PARTICULAS MAGNETICAS

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CAPITULO 3 INTRODUCCIÓN A LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS PARTICULAS MAGNETICAS

Es un método de ensayo no destructivo, que se usa para localizar discontinuidades en la superficie y

cerca de la superficie, en materiales ferromagnéticos. Consiste básicamente en la magnetización de la

pieza bajo ensayo, aplicación de un medio de inspección que es magnético y la interpretación de las

indicaciones del medio magnético

Es un método que utiliza principalmente corriente eléctrica para crear un flujo magnético en una pieza y

al aplicarse un polvo ferromagnético produce la indicación donde exista distorsión en las líneas de flujo

(fuga de campo).

El principio de este método consiste en que cuando se induce un campo magnético en un material

ferromagnético, se forman distorsiones en este campo si el material presenta una zona en la que

existen discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnetizables, por lo que éstas se

deforman o se producen polos. Estas distorsiones o polos atraen a las partículas magnetizables que son

aplicadas en forma de polvo o suspensión en la superficie a examinar y por acumulación producen las

indicaciones que se observan visualmente de forma directa o empleando luz ultravioleta. Sin embargo

los defectos que son paralelos a las líneas del campo magnético no se aprecian, puesto que apenas

distorsionan las líneas del campo magnético.

Las partículas magnéticas se utilizan cuando se requiere de una inspección más rápida que la que se

logra empleando líquidos penetrantes. Existen 32 variantes del método, y cada una sirve para diferentes

aplicaciones y niveles de sensibilidad.

Este método se utiliza en materiales ferromagnéticos como el hierro, el cobalto y el níquel. Debido a su

baja permeabilidad magnética, no se aplica ni en los materiales paramagnéticos (como el aluminio, el

titanio o el platino) ni en los diamagnéticos (como el cobre, la plata, el estaño o el zinc).

Los defectos que se pueden detectar son únicamente aquellos que están en la superficie o a poca

profundidad. Cuanto menor sea el tamaño del defecto, menor será la profundidad a la que podrá ser

detectado.

FUNDAMENTOS

Supongamos que una pieza se somete a la acción de un campo magnético cuyas líneas de fuerza

están orientadas según la flecha. Si existe una discontinuidad en la superficie de la pieza cuyo plano

sea perpendicular a las líneas de fuerza, estas líneas tenderán a salvarlas como un obstáculo. Esto

produce una distorsión en las líneas de fuerza que se ven obligadas a salir al exterior, formando lo que

se denomina “campo de fuga”.

PRINCIPIOS FISICOS

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 delos 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

PARTICULAS MAGNETICAS

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para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, en muestras que pueden ser

magnetizadas. Consta de tres operaciones básicas:

a) Establecer un flujo magnético adecuado,

b) Aplicación de las partículas magnéticas, y

c) Interpretación y evaluación de los resultados.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

En 1868 un Ingeniero Inglés publicó un reporte, en el cual se mencionaba la localización de

discontinuidades presentes en el cañón de una pistola utilizando un compás magnético, en el que se

registró un cierto flujo. En el siglo XX, en 1922, el Físico Inglés William E. Hoke observó que partículas

metálicas que se encontraban sobre piezas de acero endurecido conectadas atierra, sobre un mandril

magnético, formaban patrones sobre la cara de la pieza, estos frecuentemente correspondían a sitios

en donde se localizaban grietas en la superficie. Esta observación marcó el nacimiento de la inspección

por partículas magnéticas.

OBJETIVOS DE LA INSPECCIÓN

Al elaborar esta práctica tenemos como primer punto poner encontrar si es que existen fisuras, o si

existen socavado o cualquier otra clase de imperfecciones. Ya que con este método nos daremos

cuenta si existen defectos, esto resulta muy fácil, ya que como realizamos todo esto con partículas

magnéticas fluorescentes, se ve muy claramente el defecto. Y esa es nuestra mayor importancia

encontrar defectos fácilmente con la ayuda de un yugo y unos pocos polvos de partículas magnéticas

El proceso de ensayo por partículas magnéticas es relativamente fácil y simple, y puede ser utilizado en

varias etapas de la fabricación y la elaboración; por medio de este método de ensayo se permite

determinar las calidades de los materiales ferromagnéticos, así:

1. Se obtiene una imagen visual de las indicaciones en la superficie del material.

2. A través de esta técnica se permite determinar e identificar los tipos de

discontinuidades presentes, sin producir deterioro del material inspeccionado.

3. Separa lo que es aceptable de lo que no es aceptable (C. Calidad), según

especificaciones predeterminadas.

CLASIFICACIÓN DE LA APLICACIÓN DEL MÉTODO DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

Métodos de inspección con Partículas Magnéticas en Pruebas No Destructivas

Se deben considerar cuatro propiedades

Magnéticas.

Geométricas.

Movilidad.

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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).

b) Partículas magnéticas en suspensión.

En un vehículo: agua y destilado del petróleo.

Para untarse (con brocha).

Base polímeros.

APLICACIONES

Las principales aplicaciones industriales de PM, son la inspección final, inspección de recepción,

inspección de procesados y control de calidad, mantenimiento e inspecciones de reparación en la

industria del transporte, mantenimiento de planta y maquinas e inspección a grandes componentes.

Aun cuando la inspección con PM sea aplicada para detectar discontinuidades e imperfecciones en

piezas y materiales tan pronto como sea posible en la secuencia de operación, la inspección final es

necesaria para asegurar que no se han producido durante el proceso discontinuidades o

imperfecciones.

La inspeccionó de recepción de material también se realiza sobre materias primas y piezas

semiterminadas para detectar cualquier material defectuoso.

PM. Es ampliamente usada una recepción de barras o varillas, forjados y fundiciones.

En la industria del transporte (camiones, vías férreas y aviones) se planifica la inspección de las partes

críticas en busca de fisuras.

Programe de inspección planificadas se usan también para mantener equipos en operación sin roturas

durante el servicio.

Un requerimiento de inspección en plantas es la inspección en ganchos de plumas; donde se pueden

desarrollar fisuras por fatiga en la superficie interior endurecida, lugar en la que se concentradas cargas

de elevación.

Alabes, hélices y carcasas de turbinas de vapor se examinan por roturas insipientes durante las paradas

planificadas.

PARTICULAS MAGNETICAS

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LIMITACIONES, VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL METODO

Los materiales no ferromagnéticos no pueden ser inspeccionados por este método. Tales materiales

incluyen aleaciones de aluminio, magnesio, cobre, plomo, titanio y aleaciones de aceros inoxidables

austeniticos.

Además de los métodos convencionales utilizados en la inspección por PM, hay otros (no

convencionales) que emplean partículas magnetizables sobre la pieza magnetizada. Tres de estos

métodos son: inspección con goma magnética, impresión magnética y pintada magnética los que se

describirán más adelante.

Limitaciones

Hay ciertas limitaciones que el operador debe considerar, por ejemplo el espesor de capas de pintura u

otros recubrimientos no magnéticos como plateadas que pueden afectar adversamente la inspección.

Otras limitaciones son:

El método solo puede ser usado con materiales ferromagnéticos.

Los mejores resultados se obtienen cuando el campo intercepta

perpendicularmente al plano principal de la discontinuidad, por lo que muchas

veces hay que magnetizar secuencialmente en diferentes direcciones.

Frecuentemente es necesaria la desmagnetizacion de la pieza después del

ensayo.

Algunas veces se requiere una limpieza final para eliminar las partículas.

Para piezas grandes se necesita una excesiva intensidad de corriente.

Se debe tener cuidado de no producir recalentamiento o quemados localizados en

los puntos de contacto sobre piezas terminadas.

Aunque las indicaciones de partículas son vistas fácilmente, el operador debe

tener conocimiento y experiencia para poder juzgar su significado.

Ventajas

Este método es un medio sensible para localizar fisuras superficiales pequeñas y angostas en

materiales ferromagnéticos.

Se pueden producir indicaciones de fisuras con tamaños suficientes para ser vistas a ojo desnudo, pero

si la apertura de las fisuras es demasiado grande puede no formarse la indicación.

También se indica en muchos casos discontinuidades que no son abiertas a la superficie, aunque se

debe reconocer algunas limitaciones y comprensión del problema. Si una discontinuidad es delgada,

marcada y cercana a la superficie, tal como una larga inclusión no metálica, se puede producir una

indicación clara. Si la discontinuidad está ubicada más profundamente la indicación aparecerá cada vez

más difusa hasta no llegar a detectarse.

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En general la mayor sensibilidad es para discontinuidades superficiales y disminuye rápidamente con el

incremento de la profundidad de las discontinuidades (sub-superficiales) por debajo de la superficie.

Hay pocas o ninguna limitación en el tamaño o forma de las piezas a ser inspeccionadas. Formalmente

no es necesario una complicada limpieza inicial ya que las fisuras rellenas de materiales extraños

pueden ser detectadas.

DESVENTAJAS

Es aplicable solamente a materiales ferromagnéticos; en soldadura, el metal depositado debe

ser también ferromagnético.

Requiere una fuente de poder.

Utiliza partículas de fierro con criba de 100 mallas (0.00008 in).

No detectara discontinuidades que se encuentren en profundidades mayores de ¼”.

La detección de una discontinuidad dependerá de muchas variables, tales como la

permeabilidad magnética del material, tipo, localización y orientación de la discontinuidad,

cantidad y tipo de corriente magnetizante empleada, tipo de partículas, etc...

La aplicación del método en el campo es de mayor costo.

La rugosidad superficial puede distorsionar las líneas de flujo.

Se requiere de dos a más inspecciones secuenciales con diferentes magnetizaciones.

Generalmente después de la inspección se requiere de una desmagnetizacion.

Debe tenerse cuidado en evitar quemadas por arco eléctrico en la superficie de la pieza con la

técnica de puntas de contacto (prods).

Aunque las indicaciones formadas con partículas magnéticas son fácilmente observables, la

experiencia en el significado de su interpretación es muchas veces necesaria.

CAPITULO 4 MAGNETISMO

TEORIA DE CAMPOS MAGNETICOS

El magnetismo es un fenómeno físico que despierta mucha curiosidad, quizás sea por el hecho que se

trata de una fuerza invisible a nuestros ojos. Existen muchas teorías del magnetismo que explican con

exactitud cómo actúa esta fuerza de atracción o repulsión entre los materiales, conozcamos algunas de

ellas.

Campo magnético: el magnetismo está relacionado con la electricidad. El electromagnetismo es la parte

de la física que estudia la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos. Una carga eléctrica

crea a su alrededor un campo eléctrico. Toda carga eléctrica que se mueve en el entorno de un campo

magnético experimenta una fuerza. Dos cargas eléctricas móviles no solo están sometidas a las fuerzas

electrostáticas que se ejercen mutuamente debidas a su carga sino que además entre ellas actúan

otras fuerzas electromagnéticas que dependen de los valores de las cargas y de las velocidades de

estas.

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QUE ES EL CAMPO MAGNÉTICO

Es el espacio ocupado por líneas de flujo o de fuerza magnética dentro y alrededor de un iman o

conductor que es recorrido por una corriente eléctrica donde una fuerza magnética es ejercida.

IMÁN. Es un material que tiene orientados total o parcialmente sus dominios magnéticos, su habilidad

para atraer o repeler se concentra en los extremos llamados polos; existen imanes naturales y

artificiales.

Cada imán tiene al menos dos polos opuestos que son atraídos por los polos magnéticos de la tierra,

conocidos como Polo Norte y Sur respectivamente.

Si dos polos magnéticos iguales son colocados uno cerca del otro, ambos se repelen.

Si dos polos magnéticos diferentes son colocados uno cerca del otro, ambos serán atraídos.

INDUCCIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS

El físico danés Hans Christian Oersted descubrió en 1820 que cuando una corriente eléctrica fluye a

través de un conductor, se forma un flujo magnético alrededor del conductor

La dirección de las líneas de flujo magnético es siempre a 90° con respecto a la dirección del flujo de la

corriente eléctrica.

Cuando un conductor tiene una forma uniforme, la densidad de flujo o número de líneas de fuerza por

unidad de área es uniforme a lo largo de la longitud del conductor y decrece uniformemente al

incrementar la distancia desde el conductor.

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Amper demostró que El efecto magnético de la corriente en un alambre se puede intensificar

enrollándolo en forma de una bobina

1. La intensidad del flujo magnético es proporcional al número de vueltas.

Al introducir en la bobina un núcleo de hierro, se obtiene un poderoso electroimán

Reluctancia: Resistencia que opone un material a la creación de un flujo magnético en él . Fuerza Cohercitiva: Es la fuerza magnetizante inversa necesaria para remover el magnetismo residual. Retentividad: Propiedad de los materiales para retener una cierta cantidad de magnetismo residual. Magnetismo Residual: Cantidad de magnetismo que existe en un material aún después de suspender la fuerza magnetizante. Permeabilidad Magnética: Es la facilidad con la que un material puede ser magnetizado. Más específicamente es la relación entre la densidad de flujo y la fuerza del campo magnetizante (B/H). Un material tiene más de un valor de permeabilidad (pendiente de la curva B vs. H). Sus unidades pueden ser Henry/m ó Gauss/Oersted.

