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Captulo 1:Principios de Partculas Magnticas.1. Principios de Partculas Magnticas.Principios bsicos

El principio fsico en el que se basa el mtodo de inspeccin por partculas magnticas 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 mecnico de atraccin y repulsin de materiales magnetizables.

La inspeccin por partculas magnticas es un ensayo no destructivo que se emplea para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, en muestras que pueden ser magnetizadas.

Consta de tres operaciones bsicas:

a) Establecer un flujo magntico adecuado, b) Aplicacin de las partculas magnticas, yc) Interpretacin y evaluacin de los resultados.

Antecedentes histricos

En 1868 un Ingeniero Ingls public un reporte, en el cual se mencionaba la local- izacin de discontinuidades presentes en el can de una pistola utilizando un comps magntico, en el que se registro un cierto flujo.En el siglo XX, en 1922, el Fsico Ingles William E. Hoke observ que partculas metli- cas que se encontraban sobre piezas de acero endurecido conectadas a tierra, sobre un mandril magntico, formaban patrones sobre la cara de la pieza, estos frecuent- emente correspondan a sitios en donde se localizaban grietas en la superficie. Esta observacin marc el nacimiento de la inspeccin por partculas magnticas.Imagen 1.- Principios de magnetismo- levitacin de un imn.Principios de Partculas Magnticas.Aplicaciones

El mtodo de inspeccin por partculas magnticas es utilizado en diferentes ramas de la industria, como: metalmecnica, aeronutica, naval, construccin, etc.Se aplica en:

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

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

Ventajas

Las principales ventajas del mtodo de inspeccin por partculas magnticas son:

Inspeccin relativamente rpida y de bajo costo, Equipo relativamente simple, provisto de controles utilizados para ajustar la corriente y un ampermetro visible para verificar la fuerza de magnetizacin que ha sido creada para la inspeccin, Equipo porttil y adaptable a muestras pequeas o grandes, Se requiere menor limpieza que en lquidos penetrantes, Se pueden detectar discontinuidades subsuperficiales, Las indicaciones se forman directamente en la superficie de la muestra, No se requiere de lecturas electrnicas de calibracin o mantenimiento excesivo, Se obtienen mejores resultados en la deteccin de discontinuidades llenas de algn contaminante (como carbn, escoria, etc.) y que no pueden ser detectadas en una inspeccin por lquidos penetrantes.

Imagen 2.- Mantenimiento de equipo y maquinaria

1. Principios de Partculas Magnticas.v. Limitaciones

Las limitaciones del mtodo de inspeccin por partculas magnticas son:

Es aplicable solamente en materiales ferromagnticos,

Se requiere un suministro de corriente elctrica,

No se pueden detectar discontinuidades localizadas a grandes profundidades,

La deteccin de una discontinuidad depende de varios factores,

Su aplicacin en el campo es de mayor costo, ya que se necesita suministro de energa elctrica,

La rugosidad superficial puede distorsionar el campo,

Se requiere de dos o ms magnetizaciones,

Generalmente, es necesario desmagnetizar despus de la inspeccin,

Se pueden generar quemadas en la superficie, al aplicar la tcnica de puntas de contacto.

Aunque las indicaciones son fcilmente observables, la experiencia para su interpretacin y evaluacin es necesaria, Capas de pintura o de algn otro recubrimiento no magntico afectan la sensibilidad del mtodo.Imagen 3.- No se puede inspecionar grietas en otros materiales o muy profundas.1. Principios de Partculas Magnticas.Teora de los campos magnticos

Campo magntico de la Tierra

Si consideramos a la tierra como un imn gigante, ya que tiene un polo norte y un polo sur, la aguja de una brjula normal, la cual es simplemente una manecilla de acero magnetizada y suspendida en un eje libre para girar, es atrada por el campo magntico de la tierra, siempre indicando la misma direccin, imagen 4.

Al estar magnetizada, la aguja de la brjula es atrada por los polos de la tierra y siempre apuntar hacia el polo norte, independientemente del lugar en donde se encuentre.

La aguja de la brjula es un imn pequeito y el polo sur del imn es atrado hacia el polo norte de la Tierra.Igual que la tierra tiene un polo norte y un polo sur, cada imn tiene, al menos, un polo norte y un polo sur.2. Imantacin de un material ferromagnticoLos materiales ferromagnticos estn constituidos por grupos de tomos en regiones microscpicas llamados Dominios magnticos. Estos dominios en s son pequeos imanes dentro de la pieza, tienen una polaridad positiva y una negativa en sus extremos opuestos.Si el material no est magnetizado, tales dominios estn orientados al azar, normalmente paralelos con los ejes de los cristales del material, y la compo- nente magntica es nula, como se ilustra en la imagen 5.Imagen 4.- Campo magntico de la tierra.

1. Principios de Partculas Magnticas.Cuando el material es sujeto a un campo magntico, los dominios se orientan o alinean paralelamente con el campo magntico externo, produciendo as un imn. Una vez que los dominios han sido orientados, como se muestra en la figura No. 6 el material ferromagntico se ha convertido en un imn, con un polo norte y un polo sur.

Con los dominios orientados, el material ferromagntico desarrolla una fuerza total que es igual a la suma de la fuerza de todos los dominios. sta fuerza total es cono- cida como Flujo Magntico.El flujo magntico es representado por las lneas de fuerza magntica.Las lneas de fuerza magntica describen y definen la direccin de un flujo magn- tico, adems, cuentan con una cantidad de propiedades importantes:1. Tienen una direccin definida, salen por el polo norte, entran por el polo sur y con- tinan as su camino a travs del imn, desde el polo sur al polo norte,

2. Son continuas y siempre forman una curva o circuito cerrado,

3. Las lneas de fuerza magntica, son individuales y jams se cruzan ni unen entre ellas,4. Su densidad disminuye con el aumento de distancia desde los polos, y 5. Siguen caminos de menor resistencia magntica.El espacio dentro y alrededor de un imn, en el cual actan las lneas de fuerza, se conoce como Campo Magntico.Imagen 5.- Dominios magnticos en un material sin magnetizar.Imagen 6.- Dominios magnticos en un material magnetizado.1. Principios de Partculas Magnticas.3. Polos magnticos.Un imn tiene la propiedad de atraer materiales ferromagnticos. Esta habilidad de atraer o repeler no es uniforme sobre toda la superficie del imn, se localiza nicamente en las reas conocidas como polos.Consideremos la presencia de las lneas de fuerza en los imanes. El flujo magn- tico, o las lneas de fuerza, entran o abandonan el imn por los polos magnticos. Por lo que, un imn podr atraer materiales ferromagnticos, solamente donde las lneas de fuerza salen o entren al imn, es decir, donde se encuentren localiza- dos los polos magnticos.La imagen 7 ilustra un imn de la forma ms comn, el imn de herradura, y sus polos magnticos.4. Ley del magnetismo.Dos imanes que se colocan de tal manera que el polo sur de uno se orienta hacia el polo norte del otro, entonces son atrados entre s, como se observa en la imagen ??.Entonces, las leyes del magnetismo de atraccin y repulsin para imanes, son las siguientes: Polos magnticos diferentes se atraen (N> N / S< >S).RepulsinAtraccinImagen 7.- Leyes del magnetismo.NNNNSSSS1. Principios de Partculas Magnticas.5 Unidades de medicin

El trmino flujo magntico es usado cuando se refiere a todas las lneas de fuerza en un rea dada. La unidad de flujo magntico originalmente fue llamada Maxwell, siendo un Maxwell equivalente a una lnea de fuerza.

De acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades, el flujo magntico se mide usando el Weber (Wb), siendo un Weber igual a 108 lneas de fuerza.El flujo magntico por unidad de rea se llama densidad de flujo, por lo cual se puede definir como el nmero de lneas de fuerza que pasan transversalmente a travs de una unidad de rea.

La unidad de densidad de flujo era el Gauss, siendo un Gauss igual a un Maxwell por centmetro cuadrado. La nueva unidad del Sistema Internacional para la densi- dad de flujo es el Tesla (T), siendo un Tesla igual a un Weber por metro cuadrado. La densidad de flujo es expresada matemticamente como se indica a continu- acin:B = / ADonde:

B = Densidad de flujo, en Wb/m2 (1 Wb/m2 = 1 Tesla) (1 Tesla = 10,000 Gauss, 1 Gauss = 10-4 Tesla) = Flujo magntico, en Weber (Wb)(1 Wb = 108 lneas de fuerza) A = rea perpendicular al flujo magntico, en m2Imagen 8.- Lneas de fuerza y campo magntico en un imn de barra.1. Principios de Partculas Magnticas.

6 Tipos de materiales magnticos

Los principios de aplicacin de las pruebas por partculas magnticas dependen del establecimiento de un campo magntico dentro de una pieza de prueba, por lo tanto, la pieza que ser inspeccionada deber estar fabricada de un material que pueda ser fuertemente magnetizado.

Se puede considerar que todos los materiales tienen propiedades magnticas, que son afectados en algn grado por los campos magnticos. Sin embargo, la influencia de un campo magntico puede variar ampliamente en diferentes mate- riales, en otras palabras, son permeables aunque sea en alguna pequea canti- dad.

La permeabilidad magntica () de un material se define como la facilidad con la cual los materiales pueden ser magnetizados.

El recproco de la permeabilidad magntica es la reluctancia, definida como la resistencia de un material a una fuerza de magnetizacin, en otras palabras, po- dramos decir que es la dificultad para magnetizar un material.Las propiedades magnticas varan ampliamente entre los materiales. Estas propiedades son afectadas por la composicin qumica, la micro estructura y el tamao de grano.La influencia que tiene un campo magntico sobre los materiales proporciona un medio para su clasificacin en diferentes grupos:

Materiales paramagnticos

En general, los materiales que son atrados por campos magnticos son llamados paramagnticos.Imagen 9.- Materiales paramagnticos.1. Principios de Partculas Magnticas. Materiales no ferrosos (no magnticos)

Cuentan con una permeabilidad ligeramente mayor que la del aire (1), por lo que no pueden ser magnetizados fuertemente. Algunos materiales no magnticos son: alumi- nio, platino, magnesio, molibdeno, litio, cromo, estao y algunos aceros inoxidables.

