rápidamente que los aceites, la suspensión debe
ser verificada frecuentemente. También, puede ser necesaria una prueba
frecuente de rompimiento del agua para asegurar que hay suficiente agente
humectante en la suspensión.
Control del baño de suspensión
Conforme el baño de suspensión va siendo utilizado para realizar inspecciones
sufre de ciertos cambios, algunos de los cuales son:
● La pérdida de partículas magnéticas, porque se adhieran mecánica o
magnéticamente a las piezas, lo que tiende a reducir la concentración del baño.
● La pérdida del líquido debido a la película que se adhiere sobre la superficie de
las piezas
● La pérdida del líquido por evaporación, lo que tiende a incrementar la
concentración de las partículas
● La acumulación gradual de polvo, suciedad, óxido, aceite y grasa de piezas sin
limpieza adecuada, y por pelusa que se desprende del trapo usado para limpiar.
Por lo anterior, es muy importante y necesario verificar el baño frecuentemente y
realizar las correcciones necesarias.
Una de las verificaciones que debería realizarse periódicamente es para
determinar la concentración del baño.
39
. La “concentración” o “fuerza” del baño es el número de partículas magnéticas
húmedas en un recipiente.
La concentración del baño es un factor de importancia mayor para determinar la
calidad de las indicaciones obtenidas.
Por ejemplo, concentraciones muy elevadas de partículas dan como resultado un
fondo confuso y una adherencia excesiva de partículas, que puede interferir con
indicaciones de discontinuidades muy finas. O, por el contrario, pueden producirse
indicaciones muy finas que pueden llegar a perderse completamente, por un baño
con una concentración de partículas muy reducida.
La concentración del baño se determina midiendo el volumen de partículas
asentadas. Para realizar esta prueba se utiliza un Tubo centrífugo ASTM tipo pera,
como el que se muestra en la figura No. 53, que puede tener una espiga de 1 ml y
divisiones de 0.05 ml para suspensiones con partículas fluorescentes o con espiga
de 1.5 ml y divisiones de 0.1 ml para suspensiones con partículas visibles o no
fluorescentes.
A continuación, se incluyen los pasos que se deben seguir en el proceso para
preparar las soluciones y para determinar la concentración del baño.
1. Se pesa la pasta o el polvo, o se mide el volumen de concentrado.
La cantidad en peso o volumen varía según las partículas, sean
fluorescentes o visibles, y si el vehículo es agua o petróleo ligero;
generalmente la cantidad la recomienda el fabricante.
2. Se agrega lentamente el polvo o el concentrado en el recipiente que
contenga la cantidad adecuada de vehículo.
3. Se mezcla y agita la suspensión, durante un mínimo de 30 minutos,
para asegurar una distribución uniforme de partículas. Imagen 53.-
Tubo centrífugo ASTM tipo pera. 6. Materiales de Inspección.
4. Se toma una muestra de 100 ml en el tubo centrífugo tipo pera o un
tubo de decantación.
40
5. Se deja reposar la muestra para que se asienten las partículas,
durante 30 minutos si el baño es preparado con agua o durante 60
minutos si el baño es preparado con petróleo, en un lugar libre de
vibraciones.
6. Se mide el volumen de las partículas asentadas en el fondo de la
espiga del tubo centrífugo.
Si la lectura es mayor que la requerida, en general de 0.1 a 0.4 ml para partículas
fluorescentes, y de 1.2 a 2.4 ml para partículas visibles, se debe agregar más
vehículo al baño, agua o petróleo, y si la lectura es menor a la requerida, se
agregan más partículas al recipiente.
Las determinaciones de la concentración del baño, después de un tiempo de
haberlo preparado y de realizar inspecciones, pueden no ser tan confiables como
se espera, esto se debe a la contaminación del baño con diferentes materiales
como polvo, óxido, etc., lo que causa lecturas de volumen falsas.
Después de un cierto tiempo de uso, el baño puede verificarse con el Bloque MTU,
que se ilustra en la imagen 54, con el cual se puede verificar, en forma cualitativa,
que el baño contiene suficientes partículas magnéticas, ya que al bloque no se
adhieren materiales contaminantes.
3.6 EQUIPOS PARA LA PRUEBA POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS Y LAS DISCONTINUIDADES QUE SE PRESENTAN
ALEACIÓN, FORMA Y CONDICIONES DE LA PIEZA La aleación del objeto inspeccionado es importante porque ya mencionamos que
de ello depende la permeabilidad de un material. Para la aplicación de este
método son una limitante las aleaciones con alto contenido de níquel y cromo, que
vienen siendo los aceros inoxidables y auténticos en general.
La forma de identificar estos materiales es por medio de un imán; si el imán se
adhiere fuertemente a la pieza, es indudable que el método de partículas
magnéticas se puede aplicar; si la adherencia es muy débil, se recomienda utilizar
41
otro método de examen. La forma geométrica de las piezas también es una
limitante para el método ya que las esquinas, los chaveteros, los estriados, los
barrenos, etc., producen indicaciones falsas o indicaciones no relevantes.