B Densidad de Flujo ó inducción magnética.

(en Gauss, Tesla ó Weber/m2).

1 Wb108 líneas de flujo.

1 Gauss 10-4 Wb/m2.

1 Wb/m2 = 1 Tesla.

H Fuerza magnetizante ó intensidad (fuerza) del campo magnético (Oersted, Amper/m ó Amper/cm)

DENSIDAD DE FLUJO O INDUCCION MAGNETICA

Es el número de líneas de fuerza por unidad de área. ó

f Flujo magnético.

A Área ( m2 )

m Permeabilidad (Gauss/Oersted ó Henry/m).

H Fuerza magnetizante.

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FUERZA MAGNETIZANTE

Es la fuerza magnetizante necesaria para crear un flujo magnético en un material.

B Densidad de flujo (G, T ó Wb/m2)

m Permeabilidad (G/Oe ó Henry/m)

En el aire, 1G = 1Oe; 1 Oe = 79.58 A/m

Curva de histéresis magnética

Es el retraso del efecto magnético cuando se cambia la fuerza magnetizante que actúa sobre un

material ferromagnético.

También se le conoce como ciclo de histéresis

Material Blando

Alta permeabilidad.

Magnetismo residual bajo.

Baja reluctancia.

Fuerza coercitiva baja.

Baja retentividad.

Material Duro

Baja permeabilidad.

Alto magnetismo residual.

Alta reluctancia.

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Alta fuerza cohercitiva.

Alta retentividad.

CAMPO MAGNETICO DE LA TIERRA

Mediante la observación y el estudio de las ondas sísmicas, se dedujo que la Tierra tiene un núcleo

líquido de alta densidad y que a su vez, dentro de este núcleo líquido hay un núcleo sólido. La teoría

del magnetismo de la Tierra señala que dicho núcleo actúa como un gigantesco imán gracias al cual,

por ejemplo, se puede explicar cómo funcionan las brújulas.

Según esta teoría, desde el núcleo de la Tierra se extiende un campo magnético hacia el exterior hasta

confluir con las partículas del viento solar, que como mencionaba, podría simplificarse suponiendo que

en el interior de nuestro planeta existiese un enorme imán. Esta fue una de las primeras teorías del

magnetismo que se plantearon, fue formulada cerca del año 1600 y desde entonces es aceptada como

un hecho que se ha comprobado en innumerables oportunidades.

ATRACCION Y REPULCION MAGNETICA

Las corrientes eléctricas en presencia de imanes sufren fuerzas magnéticas, pero también las corrientes

eléctricas y no sólo los imanes producen campos magnéticos; de modo que dos corrientes eléctricas

suficientemente próximas experimentarán entre sí fuerzas magnéticas de una forma parecida a lo que

sucede con dos imanes. La experimentación con conductores dispuestos paralelamente pone de

manifiesto que éstos se atraen cuando las corrientes respectivas tienen el mismo sentido y se repelen

cuando sus sentidos de circulación son opuestos. Además, esta fuerza magnética entre corrientes

paralelas es directamente proporcional a la longitud del conductor y al producto de las intensidades de

corriente e inversamente proporcional a la distancia r que las separa, dependiendo además de

las características del medio.

Ley de Atracción

La atracción existe cuando las cargas eléctricas tienen signos o polaridad contraria por ejemplo una

carga negativa y otra positiva.

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Repulsión Magnética

Cuando se acercan dos cuerpos cargados eléctricamente con la misma polaridad positiva o negativa se

dará el fenómeno de repulsión magnética. Esto es debido a que cargas iguales se repelen y cargas

contrarias se atraen.

TEORIA MOLECULAR

Descripción: Se introduce la idea básica de la teoría cinética-molecular de la materia, como constituida

por moléculas en continuo movimiento. Se aplica dicha teoría para justificar las propiedades en los

sólidos, líquidos y gases, con un mayor énfasis en la explicación de la presión y en los factores de los

que depende. También se emplea para explicar las formas en que se efectúan los cambios de uno a

otro estado de la materia.

Esta teoría describe el comportamiento y las propiedades de la materia en base a cuatro postulados:

La materia está constituida por partículas que pueden ser átomos o moléculas cuyo tamaño y

forma característicos permanecen el estado sólido, líquido o gas.

Estas partículas están en continuo movimiento aleatorio. En los sólidos y líquidos los

movimientos están limitados por las fuerzas cohesivas, las cuales hay que vencer para fundir un

sólido o evaporar un líquido.

La energía depende de la temperatura. A mayor temperatura más movimiento y mayor energía

cinética.

Las colisiones entre partículas son elásticas. En una colisión la energía cinética de una partícula

se transfiere a otra sin pérdidas de la energía global.

La teoría cinética molecular nos describe el comportamiento y las propiedades de los gases de manera

teórica. Se basa en las siguientes generalizaciones.

Todos los gases tienen átomos o moléculas en continuo movimiento rápido, rectilíneo y

aleatorio.

Los átomos o moléculas de los gases están muy separados entre sí, y no ejercen fuerzas sobre

otros átomos o moléculas salvo en las colisiones. Las colisiones entre ellos o con las paredes

son igualmente elásticas.

Los gases que cumplen estas condiciones se denominan ideales. En realidad estos gases no existen,

pero los gases reales presentan un comportamiento similar a los ideales en condiciones de baja presión

alta temperatura. En general los gases son fácilmente compresibles y se pueden licuar por enfriamiento

o compresión. Las propiedades y cantidades de los gases se explicar en términos de presión, volumen,

temperatura y número de moléculas, estos cuatro son los parámetros usados para definir la situación de

un gas.

LINEAS DE FUERZA

Una línea de fuerza o línea de flujo, normalmente en el contexto del electromagnetismo, es la curva

cuya tangente proporciona la dirección del campo en ese punto. Como resultado, también

es perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de mayor a menor potencial.

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Suponen una forma útil de esquematizar gráficamente un campo, aunque son imaginarias y no tienen

presencia física.

Las propiedades de las líneas de fuerza son:

- Las líneas de fuerza van siempre de las cargas positivas a las cargas negativas ( o al infinito ).

- Las líneas siempre salen/entran simétricamente de las cargas.

- El número de líneas de fuerza es siempre proporcional a la carga.

- La densidad de líneas de fuerza en un punto es siempre proporcional al valor del campo eléctrico en

dicho punto.

TEORIA DE MAGNETIZACION

En la mayoría de los materiales, la magnetización aparece cuando se aplica un campo magnético a un

cuerpo. En unos pocos materiales, principalmente los ferromagnéticos, la magnetización puede tener

valores altos y existir aun en ausencia de un campo externo. También se puede magnetizar un cuerpo

haciéndolo girar.

El cálculo analítico de la magnetización de un cuerpo es, en general, imposible, lo que incluye casos tan

simples como los electroimanes en forma de barra o de herradura. En ciertos casos en los que el

cuerpo adopta una forma concreta es posible la solución analítica, como en un toro o un anillo

completamente arrollado con un conductor (anillo de Rowland) o en esferas en campos uniformes; hay

también situaciones físicas en las que son posibles ciertas simplificaciones para su resolución.

Experimento para imantar el aluminio

El aluminio es un material que todos conocemos y sabemos que no tiene la posibilidad de ser atraído

por los imanes. Para poder comprobar esto basta con acercar un imán al mismo y veremos que no

sucede nada. Para lograr que un imán pueda ejercer fuerza sobre este metal te vamos a enseñar cómo

hacerlo por medio de un sencillo experimento casero para imantar el aluminio

Materiales necesarios.

Un pequeño reciente de aluminio que normalmente para hornear postres o hacer flanes

Un imán

Un hilo fino

Procedimiento

Debemos de colocar el recipiente flotando en un plato lleno de agua. El objetivo de esto es bajar el

rozamiento del suelo y que el recipiente se pueda mover fácilmente.

Luego colocar el imán en un hilo y hacerlo girar de la manera más rápida posible. Al chocar el imán

girando en el interior del recipiente veremos cómo reacciona. El recipiente empieza a girar y cuando el

imán cambia el sentido del giro el recipiente también lo hace.

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POLOS MAGNETICOS

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer

metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados

Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur

de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la

mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos.

Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de

atraer otros pedazos de hierro.

La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la

distancia entre ellos

Campo Magnético

Polo Norte Polo Sur

Polaridad de los imanes

Las limaduras de hierro forman un patrón de líneas de campo magnético en el espacio que rodea el

imán.

FORMACION DE LOS POLOS MAGNETICOS

Las líneas de campo magnético en un imán se extienden en el espacio, partiendo del polo norte del

imán hacia el polo sur.

Cuando más cercanas sean las líneas de fuerza y sea mayor el número de ellas, más intenso será el

campo magnético

MATERIALES INFLUENCIADOS POR LOS CAMPOS MAGNETICOS

En algunos materiales, a los que llamaremos materiales magnéticos, se observa que sus átomos o

iones se comportan como si fuesen pequeños imanes que interactúan entre sí.24 En estos casos se

dice que los átomos tienen un momento magnético diferente de cero, el cual se caracteriza por su

magnitud y la dirección en la que está orientado. En lo sucesivo, a estos pequeños imanes los

denominaremos espines magnéticos o simplemente espines.

CARACTERISTICAS MAGNETICAS DE LOS MATERIALES NO FERROSOS

Materiales no ferrosos Los metales no ferrosos son aquellos en cuya composición no se encuentra el

hierro. Los más importantes son 7: cobre, zinc, plomo, estaño, aluminio, níquel y manganeso. Hay otros

elementos que con frecuencia se fusionan con ellos para preparar aleaciones de importancia comercial.

También hay alrededor de 15 metales menos importantes que tienen usos específicos en la industria.

Los metales no ferrosos se clasifican en tres grupos: Pesados: son aquellos cuya densidad es igual o

mayor de 5 kg/dm³. Ligeros: su densidad está comprendida entre 2 y 5 kg/dm³. Ultraligeros: su densidad

es menor de 2 kg/dm³.

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Estaño (Sn):

Características: su densidad, su punto de fusión alcanza los 231ºC, tiene una resistencia de tracción de

5 kg/mm²; en estado puro tiene un color brillante pero a temperatura ambiente se oxida y lo pierde, en

temperatura ambiente es muy blando y flexible, sin embargo en caliente es frágil y quebradizo, por

debajo de -20000ºC se empieza a descomponer convirtiéndose en un polvo gris. Este proceso se

conoce como peste de estaño; al doblarse se oye un crujido denominado grito de estaño Aleaciones: las

más importantes son el bronce (cobre y estaño) y las soldaduras blandas (plomo + estaño con

proporciones de este entre el 25% y el 90%) Aplicaciones: sus aplicaciones más importantes son la

fabricación de hojalata y proteger el acero contra la oxidación.

Cobre:

Características: se encuentra en el cobre nativo, la calcopirita, la calcosina, la malaquita y la cuprita; su

densidad es de 8,9 kg/dm, su punto de fusión es de 1083 ºC, su resistencia de tracción es de 18

kg/mm²; es dúctil, manejable y posee una alta conductividad eléctrica y térmica. Aleaciones: las más

importantes son el bronce (cobre + estaño), latón que se compone por cobre y cinc. Aplicaciones:

Campanas, engranes, cables eléctricos, motores eléctricos.

Cobalto (Co)

Características: su densidad es de 8,6 kg/dm³, su punto de fusión es de 1490 ºC; tiene propiedades

análogas al níquel pero no es magnético. Aleaciones y aplicaciones: se emplea para endurecer aceros

para herramienta (aceros rápidos) y como elemento para fabricación de metales duros empleados para

herramientas de corte

CARACTERISTICAS DE LOS CAMPOS MAGNETICOS

El campo magnético puede ser representado en cualquier punto por un vector tridimensional (ver

figura). Una forma común de medir su dirección es usar una brújula para determinar la dirección del

norte magnético. Su ángulo con respecto al norte geográfico se denominada declinación. Apuntando

hacia el norte magnético el ángulo que el campo mantiene con la horizontal es la inclinación. La

intensidad (F) del campo es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre el imán. También se puede

usar una representación con coordenadas XYZ en las que la X es la dirección de los paralelos (con

sentido este), la Y es la dirección meridiana (sentido hacia el polo norte geográfico) y la Z es la dirección

vertical (con el sentido hacia abajo apuntando al centro de la Tierra).9

BARRAS MAGNETICAS

Las Barras Magnéticas, por su altísima intensidad magnética efectiva > 9.500 Gauss, la más alta

existente en el mercado mundial, están diseñadas para atrapar todo tipo de partículas de hierro en

procesos donde se debe asegurar la calidad del producto para cumplir con las Normas

HACCP, especialmente en la industria alimenticia. Este tipo de barras se pueden instalar en cualquier

punto que se desee, ya sea en procesos de un flujo sólido o líquido. Estas barras se utilizan para armar

trampas magnéticas con el fin de retener cualquier elemento férrico (virutas, tuercas, clavos, clips, etc.)

