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Flujo Disperso

MFL GEND- Ing. Claudio Carballal GEND

2 GEND- Ing. Claudio Carballal

GRUPO DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Universidad Tecnológica Nacional R Regional lD Delta l - Facultad F l d de d IIngeniería

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Introducción

GEND- Ing. Claudio Carballal

Los E.N.D son definidos como la detección de defectos en materiales por el uso de técnicas que no dañan el producto a ser ensayado. ( Weismantel 1975). En un amplio sentido los E.N.D E N D pueden definirse como la metodología usada para asegurar la condición de un objeto o producto sin comprometer p p su p performance. También puede definirse como el uso de los fenómenos físicos para inspeccionar, evaluar, medir, monitorear, verificar componentes y sistemas sin afectar el servicio del objeto que esta siendo investigado. investigado

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Inspección de cables


Dispositivos electromagnéticos y de inspección visual se utilizan p g y p para encontrar los hilos rotos y otros daños en los cables que se utilizan en aerosillas, grúas y otros aparatos de elevación.


Inspección p en tanques q de almacenamiento Crawlers robóticos robóticos examinan las paredes de los grandes tanques mediante ultrasonido en busca de perdida de espesor en las dd d l paredes debido a la corrosión.

Cámaras en largos brazos articulados se utilizan para inspeccionar los tanques subterráneos tanques subterráneos de almacenamiento en busca de daños.


Inspección en industria aeronáutica

•Los motores de las aeronaves se revisan después de estar en servicio durante un período de tiempo. i i d t í d d ti •Son completamente desmontados, limpiados, inspeccionados y vuelto a montar después. •La inspección con líquidos penetrantes fluorescentes se utiliza en la mayoría de las piezas en busca de fisuras.


Inspección de recipientes a presión

La falla de un recipiente a presión puede resultar en la liberación rápida de na gran cantidad de energía liberación rápida de una gran cantidad de energía. Para protegerse contra este evento peligroso, los tanques son inspeccionados mediante radiografía y pruebas de ultrasonido.

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Inspección de rieles


Vehículos especiales se utilizan para inspeccionar miles de kilómetros de ferrocarril para encontrar fisuras que podrían dar lugar a un descarrilamiento.

Inspección de petroquímicas


Inspección de intercambiadores p de calor por corrientes inducias (ECT), campo ce ca o, ( cercano, (NFT) ) campo lejano (RFT).


Estándares para calificación y certificación de personal en END


Importancia de la Capacitación del personal en los E N D Importancia de la Capacitación del personal en los E.N.D A. Conocimiento de los riesgos que puede ocasionar un producto defectuoso. B. Defectología de productos semielaborados, de proceso y de servicio. C. Alcance, limitaciones y ventajas de los diferentes métodos de ensayo. D. Poder evaluar e interpretar señales. E. Seleccionar e indicar el método más adecuado. F Conocimiento de los criterios de aceptación y rechazo de los F. Conocimiento de los criterios de aceptación y rechazo de los productos bajo ensayo. G. En base a la experiencia, entrenamiento y capacitación lograr CALI ICA C CALIFICAR y CERTIFICAR al personal operador de E.N.D. I ICA l l d d N


Estándares para calificación y certificación de Estándares para calificación y certificación de personal en END A.

SNT‐TC‐1A: 2011

B.

ANSI ‐ ASNT CP‐189

C.

NAS – 410 / EN 4179

D.

IRAM ‐NM ‐ISO – 9712 : 2009

E E.

EN 473 EN ‐

F.

CAN‐CGSB‐48.9712

G.

ISO‐ FDIS 11484


Diferencia principales entre Sistema: Diferencia principales entre Sistema: ISO 9712 – SNT TC1A • Sistema ISO 9712 la certificación la realiza un organismo independiente del organismo calificador y del empleador independiente del organismo calificador y del empleador o empresa que envía los operarios a certificar. • Sistema SNT TC 1A: El empleador contrata a un Nivel 3 para que califique y certifique su personal en END, siendo la responsabilidad final del empleador,

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Requerimientos a Operadores Certificados


Nivel 1 Una persona certificada en el Nivel 1 ha demostrado su competencia para realizar END de acuerdo con las instrucciones escritas y bajo la supervisión de un operador de Nivel 2 o de Nivel 3. Dentro del alcance de la competencia definida en el certificado, el operador de Nivel 1 puede ser autorizado por el empleador para realizar las siguientes tareas, de acuerdo con las instrucciones de END: END a) ajustar el equipamiento de END; b) realizar los ensayos; c) registrar y clasificar los resultados de los ensayos de acuerdo con los procedimientos escritos; d)) informar los resultados. El personal certificado en el Nivel 1 no es responsable de la selección del método o técnica a utilizar, ni de la interpretación de los resultados del ensayo.

Nivel 2 Una persona certificada en el Nivel 2 ha demostrado competencia para realizar END de acuerdo con los procedimientos establecidos. Dentro del alcance de la competencia definida en el certificado, el operador de Nivel 2 puede ser autorizado por el empleador para: a) seleccionar la técnica de END para el método de ensayo a ser utilizado; b) definir las limitaciones de aplicación del método de ensayo; c) traducir los códigos, normas, especificaciones y procedimientos de END en instrucciones de END adaptadas a las condiciones reales de trabajo; d) preparar y verificar los ajustes del equipamiento; e) realizar y supervisar los ensayos; f) interpretar y evaluar los resultados de acuerdo con las normas códigos especificaciones o procedimientos aplicables; f) interpretar y evaluar los resultados de acuerdo con las normas, códigos, especificaciones o procedimientos aplicables; g) realizar y supervisar todas las tareas del Nivel 2 o menor; h) proveer orientación a los operadores de Nivel 2 o menor; i) informar los resultados de los END.


C fi Configuración típica de un sistema END ió tí i d it END •

Sistema END

Instrumentación

Sistema de adquisición de datos

Sistema Mecánico


Obj ti d l E Objetivos de los Ensayos No Destructivos N D t ti  Asegurar A l calidad la lid d y confiabilidad. fi bilid d  Prevenir accidentes. accidentes  Producir beneficios económicos.  Contribuir al desarrollo de la ciencia de los materiales


Técnicas empleadas en los E.N.D p A. B. C. D D. E. F F. G. H H. I. J J.

Inspección Visual Líquidos Penetrantes í Partículas Magnéticas Ult Ultrasonido id Radiografía (Gamma, RX, Neutrónica) Corrientes Inducidas Corrientes Inducidas Flujo Disperso Emisión Acústica Emisión Acústica Ensayo de fugas Termografia

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Inspección Visual


Las discontinuidades a ser detectadas en una inspección visual, visual son del tipo superficial, como ser: fisuras abiertas a la superficie, porosidad, falta de penetración de raíz, distorsión, falta de dimensiones, etc. Se necesita que el operador tenga:  Capacitación C it ió  Examen de agudeza visual.  Conocer el proceso de fabricación para determinar posible ubicación y orientación de discontinuidades. Utilización de elementos auxiliares para realizar la evaluación.  Lentes de aumentos.  Endoscopio  Fibra óptica  Holografía óptica  Luz polarizada

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Líquidos Penetrantes


La inspección por líquidos penetrantes es un método de END para detectar discontinuidades abiertas a la superficie, en materiales t i l no porosos Ejemplo: hierro, acero y sus aleaciones, aceros inoxidables, cerámicos,, vidrios,, p plásticos,, etc. Método de Examen  Limpieza previa.  Aplicación del penetrante.  Remoción del penetrante. Remoción del penetrante.  Aplicación del revelador. Exanimación visual e interpretación


Uso Es aplicado para detectar fisuras de fatiga, fisuras de contracción cortes fríos, fisuras de amolado, fisuras de tratamiento térmico, solapas, poros. Existen dos tipos de presentación :  Tipo 1 ‐ Fluorescente (Según estándar ASTM E165)  Tipo 2 ‐ Coloreado (Según estándar ASTM E165 ) Cuatro métodos de realización de examen según la forma que el penetrante es removido    