Materiales ferrosos (ferromagnticos)

Tienen una permeabilidad que es mucho mayor que la del aire. Los materiales ferrosos son los ms fuertemente afectados por el magnetismo debido a que el hierro puede ser fcilmente magnetizado, y stos materiales son llamados ferromagnticos.Los materiales ferromagnticos tienen las siguientes caractersticas:

Son fuertemente atrados por campos magnticos, Son fcilmente magnetizados ya que el valor de su permeabilidad es mayor de 100, y Son capaces de retener cierta cantidad de magnetismo.

Los materiales ferromagnticos son el hierro, acero, nquel y cobalto, y muchas de sus aleaciones.Materiales diamagnticosPocos materiales son ligeramente repelidos por campos magnticos, dichos materiales son conocidos como diamagnticos. Son materiales que no pueden ser magnetizados debido a que el valor de su permeabilidad es menor a 1. Algunos materiales diamagn- ticos son el bismuto, mercurio, oro, plata, zinc y otros.Imagen 10.- Materiales ferrosos.1. Principios de Partculas Magnticas.7 Fuentes de magnetismo

Imanes permanentes

Los imanes permanentes son producidos por el tratamiento trmico de aleaciones, especialmente formuladas, dentro de un campo magntico fuerte. Durante el trata- miento trmico los dominios magnticos son alineados y permanecen as despus de remover el campo magntico externo.

Son esenciales para la tecnologa moderna, y se incluyen en aplicaciones tales como magnetos, motores, telfonos, bocinas y muchos instrumentos elctricos.

Los ejemplos ms comunes de utilizados para la fabricacin de imanes permanen- tes incluyen aleaciones de aluminio, nquel y cobalto (alnico); cobre, nquel y co- balto (cunico); cobre, hierro y nquel (cunife); y cobalto y molibdeno (comol).Campo magntico de la Tierra

El Planeta Tierra es, por l mismo, un enorme imn, con un polo norte y un polo sur ligeramente desplazados de su eje; este desplazamiento resulta en una ligera desvi- acin entre el norte geogrfico y el norte magntico.Como en un imn, la Tierra es circundada por lneas de fuerza, llamadas en ocasio- nes campo terrestre, las cuales pueden causar problemas en la magnetizacin y desmagnetizacin de objetos ferromagnticos. El campo terrestre es reducido, y se encuentra en el orden de 0.03 mT (0.3 Gauss).El movimiento de objetos ferromagnticos a travs del campo terrestre puede inducir una ligera magnetizacin. Esto puede ser un problema en los aviones, cuando algunos componentes magnetizados puedan afectar los compases usados en la navegacin. De la misma forma, la desmagnetizacin puede ser difcil si cier- tos objetos, usualmente flechas, no se orientan en direccin este-oeste durante el proceso de desmagnetizacin.Imagen 11.- Imanes permanentes.1. Principios de Partculas Magnticas.Magnetismo mecnico inducido

El trabajo en fro de algunos materiales ferromagnticos, por operaciones de conformado o durante el servicio, puede magnetizar los objetos. Cuando se ha inducido magnetizacin mecnicamente, podra ser necesario aplicar el proceso de desmagnetizacin a un objeto.La desmagnetizacin de objetos magnetizados mecnicamente puede ser complicada. Cuando los objetos se encuentran cerca de componentes ferromagnticos. Desensamblar es normalmente imprctico por lo que se debe utilizar yugos porttiles o cables para habilitar una bobina y, adems, al desmagnetizar pueden magnetizarse los objetos adyacentes por lo que deben realizarse operaciones secuenciales de desmagnetizacin.

Electroimanes

Los campos magnticos son generados dentro y alrededor de conductores elctricos en los que fluye corriente elctrica. Imagen 12.Imagen 12.- ejemplo de un Electroimn.Captulo 2:Caractersticas de Campos Magnticos.Caractersticas de Campos Magnticos.Imanes tipo barra

Si enderezamos un imn de herradura, tendramos como resultado un imn tipo barra, como se ilustra en la imagen 13.

El imn de barra tiene las mismas caractersticas que el imn de herradura.ii. Imanes tipo anillo

Si al imn de herradura lo doblamos y sus extremos los cerramos, formando casi un crculo cerrado, este se comporta de manera idntica al imn de herradura. Los polos magnticos an existen y las lneas de fuerza salen y entran por los polos.

Cuando los extremos del imn son doblados y fundidos para formar un anillo, en lugar de tener un imn circular abierto, se tendr un imn circular cerrado.

Las lneas de fuerza existen pero quedan contenidas completamente dentro del anillo, ya que no existen polos magnticos, por lo tanto, este imn no atrae materiales ferromagnticos.Imagen 13.- Imn tipo barra.Captulo 3:Efectos de discontinuidades en materiales.3. Efectos de discontinuidades en materiales.i. Discontinuidades superficiales

Supongamos que el imn tipo anillo completo tiene una grieta en la superficie externa, crendose inmediatamente un polo norte y un polo sur en los bordes de la discontinuidad. sta grieta interrumpe el flujo uniforme de las lneas de fuerza dentro del imn, por lo que algunas de ellas se vern forzadas a salir del imn. Las lneas de fuerza que se ven forzadas a salir del imn, como resul- tado de la grieta, se conocen como fugas de flujo. El campo magntico creado por las fugas de flujo es llamado campo de fuga.Por lo tanto, si se espolvorean partculas magnticas sobre el citado imn, stas sern atradas por los polos creados por la grieta, produciendo una indi- cacin, por la concentracin de partculas en la zona de la grieta.Una grieta en el imn de barra producir un efecto similar, por lo que tambin causar fugas de flujo, como se observa en la imagen 14.Las lneas de fuerza en el fondo de la grieta tienden a seguir el camino de menor resistencia magntica y permanecen en el imn. Aquellas lneas de fuerza que saltan por encima y a travs de la grieta, causan fugas de flujo (campos de fuga), debido a la formacin de polos norte y sur originados por la grieta.Si ahora, tambin consideramos un imn de barra con un corte en el centro, imagen 15, tambin se tendrn fugas de flujo.El imn con el corte en el centro se comporta de la misma forma que el imn de barra con la grieta. En cualquier imn, los materiales como el hierro y el acero sern atrados hacia sus polos magnticos.Cuando se detecta una discontinuidad abierta a la superficie, tal como una grieta, se forman indicaciones angostas y bien definidas.Imagen 14.- Grieta en una imn de barra. Imagen 15.- Ranura en un iman de barra.3. Efectos de discontinuidades en materiales.Superficies onduladas

Si ahora observamos una irregularidad superficial, tal como una superficie ondulada, en la zona de la superficie irregular ondulada, las lneas de fuerza permanecen dentro del imn.

Como ya se mencion, las lneas de fuerza tienden a seguir el camino de menor resistencia magntica, por lo cual permanecen dentro del imn. Como resultado, no se crean polos magnticos por lo que no existen fugas de flujo.

Discontinuidades subsuperficialesSupongamos ahora que tenemos otro imn, que contiene una grieta subsuperficial. Con sta grieta subsuperficial algunas de las lneas de fuerza pasan por encima y por debajo de ella. Algunas pasan a travs de la grieta y, si la discontinuidad esta cerca de la superficie, algunas son forzadas a salir a la superficie, provocando fugas de flujo, como ilustra la imagen 16. Si espolvoreamos partculas magnticas, se producir una acumulacin de partculas donde se encuentran las fugas de flujo.Cuando se detecta una discontinuidad subsuperficial normalmente se forman indicaciones anchas y difusas. El tamao y la intensidad de la indicacin dependen de: la proximidad de la discontinuidad con la superficie, el tamao y orientacin de la discontinuidad, la intensidad y distribucin del flujo magntico.Imagen 16.- Discontinuidad subsuperficial.3. Efectos de discontinuidades en materiales.iv. Fuerza de un campo de fugaLa distorsin o fuerza de un campo de fuga, producido por una discontinuidad, depende de varios factores indicados a continuacin: 1.- El nmero de las lneas de fuerza; ste factor es afectado por varias caractersticas 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;e) La orientacin de la discontinuidad. La discontinuidad debe estar orientada a 90, y hasta 45, con respecto a la direccin del flujo magntico.2.- La condicin de la superficie.

3.- La fuerza del flujo magntico generado, el cual es controlado por el amperaje utilizado para generar el campo magntico.La fuerza del campo de fuga determina directamente el nmero de partculas magnticas que pueden ser atradas para formar una indicacin. v. Formacin de indicacionesCuando las partculas magnticas son atradas al sitio donde se localiza una fuga de flujo, ellas producen una indicacin que es visible para el ojo humano, bajo condicio- nes de iluminacin adecuada. La formacin de las indicaciones depende de las caractersticas de las lneas de fuerza.

Cuando las partculas son atradas hacia las fugas de flujo y se acercan a los polos magnticos, ms lneas de flujo fluyen hacia ellas. Esto concentra las lneas de flujo a travs de los caminos de baja reluctancia que forman las partculas de material ferromagntico. Esta es la accin principal que provoca que las partculas sean recolectadas por las fugas de flujo y subsecuentemente formen indicaciones de discontinuidades.