El sistema de construcción de este tipo de barra ofrece un alto grado de resistencia a la corrosión y al

desgaste y es de una larga vida útil. Estas barras son fabricadas en acero inoxidable AISI 304. Soportan

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una temperatura de trabajo o punto Curie de 80º C, pero bajo pedido, se pueden fabricar para soportar

temperaturas de hasta 150º C. Estas trampas magnéticas no consumen energía y son de fácil limpieza.

Propiedades:

Máxima intensidad magnética – >9.500 Gauss efectivos

Fuente de potencia excepcional e inagotable.

Fácil limpieza.

No necesita mantenimiento.

Eliminación garantizada de partículas metálicas ferrosas.

Larga vida útil

Se pueden acoplar para obtener longitudes mayores

EFECTOS DE LAS DISCONTINUIDADES DE LOS MATERIALES

A fin de poder detectar discontinuidades mediante la inspección con partículas magnéticas deben

satisfacerse varios requisitos:

1. La discontinuidad debe ser perpendicular a las líneas de flujo. Por lo que métodos diferentes de

imposición del campo magnético detectarán discontinuidades con orientaciones distintas.

2. La discontinuidad debe estar cerca de la superficie, o de lo contrario las líneas de flujo simplemente

se unirán en vez de escapar del material. La prueba con partículas magnéticas es también adecuada

para la localización de grietas de templado, grietas por fatiga o grietas inducidas por esmerilado o

rectificado, ya que todas ellas ocurren en la superficie.

3. La discontinuidad debe tener una permeabilidad magnética inferior a la del metal.

4. Solamente se pueden probar materiales ferromagnéticos.

FISURAS SUPERFICIALES

Fisuras superficiales: Todas aquellas aberturas incontroladas que afectan solamente a la superficie

del elemento o a su acabado superficial.

DEFECTOS SUB-SUPERFICIAES

indicaciones subsuperficiales

Se deben de considerar como indicaciones subsuperficiales todas aquellas que se encuentren

dentro de un rango igual o menor al 15% del diámetro de la barra redonda y no salen a la

superficie , son considerados los siguientes :

Grietas internas, Atrapes de escoria, Poros, Inclusiones no metálica, Arrastre de

materiales refractarios, Segregación de plomo, Atrape de Hidrogeno.

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CAPÍTULO 5 MAGNETIZACIÓN POR MEDIO DE CORRIENTE ELÉCTRICA

CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN:

Se seleccionará en función de la localización probable de las discontinuidades; si se desea detectar sólo

discontinuidades superficiales, debe emplearse la corriente alterna, ya que ésta proporciona una mayor

densidad de flujo en la superficie y por lo tanto mayor sensibilidad para la detección de discontinuidades

superficiales; pero es ineficiente para la detección de discontinuidades sub-superficiales.

Si lo que se espera es encontrar defectos superficiales y sub-superficiales, es necesario emplear la

corriente rectificada de media onda; ya que ésta presenta una mayor penetración de flujo en la pieza,

permitiendo la detección de discontinuidades por debajo de la superficie. Sin embargo, es probable que

se susciten dificultades para desmagnetizar las piezas.

Magnetización lineal. - La forma de magnetizar es también importante, ya que conforme a las normas

comúnmente adoptadas, la magnetización con yugo sólo se permite para la detección de

discontinuidades superficiales. Los yugos de AC o DC producen campos lineales entre sus polos ypor

este motivo tienen poca penetración.

Otra técnica de magnetización lineal es emplear una bobina (solenoide). Si se selecciona esta técnica,

es importante procurar que la pieza llene lo más posible el diámetro interior de la bobina; problema que

se elimina al enredar el cable de magnetización alrededor de la pieza. Entre mayor número de vueltas

(espiras) tenga una bobina, presentará un mayor poder de magnetización.

Magnetización circular.- Cuando la pieza es de forma regular (cilíndrica), se puede emplear la técnica de

cabezales, que produce magnetización circular y permite la detección de defectos paralelos al eje mayor

de la pieza. Una variante de esta técnica es emplear contactos en los extremos de la pieza, que

permiten obtener resultados similares. Otra forma de provocar un magnetismo circular es emplear

puntas de contacto, pero sólo se recomienda su empleo para piezas burdas o en proceso de

semiacabado. Se deben utilizar puntas de contacto de aluminio, acero o plomo para evitar los depósitos

de cobre, que pudieran iniciar puntos de corrosión. Esta técnica permite cierta movilidad con los puntos

de inspección, pudiéndose reducir la distancia hasta 7 cm entre los polos o aumentarse hasta 20 cm,

con lo cual es factible inspeccionar configuraciones relativamente complicadas.

Para la inspección de piezas con alta permeabilidad y baja retentividad, como es el caso de los aceros

al carbono o sin tratamiento térmico de endurecimiento, es recomendada la técnica de magnetización

continua; esto es, mantener el paso de la energía eléctrica mientras se efectúa la inspección. Cuando

las piezas son de alta retentividad, se acostumbra emplear el campo residual (magnetismo residual). En

este caso se hace pasar la corriente de magnetización y posteriormente se aplican las partículas.

Cualquiera que sea la técnica seleccionada, siempre se debe procurar que la inspección se realice con

dos magnetizaciones aproximadamente perpendiculares entre sí; por ello, en la práctica es común

combinar dos o más métodos.

REGLA DE LA MANO DERECHA/ REGLA DE LA MANO IZQUIERDA

Regla de la mano derecha

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La regla o ley de la mano derecha o del sacacorchos es un método para determinar direcciones

vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea prácticamente en dos maneras; la

primera principalmente es para direcciones y movimientos vectoriales lineales, y la segunda para

movimientos y direcciones rotacionales.

Así, cuando se hace girar un sacacorchos o un tornillo "hacia la derecha" (en el sentido de la agujas de

un reloj) el sacacorchos o el tornillo "avanza", y viceversa, cuando se hace girar un sacacorchos o un

tornillo "hacia la izquierda" (contrario a las agujas del reloj), el sacacorchos o el tornillo "retroceden".

Dirección asociada con un par ordenado de direcciones

En primer segundo la aplicación está basada en la práctica de ilustración de los tres dedos consecutivos

de la mano derecha, empezando con el pulgar, índice y, finalmente, el dedo medio, los cuales se

posicionan apuntando a 24 diferentes direcciones perpendiculares. Se inicia con la palma hacia arriba, y

el pulgar determina la 14 va dirección vectorial, el índice la segunda y el corazón nos indicará la

dirección del tercero. El ejemplo más común es el producto vectorial.

Dirección asociada a un giro

La segunda aplicación, como está más relacionada al movimiento rotacional, el pulgar apunta a una

dirección mientras los demás dedos declaran la rotación natural. Esto significa, que si se coloca la mano

cómodamente y el pulgar apuntara hacia arriba, entonces el movimiento o rotación es mostrado en una

forma contraria al movimiento de las manecillas del reloj.

Aplicaciones

Muchas máquinas y procesos industriales observan este orden para ejes, vectores y movimientos

axiales, incluyendo la robótica, pues sus 12 movimientos fundamentales se adhieren a esta regla]

Se la utiliza en general en todas las definiciones y descripciones basadas en un producto vectorial.

Por ejemplo:

PARTICULAS MAGNETICAS

17

El producto vectorial. Sea el producto . Cuando el sacacorchos gira

de hacia (llevando la punta de A hacia la punta de B, por la rotación menor que media

vuelta o radianes), el sacacorchos avanza (o retrocede) en la dirección de

Momento de fuerzas o torque.

El vector asociado a la velocidad angular. Cuando el sacacorchos gira como el objeto, la

dirección de avance del sacacorchos indica la dirección del vector asociado a la velocidad

angular.

El vector asociado al momento angular.

Dirección del campo magnético producido por una corriente. Cuando el sacacorchos avanza

en la dirección de la corriente, él gira en la dirección del campo magnético.

Dirección de la corriente que produce un campo magnético.

Fuerza ejercida por un campo magnético sobre una carga eléctrica en movimiento.

Fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor que conduce una corriente. La

fuerza tiene la dirección del avance del sacacorchos cuando se éste gira en el sentido de

la corriente hacia el campo magnético.

Para definir la orientación de los ejes de un triedro rectángulo. Cuando el sacacorchos gira

del eje x positivo al eje y positivo, él avanza en la dirección del eje z positivo.

Regla de la mano izquierda

PARTICULAS MAGNETICAS

18

La regla de la mano izquierda, o regla de Fleming es una ley mnemotécnica utilizada

en electromagnetismo que determina el movimiento de un conductor que está inmerso en un campo

magnético o el sentido en el que se genera la fuerza dentro de él.

Funcionamiento

En un conductor que está dentro de un campo magnético perpendicular a él y por el cual se hace

circular una corriente, se crea una fuerza cuyo sentido dependerá de cómo interactúen ambas

magnitudes (corriente y campo). Esta fuerza que aparece como resultado se denomina fuerza de

Lorentz. Para obtener el sentido de la fuerza, se toma el dedo índice de la mano (izquierda) apuntando

a la dirección del campo magnético que interactúa con el conductor y con el dedo corazón se apunta en

dirección a la corriente que circula por el conductor, formando un ángulo de 90 grados. De esta manera,

el dedo pulgar determina el sentido de la fuerza que experimentará ese conductor.

Partículas cargadas eléctricamente

También es útil para averiguar el sentido de la fuerza que el campo magnético ejerce sobre

una partícula con carga eléctrica positiva que circula por el seno de dicho campo magnético,

simplemente cambiando la dirección de corriente por la dirección de movimiento de la partícula, como

indica la ilustración. Si se requiere saber la dirección de la fuerza de una partícula con carga negativa,

debemos tomar como sentido de la fuerza el opuesto al que indica el dedo pulgar de la mano izquierda.

CAMPOS MAGNÉTICOS CIRCULARES

Magnetización circular:

Se induce un campo magnético circular dentro de la pieza de prueba por magnetización directa e

indirecta. Una regla aceptable es utilizar de 800 a 1000 Amper por pulgada de diámetro de sección

transversal cuando se aplique crm (corriente rectificada de media onda) y de 500 a 600 Amper cuando

se usa corriente alterna.

EN MATERIALES FERROMAGNÉTICOS

El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos

los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético

es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción

magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y

sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

Los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies conocidas

como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos están

alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de dominios

está compensada por la ganancia en entropía.

Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse

con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido

y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica

por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección

PARTICULAS MAGNETICAS

19

de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece

durante cierto tiempo.

NO MAGNÉTICOS

En los materiales diamagnéticos, la disposición de los electrones de cada átomo es tal, que se produce

una anulación global de los efectos magnéticos. Sin embargo, si el material se introduce en un campo

inducido, la sustancia adquiere una imantación débil y en el sentido opuesto al campo inductor.

Si se sitúa una barra de material diamagnético en el interior de un campo magnético uniforme e intenso,

esta se dispone transversalmente respecto de aquel.

Los materiales paramagnéticos no presentan la anulación global de efectos magnéticos, por lo que cada

átomo que los constituye actúa como un pequeño imán. Sin embargo, la orientación de dichos imanes

es, en general, arbitraria, y el efecto global se anula.

Asimismo, si el material paramagnético se somete a la acción de un campo magnético inductor, el

campo magnético inducido en dicha sustancia se orienta en el sentido del campo magnético inductor.

Esto hace que una barra de material paramagnético suspendida libremente en el seno de un campo

inductor se alinee con este.

El magnetismo inducido, aunque débil, es suficiente intenso como para imponer al efecto magnético.

Para comparar los tres tipos de magnetismo se emplea la razón entre el campo magnético inducido y el

inductor.

La rama de la química que estudia las sustancias de propiedades magnéticas interesantes es

la magneto química.

POLOS FORMADOS POR DISCONTINUIDADES

Si un material magnético presenta discontinuidades en su superficie, éstas actuarán como polos, y por

tal, atraerán cualquier material magnético o ferromagnético que esté cercano a las mismas. De esta

forma, un metal magnético puede ser magnetizado local o globalmente y se le pueden esparcir sobre su

superficie, pequeños trozos o diminutas Partículas Magnéticas y así observar cualquier acumulación de

las mismas, lo cual es evidencia de la presencia de discontinuidades sub-superficiales y/o superficiales

en el metal.