Método A ‐ Lavable con agua. Método B ‐ Post‐emulsificable lipofilico Método C ‐ Lavable con solvente Método D ‐ Post‐emulsificable hidrofilico


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Limpieza previa

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Aplicación del penetrante

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Remoción del exceso de penetrante

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Aplicación del revelador

Examen visual e p interpretación

Tiempo de penetración o Dwell time: El penetrante queda sobre la superficie un tiempo suficiente para que penetre tanto como sea posible en un defecto para que pueda trazarse. El tiempo de penetración es el tiempo total que el penetrante está en contacto con la superficie de la parte. Este tiempo es usualmente recomendado por los fabricantes de penetrante o se toman de la especificación que se este aplicando. aplicando Los tiempos varían dependiendo de la aplicación, aplicación tipo de penetrante, penetrante del material a inspeccionar, inspeccionar temperatura, temperatura de la forma del material inspeccionado, y el tipo de defectos buscados. El rango mínimo del tiempo de espera típicamente es del orden de 5 a 60 minutos. Generalmente, no hay problemas en usar un tiempo mayor mientras no se seque el penetrante. El tiempo ideal es a menudo determinado por la experimentación y es a menudo muy específico para una aplicación particular.




Inspección con Partículas Magnéticas Inspección con Partículas Magnéticas Es un método de END que localiza discontinuidades superficiales y sub‐superficiales, en materiales ferromagnéticos ejemplos: aceros, b fi i l t i l f éti j l hierro, aleaciones de hierro, etc.

Etapas Básicas    

Limpieza previa Magnetización g Aplicación de las partículas Interpretación de resultados

Si Sistemas d Magnetización de M i ió   

Campo magnético longitudinal : Yugo ó bobina Campo magnético circular: Circulación de corriente por la pieza. (Entre cabezales i (E t b l ó por puntas) ó t ) Campo magnético combinado

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Partículas magnetizables (PM)


Al magnetizar la pieza, pequeñas partículas de oxido hierro del orden de Al magnetizar la pieza pequeñas partículas de oxido hierro del orden de los 10 a 50 micrones recubiertas con un pigmento colorado o fluorescente se aplican a la muestra. Estas partículas son atraídas por los campos de fuga y se agrupan para formar una indicación directamente sobre la y se agrupan para formar una indicación directamente sobre la discontinuidad. Esta indicación puede ser detectada visualmente en condiciones de iluminación adecuada. iluminación adecuada. El método permite detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.

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Tipos de corrientes  Corriente alterna. alterna  Corriente continua.  Corriente rectificada de media onda.  Corriente rectificada de onda completa.


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MÉTODOS DE MAGNETIZACIÓN


MAGNETIZACIÓN CIRCULAR La magnetización circular de una pieza se realiza mediante: A Inducción directa. A. Inducción directa B. Inducción indirecta. C. Electrodos. Inducción directa La inducción directa se realiza haciendo pasar corriente eléctrica directamente a través de la pieza a ensayar (Fig 3 1 A) De esta manera se establece un campo magnético circular pieza a ensayar (Fig. 3.1.A). De esta manera, se establece un campo magnético circular dentro de la pieza y en el espacio alrededor de la misma.


Inducción indirecta Mediante esta técnica se induce un campo magnético en la pieza aplicándole corriente eléctrica a un conductor que pasa a través de la pieza, tal como se ilustra en la Fig. 3.1.B. Si el conductor se coloca en el centro de la pieza, el campo magnético será simétrico, mientras que si éste se coloca en una posición adyacente a la superficie interna de la pieza el campo resultante en la misma en una posición adyacente a la superficie interna de la pieza, el campo resultante en la misma será más fuerte en la zona cercana al conductor Cuando el conductor se coloca adyacente y a la superficie p interna de la p pieza,, la cobertura del campo efectivo es cuatro veces el diámetro del conductor.


Electrodos (puntas) (p ) Los campos magnéticos circulares pueden también ser establecidos en una pieza utilizando los denominados Electrodos o Puntas (Fig. 3.1.C.) Esta técnica se utiliza cuando el tamaño o localización del objeto a inspeccionar no permite que se aplique alguna de las dos técnicas anteriores El campo magnético en este caso es alguna de las dos técnicas anteriores. El campo magnético en este caso, es perpendicular a una línea imaginaria que une a los dos electrodos. Este método de magnetización es efectivo cuando la separación de las puntas está comprendida entre 6 y 8 pulgadas. P l Por la manera en que es inducido el campo magnético sobre la pieza, puede i d id l éti b l i d considerarse como un método de magnetización directa y por lo tanto debe tenerse cuidado de no provocar quemaduras de arco.

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MAGNETIZACIÓN LONGITUDINAL


La corriente eléctrica también puede ser utilizada para inducir campos magnéticos lé bé d l d d é longitudinales en una pieza. La magnetización longitudinal se realiza mediante la utilización de una bobina con una o varias vueltas, o de un yugo electromagnético. Bobina Cuando se hace circular corriente a través de una bobina con una o varias vueltas se establece un campo magnético longitudinal en el interior de la bobina El campo magnético que se obtiene es más fuerte en l la superficie interna de la bobina y más fi i i t d l b bi á débil hacia el interior de la bobina, hasta volverse cero en el centro. La fuerza del campo magnético que se La fuerza del campo magnético que se induce a la pieza colocada dentro de la bobina está en función a la corriente ( p (Amperios) que circula por la bobina y al )q p y número de vueltas de conductor que contiene.


Yugo Un yugo es básicamente un imán no permanente fabricado de hierro blando de baja retentividad, el cual es magnetizado por una bobina colocada alrededor de su sección horizontal (Fig. 3.2.B.) Cuando el yugo energizado se coloca sobre la pieza a ensayar se induce un campo magnético longitudinal entre los dos polos.


Req erimientos para na b ena Magneti ación Requerimientos para una buena Magnetización Directa e indirecta. Los valores de corriente recomendados para realizar la magnetización circular directa o indirecta de una pieza varían. Como regla general, se recomienda el uso de 300 a 800 Amperios por pulgada de diámetro, o de máxima diagonal de la sección transversal (12 a 32 Amp/mm) máxima diagonal de la sección transversal (12 a 32 Amp/mm) Electrodos (puntas). Electrodos (puntas). Cuando se utilizan las puntas, la intensidad de la corriente debe estar comprendida entre 100 y 125 amperios por pulgada de separación de las puntas para materiales con espesores iguales o superiores a ¾ de pulgada (19 (19 mm), y de 90 a 100 amperios por pulgada para espesores menores de ¾ ) d 90 100 i l d d ¾ de pulgada. El máximo valor de corriente recomendado es de 200 amperios por pulgada de separación.


Magnetización Longitudinal Bobina La facilidad con la que una pieza puede ser magnetizada longitudinalmente con una bobina está significativamente afectada por la relación existente entre la Longitud (L) y el Diámetro o ancho (D) de la pieza. Para que el material pueda ser eficientemente magnetizado, la relación L/D debe ser igual o mayor de 2 y menor que 15.

45000 4 000 NI  L D

I= Corriente de magnetización. magnetización D= Diámetro de la pieza

L=Longitud de la pieza

N= Número de vueltas de la bobina

Yugo electromagnético ‐ corriente Alterna Debe levantar 4,53 4 53 Kg (10 Lb) con una separación de los polos de 75 a 150 mm (3 a 6 pulgadas).

Yugo electromagnético ‐ corriente continua, o imán permanente Debe levantar 18 Kg (40 Lb) con una separación de los polos de 75 a 150 mm (3 a 6 pulgadas).