Ya que las partculas magnticas son solamente atradas y se mantienen donde las lneas de fuerza salen y entran de la superficie de la pieza inspeccionada, no se pro- ducen indicaciones verdaderas a menos que las lneas de fuerza crucen una discontinuidad.Captulo4:Magnetizacin con Corriente Elctrica.4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.Campo circular

Campo alrededor de un conductor

Cuando una corriente elctrica circula por un conductor, se crea un campo magntico circular, como se muestra en la imagen 17.Campo MagnticoEl campo magntico alrededor de un conductor existe a todo lo largo del conductor por el que fluye corriente elctrica. Cuando el conductor tiene una configuracin uniforme, la densidad de flujo o nmero de lneas de fuerza por unidad de rea, es uniforme a lo largo del conductor y es directamente proporcional a la intensidad de la corriente elctrica, y disminuye con el incremento de distancia desde el conductor.Variando la intensidad de la corriente elctrica en el conductor, el nmero de lneas de fuerza variar en el campo magntico. Al incrementar la fuerza de magnetizacin (la intensidad de la corriente elctrica) se incrementa el nmero de las lneas de fuerza, resultando en un incremento de la densidad del campo magntico. Y en el caso contrario, al reducir la fuerza de magnetizacin se reduce la densidad del campo magntico.La magnetizacin circular utiliza los principios del establecimiento de un campo magntico por induccin. Debido a que el cobre y el aluminio son materiales no magnticos, las lneas de fuerza no permanecern en el material. En su lugar, el campo magntico se establece alrededor del material.Una caracterstica de los campos magnticos circulares es que las lneas de fuerza forman circuitos completos sin que existan polos magnticos.Imagen 17.- Campo magntico alrededor de un conductor.Corriente elctrica4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.2. Regla de la mano derecha

La forma ms sencilla para determinar la direccin de las lneas de fuerza, alrededor de un conductor recto en el que fluye corriente elctrica y en cual se conoce el sentido del flujo de corriente, es la regla de la mano derecha, ver la imagen 18.Esta ayuda simple requiere imaginar que el conductor se empua con la mano derecha, con el dedo pulgar apuntando en la direccin del flujo de corriente elctrica (de positivo a negativo) y los dedos restantes, cerrados alrededor del conductor, estarn indicando la direccin y el sentido en los que fluyen las lneas de fuerza.Cuando fluye una corriente elctrica a travs de un material ferromagntico, el campo magntico se establece dentro del material. Las lneas de fuerza permanecen dentro de l, porque es permeable y las conduce fcilmente. Tambin en este caso el campo magntico se encuentra a 90 con respecto a la direccin del flujo de corriente elctrica.Campo magnticoRaramente es de importancia prctica el sentido actual del campo magntico, lo ms importante del concepto es que la direccin del campo magntico tiene una relacin perpendicular con la direccin del flujo de corriente.

La regla de la mano derecha funciona idnticamente para materiales magnticos y no magnticos. La nica diferencia entre los dos, es que el campo magntico se forma fuera del material no magntico, y en el material magntico el campo permanece en su interior.Corriente Elctrica3. Magnetizacin circular inducida en materiales+Imagen 18.- Regla de la mano derecha.4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.En la prctica, la magnetizacin circular se realiza de dos formas:

a) Pasando corriente elctrica directamente a travs de la pieza

Piezas largas cilndricas slidasF1Por ejemplo, en la inspeccin de una barra de material ferromagntico, se conoce como magnetizacin entre cabezales y produce un campo magntico circular.Cuando una barra es magnetizada entre cabezales, el campo magntico es ms fuerte cerca de la superficie de la barra. El campo se incrementa desde cero, en el centro de la barra, hasta un mximo en la superficie.La imagen 19 muestra la distribucin grfica del campo magntico generado en una barra de acero redonda. La intensidad o fuerza del campo magntico es referida, a menudo, como la densidad de flujo.En la grfica 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 mximo valor (F1) en la superficie de la barra. Tambin, se puede observar que inmediatamente fuera de la superficie de la barra, la fuerza del campo decrece rpidamente. La mayor prdida es inmediata y el remanente es imperceptible. Piezas de forma irregular

Si consideramos una barra de acero cuadrada, cuando circula una corriente a travs de ella, en su interior ser establecido un campo magntico circular, ver la imagen 20.

imagen 20.- Barra cuadrada.R2R3RF1 = Campo en la superficie del conductor.R = Radio del conductor.Conductor ferromagntico por el que fluye corriente alterna.Fuerza del campoImagen 19.- Distribucin del campo magntico.4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.b) Pasando corriente elctrica a travs de un conductor central

Piezas tubulares

Cuando se inspeccionan tubos pasando corriente elctrica a travs de ellos, el flujo magntico 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 magntico 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 elctrica se crea un campo magntico en su alrededor, con las lneas de fuerza que giran alrededor del conductor, y lo hacen en sentido contrario a las manecillas del reloj.Esta forma de inspeccin se lleva a cabo insertando una barra de cobre, o de algn otro material conductor, a travs del componente y pasando la corriente elctrica a travs de la barra, ver la imagen 21.F1Este mtodo es llamado magnetizacin con conductor central.Alrededor del conductor central se crea un campo magntico circular que se induce en la pieza. Debido a que la densidad de flujo es mxima en la superficie del conductor, el campo magntico inducido en la pieza ser el mximo. Utilizando el conductor central, se establecer el flujo magntico en las superficies interna y externa de la pieza. La densidad de flujo es mxima en la superficie interna y dependiendo del espesor de pared, algo menor en la superficie externa como se ilustra en la imagen 22.F2R2R3RF1 = Campo en la superficie del conductor.F2 = Campo en la superficie interna de la pieza.Fuerza del campoConductor centralCampo magnticoImagen 21.- Conductor central en la inspeccin de un tubo.Imagen 22.- conductor central en la inspeccin de un tubo.(+)(-)4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.4. Mtodos de magnetizacin circular

La magnetizacin circular induce un campo magntico dentro de las piezas en tres formas: Por induccin directa, que se conoce como magnetizacin entre cabezales, Induccin directa por medio de electrodos, Induccin indirecta, conocida como magnetizacin con conductor central.a) Magnetizacin entre cabezales (por placas de contacto)En este mtodo de magnetizacin 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 imagen 23.La inspeccin debe ser realizada de tal manera que las superficies de la pieza no sean daadas fsicamente por la presin ejercida, o bien, por el calor producido por un arco elctrico o alta resistencia en los puntos de contacto. Para asegurar que la resistencia al paso de corriente sea lo ms baja posible y evitar quemadas en la superficie de la pieza, los puntos de contacto deben ser lo ms grandes posible.La magnitud de la corriente utilizada depende de las dimensiones transversales (el dimetro) de la pieza.b) Electrodos (puntas de contacto)

Los electrodos, o puntas de contacto, son conductores de corriente, los cuales se utilizan para magnetizar reas localizadas.

Las puntas usadas son tpicamente barras de cobre de 3/4 de dimetro y de 6 a 8 de longitud, montadas en 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.(+)Corriente electrica(-)Cabezal movilCampo magnticoCabezal fijoDiscontinuidadImagen 23.- Magnetizacin entre cabezales.4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.

Debe tenerse mucha precaucin debido a la posibilidad de producir quemaduras por arco en las piezas inspeccionadas, especficamente en los puntos de contacto, por lo cual las puntas de contacto deben mantenerse limpias. Con esta tcnica se produce un campo circular alrededor de las puntas.Existen algunas variables de la tcnica para su aplicacin: 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 prctico, los cables deben ser lo ms cortos posible.La magnitud de la corriente utilizada depende del espesor de la pieza inspeccionada y de la separacin entre las puntas.Se considera que la magnetizacin es ms efectiva cuando las puntas estn 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) Magnetizacin con conductor centralPara la inspeccin de piezas cilndricas huecas, por ejemplo tubos o anillos, se utiliza un conductor central que induce un campo circular.La posicin del conductor puede ser diferente, y es muy importante:Imagen 24.- Puntas de contacto con manerales individuales.a) Si el conductor se coloca al centro de la pieza, el campo es simtrico alrededor.b) Si el conductor se coloca adyacente a la superficie interna de la pieza, el campo es ms fuerte en la pared cercana al conductor.

Para la inspeccin de tubos pequeos es preferible que el conductor sea colocado al centro, para que el campo sea uniforme para la deteccin de las discontinuidades que existen en cualquier punto sobre las superficies del tubo. Sin embargo, en el caso de tubos, anillos o recipientes a presin de dimetros grandes, la corriente necesaria para producir campos magnticos con la fuerza adecuada para la inspeccin de la circunferencia completa, podra ser excesivamente grande.( + )( - )Campo magnticoDiscontinuidadPuntas de contacto4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.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 regin efectiva para la inspeccin es de aproximadamente cuatro veces el dimetro 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 posicin del conductor, el dimetro exterior y el espesor de la pieza, y el dimetro del conductor.Con el conductor colocado al centro de la pieza el campo producido es mximo en su superficie interna, y los requisitos de corriente de magnetizacin son los mismos que para una pieza slida con el mismo dimetro exterior.

En algunas ocasiones las piezas inspeccionadas son demasiado grandes, cuando este caso se presenta, se puede emplear el cable que conduce la corriente elctrica desde el generador, como conductor central.5. Discontinuidades detectadas con campo circularUn campo magntico circular es adecuado para detectar discontinuidades que sean transversales al flujo magntico, en este caso, que sean paralelas al eje de la pieza inspeccionada, como se ilustra en la imagen 25.

Una discontinuidad que sea paralela al flujo magntico no provocar fugas de flujo y no sern atradas las partculas magnticas.Imagen 25.- Inspeccin en un rbol de levas con magnetizacin circular. 4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.Campo longitudinal

Con un campo magntico longitudinal, la pieza se magnetiza en su longitud. Un ejemplo es colocar un rbol de levas en un campo magntico longitudinal, como se observa en la imagen 27.

Las lneas de fuerza viajan a travs de la longitud de la barra, de sur a norte. Cualquier discontinuidad que forme un ngulo comprendido entre 45 y 90, con respecto a las lneas de fuerza, provocar fugas de flujo que ejercern la atraccin de partculas magnticas.

Campo producido por flujo de corriente en una bobinaLa magnetizacin longitudinal se produce pasando corriente a travs de un conductor elctrico enrollado en espiras mltiples o bobina.Ya que las lneas 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.