PRODUCCIÓN DE UN CAMPO CIRCULAR

Si un material magnético presenta discontinuidades en su superficie, éstas actuarán como polos, y por

tal, atraerán cualquier material magnético o ferromagnético que esté cercano a las mismas. De esta

forma, un metal magnético puede ser magnetizado local o globalmente y se le pueden esparcir sobre su

superficie, pequeños trozos o diminutas Partículas Magnéticas y así observar cualquier acumulación de

las mismas, lo cual es evidencia de la presencia de discontinuidades sub-superficiales y/o superficiales

en el metal.

Campo magnético circular

PARTICULAS MAGNETICAS

20

En este caso se puede demostrar que el módulo del campo viene dado

La intensidad de la corriente cuyo sentido viene indicado en la espira: el punto indica que la corriente

sale y el aspa que la corriente entra. Como se ve la orientación del campo responde al avance del

sacacorchos que gira como lo hace la corriente.

DISTRIBUCIÓN DE CAMPOS CIRCULARES

1. Enunciado

Supongamos una espira circular por la cual circula una corriente I. Se trata de hallar el campo

magnético en los puntos del eje de la espira (para el resto del espacio no existe expresión analítica

sencilla)

2. Integración

Aplicamos la ley de Biot y Savart

Tomamos como eje z el de la espira, de forma que

Hallando el producto vectorial y extrayendo los factores constantes:

Las integrales para Bx y By se anulan, lo que se puede explicar como que el campo horizontal de un

segmento de espira se anula con el del diametralmente opuesto.

PARTICULAS MAGNETICAS

21

Integrando la componente z queda el campo

Este campo va en la dirección del eje y su gráfica es una campana con un máximo en el centro.

El valor máximo del campo es , que para una espira de 10 cm por la cual circule

una corriente de 1 A da un campo .

3. Enlaces

4. Campo en todo el espacio

En el resto del espacio el campo se puede calcular de forma numérica o de forma analítica, resultando

líneas cerradas alrededor de la espira. Las líneas están en planos . La distribución de líneas

posee simetría acimutal.

Las líneas de campo salen por la cara superior (definida según la regla de la mano derecha) y entran

por la cara inferior.

La expresión analítica del campo en todo el espacio puede calcularse a partir del potencial vector

a partir del cual el campo magnético se calcula como

PARTICULAS MAGNETICAS

22

En este caso en que tenemos una corriente puramente acimutal, el potencial vector posee la misma

simetría

El campo magnético resultante se encuentra contenido en planos . Hallando el rotacional en

coordenadas cilíndricas,

Una vez calculado el potencial vector, puede obtenerse la ecuación de las líneas de campo, que son

solución de la ecuación diferencial

La última expresión es una diferencial exacta. Por ello, las líneas de campo magnético vienen dadas por

la ecuación

Calculando la integral resulta, para el potencial vector

siendo E(m) y K(m) las integrales elípticas completas de primera y segunda especie:

5. El límite dipolar

Un límite destacado es aquél en que medimos el campo en puntos muy alejados de la espira.

En este caso la espira se comporta como un dipolo magnético de momento dipolar magnético

En la aproximación de dipolo magnético el potencial vector se reduce a (en esféricas)

PARTICULAS MAGNETICAS

23

y el campo magnético a

6. Enlaces

Animación de la integración sobre una espira circular (del curso OCW sobre Electricidad y

magnetismo del MIT)

Applet mostrando la distribución espacial del campo de una espira (del curso OCW sobre

Electricidad y magnetismo del MIT)

USO DE CONDUCTOR CENTRAL

Cuando circula electricidad a través de un conductor eléctrico, como puede ser una barra de cobre, se

establece un campo magnético alrededor de él. En la práctica, se utiliza este principio al poner una

barra de cobre entre los cabezales, o al colocar el propio cable conductor por el interior de la pieza, con

simple vuelta o varias.

El conductor central se utiliza para establecer un campo magnético en objetos cilíndricos, como pueden

ser tuberías y pequeños cilindros huecos. Este método es más efectivo que la magnetización con

bobina, porque el campo magnético es máximo en la superficie del conductor central.

El campo magnético alrededor del conductor central crea un campo magnético circular, dentro de la

pieza. Debido a que la densidad de flujo es máxima en la superficie del conductor central, el campo

magnético inducido en la pieza será el máximo. Utilizando el conductor central, se establecerá el flujo

magnético en las superficies internas y externas de la pieza. La densidad del flujo es máxima en la

superficie interna y, dependiendo del espesor de la pared, algo menor en la superficie externa

PARTICULAS MAGNETICAS

24

Magnetización por conductor central

El campo magnético circular, creado por el conductor central, detectará defectos que sean transversales

a las líneas de flujo, como en el ejemplo anterior.

Un defecto que sea paralelo a las líneas de flujo no provocará fugas de flujo y no atraerá partículas

magnéticas.

Es importante recordar que la densidad de flujo es máxima en la superficie de un conductor central, por

lo tanto, las piezas huecas se introducirán en el conductor central y tendrán contacto directo con él, para

así obtener un campo magnético máximo inducido en ellas.

DISCONTINUIDADES COMÚNMENTE DESCUBIERTAS POR CAMPOS CIRCULARES

Cuando la discontinuidad está abierta a la superficie, el campo magnético se fuga hacia la superficie y

forma pequeños polos norte y sur que atraen a las partículas magnéticas. Cuando pequeñas

discontinuidades están bajo la superficie, alguna parte del campo aún podría desviarse a la superficie,

pero la fuga es menor y se atraen menos partículas, con lo que la indicación obtenida es mucho más

débil. Si la discontinuidad está muy lejos por debajo de la superficie, no habrá ninguna fuga del campo

magnético y, en consecuencia, no se obtendrá indicación alguna. Es necesario emplear

apropiadamente métodos de magnetización, para asegurar que le campo magnético formado esté

perpendicular a la discontinuidad y lograr la indicación más clara.

CAMPOS MAGNÉTICOS LONGITUDINALES

Magnetización longitudinal:

Se basa en la inducción de un campo longitudinal dentro de la pieza, creado por una bobina. La

magnetización longitudinal localiza discontinuidades transversales. la cantidad de corriente necesaria

para magnetización longitudinal con una bobina es determinada por la fórmula:

PARTICULAS MAGNETICAS

25

LT

D

Amper

No.

4200

Donde:

L = longitud de la pieza en pulgadas

D = Diámetro en pulgadas

T = Numero de vueltas en la bobina

NOM B – 124 – 1987

Des magnetización de la pieza.

Elevando la temperatura en los materiales a su punto Curie, que para muchos metales es de entre 649

a 871° C (1200 a 1600° F)

El campo magnético se puede generar mediante un imán permanente, un electroimán, una bobina o la

circulación de intensidad eléctrica sobre la pieza. El imán permanente se suele utilizar poco debido a

que solamente se pueden conseguir con campos magnéticos débiles.

En una pieza alargada, la magnetización mediante bobina genera un campo magnético longitudinal, por

lo que muestra defectos transversales. En cambio, una corriente eléctrica entre los extremos de la pieza

genera un campo transversal, por lo que detecta defectos longitudinales.

MAGNETIZACIÓN POR BOBINA

Las bobinas de magnetización PARKER han sido especialmente diseñadas para magnetizar piezas

ferrosas. Este equipo se puede utilizar con partículas secas o húmedas, tanto fluorescentes como

coloreadas y también puede ser utilizada para desmagnetizar la pieza después del ensayo.

El equipo está revestido con poliuretano duro, color negro y viene provisto de un interruptor de pie y un

cable de neopreno amarillo (la versión PDC para corriente alterna y continua viene con un interruptor

manual)

Bobina o cable enrollado La magnetización se efectúa pasando corriente a través de una bobina fija de

vueltas múltiples o cable enrollado alrededor de la pieza o en una sección de ella.

Esto produce un flujo magnético longitudinal, paralelo al eje de la bobina

PARTICULAS MAGNETICAS

26

Método Residual:

El medio se aplica después que la pieza ha sido magnetizada y suspendida, la fuerza magnetizante

depende totalmente de la cantidad de magnetismo residual en la pieza, no es usado en aleaciones

pobres de acero, que tienen poca retentividad. En este método se aplica un medio húmedo ya sea por

baño o inmersión.

Método continúo:

La aplicación del medio es simultánea con la operación de magnetización de la pieza. Se utiliza el baño

húmedo de preferencia y puede ser con partículas teñidas con tintas fluorescentes

CAMPO EFECTIVO

El campo magnético efectivo es una manifestación directa de la existencia de fermiones compuestos y

también incorpora una distinción fundamental ha sido confirmado por la similitud de los efectos Hall

cuántico fraccionario y entero, observación del mar de Fermi a nivel de Landau medio lleno y

mediciones del radio de ciclotrón.

DISCONTINUIDADES COMÚNMENTE DESCUBIERTAS POR CAMPOS LONGITUDINALES

La magnetización longitudinal localiza discontinuidades transversales.

PARTICULAS MAGNETICAS

27

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS CAMPOS LONGITUDINALES

Si lo que se espera es encontrar defectos superficiales y subsuperficiales, es necesario emplear la

corriente rectificada de media onda; ya que ésta presenta una mayor penetración de flujo en la pieza,

permitiendo la detección de discontinuidades por debajo de la superficie. Sin embargo, es probable que

se susciten dificultades para desmagnetizar las piezas. Magnetización lineal. - La forma de magnetizar

es también importante, ya que conforme a las normas comúnmente adoptadas, la magnetización con

yugo sólo se permite para la detección de discontinuidades superficiales. Los yugos de AC o DC

producen campos lineales entre sus polos y por este motivo tienen poca penetración. Otra técnica de

magnetización lineal es emplear una bobina (solenoide). Si se selecciona esta técnica, es importante

procurar que la pieza llene lo más posible el diámetro interior de la bobina; problema que se elimina al

enredar el cable de magnetización alrededor de la pieza. Entre mayor número de vueltas (espiras) tenga

una bobina, presentará un mayor poder de magnetización.

MAGNETIZACIÓN POR CABLE

Una corriente eléctrica que viaja a lo largo de un alambre conductor produce un campo magnético

concéntrico.

La dirección de las líneas del campo magnético se establece por convención utilizando la regla de la

mano derecha: se toma el alambre con la mano derecha envolviéndolo con los dedos e indicando

mediante el pulgar el sentido de la corriente; las puntas de los cuatro dedos restantes muestran el

sentido de las líneas del campo magnético.

Si el alambre por el cual pasa una corriente se enrolla en forma de espiral (solenoide), el efecto del

campo en su interior se refuerza y depende del número de vueltas que tenga el solenoide cuando pasa

la corriente. El campo producido es parecido al de un imán de barra.

Éste es el principio en que se basa el electroimán. El campo magnético producido en el interior del

solenoide, magnetiza la barra de hierro dulce o núcleo sobre la que está enrollado el alambre y las

líneas del campo magnético aumentan. Entre las aplicaciones del electroimán están: timbre, telégrafo,

teléfono, televisores, generadores y motores.

PARTICULAS MAGNETICAS

28

USO DE PRODS

Para la técnica de puntas de contacto (Prods), la magnetización se realiza con puntas de contacto

eléctrico de tipo portátil presionadas contra la superficie, en el área bajo inspección. Para evitar el

arco, se debe proveer un interruptor de control de remoto, que puede estar construido sobre el mango

de la punta de contacto, a fin de permitir que la corriente sea aplicada después que las puntas de

contacto han quedado posicionadas adecuadamente.

USO DE YUGO MAGNÉTICO

Es un equipo de gran sensibilidad, diseñado para detectar, trizaduras, porosidad, fallas de

sobrecalentamientos o enfriamientos bruscos etc. En todo material ferroso magnetizable.

El equipo trabaja en el principio de la deformación que un campo magnético sufre, al ser interrumpidas

sus líneas de fuerza, por una trituradora u otra imperfección del material.

El campo magnético se forma con el yugo o bobina L-10.

La falla aparece al colocar los polvos metálicos los que siguen las líneas de fuerza que saltan sobre la

trizadura.

Puede usarse con luz negra y polvos fluorescentes.

Uso:

Aviación.

Talleres de motores o reparaciones de vehículos.

Maestranzas.

PARTICULAS MAGNETICAS

29

Ferrocarriles.

Astilleros.

Talleres de soldadura de temple etc…

Hay dos tipos básicos de yugos usados comúnmente para magnetizar: imanes permanentes y

electroimanes. Ambos se utilizan manualmente.

Yugos de imanes permanentes:

Se utilizan en aplicaciones donde hay disponibles fuentes eléctricas o donde no están permitidos arcos

eléctricos (por ejemplo en atmosferas explosivas). Las limitaciones son:

Grandes áreas o piezas no pueden ser magnetizadas con la intensidad suficiente para que las

fisuras produzcan indicaciones.

La densidad del flujo debe ser variada.

Si el imán es fuerte, es difícil despegarlo de la pieza.

Las partículas se pueden adherir al imán con posibilidad de enmascarar indicaciones.