EQUIPOS de MAGNETIZAR


INDICACIONES


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Ultrasonido


Con este método de ensayo podemos evaluar volúmenes de soldadura desde una sola superficie, localizando discontinuidades superficiales e internas, dependiendo de su orientación , p . Método  Selección de los transductores (frecuencia, diámetro y ángulo del haz sónico)  Utilización de un medio acoplante, para obtener un buen contacto palpador / pieza de ensayo  Interpretación de resultados através de un tubo de rayos catódicos para el caso de la técnica de pulso‐eco p

Ventajas  Se puede localizar y evaluar discontinuidades superficiales e internas.  El método ét d pulso‐eco l solo l necesita it un solo l lado l d para realizar li ell examen.  Equipo portátil y de poco peso.

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Principios de ultrasonido


• Las ondas ultrasónicas (que son ondas de naturaleza mecánica de alta frecuencia) son introducidas en un material desde un transductor (cristal piezoeléctrico)) q p que normalmente se acopla p a la p pieza en ensayo y mediante agua g u otro líquido acoplante apropiado. El transductor convierte los impulsos eléctricos provisto por el instrumento de ultrasonido en energía sónica de alta frecuencia que se propagara por la pieza bajo ensayo hasta que parte de esa energía sea reflejada por una discontinuidad u otra interfase que tenga una impedancia acústica distinta del material donde se propaga el haz ultrasónico (por ejemplo pared posterior de la pieza bajo ensayo si esta pared es perpendicular p p al haz ultrasónico). • La reflexión de la energía sónica será una función de la relación entre la impedancia acústica de la discontinuidad y el material base. Cuanto mayor sea l relación, la l ió mayor es la l energía í sónica ó i que seráá reflejada. fl j d El principio i i i del d l ensayo ultrasónico se muestra en la Figura 1 donde se ve la energía ultrasónica en la pieza a ensayar y el display resultante en el instrumento.

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Propagación del haz ultrasónico



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Construcción de un transductor normal Cristal


Capa protectora

Amortiguador (Backing)

EFECTO DEL ESPESOR EN LA FRECUENCIA DEL TRANSDUCTOR La frecuencia del transductor depende, p , p para cada material usado,, del espesor p del cristal piezoeléctrico. Mientras más delgado es el cristal, más alta es la frecuencia central de emisión del transductor.

40 GEND- Ing. Claudio Carballal GEND- Ing. Claudio Carballal


Inspección Radiográfica Con el método de Radiografía Industrial, podemos detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales ferrosos y no ferros

Fundamento del Método El método se basa en la impresión de una placa radiográfica g por medio de un haz de Radiación Ionizante que ha pasado a través de la pieza bajo examen. Existen dos tipo de fuentes emisoras de radiación:  Rayos X, producidos eléctricamente.  Rayos  producidos por desintegración del núcleo de un radioisótopo (ej. (ej Co.60 Co 60 , Ir.192)

En las primeras, estas fuentes de Rx trabajan con corrientes bajas y elevado voltaje Cuando el equipo se apaga la radiación cesa. voltaje. cesa En el segundo caso, las fuentes radiactivas (ej. Co.60, Ir.192), siempre emiten radiación, por lo tanto una vez transcurrido el tiempo de exposición son guardados en cámaras o contenedores de plomo mediante mecanismo de t l telecomando d

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Radiografía industrial RI g



Es un método de END que utiliza radiación ionizante de alta energía, se llama radiación y q p g p , ionizante ya que posee suficiente energía como para ionizar la materia, La ionización es el proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. En la industria se emplean 2 tipos de radiaciones para la inspección radiográfica: •Rayos X . •Rayos Gamma . La principal diferencia entre ellos es su origen, ya que su efecto es el mismo. Al pasar a través de un material sólido, parte de la energía se atenúa debido a las Al pasar a través de un material sólido parte de la energía se atenúa debido a las diferencias de espesores, densidad o presencia de discontinuidades. La variaciones de atenuación o absorción de la radiación  o  en un material, son detectadas y registradas en una pantalla fluorescente o en una película radiográfica, obteniéndose una imagen o registro permanente de la estructura interna de una pieza o componente. El examen radiográfico se basa en: • La propiedad que poseen los materiales de atenuar o absorber parte de la energía de radiación cuando son expuestos a esta. • En la propiedad de la radiación  o  para poder atravesar cuerpos opacos

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Interpretación Radiográfica p g


La interpretación de una placa radiográfica se fundamenta en el conocimiento de:  Diferencia de absorción de radiación debido al número atómico del material ( a mayor número atómico mayor absorción ) 

Diferencia de contraste por variación de espesor



Determinación de la sensibilidad de la radiografía mediante el uso de indicadores de calidad de imagen (penetrámetros)

Ventajas  



Una radiografía mostrará discontinuidades superficiales como: socavado, inadecuada penetración excesivo depósito de metal inadecuada penetración, excesivo depósito de metal Detecta discontinuidades internas como: porosidad, inclusiones y fisuras, estas últimas son mejor observadas cuando son paralelas al haz de radiación Establece un excelente registro permanente (placa radiográfica)

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Corrientes Inducidas


La inspección por Corrientes Inducidas es un END basado sobre el Principio de inducción electromagnética, y puede ser usado para: A. Medir o identificar la propiedad de todo material: Conductividad eléctrica, Tamaño de

grano, Condiciones de tratamiento térmico, Dureza, Dimensiones físicas B. Detectar: solapas, fisuras, vacíos e inclusiones C. Seleccionar materiales disímiles y detectar diferencias en su composición, microestructura etc microestructura, etc. D. Medir espesores de recubrimiento no conductores, como pintura sobre material conductor

Método Es usado un generador de corriente alterna, el cual conectado a una bobina proporciona un campo magnético alternativo. Si l b bi bi d Si la bobina es ubicada en proximidad de un material eléctricamente conductor, se i id d d t i l lé t i t d t generarán en éste corrientes inducidas por lo tanto la circulación de corriente inducida modificara el flujo magnético sonda – pieza bajo ensayo – el método consiste en obtener una información útil de estas variaciones de campo magnético que se verán reflejadas en la modificación de la impedancia que presenta la sonda de inspección. difi ió d l i d i t l d d i ió


El ensayo de corrientes inducidas ( Eddy Current ) es una técnica de ensayo no destructivo basada en inducir corriente eléctrica en el material a inspeccionar y observar la interacción de estas corrientes con el material. Las corrientes inducidas son generadas cuando hacemos interactuar una bobina a las cuales se le aplica una corriente eléctrica variable en el tiempo y una pieza de material conductor – Existirá un flujo magnético primario generado por la bobina que es contrarrestado parcialmente por otro flujo magnético secundario generado por las corrientes inducidas, el Flujo neto resultante de la iteración de ambos flujos nos producirá un cambio total en la impedancia de la bobina en magnitud y fase. En este ensayo no se requiere que exista contacto físico entre la pieza y el dispositivo de ensayo y usualmente queda limitado a zonas superficiales o sub‐superficiales. Esta técnica tiene la ventaja de que no necesita contacto con la pieza analizada y que la preparación de la superficie, en general, no es crítica.

47 GEND- Ing. Claudio Carballal GEND- Ing. Claudio Carballal

Aplicaciones del Método A li i d l Mét d A. Sector Aeroespacial B. Sector Petroquímico C. Sector Nuclear D. Sector Industrial


Inspección en plantas de energia (Discontinuidades de servicio) Periódicamente, en las plantas de energía se realiza una parada para su inspección. p p p En la foto puede verse al operador insertar una sonda de CI en un tubos de un intercambiador de calor para verificar si existen daños por corrosión.