Los conductores elctricos enrollados, que forman una bobina, son frecuentemente identificados como solenoides.Cuando se utiliza una bobina fabricada con un conductor elctrico, las lneas 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 l existen polos magnticos, dependiendo de su longitud, normalmente en sus extremos.

Imagen 27.- Campo longitudinal en un imn de barra.Imagen 26.- Inspeccin de un rbol de levas con un campo longitudinal.4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.2. Intensidad del campo producido por una bobinaLa 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 medicin de la intensidad en una bobina es amperios-vuelta (NI), esto es el amperaje actual multiplicado por el nmero 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, desarrollar fugas de flujo con suficiente fuerza para atraer partculas magnticas.Las discontinuidades que no se encuentren dentro del rango mencionado no producirn fugas de flujo con suficiente fuerza; en otras palabras, una pieza mayor de 30.48 cm a 45.72 cm (12 a 18) necesitara, al menos, dos magnetizaciones para que sean atradas las partculas magnticas hacia las discontinuidades.Por ejemplo, de acuerdo con la imagen 28 la pieza deber 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.2 Disparo18

Imagen 28.- Magnetizacin con bobina de una pieza larga.1er Disparo3304. Magnetizacin con Corriente Elctrica.3. Campo magntico inducido por yugo electromagnticoLos yugos son equipos porttiles en forma de C (herradura), los cuales, inducen un campo magntico longitudinal entre sus polos (piernas), y son usados para magnetizacin local.El campo magntico es generado en un sistema de bobina, localizada dentro del yugo, y transmitido a la pieza a travs de sus polos. En la magnetizacin con yugo no existe el riesgo de producir quemadas por arco, gracias a que se transmite a la pieza solamente el campo magntico, la corriente no entra a la pieza, ver la imagen 29.

Existen yugos electromagnticos 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 ngulo, como el que se ilustra en la imagen ??.El valor de la corriente de magnetizacin utilizada depende del modelo del yugo. La magnetizacin con yugo es ms efectiva cuando las piernas se encuentran separadas entre 7.6 cm y 20 cm (3 a 8 pulgadas).

Discontinuidad4. Discontinuidades detectadas con campo longitudinalEn conclusin, mencionaremos que con la magnetizacin longitudinal (bobina, cable enrollado y yugo) se pueden detectar discontinuidades perpendiculares a la direccin del flujo magntico (90) y hasta 45, esto significa que, en el caso de la bobina y el cable enrollado, sern detectadas las discontinuidades transversales al eje de la pieza.YugoCampo MagnticoImagen 29.- Magnetizacin con yugo.4. Magnetizacin con Corriente Elctrica.5. Ventajas de la magnetizacin longitudinal

La magnetizacin 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 prctica de colocar la bobina sobre la pieza, permite realizar con agilidad la inspeccin.Captulo 5:Seleccin del mtodo apropiado.5. Seleccin del mtodo apropiado.Aleacin, forma y condiciones de la pieza

La aleacin del objeto inspeccionado es importante porque ya mencionamos que de ello depende la permeabilidad de un material. Para la aplicacin de este mtodo son una limitante las aleaciones con alto contenido de nquel y cromo, que vienen siendo los aceros inoxidables y austenticos en general.

La forma de identificar estos materiales es por medio de un imn; si el imn se adhiere fuertemente a la pieza, es indudable que el mtodo de partculas magnticas se puede aplicar; si la adherencia es muy dbil, se recomienda utilizar otro mtodo de examen. La forma geomtrica de las piezas tambin es una limitante para el mtodo ya que las esquinas, los chaveteros, los estriados, los barrenos, etc., producen indicaciones falsas o indicaciones no relevantes.

As mismo, se debe tener en cuenta si la pieza fue sometida a un tratamiento trmico o si ha sido trabajada en fro 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 interpretacin y evaluacin de las indicaciones resultantes ya que pueden ser relevantes o no relevantes.

Tipo de corriente de magnetizacin

Con la expansin y desarrollo de los procesos de inspeccin por partculas magnticas y los continuos avances en los circuitos elctricos, hoy en da se encuentran disponibles varios tipos de corrientes de magnetizacin.

a) Corriente alterna

La corriente alterna (CA) es el tipo ms conveniente de corriente elctrica debido a que es utilizada para casi todos los servicios. Su rango de voltaje comercialmente disponible es de 110 a 440 voltios. Los circuitos elctricos para producir CA son simples y relativamente baratos, porque solo se requiere transformar el suministro comercial en voltajes bajos y corrientes de magnetizacin con altos amperajes. 5. Seleccin del mtodo apropiado.La corriente alterna puede ser aumentada o disminuida con relativa facilidad y economa mediante el uso de transformadores. Por lo tanto, la CA puede convertirse fcilmente a los altos amperajes utilizados en la prueba por partculas magnticas.La corriente alterna tiene poca capacidad de penetracin, por lo que, el campo magntico inducido por la CA se concentra cerca de la superficie de la pieza que est siendo magnetizada, a esto se le conoce como efecto de piel. Por tal razn, la CA es considerada como la mejor para detectar discontinuidades superficiales.Debido a que la CA cambia continuamente de direccin, a razn de 60 ciclos por segundo, el cambio de direccin constante del campo magntico tiene la tendencia de agitar o proporcionarles movilidad a las partculas magnticas. Esto provoca que las partculas sean atradas ms fcilmente a los campos producidos por las fugas de flujo.Los campos magnticos producidos por CA son muy fciles de remover durante la desmagnetizacin.b) Corriente directa rectificada de media ondaCuando se rectifica una fase de CA, la corriente resultante es conocida como corriente directa rectificada de media onda (CDRMO). Esto significa simplemente que la polaridad inversa o porcin negativa de la curva sinusoidal de CA es Por todo esto, la CA es el tipo de corriente ms ampliamente utilizada para efectuar la prueba por partculas magnticas.( + )La fase de CA simple (comnmente utilizada) requiere de dos conductores y direccin inversa a razn de 50 o 60 ciclos por segundo, como se muestra en la curva sinusoidal de CA de la imagen 30.( + )( - )( - )Imagen 30.- La corriente alterna. Imagen 31.- Corriente alterna rectificada. IntensidadIntensidadTiempoTiempo005. Seleccin del mtodo apropiado.La corriente mxima de pico es la misma que la de la corriente alterna, y el valor de la corriente promedio es considerablemente menor que la corriente pico.Aunque la corriente directa es rectificada de media onda es un tipo de corriente directa, se identifica como CDRMO (HWDC por su nombre en ingls Half Wave Direct Current), lo que permite diferenciarla de la verdadera CD.En la inspeccin por partculas magnticas, una diferencia importante entre la corriente alterna y la CDRMO y CD, es que los campos producidos por estas ltimas penetran en la pieza.La corriente directa rectificada de media onda tiene un valor de densidad de flujo de cero en el centro de la pieza inspeccionada, y se incrementa hasta que alcanza un valor mximo en la superficie, por lo que, la densidad de flujo en el interior de una pieza es mucho mayor con CDRMO y CD que con CA.Entonces, la CDRMO y la CD se emplean siempre en los ensayos para detectar discontinuidades subsuperficiales, aunque se podr detectar tambin discontinuidades superficiales, pero no son tan eficaces como la CA para ste ltimo caso.

La mejor aplicacin de la CDRMO es en la inspeccin de soldaduras y fundiciones, en combinacin con el uso de polvo seco y magnetizacin con puntas.La corriente directa rectificada de media onda consiste de pulsos individuales de corriente alterna, con intervalos de tiempo en los que no fluye corriente, ver la imagen 32.

Cada pulso dura medio ciclo, lo que resulta en una corriente que fluye en una sola direccin.( + )( - )Intensidad0TiempoImagen 32.- Corriente directa rectificada de media. 5. Seleccin del mtodo apropiado.c) Corriente directa

Como se puede observar en la imagen 33, la corriente directa es un flujo continuo de corriente en una sola direccin.Una fuente comn de CD es la batera o la pila normal.Una desventaja del uso de CD es porque las altas corrientes slo pueden ser mantenidas mientras la carga de la batera o pila es adecuada y, muchas veces, es necesario contar con el flujo de corriente durante intervalos de tiempo prolongados.Imagen 33.- Corriente directa rectificada de media.

d) Corriente directa rectificada de onda completa

Puede ser corriente de fase simple o de tres fases.( + ) Corriente directa rectificada de onda completa de fase simpleCon circuitos elctricos no slo es posible bloquear (o rectificar) el flujo negativo de la corriente alterna, sino tambin invertirlo, para duplicar el nmero de pulsos positivos. La imagen 34 muestra la forma de la corriente alterna rectificada de onda completa de fase simple, normalmente identificada como corriente directa de onda completa de fase simple.Esencialmente, tiene la misma habilidad de penetracin que la corriente directa de onda completa de tres fases. Por lo simple de sus componentes el costo inicial del equipo es mucho menor que el equipo de onda completa de tres fases.Intensidad0TiempoIntensidadTiempo0Imagen 34.- Corriente directa de onda completa de fase simple.Seleccin del mtodo apropiado.

Corriente directa rectificada de onda completa de tres fases

Tiene las ventajas de la corriente directa de onda completa de fase simple ms algunos beneficios adicionales. La demanda de corriente est balanceada y se reduce a la mitad.

La corriente de tres fases es la ms usada para la inspeccin por partculas magnticas en equipos de alto poder, por ejemplo con capacidades de hasta 20,000 amperios. Es el tipo de corriente comnmente utilizada cuando se emplea el mtodo residual.

e) Ventajas del uso de Corriente directa rectificada de media onda

Si se examinan las ventajas relacionadas con la CDRMO y CD, se obtienen las siguientes conclusiones:

La densidad de flujo en una pieza se determina por la corriente mxima de pico de la CDRMO.

Los requisitos de potencia y los efectos trmicos se determinan por la corriente promedio.

Con base en lo anterior, se puede ver que una alta densidad de flujo se puede generar utilizando el mnimo de corriente.