IMANES Y YUGOS

Imanes

Los imanes permanentes son raramente utilizados, dada la dificultad de obtener un campo magnético

de suficiente intensidad y a la poca manejabilidad. Se reserva su utilización para aquellos casos en que

no es posible disponer de una fuente de energía, o bien donde el riesgo de producción de chispas

pudieran ocasionar explosiones.

Yugos

Los electroimanes (yugos) constituyen un método eficaz y rápido para la magnetización en el examen

por partículas magnéticas. Los yugos, al igual que los imanes permanentes, tienen limitada su

utilización únicamente para la detección de defectos en la superficie o muy próximos a ella. Tienen la

ventaja de que finas capas de revestimiento superficial apenas producen una disminución de la

intensidad del campo magnético. Por tanto, puede prescindirse de la operación de quitar la pintura para

conseguir unas zonas de contacto buenas.

Aunque existen yugos para conectar directamente a la red (220 V. 50 Hz.), generalmente están dotados

de un transformador o un transformador y un rectificador en el caso de que se prefiera emplear corriente

continua como corriente de magnetización y separación 220/42V, que los hace particularmente aptos

para trabajos en el interior de calderas o recipientes metálicos. En el transformador va montado un

fusible térmico que dispara a una temperatura determinada, y en algunos modelos se dispone de un

variador de intensidad de corriente, el cual permite adaptarse a las particularidades del material y

efectuar la desmagnetización de una forma muy cómoda cuando el yugo es de corriente alterna.

Como accesorios suele disponer de unas patas articuladas para permitir adaptarse a las distintas

configuraciones geométricas.

PARTICULAS MAGNETICAS

30

Tanto los yugos como los imanes permanentes deberán ser calibrados, al menos, una vez al año, para

verificar su la fuerza de atracción.

Consisten en un arrollamiento sobre un cuerpo en forma de U hecho de hierro blando (chapas al SI).

Sus patas pueden ser fijas o articuladas. Estas últimas sirven para variar la distancia de contacto y para

adaptarse a diferentes geometrías de la pieza.

Una diferencia entre los yugos permanentes es que los electroimanes pueden ser fácilmente

encendidos o apagados que los facilita separarlos de la pieza de ensayo.

El yugo puede estar diseñado para trabajar con CC o CA o ambas.

La densidad del flujo producida por CC puede ser cambiado variando la intensidad de la corriente que

fluye en la bobina.

Cuando se trabaja con CC, hay gran penetración del campo mientras que con CA, el campo magnetico

se concentra en la superficie de la pieza dando muy buena sensibilidad para las discontinuidades

superficiales sobre una amplia zona.

En general, las discontinuidades al ser reveladas deberían estar entre dos polos del yugo y orientadas

perpendicularmente a la línea imaginaria que los conecta.

PARTICULAS MAGNETICAS

31

CAPÍTULO 6 CORRIENTES DE MAGNETIZACIÓN

CORRIENTE ALTERNA

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a

la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la

corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal (figura ), puesto que se

consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan

otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las

empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son

también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y

recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

CONCEPTO DE CORRIENTE ALTERNA

La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un

conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los

extremos de dicho conductor.

VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA

La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua:

1-Generadores y motores más baratos y eficientes, y menos complejos

2-Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores)

3-Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un mínimo de sección de conductores ( a alta tensión)

4-Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito)

5-Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indeseables (magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares metálicos)

PARTICULAS MAGNETICAS

32

La corriente continua, presenta la ventaja de poderse acumular directamente, y para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión, (automóviles) aún se usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores)

Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua (rectificación) para los receptores que usen esta última (todos los circuitos electrónicos).

CORRIENTE DIRECTA

La corriente continua es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de

distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna, en la corriente continua las cargas eléctricas

circulan siempre en la misma dirección desde el punto de mayor potencial al de menor. Aunque

comúnmente se identifica la corriente continúa con la corriente constante (por ejemplo la suministrada

por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.

Corriente directa. Se denomina corriente directa (DC en inglés de direct current y CD en español) a la

corriente producida por generadores que mantienen en sus terminales el mismo tipo de electricidad (+),

(-) por lo que al conectarlos en un circuito la corriente fluye en un mismo sentido.

La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones

fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia

el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las

dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.

Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente

utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo

en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos.

Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea

cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero

para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.

PARTICULAS MAGNETICAS

33

El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido, cuando al

ser impulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado.

Las cargas eléctricas se pueden comparar con el líquido contenido en la tubería de una instalación

hidráulica. Si la función de una bomba hidráulica es poner en movimiento el líquido contenido en una

tubería, la función de la tensión o voltaje que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) es,

precisamente, bombear o poner en movimiento las cargas contenidas en el cable conductor del circuito

eléctrico. Los elementos o materiales que mejor permiten el flujo de cargas eléctricas son los metales y

reciben el nombre de “conductores”.

Corriente directa o continua

Es la corriente que mantiene en sus terminales

El mismo tipo de electricidad (+) y (-).

DISTRIBUCION DEL FLUJO AC.

Definimos como flujo magnético, la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesa una

superficie.

Siendo: Φ : Flujo magnético en Weber [Wb] B : Densidad de flujo magnético (Inducción magnética), en

Tesla [T]

dS : Diferencial de superficie [m2]

El flujo magnético que entra en una superficie cerrada, es igual a la que sale o sea:

La relación entre la intensidad de campo magnético "H" y la densidad de flujo magnético

"B", es una propiedad del material en el que existe el campo y la relación está dada por:

B = µ H

Siendo µ la permeabilidad del material [T.m/A]

µ se puede expresar en relación con la permeabilidad del vacío o del aire:

µ = µ0. µr

PARTICULAS MAGNETICAS

34

µr: permeabilidad relativa del material

µ0: permeabilidad del vacío cuyo valor es 4 π 10 - 7

DISTRIBUCION DEL FLUJO DC.

La distribución de flujo en el entrehierro que crean los devanados de campo es simétrica respecto a la

línea de centro delos polos de campo. El rotor sustenta un conjunto de bobinas que giran con él que se

encargan de generar el campo magnético en cuadratura, y por ende, generar el torque de giro. El

colector, que corresponde a una especie de rectificador mecánico, se encarga de alimentar a cada

bobina en el momento adecuado, con el fin de conservar la cuadratura de los campos.

MAGNETIZACION CIRCULAR

La magnetización circular son líneas de fuerza continuas producidas por el paso de corriente eléctrica a

través de la pieza o de un conductor central.

Recordando que la circulación de corriente a través de un material ferromagnético producía un campo

magnético confinado en su interior, y máximo en su superficie. Podemos aplicar este efecto en la

detección de discontinuidades.

Si tomamos una barra con discontinuidades orientadas en distintos sentidos, y hacemos circular

corriente a través de ella.

Vemos: que la discontinuidad "A " es paralela a las líneas de fuerza, o sea que no produce polos

magnéticos, por lo tanto no provoca campos de fuga y no se detecta. Las discontinuidades "B " y "C " si

se detectan.

Por lo tanto, debemos tener una idea de la orientación posible de los defectos en la pieza a ensayar

(basándonos en su proceso de fabricación, tratamiento térmico, esfuerzos mecánicos a que fue

PARTICULAS MAGNETICAS

35

sometida, etc.) Para fijar la dirección de circulación de corriente que nos permita detectar dichas

discontinuidades.

El campo se incrementa desde cero en el centro de la barra hasta alcanzar su valor máximo sobre la

superficie, esto nos indica que el flujo disperso será mayor si la discontinuidad es superficial.

Veamos el siguiente caso:

La intensidad de corriente requerida para la magnetización circunferencia es de 600-800 Amp.

Por cada 25 m. m. de espesor o diámetro

Se debe tener en cuenta que la situación del conductor central con respecto a las paredes de la pieza a

ensayar tiene una gran influencia sobre la densidad de campo inducido en las diferentes secciones de

las paredes del espécimen.

Para que el campo sea uniforme en una pieza de geometría regular el conductor debe ser concéntrico

con la pieza.

MAGNETIZACION CON PRODS

Se debe utilizar una corriente de magnetización directa o rectificada. La corriente debe ser de 100

(mínimo) amp/pulgada (4 amp/mm) a125 (máximo) amp/pulgada (5 amp/mm) del espacio de puntas de

contacto (prod) para secciones de ¾ pulgada (19 mm) de espesor o más. Para secciones menores a

¾pulgada (19 mm) de espesor, la corriente debe ser de 90 amp/pulgada (3.6 amp/mm) a110

amp/pulgada (4.4. amp/mm) del espacio de punta de contacto (prods).

Si t ≤ 19 mm 3,5 [A/mm]< i < 4,5 [A/mm

Si t > 19 mm 4 [A/mm]< i < 5 [A/mm

Magnetización Efectiva = 1/4d sobre la recta que une ambas puntas

“t”: espesor [mm]

“d”: separación entre ambas puntas. Rango: 50mm < d < 200mm

PARTICULAS MAGNETICAS

36

Espacio de Puntas de Contacto (Prods). El espacio de puntas de contacto (Prods) no debe exceder

las 8 pulgadas (200 mm). Se pueden utilizar espacios más cortos para acomodar las limitaciones

geométricas del área bajo ensayo o para incrementar la sensibilidad, pero un espacio de puntas de

contacto menor a 3 pulgadas (75 mm) normalmente no es práctico debido al bandeo (banding) de las

partículas alrededor de la punta de contacto. Las puntas de los prods se deben mantener limpias y

cubiertas. Si el voltaje de circuito abierto de la fuente de corriente de magnetización es mayor a 25 V, se

recomiendan puntas de contacto (prods) de plomo, acero o aluminio (en vez de cobre) para evitar los

depósitos de cobre en la parte bajo ensayo.

MAGNETIZACION LONGITUDINAL

Se fundamenta en que la corriente eléctrica al pasar a través de una barra de cobre crea un campo

magnético alrededor de la misma, sólo que se modifica la geometría de la barra formando una bobina

con la misma.

La máxima intensidad del campo está sobre la superficie interior de la bobina, pues es donde hay mayor

densidad de flujo

PARTICULAS MAGNETICAS

37

Este modo de magnetización, permite detectar fisuras o discontinuidades, tanto interiores como

exteriores. Pues las líneas de fuerza en magnetización longitudinal, se presenta en toda la sección de la

pieza. Para magnetización longitudinal se requieren: 45.000 D ~ diámetro o espesor. < 15 y para una

sección de la pieza < 1_ del área de la bobina 10 « Amp./vueltas. L/U De donde, la corriente de

magnetización será: I =>T de vueltas de la bobina. Si la pieza se ubica sobre la pared interior de la

bobina, ésta magnetiza como máximo hasta

Otra forma de magnetización longitudinal es mediante la utilización del YUGO, que consiste en u

PARTICULAS MAGNETICAS

38

También podemos obtener magnetización longitudinal utilizando un IMÁN PERMANENTE.

VALORES RECOMENDADOS DE DENSIDAD DE FLUJO

Las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud y la International

Comission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) se basan, a la hora de limitar la exposición,

en los efectos inmediatos y a corto plazo sobre la salud, tales como estimulación nerviosa y muscular,

absorción de energía, descarga eléctrica y quemaduras producidas por el contacto con objetos

conductores. A la frecuencia de 50-

60 Hz, dichos efectos están relacionados con la densidad de corriente inducida en el organismo y se

observan a partir de 10 mA/m2. Puesto que esta magnitud no es directamente medible, los límites para

el campo eléctrico y magnético externo se calculan a partir de modelos y cálculos aproximados de la

corriente inducida en el cuerpo humano por campos externos, por lo que los valores recomendados

varían ligeramente dependiendo del modelo y del factor de seguridad utilizados.

Con respecto a los posibles efectos a largo plazo, tales como un incremento en el riesgo de cáncer, la

posición adoptada por los organismos que han formulado las distintas normas y recomendaciones es

que, aunque la investigación epidemiológica ha proporcionado alguna indicación de posibles efectos

carcinogénicos, los datos disponibles no son suficientes para servir como base sobre la que establecer

límites de exposición.

Los límites recomendados por el ICNIRP para la exposición continua del público a campos de 50 Hz son

de 100 µT para la inducción magnética y 5 kV/m para la intensidad de campo eléctrico. En el caso de

exposición laboral, dichos límites son 500

µT y 10 kV/m, respectivamente. Estos límites han sido adoptados en la Propuesta de

Recomendación del Consejo de las Comunidades Europeas COM (1998) 268.

PARTICULAS MAGNETICAS

39

CAPITULO 7 MATERIALES SENSIBILIDAD MEDIOS Y PREPARACIÓN

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Diamagnéticos: Son levemente repelidos por un campo magnético, se magnetizan pobremente.

Paramagnéticos: Son levemente atraídos por un campo magnético, No se magnetizan.

Ferromagnéticos: Son fácilmente atraídos por un campo magnético, se magnetizan fácilmente.