FLUJO DISPERSO ((MFL)) Consideraciones generales Los fenómenos localizados tales como grietas superficiales o sub‐superficiales en aceros ferríticos y otros materiales ferromagnéticos pueden ser detectados utilizando el método de flujo disperso. disperso Este método es ventajoso especialmente debido al alto grado de certeza de detección cuando se lo aplica correctamente y proporciona una mayor sensibilidad cuando se trata de detectar pequeñas fisuras superficiales, aún en superficies ásperas que cualquier otro método de END convencional. Con los métodos por flujo disperso, disperso se induce un campo magnético dentro del objeto a estudiar y la distribución de las líneas resultantes del flujo magnético es determinada por medio de los valores de la permeabilidad magnética dentro de la zona de interés. La figura 3.1 muestra cómo las discontinuidades de la permeabilidad magnética producidas por la presencia de una ranura que se asemeja a un defecto en una barra ferromagnética magnetizada, magnetizada afectan la distribución de las líneas del flujo magnético inducido. Estas últimas parecen cortar la superficie, por Ej., el flujo “se dispersa” fuera del cuerpo. Asociado con este fenómeno aparecen los polos magnéticos N y S en lados opuestos de la ranura. Se observa que la dispersión del flujo se produce no solo en la superficie que tiene la ranura sino también en la superficie opuesta, donde las densidades del flujo disperso tienen amplitudes menores, por Ej. la dispersión ocurre en una zona más amplia. La figura 3.1 muestra parte del flujo pasa a través de la ranura. Fig. 3.1 Flujo disperso magnético en una ranura practicada en una barra de metal ferromagnético magnetizada. El flujo se representa por medio de líneas cortadas


Una desventaja de las técnicas de flujo disperso es que se hace necesario para un componente considerable del campo de aplicación, que corte a cualquier discontinuidad en ángulos rectos, de otro modo la cantidad de divergencia del flujo resultante será muy pequeña para poder ser observada. La dispersión del flujo puede ser detectada por medio de: 1. Partículas magnéticas 2. Cinta magnética ( No se estudiara en este curso) 3. Bobinas y sensores semiconductores La inspección por medio de partículas magnéticas (MPI) es por lejos la técnica de flujo disperso más usada y la experiencia lograda al desarrollar el método de excitación de campo usado por MPI se ha aplicado a otros métodos de flujo disperso. Los procedimientos de ensayos para MPI están bien amparados por las normas nacionales e internacionales. internacionales Los campos magnéticos pueden ser excitados tanto por medio de un imán permanente como por medios eléctricos tanto con CA. o CC. Los métodos con CA., en general, son más simples y más económicos que los de CC, CC pero debido a la alta atenuación de los campos magnéticos en metales los que aumentan rápidamente con la frecuencia, la penetración de flujo magnético alternativo en los metales es restringida (ecuación 2.90). Los métodos de CC brindan mayor sensibilidad para detectar defectos sub‐superficiales pero tienen ciertas desventajas.

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Teoría del Flujo Magnético Disperso Transductor (Zapata 1) ( p ) Flujo de fuga


Flujo magnético l é uniforme Defectos

Transductor Flujo Flujo de fuga Transductor (Zapata 2)

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Teoría del Flujo Magnético Disperso

Defecto interno

Defecto subsuperficial


Defecto externo


Factores que Afectan las Capacidades de Detección

Análisis

Magnetización

Campo de Fuga

Medición del campo de fuga

Grabación de datos MFL


Factores que Afectan las Capacidades de Detección Fuerza del Campo Magnético Nivel de magnetización

Fuga de flujo


Factores que Afectan las Capacidades de Detección Propiedades del material Acoplamiento l i

Fuerza del campo magnético

Espaciado de los polos Velocidad de inspección Magnetización remanente


Profundidad defecto vs Densidad de flujo

Flujo disperso en dirección axial (Gauss)

Máximo espesor de pared que se ha perdido

1000 800 800 700 800 600 400 300 200 100 0

90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

‐1,0

‐0,6

0,0

0,6

1,0

Distancia (pulgadas)


L Longitud del defecto vs Densidad de flujo it d d l d f t D id d d fl j Flujo disperso en dirección axial ((Gauss))

Medida axial del defecto

1200 1100 1000 900 800 700 500 600 400 300 200 100

0

0.50” 0.75 ” 1.00 ” 1.25 ” 1.50 ” 2.00 ” 3.00 ” 4.00 ”

‐4,0

‐2,0

0,0

2,0 4,0 Distancia (pulgadas)


Profundidad de Penetración del Flujo j Disperso p con Campos p variables en el tiempo p

La profundidad de la penetración () disminuye v con el aumento de la frecuencia

   50 f  r



1



 v

1   50    f  r

En general, la máxima profundidad a la que puede ser detectada una fisura con el uso de un campo activo variable en el tiempo , es de aproximadamente 1,5 1 5 mm. mm Con campos alternados, alternados las ondas electromagnéticas se propagan en el metal pero la profundidad de la penetración, indicada con δ, es menor, en general de 0,5 mm para acero ensayado con una frecuencia de 50Hz. La ecuación muestra que δ disminuye con el aumento de la frecuencia. El uso de campos alternados está normalmente restringido a fisuras superficiales


Se puede obtener una mayor sensibilidad en la detección de defectos en superficies externas de un tubo de acero o barras, aplicando un campo magnético alternado que tenga la suficiente intensidad como para producir la saturación en la zona de la superficie. Debido a la atenuación del campo magnético con la profundidad,, la saturación desaparece p p debajo j de la capa p superficial p de modo de p producir un aumento en la permeabilidad magnética y, por ende, en la densidad de flujo. Esto tiene como consecuencia disminuir el espesor de la zona “magnetizada” y por ello un aumento aparente del espesor de cualquier fisura, tal como lo indica la flujo disperso a traves de la región saturada). .

Magnetización de alta intensidad de una pieza que tiene una fisura (A), con un campo alterno que indica ( )y p la zona saturada (B) y la zona de alta permeabilidad

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Detectores Inductivos (bobinas)


LLos detectores d d arrollamiento de ll i que eran hasta h h hace poco, las l sondas d de d flujo fl j disperso di más á comunes, tienen i l la ventaja de ser económicos, resistentes al uso (suponiendo que están correctamente encapsulados) y de tamaño y forma adecuadas a los requerimientos de las distintas aplicaciones. Son especialmente aptas para examinar superficies grandes. Los valores de la densidad de flujo pueden determinarse ya sea midiendo la autoinductancia d la de l bobina b bi o, cuando d los l mismos i examinan i una superficie fi i a velocidad l id d constante, la l tensión ió inducida i d id FEM. FEM Las L bobinas sin embargo, son en general mucho más grandes que las sondas semiconductoras y se pueden presentar problemas cuando recorren transversal y rápidamente los campos cambiantes, especialmente cuando sus ejes son paralelos a la superficie como es necesario para detectar la componente x de la densidad de flujo . Las pequeñas fi fisuras pueden d pasar inadvertidas i d tid por los l sensores de d bobina b bi lo l que enfatiza f ti la l necesidad id d de d una inspección i ió con partículas magnéticas antes de su uso, toda vez que esto sea posible.

La bobina corta las lí líneas de flujo d fl j magnético

FEM inducidas

Dispositivos

Fem detectadas

Mayor sensibilidad de detección con núcleo de ferrita

Evaluaciones de las densidades de flujo magnético (B)


Aplicación p de la Ley y de Faraday y

Bobina perpendicular a la superficie y preferiblemente paralela al defecto Ranura o defecto La tensión en el sensor inductivo se basa en la Ley de Faraday

d N    V  dt

Dirección del movimiento de la bobina Pieza de acero


Sondas Hall Toda sonda Hall consiste fundamentalmente en una placa rectangular de material semiconductor, la figura muestra una placa PQRS de ancho w y espesor t con una corriente I que fluye a lo largo de su longitud. Si se dirige una densidad de flujo magnético B sobre la superficie formando ángulo recto, aparece una diferencia de potencial V supe c e o a do á gu o ecto, apa ece u a d e e c a de pote c a aa través de su t a és de su ancho, dada por V = RH J Bw (3.6 a) Donde J es la magnitud de la densidad de corriente y es igual a I / wt Donde J es la magnitud de la densidad de corriente y es igual a I / wt V = RH I B / t

(3.6 b)

Donde RH se define como el Coeficiente Hall, que es constante para un material dado a una temperatura fija y se expresa en m3/C. Por lo tanto para una corriente y temperaturas específicas, V es proporcional a B. El efecto ocurre en tanto en campos alternos como continuos y en los campos alternos V varía con la misma frecuencia que B, suponiendo que la corriente I es CC.