Por ejemplo, si se utiliza una corriente promedio de 400 amperios, la corriente de pico estar alrededor de 1,200 amperios y la densidad de flujo reflejar esta corriente mxima de pico.

Otra ventaja de la CDRMO es la fuerte accin de pulsaciones de flujo magntico. Esto sirve para agitar las partculas magnticas secas y las hace ms sensibles a las fugas de flujo.Requisitos de corrientePara magnetizacin circular

La cantidad de corriente elctrica empleada vara con la forma de la pieza y con la permeabilidad del material.

Demasiada corriente puede quemar la pieza o la puede saturar, causando un exceso de concentracin de partculas magnticas. Por otro lado, insuficiente corriente puede provocar la falta de flujo, para que sean atradas las partculas magnticas.5. Seleccin del mtodo apropiado.Debido a que no existen muchas variables involucradas para determinar los requisitos de corriente para piezas individuales, para calcular la corriente de magnetizacin necesaria para una magnetizacin circular entre cabezales y con conductor central, tradicionalmente se ha utilizado la siguiente regla: de 700 a 900 amperios por pulgada del dimetro de la pieza (el dimetro se refiere al dimetro exterior en el caso de componentes tubulares inspeccionados con conductor central). Algunos documentos la consideran como parte de sus recomendaciones, como es el caso del Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 7.Recordemos que el campo circular alrededor de un conductor de seccin transversal uniforme (redonda, cuadrada, etc.), es uniforme, constante y simtrico a lo largo de la longitud total del conductor.Ejemplos de aplicacin de la regla en componentes redondos:1. Para magnetizar una barra de 3/4 pulgada de dimetro se necesita una corriente de magnetizacin de 525 a 675 amperios, ver la imagen 35a.2. Para magnetizar una barra de 1 pulgada de dimetro se necesita una corriente de magnetizacin de 700 a 900 amperios, ver la imagen 35b.3. Para magnetizar una barra de 4 pulgadas de dimetro se necesita una corriente de magnetizacin de 2,800 a 3,600 amperios, ver la imagen 35c.3/4 15"a5b1410CImagen 35.- Requisitos de corriente para magnetizacin circular. 5. Seleccin del mtodo apropiado.Conforme la seccin transversal o forma de la pieza inspeccionada es ms compleja, se incrementa la dificultad para determinar el camino probable del campo magntico.Formas complicadas pueden requerir experimentacin y magnetizacin por separado en varias proyecciones de la pieza, para asegurar la direccin adecuada del campo y la corriente de magnetizacin, en todas sus localizaciones.2 Por ejemplo, cuando se magnetiza una pieza de seccin transversal cuadrada o rectangular, la fuerza del campo generado no es uniforme. La fuerza del campo se reduce rpidamente hacia las esquinas, con una fuerza de solamente la mitad que en el centro de las caras.Cuando la seccin transversal de la pieza vara grandemente, la regla no es prctica.Con esta regla, la corriente de magnetizacin determinada puede ser altamente irreal. Adems, conforme el tamao de la pieza que ser magnetizada se incrementa, la regla tambin es muchas veces imprctica.En resumen, cuando se inspeccionan formas y secciones transversales irregulares, es ms difcil calcular la corriente de magnetizacin necesaria, por lo tanto, es mejor aplicar la regla en objetos de forma cilndrica uniforme.La regla para el uso de 700 a 900 amperios por pulgada tambin se aplica para la magnetizacin circular con conductor central. En ste caso estamos tratando con piezas huecas, como las que se ilustran en la imagen 36, as que se toma el dimetro exterior de la pieza como si fuera el dimetro o espesor de una pieza slida.101Imagen 36.- Piezas huecas.5. Seleccin del mtodo apropiado.b) Para magnetizacin longitudinal

El dimetro de la bobina con relacin a la dimensin y forma del objeto que est siendo magnetizado, es un factor importante para asegurar la magnetizacin adecuada.En particular, cuando se decide la cantidad de corriente que debe utilizarse para realizar una magnetizacin adecuada, la longitud y el dimetro de la pieza deben ser considerados con relacin a la longitud y el dimetro de la bobina.

La relacin del rea de la seccin transversal de la pieza magnetizada, con respecto al rea de la seccin transversal de la bobina es conocida como factor de llenado.

En general, la relacin entre el dimetro de la pieza y el dimetro de la bobina no debera ser mayor a un dcimo. Si la pieza es colocada adyacente a la pared interna de la bobina, entonces el factor de llenado es menos importante.

La fuerza del campo que pasa a travs del interior de una bobina es proporcional al producto de la corriente, en amperios, y el nmero de vueltas de la bobina. Por lo tanto, variando la corriente o el nmero de vueltas en la bobina se modifica la fuerza de magnetizacin de la bobina. La unidad de medicin de la fuerza de magnetizacin de una bobina es Amperios-Vuelta (NI), que corresponde al amperaje actual multiplicado por el nmero de vueltas de la bobina.

De acuerdo con el documento ASTM E 709, existen varias frmulas empricas que pueden ser usadas para calcular la corriente de magnetizacin, dependiendo del factor de llenado. Aunque, estas frmulas son consideradas solamente por continuidad histrica. Se recomienda que cuando sean usadas, estn limitadas a piezas de forma simple, y ser ms rpido y exacto utilizar un magnetmetro o medidor de Tesla / gauss (Gauss-metro o Tesla-metro).

Las frmulas son:

1. Bobinas con bajo factor de llenado. En este caso, el rea de la seccin transversal de la bobina excede grandemente el rea de la seccin transversal de la pieza, esto es que el dimetro de la pieza es menor del 10% del dimetro interior de la bobina. Para una magnetizacin adecuada, tales piezas deben ser adecuadamente colocadas dentro de la bobina y cercanas a la pared interior de la bobina.5. Seleccin del mtodo apropiado.Con este bajo factor de llenado, la fuerza adecuada del campo, para piezas colocadas excntricamente y con una relacin longitud entre dimetro (L/D) entre 2 y 15, es calcu- lada con las siguientes frmulas:

Piezas con bajo factor de llenado colocadas cerca de la pared interna de la bobina:NI= 45,000 L / D( 10%)NI = 43,000 6 (L / D) - 5N = Nmero de vueltas en la bobina( 10%)Donde: N = Nmero de vueltas en la bobina Piezas con bajo factor de llenado colocadas en el centro de la bobina:Donde: I = Corriente que ser utilizada, en amperios (A) 45,000 es una constante emprica L = Longitud de la pieza, en pulgadas D = Dimetro de la pieza, en pulgadas NI = Amperes-Vuelta I = Corriente que ser utilizada, en amperios (A) 43,000 es una constante emprica R = Radio de la bobina, en pulgadas L = Longitud de la pieza, en pulgadas D = Dimetro de la pieza, en pulgadas NI = Amperes-Vuelta5. Seleccin del mtodo apropiado.2. Bobinas con factor intermedio de llenado. Cuando la seccin transversal de la bobina es mayor que dos veces pero menor que diez veces la seccin transversal de la pieza inspeccionada, la frmula es:NI = (NI)afl (10 Y) + (NI)bfl (Y 2)/8Donde: N = Nmero de vueltas en la bobinaI = Corriente que ser utilizada, en amperios (A)NIafl = Valor de NI calculado para bobinas con alto factor de llenado NIbfl = Valor de NI calculado para bobinas con bajo factor de llenado Y = Relacin del rea de la seccin transversal de la bobina y la sec- transversal de la pieza: cin Y = r2r1 22r1 = Radio de la bobina, en pulgadasr2 = Radio de la pieza, en pulgadas

3. Bobinas con alto factor de llenado. En este caso, cuando son utilizadas bobinas fijas o el cable es enrollado y el rea de la seccin transversal de la bobina es menor de dos veces el rea de la seccin transversal de la pieza (incluyendo porciones huecas), la bobina tiene un alto factor de llenado.

Piezas colocadas dentro de una bobina con alto factor de llenado y con una relacin longitud entre dimetro (L/D) igual o mayor que 3:5. Seleccin del mtodo apropiado.NI= 45,000 L / D( 10%)Donde: N = Nmero de vueltas en la bobinaNota: Para relaciones (L/D) menores que tres, debera ser usada una pieza polo (material ferromagntico aproximadamente del mismo dimetro que la pieza inspeccionada) para incrementar efectivamente la relacin (L/D), o un mtodo de magnetizacin alterno. Para relaciones (L/D) mayores que 15, debera utilizarse un valor mximo de 15 para todas las frmulas mencionadas. 4. Relacin (L/D) para una pieza hueca. Cuando se calcula la relacin (L/D) para una pieza hueca, (D) debe ser reemplazada por un dimetro efectivo (Def), calculado utilizando:

Def = [(At Ah)/]1/2Donde:

At = rea de la seccin transversal total de la piezaAh = rea de la seccin transversal de la porcin hueca de la piezaPara una pieza cilndrica, esto es equivalente a: Def = [(DE)2 (DI) 2]1/2

Donde: DE = Dimetro exterior del cilindro DI = Dimetro interior del cilindro I = Corriente que ser utilizada, en amperios (A) 35,000 es una constante emprica L = Longitud de la pieza, en pulgadas D = Dimetro de la pieza, en pulgadas NI = Amperes-Vuelta5. Seleccin del mtodo apropiado.

Recordemos que la fuerza del campo magntico es la mayor en la pared interna de la bobina, siendo nulo en el centro. Adems, la longitud efectiva de un campo magntico longitudinal es de 6 a 9 pulgadas, hacia ambos lados de la bobina, por lo que cualquier pieza cuya longitud sea mayor de 18 pulgadas necesitar 2 o ms magnetizaciones.