Materiales diamagnéticos: el diamagnetismo es una propiedad de los materiales que consiste en ser

repelidos por los imanes. Es lo opuesto a los materiales ferromagnéticos los cuales son atraídos por los

imanes. El fenómeno del diamagnetismo fue descubierto y nominado por primera vez en septiembre de

1845 por Michael Faraday cuando vio un trozo de bismuto que era repelido por un polo cualquiera de un

imán; lo que indica que el campo externo del imán induce un dipolo magnético en el bismuto de sentido

opuesto. Las sustancias, en su gran mayoría, son diamagnéticas, puesto que todos los pares de

electrones con espín opuesto contribuyen débilmente al diamagnetismo, y sólo en los casos en los que

hay electrones desparejados existe una contribución paramagnética (o más compleja) en sentido

contrario. Algunos ejemplos de materiales diamagnéticos son: el bismuto metálico, el hidrógeno, el helio

y los demás gases nobles, el cloruro de sodio, el cobre, el oro, el silicio, el germanio, el grafito, el bronce

y el azufre. Nótese que no todos los citados tienen número par de electrones. El grafito pirolítico, que

tiene un diamagnetismo especialmente alto, se ha usado como demostración visual, ya que una capa

fina de este material levita (por repulsión) sobre un campo magnético lo suficientemente intenso (a

temperatura ambiente).

Paramagnetismo: El paramagnetismo es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u

orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magnético. Si estos momentos magnéticos están

fuertemente acoplados entre sí, el fenómeno será ferromagnetismo o ferrimagnetismo. Cuando no

existe ningún campo magnético externo, estos momentos magnéticos están orientados al azar. En

presencia de un campo magnético externo tienden a alinearse paralelamente al campo, pero esta

alineación está contrarrestada por la tendencia que tienen los momentos a orientarse aleatoriamente

debido al movimiento térmico. Este alineamiento de los dipolos magnéticos atómicos con un campo

externo tiende a fortalecerlo. Esto se describe por una permeabilidad magnética superior a la unidad, o,

lo que es lo mismo, una susceptibilidad magnética positiva y muy pequeña. En el paramagnetismo puro,

el campo actúa de forma independiente sobre cada momento magnético, y no hay interacción entre

ellos. En los materiales ferromagnéticos, este comportamiento también puede observarse, pero sólo por

encima de su temperatura de Curie.Se denomina materiales paramagnéticos a los materiales o medios

cuya permeabilidad magnética es similar a la del vacío. Estos materiales o medios presentan en una

medida despreciable el fenómeno de ferromagnetismo. En términos físicos, se dice que tiene un valor

aproximadamente igual a 1 para su permeabilidad magnética relativa, cociente de la permeabilidad del

material o medio entre la permeabilidad del vacío. Los materiales paramagnéticos sufren el mismo tipo

de atracción y repulsión que los imanes normales, cuando están sujetos a un campo magnético. Sin

embargo, al retirar el campo magnético, la entropía destruye el alineamiento magnético, que ya no está

favorecido energéticamente. Es decir, los materiales paramagnéticos son materiales atraídos por

imanes, pero no se convierten en materiales permanentemente magnetizados. Algunos materiales

paramagnéticos son: aire, aluminio, magnesio, titanio y wolframio.

PARTICULAS MAGNETICAS

40

El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los

momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es

aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética

que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de

extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

Generalmente, los ferromagnetos están divididos en dominios magnéticos, separados por superficies

conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los momentos magnéticos

están alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energía potencial, pero la formación de

dominios está compensada por la ganancia en entropía.

Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse

con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido

y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Este aumento de tamaño se explica

por las características de las paredes de Bloch, que avanzan en dirección a los dominios cuya dirección

de los dipolos no coincide; dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece

durante cierto tiempo.

Los materiales ferromagnéticos exhiben un fenómeno de ordenamiento de largo alcance a nivel

atómico, que hace que los espines de los electrones no apareados se alineen paralelamente entre sí, en

una región del material llamada dominio. El campo magnético dentro del dominio es intenso, pero en

una muestra global el material generalmente no estará magnetizado, debido a que los muchos dominios

que lo componen estarán orientados entre ellos de forma aleatoria. El ferromagnetismo se manifiesta en

el hecho de que un pequeño campo magnético impuesto externamente por ejemplo por un solenóide,

puede originar que los dominios magnéticos se alineen entre sí y entonces se dice que el material está

magnetizado. Luego, el campo magnético generado, se puede aumentar por un gran factor que

normalmente se expresa como la permeabilidad relativa del material. Hay

muchas aplicaciones prácticas de materiales ferromagnéticos, tales como los electroimanes.

PARTÍCULAS HÚMEDAS

Partículas Magnéticas: Vía húmeda

En este método, las partículas se encuentran dispersas en un líquido. Este líquido puede ser agua,

queroseno o aceite.

En el método por vía húmeda las partículas tienen granulometría muy fina, siendo posible detectar

discontinuidades muy pequeñas, como fisuras por fatigas.

Los aplicadores por vía húmeda se presentan en la forma de duchas de baja presión, en el caso de

máquinas estacionarias o manuales.

Aunque ya existan en el mercado suspensiones en forma de spray, la aplicación más usual es la

preparada por el propio inspector.

PARTICULAS MAGNETICAS

41

El método por vía húmeda exige una constante agitación de la suspensión para asegurar la

homogeneidad de las partículas en la región de examen.

Esa agitación es automática en las máquinas estacionarias. En la aplicación manual, el propio inspector

deberá hacerla, antes de cada aplicación.

PARTÍCULAS SECAS

Partículas Magnéticas: Vía seca

Se utiliza esta nomenclatura cuando las partículas son aplicadas a seco. En este caso, el vehículo que

sustenta la acomodación es el aire.

En la aplicación vía seca, son utilizados aplicadores manuales o bombas de aspersión que pulverizan

las partículas sobre la región que va a ser examinada en forma de un chorro de polvo.

Es importante que sean de granulometría adecuada para ser aplicadas uniformemente sobre la

superficie que va a ser inspeccionada.

Trazándose un paralelo con el método de vía húmeda, las partículas magnéticas por vía seca son

mucho más sensibles a la detección de discontinuidades sub superficiales en materiales ferro

magnéticos. La sensibilidad disminuye, sin embargo, para pequeñas continuidades superficiales.

Además de esto, para una misma área o región examinada el consumo es mayor.

REQUERIMIENTOS GENERALES DE LAS PARTÍCULAS

Antes de iniciar la inspección por partículas magnéticas, es conveniente tomar los siguientes pasos:

1. La planificación de este tipo de inspecciones se inicia al conocer cuál es la condición de la superficie

del material y el tipo de discontinuidad a detectar. Así mismo deben conocerse las características

metalúrgicas y magnéticas del material a inspeccionar; ya que de todo esto dependerá el tipo de

corriente, las partículas a emplear y en caso necesario el medio de eliminar el magnetismo residual

que quede en la pieza.

2. Una vez seleccionado uno o varios proveedores, nunca deben mezclar sus productos, como puede

ser el caso de emplear las partículas del proveedor A con agente humectante del proveedor B.

PROPIEDADES MAGNETICAS

El magnetismo es una propiedad por la cual los materiales se atraen o repelen de otros. Todos los

materiales tienen propiedades magnéticas aunque sólo unos pocos las tienen en una medida mucho

mayor que los demás y los denominamos magnéticos. Los materiales magnéticos se clasifican según

su comportamiento al acercarse a un imán o campo magnético.

Los materiales tienen momentos magnéticos, que podemos representar como pequeños vectores de

fuerza. Cada uno de estos momentos magnéticos tiene una dirección y sentido. Si ante la aplicación de

un campo magnético todos los momentos magnéticos se alinean de la misma forma, existe un momento

magnético total resultante con la misma dirección y sentido que el resto. Los materiales que alinean sus

momentos magnéticos ante la presencia de un campo magnético y los mantienen alineados, es decir

PARTICULAS MAGNETICAS

42

que el material queda magnetizado, se denominan ferromagnéticos.

La facilidad con la que un material atrae y deja pasar a un campo magnético se denomina

permeabilidad magnética. El grado en el que un material se magnetiza frente a un campo magnético se

denomina susceptibilidad magnética.

Imanes

Los materiales que tienen un campo magnético más notable que la mayoría se denominan imanes. Un

imán puede ser natural o formado magnetizando un material con propiedades magnéticas como lo es el

hierro. Un material (cuyas propiedades lo permitan) se magnetiza acercándolo a un campo magnético

(por ejemplo a otro imán). Los imanes tienen dos polos llamados Norte y Sur. Si se divide un imán, éste

vuelve a tener nuevamente dos polos.

QUE ES LA PERMEABILIDAD

Permeabilidad magnética

Si en el campo magnético de un imán se interpone un trozo de hierro, se observa que las líneas de

fuerza del campo sufren una modificación, acercándose al trozo de hierro, como si prefirieran pasar a

través suyo en lugar de seguir por el aire. Por esto se dice que el hierro es más permeable que el aire a

las líneas de fuerza. El hierro dulce en unos cientos de veces más permeable que el aire; para fines

especiales se fabrican aleaciones de gran permeabilidad. La permeabilidad es una característica

importante en un material, pues cuanto más permeable sea, más intensamente podrá ser imanado.

La permeabilidad del hierro permite conservar durante mucho tiempo el magnetismo de un imán,

cerrando con un puente de hierro el “circuito” de las líneas de fuerza.

Es sensible para la detección de discontinuidades de tipo lineal, tales como;

• Grietas de fabricación o por fatiga.

• Desgarres en caliente.

• Traslapes.

• Costuras, faltas de fusión.

• Laminaciones, etc.

TAMAÑO, FORMA Y APLICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS

Las partículas magnetizables deben ser de pequeño tamaño para que tengan buena resolución, es

decir, para que detecten defectos pequeños o profundos. Esto se debe a que cuanto mayor sea el

tamaño de la partícula, mayor será el campo necesario para girarla. Sin embargo, no deben ser

demasiado pequeñas para que no se acumulen en las irregularidades de la superficie, lo que

ocasionaría lecturas erróneas. Por ello, lo habitual es combinar en mismo ensayo partículas pequeñas

(de entre 1 μm y 60 μm) y grandes (desde 60 μm hasta 150 μm).

Como ya se ha dicho, las partículas magnetizables se pueden aplicar en forma de polvo o en

suspensión en un líquido. En este último caso, el líquido empleado puede ser: querosene, agua o

aceite, entre otros.

PARTICULAS MAGNETICAS

43

GEOMETRÍA DE LAS PARTÍCULAS

La geometría de las partículas son tamaño y duración del campo magnético aplicado.

Las partículas alargadas tienen polaridades más altas (sensibilidad). Las redondeadas se desplazan

más fácilmente pero su retención en sitio es menor. Lo ideal es la mezcla de geometrías.

MOVILIDAD Y VISIBILIDAD

Se deben considerar cuatro propiedades

* Magnéticas.

* Geométricas.

* Movilidad.

* Visibilidad

Movilidad

La movilidad de las partículas tiene una influencia decisiva en la formación de las indicaciones ya que

cuanto mejor se muevan estas partículas, tanto más rápidamente se formarán las indicaciones y al

mismo tiempo éstas serán más definidas.

Cuando se trata del método de aplicación por vía seca se pueden facilitar los movimientos de las

partículas golpeando ligeramente o haciendo vibrar la pieza sometida a examen.

Esta vibración puede también conseguirse empleando, para magnetizar la pieza, corriente- alterna o

semirectificada, ya que estas corrientes someten a las partículas a una vibración de igual frecuencia.

En cambio, cuando se trata del método por vía húmeda, este fenómeno de la movilidad es bastante más

complejo, ya que en este caso intervienen tres factores: tamaño de las partículas, su densidad y la

viscosidad del líquido que actúa como medio de dispersión. La influencia del tamaño de las partículas

ya ha sido estudiado anteriormente (Apartado 2.4.1.19.4) y hemos podido comprobar que las

indicaciones se formarían lentamente si no fuera porque se produce la aglomeración de las partículas.

Por cuanto a la densidad se refiere, cabe decir que las partículas magnéticas tienen una elevada

densidad, que si bien puede ser reducida recubriéndolas con pigmentos o sustancias más ligeras, esto

hace que se modifiquen sus características magnéticas en un sentido desfavorable. Por último, si se

aumenta la viscosidad del líquido, la formación de las indicaciones se retardará en la misma proporción

ya que las partículas se mueven con mayor dificultad en un medio viscoso. Como puede apreciarse, en

cualquier caso, la movilidad de las partículas está muy lejos de ser la ideal siendo necesario alcanzar

una solución de compromiso entre esta propiedad y las restantes para conseguir resultados

convenientes.