Elemento Hall. B, V e I indican el campo magnético, la corriente y la diferencia de potencial respectivamente. w y t indican el ancho y espesor del elemento

64 Sondas Hall


El efecto f t Hall H ll ocurre en todos t d los l materiales t i l conductores d t y se puede d demostrar d t que para metales: t l RH = I / ne (3.7) (3 7) Donde n es la densidad de portador libre, por ej. cantidad de electrones por unidad de volumen y e la carga del electrón igual a –1,6 x 10‐19 C. Para metales, n es del orden de 1026 m‐3 para la cual RH tiene una magnitud it d de d 10‐7 m3/C la l cuall es muy pequeña ñ como par ser de d alguna l utilidad. tilid d Por el otro lado, los semiconductores son más adecuados para el diseño de sondas Hall y muchos de ellos puede ser “contaminados” con impurezas para darles portadores conductores en forma de electrones o “agujeros” (por ej. portadores positivos) con el fin dar un valor adecuado a n. La expresión de RH para semiconductores está dada aproximadamente por la ecuación (3.7). (3 7) La elección del material semiconductor está regida por la necesidad de estabilidad del efecto Hall a temperatura ambiente y a un bajo coeficiente de temperatura de RH. El arseniuro indio se adecua muy bien a estos requerimientos. La máxima sensibilidad V/B de una sonda Hall se logra cuando RH es grande y el espesor t del elemento es pequeño (ecuación 3.6 b). Las variaciones espaciales de B en las proximidades de un defecto son altas y el área de la superficie de la sonda deberá, entonces, ser lo más pequeña posible. Las dimensiones típicas de un elemento Hall para mediciones de flujo disperso son 1mm de longitud, 0,5 mm de ancho y 0,05 mm de espesor. El uso de medidas menores presentan ciertas dificultades con las ubicaciones adecuadas para las conexiones eléctricas. eléctricas Las conexiones de diferencia de potencial deberán ubicarse en el centro y, para permitir un flujo uniforme en dirección perpendicular en ausencia de flujo magnético, los electrodos deberán cubrir completamente los lados PQ y RS del elemento). El efecto de la densidad de flujo es distorsionar el paso de la corriente de modo permitir la aparición de la diferencia de potencial V. V La cantidad de corriente necesaria es del orden de uno pocos miliamperes. miliamperes


Sondas Hall So das a Para arseniuro indio, la ecuación (3.7) indica que una densidad portadora de electrones libres de 1018 m‐3 permite llegar a una coeficiente Hall de aproximadamente –6 m3 C‐1 . Por lo tanto, para una corriente de 1mA, la sensibilidad V/B / es de alrededor de 100 VT‐1 , p por ej.j una diferencia de p potencial medida de 1μV μ corresponde p a ‐4 una densidad de flujo de 10nT (por ej. 10 gauss). Las sondas construidas abarcan desde dispositivos portátiles simples con indicaciones visuales hasta unidades automatizadas con sistemas multicanal de escala amplia p q que contienen una serie de sondas. El uso de estas últimas disminuye la duración del examen. Las densidades de flujo hasta 100 μT pueden medirse sin dificultad. Los equipos más sensibles proporcionan un rango de medición más amplio desde 0 a 100 nT con una resolución mejor de 1 nT, tal como se usa con algunas de las aplicaciones descritas en las secciones 3.4 y 3.6. Las sondas construidas en materiales adecuados tiene la ventaja de una alta sensibilidad, áreas de ensayo pequeñas y la capacidad del funcionar a altas temperaturas. No son tan robustas como los sensores de arrollamiento y por lo tanto es necesario encapsularlas lo que requiere un espacio por sobre la superficie a analizar, relativamente ggrande. Con mediciones diferenciales, la sensibilidad de cada sonda debería ser idéntica. En la práctica, esto puede lograrse incorporando microcircuitos, con sus características convenientemente reguladas, dentro de los cuerpos de las sondas.

66

Magnetodiodos


El funcionamiento de los magnetodiodos depende del fenómeno de magnetorresistencia, relacionado con el efecto Hall. Con este fenómeno, un incremento fraccionario de la resistividad eléctrica del material es proporcional al cuadrado de la magnitud del campo magnético cuando se aplica en ángulo recto respecto a la dirección de la corriente. corriente La resistividad se satura cuando la intensidad de campo aumenta hasta un valor crítico y la relación lineal desaparece. Es efecto es muy notorio con semiconductores y el arseniuro indio es altamente conveniente para la construcción de magnetodiodos. Un magnetodiodo típico consiste en una placa rectangular pequeña delgada formada por un semiconductor intrínseco que está dopado en un extremo de modo de ser del tipo n y en el otro extremo del tipo p. La parte intrínseca mayor forma una zona recombinada donde el campo es activo. Stanley establece las dimensiones típicas en 3.0 x 0.6 x 0.3 mm3 para la zona activa. La respuesta de frecuencia es plana para frecuencias desde 0 a 3 kHz y la sensibilidad permanece constante a temperatura ambiente. ambiente La sensibilidad del dispositivo es mayor que la de las sondas Hall pero, por las razones dadas anteriormente, los magnetodiodos no son adecuados para campos magnéticos altos. La desventaja principal del magnetodiodo es que la señal de amplitud es totalmente sensible a la temperatura especialmente si los diodos se usan individualmente. temperatura, individualmente Como resultado, resultado es necesario tener una temperatura constante en el ambiente para mantener constante la sensibilidad. Por medio del uso de arreglos de pares de diodos, la dependencia de la temperatura puede reducirse a menos del  10% de cambio de temperatura por encima del rango de –20 a +60 ºC. Se ha descubierto que la megnetorresistencia también se produce en películas de Permalloy (81% Ni, 19% Fe) entre 10 y 100 nm de espesor y se deposita sobre substrartos suaves.


APLICACIONES CUANTITATIVAS DE DISPERSION DE FLUJO APLICACIONES CUANTITATIVAS DE DISPERSION DE FLUJO Consideraciones generales Los distintos ítems del equipo usado por los métodos de ensayo por flujo disperso, son capaces de lograr una sensibilidad para medir defectos relativamente alta, pero son caros para comprar y mantener. Por lo tanto, para pruebas a pequeña escala es conveniente tomar en cuenta métodos alternativos tales como el de corriente inducidas. inducidas Sin embargo, embargo estos métodos son muy ventajosos para análisis automatizados a gran escala de barras de acero ferroso, tubos y alambres que efectúan un examen rápido. Las barras pueden analizarse adecuadamente mediante un magnetógrafo , pero las varillas, tubos y alambres requieren el uso de sistemas de examen especialmente diseñados. Algunos de estos sistemas se describen brevemente más abajo. Hasta el presente no existen Normas Británicas para los métodos cuantitativos por flujo disperso, pero sí existe la siguiente norma ASTM E570 Examen de productos tubulares de acero ferromagnético con método de flujo disperso, que se proporciona con este apunte.

AMALOG Fórster ha desarrollado un amplio espectro de dispositivos para el examen automático con flujo disperso, para tubos y varillas con diámetros entre 10 y más de 500 mm, mm con fuentes y sensores colocados exteriormente. Uno de ellos, denominado Rotomat , ha sido diseñado para la detección y medición de fisuras tanto en la superficie interior como en la exterior de tubos sin costura y tubos con costura por soldadura


Se aplica un campo en dirección concéntrica para permitir obtener un alto grado de sensibilidad como para medir los defectos en forma longitudinal , usando un par de polos giratorios circundante a través de la cual se medir los defectos en forma longitudinal , usando un par de polos giratorios circundante a través de la cual se alimenta el tubo a una velocidad constante de hasta 2 m/seg en dirección axial. Un par de polos producen un circuito magnético alrededor del tubo del que está separado por una pequeña luz de aire (entrehierro). La extensión de los polos pueden regularse para adaptarse a tubos de distintos diámetros. Existen dos cabezales de sondas colocados diametralmente opuestos, cada uno conteniendo, generalmente, 16 sondas y que cubren un sondas colocados diametralmente opuestos, cada uno conteniendo, generalmente, 16 sondas y que cubren un ancho de 80 mm. Las mismas está fijas a la horquilla de modo de lograr el examen completo del tubo. La siguiente figura indica como se pueden distinguir entre sí los defectos en las superficies interior y exterior. Tal como se ha indicado el flujo disperso es menor en defectos internos que en externos pero la dispersión tiene lugar a una distancia diametral superior. La tensión de salida es directamente proporcional al cambio o variación lugar a una distancia diametral superior. La tensión de salida es directamente proporcional al cambio o variación de flujo durante el examen a velocidad constante.