Cuando se utilizan estas frmulas, se obtienen valores en amperios-vueltas (NI), por lo que, para determinar la corriente necesaria para obtener una magnetizacin longitudinal adecuada, ste valor debe dividirse entre el nmero de vueltas que tiene la bobina. La mayora de las bobinas prefabricadas cuentan con 3 a 5 vueltas.NI= 35,000 ( L / D ) + 2( 10%)NI= 35,000 (8) + 2NI =35,00010=3,500Ejemplo No. 1:Determinar la corriente de magnetizacin y el nmero de magnetizaciones necesarias para magnetizar longitudinalmente (y al 100%) la pieza de la imagen 37.Para este ejemplo se considera que se tiene una condicin con alto factor de llenado.Primero, se obtiene el valor de la relacin L/D:L/D = 8/1 = 8Como se tiene un alto factor de llenado, entonces se utilizar la frmula:NI = 3,500 amperios-vueltas831Imagen 37.- Pieza inspeccionada.5. Seleccin del mtodo apropiado.NI= 45,000 L / D( 10%)NI=45,0003

NI = 15,000 amperios-vueltas15,000=Si consideramos que la bobina tiene 5 vueltas, entonces la corriente de magnetizacin es de:

I = Amperios-vueltas/N = 3,500/5 = 700 amperios

Respuesta: La corriente de magnetizacin es de 700 amperios y slo se necesita una magnetizacin, ya que la pieza tiene una longitud menor de 18 pulgadas.

Ejemplo no. 2:Determinar la corriente de magnetizacin y el nmero de magnetizaciones necesarias para magnetizar longitudinalmente (y al 100%) la pieza de la imagen 38. Para este otro ejemplo se considera que se tiene una condicin con bajo factor de llenado y la pieza ser colocada cerca de la pared interna de la bobina.Como L es mayor que 18 pulgadas, se va a considerar que este es el valor de L.Primero, se obtiene el valor de la relacin L/D:L/D = 18/6 = 3

Como se tiene un bajo factor de llenado y la pieza ser colocada cerca de la pared interna de la bobina, entonces se utilizar la frmula:246Imagen 38.- Pieza inspeccionada.5. Seleccin del mtodo apropiado.Si consideramos que la bobina tiene 5 vueltas, entonces la corriente de magnetizacin es de:

I = Amperios-vueltas/N = 15,000/5 = 3,000 amperios

Respuesta: La corriente de magnetizacin es de 3,000 amperios y se necesitan dos magnetizaciones ya que la pieza tiene una longitud mayor de 18 pulgadas.

iv. Secuencia de operaciones

En la inspeccin por partculas magnticas, la secuencia de operaciones se aplica a la relacin entre el tiempo que se toma para la aplicacin de las partculas y el estableci- miento del campo magntico. El examen puede realizarse por medio de dos tcnicas bsicas comnmente empleadas en la industria continua y residual.

1. Magnetizacin continua. La magnetizacin continua se emplea en la mayora de aplicaciones, utilizando partculas secas o hmedas. Es la que debera ser utilizada a menos que sea especficamente prohibida.

Tcnica de magnetizacin continua seca. A diferencia de una suspensin hmeda, las partculas 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 rea de inters se encuentre bajo la influencia del campo magntico, mientras las partculas se encuentren en el aire y libres, para que sean atradas hacia las fugas de flujo.

Debido a lo anterior, la corriente de magnetizacin debe empezar a fluir antes de la aplicacin de las partculas secas, debe mantenerse hasta despus que se ha terminado la aplicacin de las partculas y que cualquier exceso de partculas ha sido removido, y hasta realizar una inspeccin visual.

Tcnica de magnetizacin continua hmeda. Generalmente se aplica en la inspeccin de piezas en equipos estacionarios horizontales. Involucra el bao abundante de la pieza con partculas, que termina antes de cortar la corriente de magnetizacin. La duracin del tiempo de magnetizacin es tpicamente de 0.5 segundos con dos o ms disp- aros.

2. Magnetizacin residual. La inspeccin por el mtodo residual no es tan sensible como el mtodo continuo. En esta tcnica, el medio de inspeccin se aplica despus que la corriente de magnetizacin 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 partculas en los campos de fuga. Tiene gran aplicacin en la inspeccin de tubera o productos tubulares.5. Seleccin del mtodo apropiado.

v. Determinacin del valor de la densidad de flujo

El nivel de la densidad de flujo es crtico en la inspeccin por partculas magnticas. Se debe hacer nfasis que, para producir una buena indicacin, la fuerza del campo magntico generado debe ser adecuada y su direccin favorable. Adems, para que las indicaciones sean consistentes, la fuerza del campo debe ser controlada dentro de lmites razonables.

Por todo lo anterior es obviamente importante que al aplicar la prueba por partculas magnticas el operador conozca cual es la fuerza del campo dentro de la pieza que est siendo inspeccionada.

Los factores que afectan la densidad de flujo magntico generado son el tamao, la forma, el espesor y el tipo de material, y la tcnica de magnetizacin. Ya que estos factores varan ampliamente, es difcil establecer reglas rgidas para la densidad de flujo para cada configuracin.Hoy en da no existe un mtodo aplicable conocido el cual permita la medicin exacta de la densidad de flujo en un punto dado dentro de cualquier pieza magnetizada.Se encuentran disponibles varios tipos de medidores e indicadores que son herramientas utilizadas para determinar, en forma cuantitativa y cualitativa, la densidad del flujo magntico.Existen muchos medidores de campo, los cuales miden el campo magntico en el aire, estos medidores casi siempre son usados para medir H (la fuerza de magnetizacin), aunque pueden ser calibrados en Gauss o Teslas, las cuales son unidades de densidad de flujo.Algunos otros tienen una bobina de contacto la cual proporciona una medicin relativa de la fuerza del campo magntico pero no proporciona la densidad de flujo, estos instrumentos tambin pueden ser usados para determinar la direccin del flujo. Adems, existen instrumentos que cuentan con una sonda que funciona por efecto Hall, ver la imagen 39, los cuales proporcionan la medicin del campo cerca de la superficie y muestran su direccin, pero indican la componente H.Imagen 39.- Instrumento electrnico para medir densidad de flujo.5. Seleccin del mtodo apropiado.Ha sido desarrollada una variedad de accesorios simples, con el propsito de asegurar que el campo en una pieza particular que est siendo inspeccionada es de magnitud y direccin adecuada.

Estos accesorios son colocados sobre la superficie de la pieza que est siendo magnetizada, funcionan provocando que parte del campo salga de la superficie de la pieza inspeccionada, que pase a travs del accesorio externo de prueba y que regrese otra vez a la pieza inspeccionada.

Algunos de estos accesorios son: El indicador de campo magntico tipo pastel, El indicador de campo del Prof. Berthold, y Los indicadores de magnetizacin de tipo placas con ranuras.Estos indicadores consisten de piezas de hierro suave, dentro de las cuales ha sido maquinado o insertado un defecto artificial normalmente en forma de ranura. La imagen 40 y 41 ilustran cada uno de estos tipos de indicadores.

Para usarse, el indicador es colocado sobre la pieza inspeccionada, de tal forma que el defecto artificial est en la direccin de las discontinuidades que se espera encontrar en la pieza.Imagen 40.- Indicador de campo magntico tipo pastel.Imagen 41.- Placas con ranuras.5. Seleccin del mtodo apropiado.IndicadorLa pieza se magnetiza y las partculas son aplicadas normalmente. Si es mostrado el defecto artificial, entonces se considera que la magnetizacin es adecuada, como se puede observar en la imagen 42.El nivel adecuado de sensibilidad para varios tamaos de discontinuidades es alcanzado variando el ancho y profundidad del defecto artificial. Si son usados adecuadamente estos accesorios son muy valiosos.Otra forma prctica para determinar, en forma cualitativa, la densidad de flujo magntico es utilizando discontinuidades conocidas. Esto es, realizando pruebas con piezas similares o idnticas a las piezas que sern inspeccionadas que contengan discontinuidades conocidas.Partculas magnticas

Imagen 42.- Uso de un indicador de campo magntico.Direccin del flujo magnticoCaptulo 6:Materiales de Inspeccin.6. Materiales de Inspeccin.Las partculas magnticas que forman una indicacin, tambin conocidas como polvo o medio de inspeccin, son tan importantes como el propio equipo de magnetizacin. Estas partculas no actan 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 partculas se suministran en forma de polvo seco, algunas como una pasta y otras como concentrados.

Caractersticas de las partculas magnticas

Las partculas magnticas son fabricadas de materiales ferromagnticos, con propiedades fsicas y magnticas que afectan su funcionalidad como medio para formar indicaciones.

Propiedades fsicasLas propiedades fsicas principales de las partculas magnticas son el tamao, forma, densidad y color.

Tamao de las partculas magnticas.stas partculas son mucho ms pequeas que las limaduras de hierro, por lo que, cuando estn secas parecen polvo. Sus dimensiones varan dentro de un rango, para permitir que las fugas de flujo con diferentes fuerzas puedan atraer las partculas de diferentes masas. Imagen 43.El rango de dimensiones de las partculas comercialmente disponibles es de entre 0.125 a 60 micras (0.000005 a 0.0025 pulgadas). Las partculas muy finas no tienden a moverse como unidades separadas, se aglomeran para formar grandes acumulaciones.Imagen 43.- Tamao de las particulas magnticas.6. Materiales de Inspeccin. Forma de las partculas magnticas

La forma de la partcula es importante. En la actualidad, las partculas magnticas son una mezcla de formas esfricas y alargadas, unas proporcionan movilidad adecuada y las otras polarizacin magntica. Juntas se enlazan para formar cadenas o puentes pequeos para los campos de fuga, con lo que se forman las indicaciones visibles.

Densidad de las partculas magnticas

Es una propiedad que afecta la movilidad de las partculas. Por ejemplo, los polvos de tipo metlico y xido son ms densos que el agua, por lo que las partculas hmedas, preparadas en agua o aceite, tienden a asentarse cuando no son agitadas.