Visibilidad y contraste

Resulta evidente que estas dos propiedades, visibilidad y contraste, son de la mayor importancia ya que

de nada serviría el que se formasen indicaciones rápidas, y nítidas si después no fuesen claramente

perceptibles sobre la coloración de fondo de la superficie de la pieza.

PARTICULAS MAGNETICAS

44

Es por ello, por lo que se fabrican partículas coloreadas sin que la capa de colorante afecte, al menos

en forma decisiva, a sus características magnéticas. En la actualidad es posible encontrar en el

mercado partículas magnéticas grises, negras, blancas, amarillas o rojas, permitiendo esta gama de

colores un contraste adecuado y suficiente sobre la casi totalidad de las superficies que han de ser

observadas. En determinadas ocasiones, sobre todo en trabajos de gran responsabilidad, se puede

recurrir a cubrir la superficie de la pieza con una pintura adecuada. Sin embargo, no es frecuente el

tener que recurrir a este artificio ya que existen partículas magnéticas fluorescentes cuyas indicaciones

al poder ser observadas en cámara oscura con luz negra, proporcionan una visibilidad y un contraste

que pueden estimarse como óptimos; Por último y, por cuanto a estas partículas magnéticas se refiere,

se ha de tener en cuenta que magnéticamente las partículas fluorescentes son las menos sensibles,

pero esta desventaja es solo aparente ya que se encuentra ampliamente compensada por el hecho de

que es suficiente un pequeño húmero de partículas sobre la discontinuidad para conseguir su

visualización.

SENSIBILIDAD DEL METODO

Podemos definir la sensibilidad como el grado de capacidad con que el ensayo de partículas

magnéticas detectará, en materiales ferromagnéticos, discontinuidades superficiales y subsuperficales.

La sensibilidad de un ensayo de partículas magnéticas depende del tipo de partículas magnéticas

empleadas, el método de aplicación de las mismas (vía seca o húmeda), del equipo empleado, de la

intensidad del campo magnético creado en la pieza y del método de magnetización.

La elección de! método de magnetización a emplear para la realización del ensayo de partículas

magnéticas dependerá de los factores siguientes:

Aleación, forma y acabado superficial del material.

Número de piezas a ensayar.

Valor de la densidad de flujo en el material.

Tipo de corriente magnetizante empleada.

Dirección del campo magnético aplicado.

Secuencia de aplicación de partículas magnética.

De la propia discontinuidad.

Dado que la aleación, forma de material y él número de piezas a ensayar son factores que ya están

predeterminados, para obtener mayor sensibilidad deberemos actuar sobre el resto de los factores

citados en este apartado, es decir: el tipo de partículas magnéticas, método de aplicación de las

mismas, (vía seca o húmeda), el equipo a emplear, intensidad de campo magnético o densidad de flujo

magnético (ambos factores se relacionan entre sí a través de la permeabilidad), tipo de la corriente

magnetizante, dirección del flujo magnético, secuencia de aplicación de las partículas magnéticas

(método residual o continuo) y de la propia discontinuidad.

PARTICULAS MAGNETICAS

45

CAPITULO 8 METODOS Y SECUENCIA DE INSPECCION

METODO HUMEDO CONTINUO

Método continuo: la magnetización y aplicación de las partículas puede hacerse simultáneamente.

Método húmedo: las partículas magnéticas pueden mantenerse en suspensión en un líquido que se

vierte sobre la pieza, o la pieza puede sumergirse en la suspensión.

El método húmedo tiene sus ventajas y desventajas. Las ventajas más importantes, las cuales

constituyen la razón para ser un método usado ampliamente, son:

Es el método más sensible para grietas superficiales muy finas

Es el método más sensible para grietas superficiales finas y muy poco profundas

Las partículas magnéticas cubren rápida y completamente todas las superficies de piezas con forma

irregular, grandes o pequeñas

Es el método más rápido y completo para la inspección de lotes grandes de piezas pequeñas

El baño se puede recuperar fácilmente y se puede re-utilizar

Las partículas magnéticas tienen excelente movilidad en el líquido de suspensión

Es fácil medir y controlar la concentración de partículas en el baño, lo que hace más uniforme y segura

la reproducción de resultados

Se adapta a tiempos de inspección cortos, con la técnica de “disparos” de magnetización para el

método continuo

Se adapta fácilmente a la operación en unidades automáticas

METODO SECO CONTINUO

Método seco: en algunas aplicaciones, las partículas, en forma de fino polvo se esparcen sobre la

superficie de la pieza de trabajo.

Método magnaglo: es una variante de la prueba de magna flux. La suspensión vertida sobre la pieza de

trabajo magnetizada contiende partículas magnéticas fluorescentes. Entonces la pieza de trabajo se

observa bajo luz negra, con lo cual las indicaciones destacan más claramente.

METODO DE CAMPO RESIDUAL

La inspección por partículas magnéticas puede realizarse en diversas formas de la pieza que se va a

inspeccionar puede magnetizarse y luego cubrirse con finas partículas (polvo de hierro).

LIMITACIONES DEL METODO DE PARTICULAS MAGNETICAS

El método de inspección de partículas magnéticas está basado en las distorsiones locales de flujo

magnético creadas por la presencia de daños, grietas o discontinuidades en piezas que han sido

magnetizadas. Esto da lugar a la aparición de campos en el entorno de las discontinuidades que son

capaces de atraer finas partículas magnéticas.

PARTICULAS MAGNETICAS

46

Hay una serie de limitaciones en función de la configuración de la pieza y sobre todo de la naturaleza

del defecto: si hay heterogeneidades de morfología (como inclusiones, vetas, etc) se obtienen

indicaciones más difusas, mientras que si hay discontinuidades paralelas a las líneas del campo las

indicaciones son nulas.

Preparación previa.

La prueba de partículas magnéticas requiere de acceso a la superficie del material o producto que será

inspeccionado, considerando que esta debe estar descontaminada y limpia de cualquier sustancia que

impida la magnetización y/o la aplicación del polvo magnético; preferentemente se requiere que la pieza

sea de superficies planas y formas no complejas.

Limitaciones de prueba y del objeto.

Por medio de esta técnica de inspección solo podrán ser detectadas aquellas discontinuidades en

materiales ferromagnéticos, para esto se requerirá de accesorios para sujetar y magnetizar la pieza.

Sensibilidad y resolución.

La sensibilidad de esta prueba permite la localización de grietas del orden de 0,5 mm en su dimensión

mayor. Deberá tomarse en consideración que la prueba de partículas magnéticas solo detecta las

discontinuidades transversales a la dirección del campo magnético aplicado al objeto de prueba.

Limitaciones de interpretación.

Para que las discontinuidades sean detectadas por esta prueba, la pieza debe ser orientada de tal

forma que la discontinuidad corte el mayor número de líneas magnéticas, para que esta condición de

origen a un campo fugado capaz de generar polos secundarios de alta atracción magnética, en los

cuales se acumula en polvo magnético aplicado.

Otras

Para mejores resultados podrá ser requerido el movimiento continuo del material, con el fin de tener la

mejor orientación del campo magnético respecto al eje de la posible discontinuidad. La des

magnetización de la pieza puede ser requerida, para evitar efectos dañinos en sus procesos

subsecuentes o en su operación (se recomienda hacer uso de la bobina para eliminar el magnetismo

residual). Se requerirá la limpieza de la pieza posterior a la ejecución de la prueba para remover el polvo

magnético aplicado.

En general las limitaciones de este método son:

Es aplicable solamente en materiales ferromagnéticos

Se requiere un suministro de corriente eléctrica

No se pueden detectar discontinuidades localizadas a grandes profundidades

PARTICULAS MAGNETICAS

47

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.

Está limitado a la detección de discontinuidades superficiales y en algunas ocasiones sub-

superficiales.

No tienen gran capacidad de penetración.

Sólo detectan discontinuidades perpendiculares al campo.

PRECAUSIONES DE SEGURIDAD

El uso de métodos por partículas magnéticas no requiere de precauciones de seguridad especiales que

no sean los normalmente requeridas cuando se trabaja con aparatos de bajo voltaje eléctrico. Se deben

usar lentes de seguridad. Los relojes de pulseras, indicadores de campo y equipos similares se pueden

ver adversamente afectados al estar expuestos a campos magnéticos fuertes.

El inspector debe observar y practicar las reglas básicas de seguridad y usar los equipos apropiados de

seguridad personal, como cascos, lentes de seguridad con protectores laterales, protección auditiva,

protección en las extremidades y equipos especiales como protección respiratoria mientras se está en el

área de trabajo.

CAPÍTULO 9 DESMAGNETIZCION

TEORÍA

Después del examen por partículas magnéticas, se deben desmagnetizar las piezas cuando el

magnetismo residual interfiere de alguna manera en la operación normal del equipo o pieza evaluada

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 dirección; repitiendo este proceso hasta

obtener un valor mínimo aceptable de magnetismo residual"

Para lograr una des magnetización 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.

PARTICULAS MAGNETICAS

48

Preferentemente orientar la pieza de este a oeste.

CAMPO RESIDUAL

Se deben realizar desmagnetizaciones entre dos inspecciones por partículas magnéticas y después de

completar la inspección y antes de la limpieza posterior. Se considera que la pieza está desmagnetizada

cuando presenta un campo magnético residual menor de 4 Gauss. La desmagnetización consiste en

someter a la pieza magnetizada a la influencia continua de un campo magnético reversible, el cual

consigue reducir de manera progresiva la fuerza del campo remanente en la pieza. Nunca desaparece

completamente el campo magnético, aunque se se consigue reducir considerablemente. A continuación

se presenta el fenómeno de histéresis y cómo se reduce el campo:

CAMPOS CONVINADOS

Los campos magnéticos se utilizan en física para controlar el movimiento de las partículas

subatómicas.

Tanto para acelerar, para encerrar, para analizar la masa, la carga o la velocidad de estas partículas

que forman los átomos se utilizan los campos magnéticos. Tienen la ventaja que las fuerzas que

aparecen son tangenciales y por tanto se pueden controlar mejor que con campos eléctricos. En

realidad se suelen utilizar ambos campos combinados. Con los campos eléctricos podemos acelerar o

frenar las partículas y con los magnéticos podemos mantenerlas (a pesar de tener velocidades cercanas

a la de la luz) dentro del laboratorio.

La densidad de flujo producida por CC puede ser cambiado variando la intensidad de la corriente que

fluye en la bobina; Cuando se trabaja con CC, hay gran penetración del campo

PROCEDIMIENTO DE DESMAGNETIZACION

Todos los materiales ferromagnéticos pueden retener magnetismo residual, la fuerza de este

magnetismo va a depender de la retintividad de la pieza o parte que se esté examinando. La

PARTICULAS MAGNETICAS

49

desmagnetización es requerida solamente si es solicitada en la especificación o en la orden de compra.

Los campos magnéticos residuales pueden interferir en los procesos de soldadura, maquinado,

instrumentación, etc.

BOBINA DE CORRIENTE ALTERNA

En las bobinas de CA la corriente no sólo depende de la resistencia óhmica del bobinado, sino también

de la resistencia inductiva (reactancia). La resistencia inductiva se ve notablemente influida por la

posición del núcleo del solenoide. Si el núcleo del solenoide cae hasta el asiento, la resistencia inductiva

es menor y la corriente en la bobina mayor. Así, en la fase de captación, la corriente es mayor que

durante la fase de retención. En comparación con una bobina de CC, la resistencia de la bobina es

mucho menor a igualdad de tensión. Por ello, una bobina de alterna no debe funcionar nunca sin

núcleo, porque puede recalentarse y arder en pocos minutos.

Existen tres tipos o clases de receptores, las resistencias, las bobinas y los condensadores.

BOBINA DE CORRIENTE DIRECTA

Cuando se hace circular una corriente continua a través de una bobina esta se comporta, a efectos

resistivos, como un hilo conductor y ofrece al paso de la misma una resistencia que dependerá del

material conductor (cobre, plata, aluminio, etcétera). Pero, además, una bobina sometida a la variación

que supone pasar de estar con sus extremos al aire a ser conectada a una diferencia de potencial

genera a su alrededor un campo magnético, de algún modo igual al generado por un imán permanente.

PARTICULAS MAGNETICAS

50

Las bobinas tienden a facilitar el paso de la CC pero ofrecen ciertas dificultades a la CA.

La circulación de una corriente a través de un hilo conductor genera también alrededor del mismo un

campo magnético, el cual es muy pequeño. Cuando arrollamos dicho cable en espiras decir,

conformando una bobina obtenemos una suma de campos que origina que la inductancia magnética

generada sea de mucha más magnitud

EFECTOS DE LA PERMEABILIDAD

Un imán es un material capaz de producir un campo magnético y que está formado por las siguientes

partes:

• Eje Magnético: Línea que une los dos polos del imán.

• Línea neutra: Línea de la superficie del imán que separa las dos zonas polarizadas.

• Polos: Son los dos extremos del imán, en los que las fuerzas de atracción o repulsión son más

intensas. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos

magnéticos de la Tierra.