La frecuencia de la tensión de salida es por lo tanto La frecuencia de la tensión de salida es por lo tanto mayor para defectos externos que internos. La posición de una fisura puede entonces ser determinada con la ayuda de un filtro especialmente diseñado. Con este método pueden medirse profundidades de fisuras del método pueden medirse profundidades de fisuras del orden de 0.4 mm en superficies externas e internas. Para tubos con costura soldada, la zona de la soldadura se identifica por un cambio en la permeabilidad magnética las cual a su vez da lugar a un cambio en la sensibilidad las cual, a su vez da lugar a un cambio en la sensibilidad para detectar fisuras.


Bobina magnetizadora Polo entrehierro

Horquilla Cabezal de sondas

Flujo d disperso Polo para defecto interno

Bobina magnetizadora

Cabezal de sondas Flujo disperso para defecto externo Cabezal de sondas Tubo

Señal medida

Campo magnético

Bobina

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Amalog Descripción del Cabezal Porta Sonda

Zapata Amalog


Bobinas

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Transomat


El equipo Transomat de Forster es un instrumento que puede ser usado en forma complementaria con Rotomat y en el mismo el campo continuo energizado es inducido en dirección axial por medio de un par de bobinas (fig. 3.21) de modo de facilitar la detección de defectos transversales. Los cabezales de sondas están dispuestos de manera anular para cubrir completamente el diámetro, y pueden ser regulados en posición para adaptarse a tubos de distintos diámetros. diámetros La diferencia entre superficies externas e internas se logra de la misma manera que con Rotomat. Se obtiene un completo examen de defectos en cualquier dirección haciendo pasar el tubo a través de ambos instrumentos sucesivamente.

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Circoflux


Se puede obtener una mayor sensibilidad en la detección de defectos en superficies externas de un tubo de acero o barras, aplicando un campo magnético alternado que tenga la suficiente intensidad como para producir la saturación en la zona de la superficieUn instrumento que aplica el principio mencionado es el Circoflux de Forster (fig. 3.23 (a) y (b) el que genera un campo con una frecuencia en kilohertz con una potencia de varios kilowatts. El uso de altas frecuencias asegura que la supresión del ruido por baja frecuencia originado por los dispositivos mecánicos tales como sondas. Además, la consecuente disminución del espesor de la capa exterior asegura una detección con mayor resolución. Cualquier magnetismo residual luego del examen es mínimo. En un cabezal de examen se monta un par de horquillas y grupo de sondas y el mismo gira a medida que el tubo pasa por él a velocidad constante de 2 m/seg. el equipo ha sido diseñado para examinar tubos de diámetros entre 25 y 260 mm

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PIG


En tubos tales como cañerías enterradas, las superficies exteriores son inaccesibles y las sondas y polos magnetizadores se montan En tubos tales como cañerías enterradas las superficies exteriores son inaccesibles y las sondas y polos magnetizadores se montan sobre un carro impulsado por el interior del tubo. La aplicación de campos magnéticos directos es necesaria para permitir una suficiente penetración de detección y la luz entre los polos magnéticos y la pared del tubo deberá ser mantenida en su valor mínimo. Además, se deberá tener cuidado de evitar que el carro bambolee. A pesar de que no se puede hacer caso omiso de la posibilidad de formación de fisuras producidas por tensiones ejercidas por el entorno sobre el tubo, los defectos más probables son l los resultantes de la corrosión y tensiones asociadas, que puede ocurrir tanto en el exterior como en el interior del tubo . l d l ó d d l l d l b Cuando se examinan longitudes relativamente cortas de tubo, por ej. de hasta unos pocos cientos de metros, los elementos principales del instrumental pueden ser colocados externamente y conectados al carro por medio de un cable el que ser arrastrado por una soga o similar, a velocidad constante. Sin embargo, b cuando d se analizan l tubos b largos, l d varios kilómetros, de k ló el conjunto está contenido en un vehículo que también lleva todo el instrumental necesario, una fuente de energía de repuesto y una unidad de comando. Al aplicar excitación de campo con batería, se podrán p p presentar dificultades en mantener un campo p magnetizador g suficientemente alto durante un largo período. British Gas ha desarrollado un sistema de inspección denominado “intelligent pig” (fig 3.24) capaz de localizar defectos con el método de flujo disperso magnético. El carro o “pig” es impusado a traves de la cañería por un flujo de fluido a presión (por ej. ej combustible de aviación, gas, aceite, etc.) y que además de la unidad magnetizadora y sondas, lleva una unidad procesadora de datos especialmente diseñada, una cinta registradora y un generador alojados en módulos cilíndricos resistentes al impacto. Los “pigs” están hechos de distintas medidas para ser usados en cañerías de diámetros que van de 200 a 1200 mm de diámetro. Los defectos por corrosión se localizan dentro de 1,5m.

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Inspección de cables de acero


Los cables de acero usados en montacargas de minas y ascensores para pasajeros podrán tener varios km de longitud. Dado que cualquier falla puede provocar una catástrofe, es necesario efectuar revisiones periódicas. El método de flujo disperso ha probado ser altamente efectivo en estos casos en vistas a su fiabilidad, simplicidad y velocidad, especialmente si se lo complementa con un examen de corriente parásita. Las inspecciones son efectuadas con una unidad que contiene un generador de campo magnético y un cabezal de sondas adecuadamente diseñado. La clase de cable de acero aquí nombrada consiste en una cantidad de hilos , generalmente seis tejidos en forma helicoidal alrededor de un núcleo. Cada hilo podrá consistir en alrededor de treinta alambres tejidos de manera similar. Bergander (1985) ha enumerado los distintos defectos que pueden ocurrir en servicio, los que incluyen abrasión, reducción del diámetro debido a diversas razones, razones calentamiento, calentamiento aplanamiento (por ej. ej distorsión permanente producida por un flujo plástico), falla por fatiga y rotura de alambres individuales. Muchos defectos pueden ser admitidos durante un cierto tiempo, y un cable se reemplaza cuando se halla en un estado tal que los defectos aumentan en una cantidad inaceptable. Un defecto traicionero es el de la corrosión interna producida por pérdidas de agua dentro del cable. Se puede usar tanto un campo alternado como contínuo para la inspección de cables, pero el primero brinda una mayor sensibilidad frente a una corrosión y desgaste generalizados y la proximidad de rotura de los alambres. El método de CA es efectivamente un método de corriente parásita que detecta cambios en la permeabilidad magnética como así también en la conductividad eléctrica. Utiliza dos arrollamientos coaxiales con el alambre, siendo uno el primario, el que excita el campo a baja frecuencia (10 o 30 Hz) y el otro el secundario, que actúa como receptor y cambia su impedancia peda c a co como o resultado esu ado de cua cualquier qu e flujo ujo d disperso spe so de detectada ec ada El campo se orienta en la dirección axial del alambre. En el método de CC, un imán permanente induce un campo axial en el alambre. Se coloca una bobina de búsqueda entre los polos del imán de modo tal que detecte cualquier componente radial de la flujo disperso. disperso Con ambos métodos, el examen se realiza a velocidad constante.