Color de las partculas magnticas

Las partculas son coloreadas para proporcionar un color contrastante con la superficie de la pieza inspeccionada, para resaltar la visibilidad de indicaciones pequeas. La presentacin de las partculas es en diferentes colores, con el objeto de proporcionar un contraste adecuado.pieza inspeccionada. Imagen 44.Imagen 44.- Color de las particulas magnticas.6. Materiales de Inspeccin.2. Propiedades magnticas

Las partculas magnticas deben ser muy sensibles al magnetismo, por lo que deben tener caractersticas magnticas similares a los materiales ferromagnticos.Las caractersticas de las partculas magnticas son, esencialmente, una alta permeabilidad y una baja retentividad.

Alta permeabilidad

La alta permeabilidad de las partculas permite que puedan ser rpidamente magnetizadas, para que sean fcilmente atradas y retenidas por campos de fuga dbiles.Imagen 45.- Partculas secas. Baja retentividad

Se requieren partculas de baja retentividad, esto significa que no retendrn prcticamente ningn magnetismo residual, para que no se queden sobre la pieza cuando no son retenidas por un campo de fuga, lo que permite que sean fcilmente removidas de la superficie de la pieza inspeccionada.

ii. Clasificacin de las partculas magnticasLas partculas magnticas pueden ser clasificadas en: 1. Mtodos, por la forma de ser transportadas Partculas secas (aire) Imagen 45. Partculas va hmeda (agua o petrleo ligero) Imagen 46.Imagen 46.- Partculas va hmeda.6. Materiales de Inspeccin.2. Tipos, por el contraste con la superficie

Partculas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas Partculas fluorescentes

Es importante utilizar el mtodo y tipo adecuado de partculas magnticas para asegurar que las indicaciones de discontinuidades prevalezcan en cualquier caso dado.

1. Mtodos

a) Partculas secas

El requisito bsico para las partculas secas es que tengan las propiedades magnticas adecuadas, adems que sean ligeras y mviles. Las partculas empleadas en el mtodo seco tienen caractersticas similares a las del mtodo hmedo, excepto que se utilizan secas, en forma de polvo.

Las partculas secas dependen de que el aire las lleve a la superficie de la pieza, por lo que se pueden utilizar pistolas, bulbos o aplicadores racionadores en forma de pera o tipo salero, ver la imagen 47.El mtodo para aplicar las partculas secas es dispersarlas en forma de una nube ligera de polvo, lo cual les proporciona un alto grado de movilidad. Como las partculas flotan hacia abajo, por encima de la pieza que est siendo magnetizada, tienen libertad para moverse en cualquier direccin, por lo que pueden ser atradas por campos de fuga dbiles. La mejor forma para proporcionarles movilidad a las partculas secas es utilizando campos magnticos pulsantes.Las partculas utilizadas en el mtodo seco pueden ser de diferentes colores, como rojo, negro, gris, azul, amarillo o anaranjado.Imagen 47.- Aplicadores de partculas secas.6. Materiales de Inspeccin.En resumen, a continuacin se indican las ventajas y desventajas del uso del mtodo seco:

Ventajas:

Excelente para detectar discontinuidades subsuperficiales. Fcil de usar en la inspeccin de objetos grandes con equipo porttil. Adecuado para la inspeccin de materiales con superficie rugosa. Las partculas tienen una alta resistencia al calor, por lo que pueden usarse a altas temperaturas, de hasta 315C. Fcil de usar en inspecciones en campo con equipo porttil. Buena movilidad cuando es usado con CA o CDRMO. No es tan sucio como el mtodo hmedo. El equipo utilizado es menos costoso.

Desventajas:

No es tan sensible como el mtodo hmedo para grietas poco profundas y muy finas No es fcil cubrir toda la superficie adecuadamente, especialmente de piezas con forma irregular o grandes. Ms lento que el mtodo hmedo para la inspeccin de una gran cantidad de piezas pequeas. No es fcil de utilizar para tiempos de inspeccin cortos, con la tcnica de disparos en el mtodo continuo. Difcil de adaptar a sistemas de inspeccin mecanizados.Imagen 48.- Ventajas de usar partculas secas.6. Materiales de Inspeccin.b) Partculas hmedas

La presentacin de estas partculas puede ser en forma de pastas, polvo y concentrados.

Pastas

En forma de pasta las partculas magnticas deben ser disueltas en aceite para conseguir el tamao de partcula y la consistencia adecuada. La pasta es difcil de deshacer y no se puede evitar que se formen terrones que puedan mezclarse con la suspensin. Actualmente, casi ya no se suministran las partculas en forma de pastas.

PolvoCon el uso del agua como vehculo, las partculas en forma de pasta son ms difciles de dispersar, por lo que actualmente las partculas son producidas en forma de un polvo concentrado seco, que puede ser para suspensiones en aceite o en agua. Las partculas en polvo tienen la necesidad de mezclarse con agentes que faciliten su dispersin, agentes humectantes, agentes inhibidores de corrosin, etc. Las partculas en forma de polvo pueden ser vertidas directamente en el tanque para preparar el bao, sin la necesidad de mezclarlas previamente.Concentrados

Las partculas usadas en concentrados son recubiertas con agentes humectantes, un tipo de detergente, que les permite combinarse fcilmente con el vehculo.Los concentrados de partculas que son diseados para utilizarse en agua, vienen premezclados con un acondicionador para que puedan ser vertidas directamente en el agua y para mejorar las caractersticas de la solucin. La imagen 49 ilustra la presentacin comercial de partculas magnticas en forma de un concentrado.Imagen 49.- Partculas magnticas en presentacin de concetrado.6. Materiales de Inspeccin.Las partculas hmedas pueden ser aplicadas en forma manual o automtica, bombeadas a travs de boquillas, pistolas y aspersores.

Las partculas hmedas 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 magnetizacin estacionarios.

Cuando se utiliza el mtodo hmedo las partculas se encuentran suspendidas en un vehculo, el cual puede ser agua o aceite (petrleo ligero o queroseno). El vehculo de las partculas hmedas les permite flotar para que sean fcilmente atradas hacia las fugas de flujo, pero cuando no existen fugas salen de la pieza junto con el lquido.

Caractersticas de las suspensiones en aceiteEl aceite tiende a proporcionar una buena humectabilidad para las piezas metlicas Imagen 50. Sin embargo, debe tener otras caractersticas para que acte como un buen vehculo para las partculas. Estas caractersticas son:Viscosidad.- Para que la partcula tenga buena movilidad la viscosidad mxima a temperatura ambiente debera ser de aproximadamente 5 centiestokes.

Punto de ignicin.- Como el aceite (petrleo ligero o queroseno) es un combustible, es preferible que la temperatura mnima para que produzca flama sea de 57 C (135F). Los aceites que producen flama por debajo de esta temperatura tienen baja presin de vapor y se evaporan rpidamente, por lo que se requiere reemplazarlos frecuentemente para que no se formen vapores nocivos y se presente el riesgo de producirse flama.Imagen 50.- Partculas magnticas suspecin en aceite.6. Materiales de Inspeccin.Color.- El color es un indicador de la presencia de contaminantes como el azufre.

Olor.- El olor es una objecin para muchos operadores que trabajan todo el da con recipientes abiertos que contienen partculas. El olor puede ser un indicador de la presencia de contaminantes indeseables, tal como el azufre.

Fluorescencia.- La mayora de suspensiones hmedas utilizan partculas fluorescentes y muchos aceites tambin son fluorescentes, por eso es mejor utilizar aceites con bajo nivel de fluorescencia natural. Imagen 51.

Reaccin qumica.- La suspensin no debe reaccionar con los materiales que son inspeccionados.Contaminacin.- La suspensin puede ser contaminada con polvo, grasa y aceite que permanece en las piezas inspeccionadas. Estos contaminantes pueden provocar acumulacin de partculas y producir indicaciones como de discontinuidades. Adems, en la prueba de asentamiento de las partculas, los contaminantes pueden provocar que sea difcil medir el nivel y la concentracin de las partculas. Tambin, los contaminantes pueden elevar la fluorescencia del aceite y producir una alta fluorescencia de fondo durante la inspeccin. Finalmente, los contaminantes pueden aumentar la viscosidad del aceite.Caractersticas de las suspensiones en agua

El agua es bastante popular como vehculo de suspensin para las partculas magnticas. Las suspensiones con agua tienen ciertas caractersticas: a) Con el agua se elimina completamente el riesgo de producirse flama. Imagen 51.- Partculas magnticas hmedas fluorescentes.6. Materiales de Inspeccin.b) Obviamente, las suspensiones con agua deben ser utilizadas cuando la temperatura se encuentra por debajo del punto de evaporacin y por encima del punto de congelacin.

c) Debido a que el agua es un buen conductor elctrico, el equipo debe ser adecuadamente conectado a tierra.

d) Como el agua se evapora ms rpidamente que los aceites, la suspensin debe ser verificada frecuentemente. Tambin, puede ser necesaria una prueba frecuente de rompimiento del agua para asegurar que hay suficiente agente humectante en la suspensin.

Control del bao de suspensin

Conforme el bao de suspensin va siendo utilizado para realizar inspecciones sufre de ciertos cambios, algunos de los cuales son:

La prdida de partculas magnticas, porque se adhieran mecnica o magnticamente a las piezas, lo que tiende a reducir la concentracin del bao.

La prdida del lquido debido a la pelcula que se adhiere sobre la superficie de las piezas La prdida del lquido por evaporacin, lo que tiende a incrementar la concentracin de las partculas La acumulacin gradual de polvo, suciedad, xido, 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 bao frecuentemente y realizar las correcciones necesarias.Una de las verificaciones que debera realizarse peridicamente es para determinar la concentracin del bao.Imagen 52.- Aplicacin y resultado de partculas en modo suspesin.6. Materiales de Inspeccin.La concentracin o fuerza del bao es el nmero de partculas magnticas hmedas en un recipiente.

La concentracin del bao es un factor de importancia mayor para determinar la calidad de las indicaciones obtenidas.