Así mismo, se debe tener en cuenta si la pieza fue sometida a un tratamiento
térmico o si ha sido trabajada en frío o en caliente, o si es nueva o usada, es decir,
se deben tomar en cuenta las 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 relevante.
BASES DE INTERPRETACIÓN
La interpretación de las Indicaciones en la superficie de la pieza inspeccionada se hace por observación directa, dependiendo de las propiedades del método aplicado (considerando las características método empleado, corriente aplicado, y forma de magnetización).
Las partículas magnéticas se utilizan para detectar los campos de fuga que se originan en las grietas.
PARTÍCULAS HÚMEDAS Y SECAS EMPLEADAS EN LA INSPECCIÓN
Métodos de inspección con Partículas Magnéticas en Pruebas No Destructivas
Se deben considerar cuatro propiedades
• Magnéticas.
• Geométricas.
• Movilidad.
• Visibilidad
El éxito de la prueba depende de la selección del medio y del método utilizado
para el desarrollo.
Medio: Material a través del cual las dispersiones en el campo magnético se hacen
visibles y que pueden aplicarse sobre la pieza en forma seca o húmeda. (Puede
existir medio seco o medio húmedo).
a) Partículas Secas (polvo magnético seco).
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b) Partículas magnéticas en suspensión.
En un vehículo: agua y destilado del petróleo.
Para untarse (con brocha).
Base polímeros.
Características del medio.
1. Deben tener alta permeabilidad para ser fáciles de magnetizar, tener baja
receptividad para no ser atraídas unas a otras y evitar su aglomeración.
2. Control de tamaño y forma: redondas y alargadas.
3. No deben ser tóxicas.
4. Deben estar libres de moho, grasa, pintura, suciedad y otros materiales
extraños.
5. Deben tener buena visibilidad; visibles y fluorescentes
43
44
MAGNETIZACIÓN RESIDUAL
45
La remanencia magnética o magnetización remanente es la capacidad de un
material para retener el magnetismo que le ha sido inducido, es decir, la
magnetización que persiste en un imán permanente después de que se retira
el campo magnético externo. También es la medida de la magnetización de un
material con propiedades magnéticas.1Coloquialmente, cuando un imán está
"magnetizado", posee remanencia.2 Es también la memoria magnética de un
medio de almacenamiento magnético y la fuente de información sobre el campo
magnético de la Tierra en el paleomagnetismo.
El término magnetización residual se utiliza generalmente en aplicaciones
de ingeniería. En los transformadores, motores eléctricos y generadores no es
deseable una magnetización residual grande (véase también acero eléctrico). En
muchas otras aplicaciones, es una contaminación no deseada, por ejemplo, una
magnetización remanente en un electroimán después de que se corta la corriente
en la bobina. En el caso de que no sea deseada, la remanencia puede ser
removida por desmagnetización
Acerca del magnetismo residual
Después de estar en contacto con un campo magnético (típicamente magnetos de
levante, procesos de inducción, etc.…, o el solo contacto entre cuerpos metálicos)
los materiales de acero pueden mantener algo de magnetismo dentro de su
estructura, llamada “magnetismo residual”.
La intensidad del magnetismo residual dependerá de varios factores de los cuales
los más importantes son:
Metalurgia del acero, composición química;
Intensidad de la fuente del campo magnético;
Temperatura de material.
Soluciones para su remoción
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Tres diferentes soluciones de SGM para remover el magnetismo residual de
productos de acero:
1. Túneles des-magnetizadores
2. Ciclo de des-magnetización en panel de control
3. Imanes permanentes
Túneles de des-magnetización
Dependiendo de la naturaleza e intensidad del magnetismo residual, SGM dispone
de túneles de des-magnetización (hechos de uno, dos o tres túneles).
Ventaja: solución que prácticamente logra anular cualquier magnetismo
residual sea lo alto (B, inducción magnética) y fuerte (H, campo magnético)
que pueda ser.
Desventajas: después de procesar el acero a través de túnel de des-
magnetización, debe ser evitado cualquier contacto con magnetos,
requiriéndose medios mecánicos para su manejo; no puede ser usado en
materiales en atados.
Tableros de control de electro-imanes provistos de ciclo de des-magnetización especifica
Cuando se manejan cargas ferrosas con electro-imanes, el tablero de control
llevara a cabo un ciclo especial de des-magnetización después de la operación de
des-energizar. El electro-imán usado para el propósito de ciclo de des-
magnetización deberá tener un diseño específico.
Ventaja: estando construido dentro del dispositivo del magneto de levante, los
magnetos pueden permanecer en uso para todas las fases de transporte.
Desventajas: el ciclo de des-energizar del magneto requerirá de un extra de 3 a 8
segundos.
47
El magnetismo residual en la carga será reducido significativamente, sin
embargo dependiendo del grado de acero de la carga no será anulada
completamente.