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Inspección de pisos en tanques API


Hay dos tipos de tecnología que se utilizan para inspección de los pisos en tanques API a. La denominada “MFL” Inspección por flujo disperso tal como el Floor Map 2000. b. La denominada “LFET” Inspección electromagnética con bajas frecuencias, por ejemplo los equipos TesTex Falcon Mark II

Teoría de operación : Las pérdidas de pared o pitting por corrosión pueden ser detectadas inyectando un campo magnético de muy baja frecuencia en el piso del tanque y medir las distorsiones del campo magnético resultante que ocurre cuando el sistema de inspección pasa sobre una discontinuidad. El campo magnético se introduce en la chapa a través de un yugo o herradura cuyas patas están casi en contacto con la chapa del piso. El campo magnético de baja frecuencia se introduce a través de una bobina que esta arrollada en el Yugo. Las discontinuidades o defectos son detectados midiendo d directamente ell campo magnético é sobre b la l discontinuidad d d d con las l bobinas sensoras. Las discontinuidades o defectos causan que las líneas de campo magnético en el área del defecto estén distorsionadas respecto de su trayectoria i anterior. i Esta distorsión di ió puede d ser medida did como un cambio de amplitud o fase de las señales.

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Inspección aplicando MFL


Los equipos por flujo disperso constan de unos yugos con imanes especiales que resultan de un sinterizado de boro hierro neodimio que proporciona una densidad de campo magnético de gran amplitud y además una reducida fuerza de atracción con el p piso del tanque, q , lo q que hace q que el operador p pueda desplazar p p mejor j el instrumento. El campo magnético proporcionado por estos magnetos a través del ancho de los polos es uniforme. Como sensores se utilizan detectores hall, que tienen la ventaja de no depender de la velocidad de arrastre de instrumento. Especificaciones técnicas Principio de operación Detección Ancho de escaneo Método de propulsión Velocidad Rango de Espesor Ensayo a través capas aislante Máximo espesor de capa Sensibilidad

Flujo disperso 36 sensores por efecto Halls 300mm DC Motor 0.5 m/sec Máximo 20mm Si - pero debe ser no magnética 6mm 10% bajo piso para una placa de 6mm protección p pintura sin p 20% bajo piso para una placa de 6mm con protección pintura

Autostop Requerimientos de potencia

Si 12v battery operation:

Peso

47Kg

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Inspección aplicando LFET


El sistema i FALCON utiliza ili como sensores 16 o 64 bobinas b bi d superficie de fi i espaciadas i d en forma f equidistante idi que escanean una superficie del piso del tanque de aproximadamente 330 mm También hay una versión más pequeña de 16 sensores. En esta técnica no se utiliza imanes permanentes, requiere menor preparación de piso y el equipo es más liviano en ell orden d de d los l 15 kg. k Comparado C d con ell sistema it anterior t i este t presenta t como desventaja d t j que la l operación ió de d barrido es más lenta en el orden de 0.10 m/seg frente al sistema de MFL de 0.5 m/seg.

Muy bajas frecuencias del orden de los 30 Hz son usados en materiales de acero al carbono y j ya que es la única manera de penetrar el material (efecto piel o pelicular) ya que la penetración es función inversa de la permeabilidad del material y de su conductividad eléctrica del material, con esta bajas frecuencias es posible atravesar todo el espesor del material y poder detectar corrosión interna como externa.

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Cuestionario Flujo Disperso


1‐Los materiales que son fuertemente afectados por el campo magnético son llamados: A. Magnetizables. B. Paramagnéticos. C. Ferromagnéticos. D. No magnéticos

5‐ Si las líneas de campo magnético que son paralelas a una discontinuidad producen: A. fuertes indicaciones. B indicaciones débiles. B. indicaciones débiles C. ninguna indicación. D. indicaciones borrosas

2‐ Inspeccionar una pieza mientras se esta aplicando el campo magnético es trabajar con: magnético es trabajar con: A. El método residual. B. El método seco. C. El método de desmagnetización. D. El método activo.

6‐ Para magnetizar longitudinalmente una barra empleamos: p A. Un conductor paralelo a la barra. B. Un par de puntas para aplicarle corriente. C. Una bobina D. Un conductor central

3 ‐Una pieza puede ser desmagnetizada por medio de cuál de los siguientes métodos: A.Calentamiento por encima del punto de Curíe. B.Bobina de corriente alterna. C.Invirtiendo el flujo con corriente continúa. D.Todos los anteriores. d l 4‐ El campo magnético residual en relación con el campo activo que lo creo es: A. Más fuerte y tiene la misma dirección. B Más fuerte y tiene dirección contraria. B. Más fuerte y tiene dirección contraria C. Más débil y tiene la misma dirección. D. Más débil y tiene dirección contraria.

7- Comparando piezas que han sido magnetizadas circularmente con aquellas que han sido magnetizadas longitudinalmente, cuales retienen el campo residual más perjudicial, si no se desmagnetizan? Longitudinal Circular Ambos son perjudiciales Ninguno de ellos es perjudicial 8- Los polos Norte y Sur se formaran cuando usamos : Magnetización circular . Magnetización longitudinal . Siempre p se forman ppolos magnéticos g Nunca se forman polos magnéticos


9‐ De las siguientes categorías de discontinuidades, cual es considerada más nociva para la vida en servicio del ítem? más nociva para la vida en servicio del ítem? A. Inclusiones sub superficiales B. Porosidad sub superficial y huecas C. Grietas abiertas a la superficie D. Todas las de arriba 10‐ La permeabilidad de un material describe : A. La facilidad con que puede ser magnetizado. B. La profundidad del campo magnético en una porción de material. C. El tiempo requerido para magnetizarlo. D. La habilidad de retener el campo magnético. h bilid d d l éi 11‐ El punto A del lazo de histéresis representa: A. La fuerza coercitiva. B. El Campo magnético desmagnetizante C C. El magnetismo remanente El magnetismo remanente D. La permeabilidad remanente .

A

12‐ Un cable arrollado alrededor de una pieza produce: p p A. un campo circular B. un campo longitudinal C. puede ser A o B dependiendo del tipo de corriente aplicada 13‐ Un material que puede ser magnetizado o atraído por un imán se denomina: A. Diamagnético. B. Paramagnético. C. Ferromagnético. D No magnético D. No magnético 14‐ Sí variamos la corriente eléctrica que suministramos a una bobina de magnetización el flujo magnético? A. Aumentará. B. Disminuirá. C. No variará. D. Variará 15‐ La figura muestra una configuración que se aplicaría a la detección de que tipo de imperfecciones E. Longitudinales F. Laminares G. Transversales H. Ninguna de las anteriores


16‐ Para el caso de usar como detectores de flujo disperso sensores Hall la tensión resultante en el transductor será: A. Proporcional a Flujo Magnético Disperso B. Proporcional a la variación temporal del Flujo Magnético Disperso C. Inversamente Proporcional a Flujo Magnético Disperso D Una función de la velocidad relativa sonda – D. Una función de la velocidad relativa sonda material. material 17‐ En el método de flujo disperso la forma de onda y amplitud de la señal depende de: A. La velocidad de barrido B. La posición relativa entre sonda y pieza C Las características de forma, tamaño y ubicación de las C. L í i d f ñ bi ió d l discontinuidades D. Todas las razones de la respuesta de arriba 18‐ ¿Qué es un defecto? A. Es una indicación. B. Es una indicación que sobrepasa el límite dado en la especificación. C. Es una fisura. D. Es un agujero pasante. 19‐ El método de flujo disperso puede aplicarse a cual de los siguientes materiales A. B. C. D.

Aluminio Titanio y acero inoxidable Hierro q p q Cualquiera de ellos siempre que sean conductores.