Por ejemplo, concentraciones muy elevadas de partculas dan como resultado un fondo confuso y una adherencia excesiva de partculas, 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 bao con una concentracin de partculas muy reducida.La concentracin del bao se determina midiendo el volumen de partculas asentadas. Para realizar esta prueba se utiliza un Tubo centrfugo 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 partculas fluorescentes o con espiga de 1.5 ml y divisiones de 0.1 ml para suspensiones con partculas visibles o no fluorescentes.A continuacin, se incluyen los pasos que se deben seguir en el proceso para preparar las soluciones y para determinar la concentracin del bao. 1. Se pesa la pasta o el polvo, o se mide el volumen de concentrado. La cantidad en peso o volumen vara segn las partculas, sean fluorescentes o visibles, y si el vehculo es agua o petrleo 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 vehculo. 3. Se mezcla y agita la suspensin, durante un mnimo de 30 minutos, para asegurar una distribucin uniforme de partculas.Imagen 53.- Tubo centrfugo ASTM tipo pera.6. Materiales de Inspeccin. 6. Se mide el volumen de las partculas asentadas en el fondo de la espiga del tubo centrfugo.Si la lectura es mayor que la requerida, en general de 0.1 a 0.4 ml para partculas fluorescentes, y de 1.2 a 2.4 ml para partculas visibles, se debe agregar ms vehculo al bao, agua o petrleo, y si la lectura es menor a la requerida, se agregan ms partculas al recipiente.

Las determinaciones de la concentracin del bao, despus de un tiempo de haberlo preparado y de realizar inspecciones, pueden no ser tan confiables como se espera, esto se debe a la contaminacin del bao con diferentes materiales como polvo, xido, etc., lo que causa lecturas de volumen falsas.

Despus de un cierto tiempo de uso, el bao puede verificarse con el Bloque MTU, que se ilustra en la imagen 54, con el cual se puede verificar, en forma cualitativa, que el bao contiene suficientes partculas magnticas, ya que al bloque no se adhieren materiales contaminantes.

Imagen 54.- Bloque MTU. 4. Se toma una muestra de 100 ml en el tubo centrfugo tipo pera o un tubo de decantacin. 5. Se deja reposar la muestra para que se asienten las partculas, durante 30 minutos si el bao es preparado con agua o durante 60 minutos si el bao es preparado con petrleo, en un lugar libre de vibraciones. 6. Materiales de Inspeccin.

El mtodo hmedo tiene sus ventajas y desventajas. Las ventajas ms importantes, las cuales constituyen la razn para ser un mtodo usado ampliamente, son:

Es el mtodo ms sensible para grietas superficiales muy finas.

Es el mtodo ms sensible para grietas superficiales finas y muy poco profundas.

Las partculas magnticas cubren rpida y completamente todas las superficies de piezas con forma irregular, grandes o pequeas.

Es el mtodo ms rpido y completo para la inspeccin de lotes grandes de piezas pequeas

El bao se puede recuperar fcilmente y se puede re-utilizar

Las partculas magnticas tienen excelente movilidad en el lquido de suspensin

Es fcil medir y controlar la concentracin de partculas en el bao, lo que hace ms uniforme y segura la reproduccin de resultados

Se adapta a tiempos de inspeccin cortos, con la tcnica de disparos de magnetizacin para el mtodo continuo

Se adapta fcilmente a la operacin en unidades automticas

Algunas de las desventajas del mtodo hmedo son:

Normalmente no es capaz de detectar discontinuidades subsuperficiales

Es sucio para trabajar, especialmente cuando no se recuperan las partculas y en inspecciones en campo

Cuando se utiliza aceite para el bao y la magnetizacin circular por contacto directo, se presenta un riesgo potencial de producirse fuego

Se requiere un sistema de recirculacin diseado adecuadamente para mantener las partculas en suspensin

En ocasiones, en la limpieza posterior es un problema remover las partculas magnticas adheridas a la superficie6. Materiales de Inspeccin.2. Tipos

An desarrollando un sistema de inspeccin altamente sofisticado, sin embargo, si el inspector tiene dificultades para observar las indicaciones, entonces el sistema es inadecuado. La mejor visibilidad para el ojo humano es proporcionada por condiciones de alto contraste.Uno de los requisitos principales para observar la presencia de indicaciones es contar con una buena iluminacin. a) Partculas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas

Las indicaciones de partculas visibles son examinadas con luz blanca, que puede ser natural, proveniente del sol, o artificial, proveniente de lmparas, focos, etc.

Con partculas visibles la seleccin del color de la partcula a utilizar depende nicamente de cul proporcione el mayor contraste con el color de la superficie de la pieza inspeccionada, como en el caso de una hoja blanca, la impresin de color negro es una condicin con alto contraste.

Por ejemplo, polvos blancos o grises sobre la superficie gris de fundiciones de arena son difciles de ver, por el contrario, polvos de color rojo proporcionan buen contraste. Algunas partculas son cubiertas con tintes que proporcionan colores brillantes, con los cuales se tiene un mejor contraste que los colores naturales menos brillantes.

En algunos casos, se puede utilizar un tipo de recubrimiento sobre la superficie de la pieza inspeccionada, conocido como tinta de contraste, con el objeto de proporcionar una superficie que contraste con el color de las partculas. Su espesor debe ser el menor posible (no mayor de 0.05 mm) para que no ocasione interferencias con la formacin de indicaciones, no debe interferir con la movilidad de las partculas, no debe interferir con los puntos de contacto elctrico y no deben ser solubles en el vehculo de las partculas hmedas.

Para efectuar la inspeccin utilizando partculas visibles se debe contar con una intensidad mnima de luz sobre la superficie de la pieza inspeccionada. Por ejemplo, de acuerdo con el Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 7, se requiere una intensidad mnima de 1000 lux (100 pies-candela, fc) sobre la superficie inspeccionada para asegurar una sensibilidad adecuada durante el examen y evaluacin de las indicaciones, y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709 considera esa intensidad como una recomendacin.6. Materiales de Inspeccin.b) Partculas fluorescentesExisten partculas magnticas cubiertas con un tinte fluorescente, el cual proporciona el mximo contraste para el ojo humano.En partculas magnticas, Fluorescencia es la propiedad que tienen ciertas sustancias para emitir luz blanca, dentro del rango de luz visible, cuando son iluminadas o expuestas a la luz ultravioleta.La luz visible y la luz ultravioleta pertenecen a una familia de ondas llamadas Ondas Electromagnticas. El espectro electromagntico puede describirse con base en la longitud de onda, como se ilustra en la imagen 55.La luz ultravioleta utilizada es conocida como luz negra, la que se encuentra en un rango de longitudes de onda de 330 a 390 nanmetros (1 nm = 10-9 metros), cercano a las longitudes de onda de la luz visible, siendo la predominante de 365 nanmetros, que es equivalente a 3650 ngstrom (1 nm = 10 ngstrom).

Normalmente las partculas fluorescentes tienen una coloracin verde-amarilla, la cual tiene la particularidad de ser la ms fcilmente visible para el ojo humano, por encontrarse al centro del espectro visible. La imagen 56 muestra la respuesta del ojo humano al espectro de colores del rango de luz visible. Con los colores de los extremos del espectro la apariencia es mucho ms atenuada que con los colores en el centro.Con excepcin de algunas aplicaciones, las partculas fluorescentes son usadas en el mtodo hmedo. Con ello, la inspeccin con partculas fluorescentes es ms rpida, ms confiable y ms sensible para discontinuidades muy finas, en la mayora de aplicaciones.10 610 510 410310 210110-110 -210 -310-410 -510 -6Longitud de onda en nanmetros.Imagen 55.- Espectro electromagntico.RadioInfrarrojosRayos XRayos GammaUltravioletaRayos CsmicosLuz VisibleVioletaAzulVerdeAmarillo

Imagen 56.- Respuesta del ojo humano a los colores.NaranjaRojoLongitud de onda en nm4005006007006. Materiales de Inspeccin.Con el uso de partculas fluorescentes se requiere cumplir con varias condiciones. Una de ellas es contar con un rea 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.

Para llevar a cabo la inspeccin utilizando partculas fluorescentes es necesario cumplir con ciertos requisitos:

Se debe contar con una intensidad mnima de luz negra sobre la superficie de la pieza inspeccionada. Imagen 57.

Por ejemplo, de acuerdo con el Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 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 W/cm2. Esto se debe a que la intensidad de luz negra utilizada para energizar un material fluorescente determina la cantidad de luz visible emitida.

La intensidad de la luz negra debe medirse peridicamente con un medidor de luz negra adecuado.

Se debe permitir que la lmpara de luz negra se caliente durante un tiempo mnimo de 5 minutos antes de usarla o de medir la intensidad de la luz negra emitida. Se recomienda que el tcnico adapte sus ojos a las condiciones del rea oscura, por ejemplo, de acuerdo con el Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 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 inspeccin. Se recomienda que la intensidad de luz blanca ambiental, dentro del rea oscura, no sea mayor a 20 luxes (2 pies candela).Imagen 57.- Uso de particulas Magnticas y lmpara de luz negra.6. Materiales de Inspeccin.

Lmparas de luz negra

Existen diferentes tipos de lmparas de luz negra comercialmente disponibles, dentro de las que se encuentra a las lmparas tubulares, las lmparas incandescentes y las lmparas de vapor de mercurio. Imagen 58.Lmparas tubulares.- Son similares, en construccin y operacin, a las lmparas tubulares fluorescentes para iluminacin general. Emplean el arco de vapor de mercurio de baja presin. El interior del tubo est cubierto con fsforo que produce fluorescencia con la energa de descarga del vapor de mercurio. Imagen 59. Los tubos pueden ser de diferentes longitudes, los ms largos (de hasta 36) no son porttiles como los de 5 o 6, pero proporcionan ms luz sobre reas grandes. Pueden ser montados en bancos de 4 a 6 tubos. Un problema inherente es que su salida cae rpidamente con el uso.Lmparas incandescentes.- Son similares a las lmparas foto-reflectoras ordinarias, excepto que son fabricadas