Como propiedades más destacadas se pueden mencionar las siguientes:

• Los polos magnéticos de diferente nombre se atraen y los del mismo se repelen.

• Si se rompe un imán, cada uno de los trozos se comporta como un nuevo imán.

• Para que un imán pierda sus propiedades debe llegar a la llamada "temperatura de Curie". También

se produce la desimanación por contacto, cada vez que pegamos algo a un imán perdemos parte de

sus propiedades. Los golpes fuertes pueden desorientar las partículas haciendo que el imán pierda sus

propiedades.

PARTICULAS MAGNETICAS

51

INDICADORES DE CAMPO

Se utiliza para establecer la dirección de un campo magnético. El Pie de Gauge es indicador de planta

octogonal, consta de ocho segmentos, que se utilizan para establecer la dirección de campo según los

requisitos de: ASME Sección V del artículo 7 de ASME Sección V

ALAMBRE SUSPENDIDO

Un galvanómetro de bobina móvil consta de un carrete de alambre suspendido en un campo magnético

radial mediante una fibra delgada y muy flexible. Cuando una corriente I pasa a través de la bobina, se

genera un momento que tiende a girarla. A su vez, en la fibra aparece un par restaurador τ = κφ,

proporcional al ángulo de torsión φ. La constante κ se llama constante de torsión. Calcúlese el ángulo

de desviación producido por una corriente I dada.

CAMPO MGNETICO

Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes

eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por

dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el

campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales.

El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en

cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separadas pero muy relacionados

símbolos B y H.

Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento

magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental,

su espin. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados

de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la

carga que lleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en

dispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos.

Fuerza de Lorentz

PARTICULAS MAGNETICAS

52

Entre las definiciones de campo magnético se encuentra la dada por la fuerza de Lorentz. Esto sería el

efecto generado por una corriente eléctrica o un imán, sobre una región del espacio en la que una carga

eléctrica puntual de valor (q), que se desplaza a una velocidad , experimenta los efectos de

una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad (v) como al campo (B). Así, dicha

carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente ecuación.

Donde F es la fuerza magnética, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción

magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes

vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El

módulo de la fuerza resultante será

La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad (la cual la podemos

localizar en el espacio) de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar

libremente). La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre puede

ser considerada un magnetómetro.

CAPITULO 11 INDICACIONES DETECTABLES POR PARTICULAS

TIPOS DE DEFECTOS DETECTABLES

Hasta ahora, se ha hablado de que el método de ensayo por partículas magnéticas permit detectar las

discontinuidades que generen un flujo de fuga magnético.

Discontinuidad es una interrupción de la estructura física normal de la pieza, tal como una grieta,

porosidad, etc. Una discontinuidad puede afectar o no a la utilidad de la pieza.

Defecto es una discontinuidad que interfiere con la utilidad que se pretende dar a la pieza, por lo que

no todas las discontinuidades son defectos.

Además, la definición de defecto depende del tipo de pieza, de su construcción, del tipo de material, así

como de las especificaciones o normas que le apliquen. Por ello, una discontinuidad sin importancia

para una pieza puede ser un defecto muy importante en otro tipo de objeto.

Con el método de ensayo de, partículas magnéticas se podrán detectar aquellas discontinuidades que

por su localización, orientación y profundidad, tamaño, originan un flujo de fuga magnético. Este flujo

magnético atraerá las partículas magnéticas, dando lugar a indicaciones.

Indicación es una acumulación de partículas magnéticas que sirve como evidencia de la existencia de

un campo de fuga y requiere de una interpretación para determinar su significado. Las indicaciones se

pueden clasificar en verdaderas y falsas.

PARTICULAS MAGNETICAS

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INTERPRETACION

La interpretación consiste en localizar e identificar todas las indicaciones relevantes que se detecten

sobre la superficie de la pieza y evaluarlas de acuerdo a la norma aplicable o a criterios de aceptación o

rechazo considerados. Las definiciones siguientes deben aplicarse a la interpretación y evaluación.

INDICACIONES VERDADERAS

Son aquellas originadas por campos magnéticos de fuga.

INDICACIONES NO RELEVANTES

Las indicaciones no relevantes pueden producirse como resultado de campos de fuga creados por

condiciones que no requieren evaluación, tales como cambios de sección (chaveteros, taladros, etc.),

propiedades inherentes del material (bordes de una soldadura bimetálica), escritura magnética, etc.

INDICACIONES RELEVANTES: Las indicaciones relevantes son producidas por campos de fuga, que

son resultado de discontinuidades superficiales o subsuperficiales. Requieren evaluación de acuerdo

con los criterios de aceptación establecidos previamente.

INDICACIONES FALSAS: Las indicaciones falsas no son resultado de las fuerzas magnéticas. Son

ejemplos las partículas retenidas mecánicamente en depresiones o por óxido o escamas en la

superficie.

SOBRE MAGNETIZACIÓN

En el ensayo de partículas magnéticas es importante alcanzar una intensidad de campo y una densidad

de flujos adecuados dentro del objeto, que produzcan un campo de fuga de flujo magnético suficiente

para atrapar las partículas magnéticas en las discontinuidades.

Si producimos una excesiva magnetización las partículas magnéticas también se acumularán en zonas

donde existan fugas de flujo no producidas por discontinuidades. Cuando esto ocurre se formarán falsas

indicaciones (ver punto 2.2.3), y se dice que el objeto está sobremagnetizado. En algunos casos puede

no ser posible distinguir entre falsas indicaciones e indicaciones producidas por discontinuidades.

Cuando se sospeche que esto sucede, puede ser conveniente verificar el resultado del ensayo con otro

método no destructivo. Las falsas indicaciones pueden originarse como consecuencia de cambios

locales de permeabilidad debidos a tensiones locales (ver punto 2.2.3).

Una posible solución a la excesiva magnetización podría ser magnetizar la superficie de la pieza

únicamente. Esto puede conseguirse empleando corriente alterna y su correspondiente efecto de

superficie (skin).

EFECTO DE LA SOBRE MAGNETIZACIÓN

Es, quizá, la causa más frecuente de aparición de indicaciones falsas. Si el campo magnético es

suficientemente intenso, puede dar lugar a acumulaciones de partículas en cambios de sección o en el

extremo de piezas magnetizadas longitudinalmente. Las indicaciones en zonas con acuerdos precisan

PARTICULAS MAGNETICAS

54

de una interpretación muy cuidadosa, ya que, por un lado, son realmente zonas propicias a la aparición

de grietas y, por otro, su simple configuración geométrica da lugar a campos de fuga que pueden

originar indicaciones falsas.

En estos casos se puede hacer una correcta interpretación de tales indicaciones falsas, ya que:

En iguales condiciones de magnetización, todas las piezas iguales darán indicaciones en el

mismo sitio.

Las indicaciones siempre pueden relacionarse con características constructivas o geométricas

de la pieza, que dan lugar a la aparición de campos de fuga originados por constricción del flujo

magnético en su recorrido a través del material.

Estas indicaciones rara vez presentan apariencia similar a las reales para un observador

experimentado.

Este problema se resuelve, generalmente, disminuyendo la intensidad del campo magnético

hasta la desaparición de las indicaciones falsas. En el caso de existir una discontinuidad o grieta,

la constricción de las líneas de fuerza es suficiente para dar lugar a un campo de fuga y a la

consiguiente formación de una indicación propia de la discontinuidad o grieta.

ESCRITURA MAGNÉTICA

Otra causa de aparición de indicaciones falsas, es la creación de polos locales surgidos del contacto

entre una pieza endurecida y otra pieza magnetizada, o bien entre dos piezas magnetizadas a distinto

nivel.

Este tipo de indicaciones no suele causar problemas de interpretación, dada su peculiar configuración y

apariencia. Además, si se desmagnetiza la pieza y se vuelve a ensayar, las indicaciones ya no

aparecen.

MAGNETIZACIÓN LONGITUDINAL

Se basa en la inducción de un campo longitudinal dentro de la pieza, creado por una bobina. La

magnetización longitudinal localiza discontinuidades transversales. La cantidad de corriente necesaria

para magnetización longitudinal con una bobina es determinada por la fórmula:

Dónde:

L = longitud de la pieza en pulgadas

D = Diámetro en pulgadas

T = Numero de vueltas en la bobina NOM B – 124 – 1987

CLASIFICACIÓN DE LAS INDICACIONES GENERAL INHERENTES DE PROCESO Y DE SERVICIO

PARTICULAS MAGNETICAS

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Discontinuidad inherente: Se crea durante la producción inicial desde el estado de fusión.

Discontinuidad de proceso: Se produce durante procesos posteriores de fabricación o terminado.

Discontinuidades de servicio: Se producen durante el uso del producto debido bien a

circunstancias ambientales, o de carga, o ambas.

EJEMPLO DE INDICACIONES VERDADERAS

Costuras (Seams)

Las irregularidades superficiales, tales como grietas, en el planchón o palanquilla se estiran, alargan y

deforman durante el proceso de laminado y se denominan costuras. Estas pueden ser también

ocasionadas por pliegues en el metal debidos a un laminado incorrecto. Las costuras son

discontinuidades superficiales y en barras terminadas se presentan como líneas rectas o continuas o de

puntos. En las barras redondas aparecerán como líneas rectas o ligeramente espiraladas, continuas o

interrumpidas

Fisuras de rectificado

Las grietas de rectificado son algunas veces visibles en la luz que incida oblicuamente a la pieza, sin

embargo, normalmente son tan cerradas que es imposible verlas, pero en todo caso pueden ser

detectadas rápidamente por medio del polvo magnético, por partículas fluorescentes o por ataque en

frío con ácido nítrico diluido. Si las grietas de rectificado pasan desapercibidas y la herramienta es

puesta en servicio, éstas se agrandan tanto que la herramienta se rompe como si fuera por fragilidad o

por fatiga progresiva. Las grietas de rectificado muchas veces muestran un patrón característico que

ayuda a su identificación. Las grietas pequeñas tienden a aparecer a 90° de la dirección del rectificado,

siendo paralelas unas a otras; las grietas grandes presentan la característica de formar un patrón de

mallas rectangulares.

El rectificado incorrecto puede causar grietas

Aunque toda operación de rectificado causa cambios en la estructura de la superficie del metal, tales

como dureza y esfuerzos residuales, tales cambios normalmente se encuentran dentro de los límites

tolerables, sin embargo, el rectificado incorrecto puede fracturar las herramientas en forma muy severa,

casi siempre a límites más allá del punto donde cualquier recuperación es imposible.

Las fallas más comunes por rectificado son:

1) Rectificar con una piedra de grano demasiado fino o de muy alta dureza.

2) Rectificar con una piedra tapada o vidriada.

3) Remoción muy rápida de metal debido a un avance muy rápido o por elevada velocidad de la piedra

o por las dos juntas. Los avances de más de dos a cinco centésimas de milímetro por pase son

peligrosos para herramientas templadas. Las velocidades de 600 a 800 metros por minuto son las

normales para rectificar herramientas, mientras que velocidades de 1800 a 3600 metros por minuto son

excesivas.

4) Uso inadecuado del refrigerante o rectificar en seco.

PARTICULAS MAGNETICAS

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Laminaciones

Son discontinuidades planas y alargadas en el metal base, encontrándose normalmente en la parte

media del espesor de los materiales forjados (como lo son las planchas de acero utilizadas para

construcción de recipientes o tanques, que se producen por laminado (rolado), el cual es un proceso de

forja). Las “laminaciones” pueden ser totalmente internas y en este caso serán detectadas sólo

mediante UT. Si por el contrario se extienden hasta un borde de la plancha pueden ser detectadas

mediante MT o PT. Usualmente las normas establecen que no se permitan realizar soldaduras sobre

bordes de planchas donde haya afloramiento de “laminaciones”, porque éstas podrían comportarse

como fisuras que se propagarán por la soldadura.

Fisuras de tratamiento térmico

Son probablemente debidas a una inmersión indebidamente rápida de las piezas de sección transversal

no uniforme. Las grandes secciones transversales se enfrían más lentamente que las más delgadas por

lo que las tensiones internas desarrolladas, pueden causar grietas. Esta fisura no tiene una orientación

específica y generalmente empiezan en esquinas agudas a las que actúan como puntos de

concentración de tensiones.

Fisuras de fatiga

Las tensiones repetidas o variables, inferiores a la resistencia del material a la tracción pueden dar lugar

a grietas causadas por fatiga. Tales grietas tienden a formar fisuras microscópicas que crecen

progresivamente.

Las actuales prácticas de mantenimiento consisten en emplear inspecciones no destructivas

suficientemente frecuentes para detectar el inicio de fisuras por fatiga, permitiendo así que la pieza o

componente se retire del servicio antes de que produzca una falla generalizada. La velocidad de

propagación de la grieta es el factor que determina la frecuencia de la inspección.