El ciclo de des-magnetización actuara principalmente en el magnetismo
residual dejado en el material por el electro imán. Tendrá un impacto
limitado en otras posibles fuentes de magnetismo residual.
Imanes permanentes de levantamiento
Los imanes permanentes, como resultado de su campo magnético poco
profundo y la forma específica en la que son activados, dejan
significativamente menos magnetismo residual en las cargas de acero con
las que han estado en contacto en comparación con los electro-imanes.
Ventaja: la misma que el ciclo de des-magnetización de arriba con la adición de un
tiempo de des-magnetización más corto.
Desventajas: los imanes permanentes de levante solo pueden ser usados en un
rango limitado de productos de acero (ver presentación de imanes permanentes).
DESMAGNETIZACIÓNLos materiales se desmagnetizan cuando las moléculas magnéticas dentro de una
sustancia son asignadas al azar, causando desorden general dentro del material
magnético. Para que se produzca el magnetismo, las moléculas magnéticas o la
unidad de los imanes están alineados en una dirección, creando una fuerza
uniforme de moléculas que traccionan en la misma dirección. Si un imán se
rompe, cada parte del imán roto creará los dos polos, que se llaman norte y sur.
Individualmente, cada pieza rota se convertirá en un imán.
La desmagnetización de una pieza solamente se logra si cumple lo siguiente:
"Aplicar un campo magnético con un valor pico mayor al usado durante la
inspección, enseguida decrecerlo gradualmente e invirtiendo alternadamente su
48
dirección; repitiendo este proceso hasta obtener un valor mínimo aceptable de
magnetismo residual"
Para lograr una desmagnetización adecuada es necesario observar lo siguiente:
Se requieren de 10 a 30 pasos alternos de reducción e inversión de la corriente
eléctrica. Usar el mismo tipo de corriente empleada durante la inspección.
El flujo magnético producido debe ser cercanamente igual en la misma dirección
que el empleado durante la inspección. Preferentemente orientar la pieza de este
a oeste.
RETENTIVIDADEs la densidad de flujo que permanece en un material después de haber aplicado
y removido una fuerza magnética suficiente para causar la saturación del material.
La retentividad puede ser considerada como el valor máximo de la remanencia.
LA COERCITIVIDAD
En ciencia de materiales, la coercitividad, también llamada campo
coercitivo o fuerza coercitiva de un material ferromagnético es la intensidad del
campo magnético que se debe aplicar a ese material para reducir su
magnetización a cero luego de que la muestra ha sido magnetizada
hasta saturación. Por lo tanto la coercitividad mide la resistencia de un material
ferromagnético a ser desmagnetizado. La coercitividad usualmente se mide
en oersted o amperes/metro y se denota como HC. Puede ser medida utilizando
un analizador B-H o magnetómetro.
Los materiales ferromagnéticos con muy alta coercitividad son llamados
materiales duros desde el punto de vista magnético, y son utilizados para
fabricar imanes permanentes. Los imanes permanentes tienen aplicaciones en la
construcción de motores eléctricos, medios de grabación magnéticos, tales como
por ejemplo discos duros, floppy disks, y cintas magnéticas y en la separación
magnética de minerales.
Los materiales con baja coercitividad son llamados blandos desde el punto de
vista magnético. Encuentran aplicación en la fabricación de núcleos
49
para transformadores y bobinas inductoras, en cabezas lectoras magnéticas,
dispositivos de microondas y blindaje.
CONCLUSIÓN.
Al finalizar esta investigación, fue posible obtener un resultado favorable al Aplicar
el Proceso de método de partículas magnticas para Detectar Defectos en los
Materiales. Por tanto, es importante recordar que la aplicación de este tipo de
Ensayo en la industria nos dará una clara visión de cómo podemos reaccionar
antes posibles defectos de cualquier tipo de material industrial. Más aun, cuando
nuestra carrera puede depender de ello, arrojando como resultado el familiarizarse
más con este tema que necesita de cuidado y atención por parte de la persona
encargada de aplicar este proceso.
Cabe destacar que, como Futuros Técnicos en la Industria debemos
familiarizarnos no solo con este proceso, sino con todos los procesos de Ensayo
Destructivos y No Destructivos. Para obtener un mejor desempeño en el área
laboral y dejar una clara expectativa de nuestros conocimientos sobre este
proceso investigado.
50
BIBLIOGRAFÍA.
A Moot. Metal Handbook [Libro]. - 1996. - Vol. 11.
Echevarria Ing.Ricardo E.D.D Generalidades [Libro]. - [s.l.] : COMAHUE, 2001. - Vol. 1.
Fernandez Alfonso Ensayos No Destructivos por Líquidos Penetrantes y Partículas Magnéticas [Libro]. - España: Instituto de Fomento regional, 1998. - Vol. 2.
OSHMA Suministros y Servicios para la Industria [Publicación periódica]. – México: [s.n.], 2000. www.magnaflux.com
51