20‐ La unidad mas frecuente para expresar la densidad de flujo magnético “B” B es: es: A. Amper / Metro B. Henrio C. Gauss D. Faradio 21‐ Los sistemas de inspección por flujo disperso que utilizan corrientes 21 Los sistemas de inspección por flujo disperso que utilizan corrientes alterna para la aplicación del campo magnético, permitirán: A. Detectar defectos superficiales y sub‐superficiales hasta una profundidad de 12 mm. B. Únicamente detectar defectos superficiales C. Detectar defectos internos. D. Determinar variaciones en el espesor de la pieza a inspeccionar. 22‐ El fenómeno de Flujo disperso se da principalmente en materiales A. Diamagnéticos B. Paramagnéticos C. Ferromagnéticos D. No magnéticos E. En todos los anteriores excepto en los materiales aisladores 23‐ Si se desea aumentar la cobertura de inspección o disminuir del paso de la hélice en un sistema de polos rotantes se deberá: paso de la hélice en un sistema de polos rotantes se deberá: A. Aumentar la velocidad de translación de la pieza. B. Aumentar la velocidad de translación de la pieza y disminuir la velocidad de rotación. C. Disminuir la velocidad de translación de la pieza, o aumentar la velocidad de rotación. D. Disminuir la velocidad de rotación de los polos magnéticos.


24‐ Para el caso de usar como detectores de flujo disperso bobinas superficiales la tensión inducida en la bobina de exploración será: superficiales la tensión inducida en la bobina de exploración será: A. Proporcional a Flujo Magnético Disperso B. Proporcional a la variación temporal del Flujo Magnético Disperso C. Inversamente Proporcional a Flujo Magnético Disperso D. Independiente del parámetro Flujo Magnético Disperso. 25‐ La figura muestra una configuración que se aplicaría a la detección de que tipo de fallas A. Longitudinales B. Laminares C. Transversales D. Ninguna de las anteriores

26‐ Cuando se aumenta y luego se disminuye a cero la intensidad del campo magnético H, aplicado a una pieza ferromagnética, la p g , p p g , densidad de flujo (inducción magnética) B dentro de la pieza permanece en un valor .El término para definir este valor B, cuando H =0 es: A. Fuerza coercitiva. B. Magnetismo residual. C. Valor de saturación. D. Pérdida de histéresis

27 ‐ Si se desea magnetizar una pieza cilíndrica tal que el campo este orientado longitudinalmente (en la dirección de su eje principal) las orientado longitudinalmente (en la dirección de su eje principal), las técnicas más efectivas serian: A. Conductor central B. Bobinas C. Yugos D. Todos los anteriores E. Puede ser B o C 28‐ La unidad mas frecuente para expresar la intensidad de campo magnético “H” es: A. Amper / Metro B Ohms B. C. Gauss D. Maxwell 29‐ La figura muestra un tubo al que se le ha suministrado un pulso de corriente a través de la pieza bajo inspección, que tipo de defectos podremos hallar: podremos hallar: A. Defectos Externos e Internos B. Defectos Externos C. Defectos Internos con una dirección a 45 grados del eje axial de la pieza D. Todos los anteriores


30‐ El método de corrientes inducidas es normalmente usado para detectar defectos subsuperficiales en conductores a un espesor máximo de: A. 5 mm B. 50 mm C. 1 metro D Cualquier profundidad es posible bajándola frecuencia D. Cualquier profundidad es posible bajándola frecuencia 31‐ El método de END por corrientes inducidas puede ser usado para detectar: A. Defectos en materiales delgados B. Defectos superficiales en materiales de gran espesor C Variaciones en resistividad eléctrica C. i i i i id d lé i D. Todos los de arriba 32‐ Las corrientes inducidas son circulaciones corrientes inducidas en materiales conductores por: A. Contacto eléctrico B. Un frente de onda estacionario C. Un campo de corriente continua D. Un campo magnético variable 33‐ En el método de ensayo por corrientes inducidas corriente es inducida en un conductor desde un: A. B. C. D.

Campo magnético estacionario de un fuerte imán Bobina que conduce corriente continua ( CC ) Bobina que conduce corriente alterna ( CA ) Corriente que circula a través de la muestra por contacto eléctrico lé t i

34‐ Una disminución en le conductividad es equivalente a: A. Incremento en permeabilidad B. Incremento en resistividad C. Disminución de permeabilidad D. Disminución de resistividad 35‐ ¿¿ Cuál de las siguientes frecuencias de ensayo producirán g y p corrientes inducidas con la mayor profundidad de penetración ? A. 100 Hz B. 10 KHz C. 1 MHz D. 10 MHz 36‐ Un término usado para definir un material que tiene una permeabilidad magnética mayor que 1 es: A. Ferromagnético B. Conductor C. Semiconductor D. Aislador 37‐ El campo magnético generado por las corrientes inducidas que se induce en un material no ferromagnético: A. Se opone al campo magnético que inducen las corrientes inducidas B. Refuerza el campo magnético que inducen las corrientes inducidas C. Cancela el campo magnético que inducen las corrientes inducidas D. No tiene efecto sobre el campo magnético inducido por las corrientes inducidas i i d id


38‐ La relación de la densidad de flujo de un material ( B ) a la fuerza magnetizante de la bobina de ensayo ( H ) puede ser usada para determinar en el material la : A. B. C C. D.

Conductividad El efecto separación Resisti idad Resistividad. Permeabilidad.

39‐ ¿ Cuál es el significado de permeabilidad magnética ? A. Una medida de la habilidad del material de soportar un campo magnético. B. Una medida del entrehierro entre la sonda y la superficie a ensayar. C. Una medida de la habilidad del material para conducir corrientes inducidas. D. Una medida de la habilidad de un imán permanente estacionario de inducir corrientes en un conductor.

40 La Norma API que se utiliza para la inspección de tanques es: 40‐ La Norma API que se utiliza para la inspección de tanques es: A. B. C. D.

API 5C2 API 653 API 5CT API 5D

41 ‐Cual de las siguientes afirmaciones es falsa , para el método de flujo disperso flujo disperso. A. Se coloca un dispositivo que contiene sensores de flujo magnéticos, en o encima de la superficie externa del tubo en el área magnetizada. B. El tubo o el sensor del flujo se mueve a una velocidad variable en la dirección del campo magnético de modo que el sensor barra a d ecc ó de ca po ag ét co de odo que e se so ba a toda la superficie del tubo. C. Los sensores de flujo magnéticos se conectan a una consola electrónica que amplifica, filtra y procesa electrónicamente las señales tales que las discontinuidades significantes son indicadas (visualmente, sonoramente) y marcadas con pintura, o se eliminan automáticamente de la línea de producción, o ambas cosas. D. Como parte del ensayo se deben proveer medios adecuados para asegurar la casi saturación magnética del producto 42‐ Medidas de espesores de pinturas no conductivas en aleaciones de aluminio utilizarán: aluminio, utilizarán: A. Efecto de borde B. Efecto de separación (lift‐off) C. Medidas de variaciones de conductividad D. Medidas de permeabilidad magnética 43 ‐ Cuando se examina con el método de corrientes inducidas, las discontinuidades serán más fácilmente detectadas cuando las corrientes inducidas son: A. Perpendiculares a la superficie de examen B. Perpendiculares a la dimensión mayor de la discontinuidad C. Paralelas a la dimensión mayor de la discontinuidad D. En fase con la corriente de la bobina


44– La ley de Faraday que describe que la tensión inducida es proporcional al número de vueltas de la bobina por la variación proporcional al número de vueltas de la bobina por la variación temporal del flujo magnético se podría expresar como. A. e=‐N.B.l B. e=‐NI/2r C. e=‐N.d/dt D. D D‐ ee=‐A.e A.e‐xt 45 ‐ El método de flujo disperso puede aplicarse a cuál de los siguientes materiales A. Aluminio B. Titanio y acero inoxidable C. Hierro D. Cualquiera de ellos siempre que sean conductores. 46‐ Para el caso de usar como detectores de flujo disperso bobinas superficiales similares a las utilizadas en los equipos AMALOG o ROTOMAT la tensión inducida en la bobina de exploración será: ROTOMAT la tensión inducida en la bobina de exploración será: A. Proporcional a Flujo Magnético Disperso B. Proporcional a la variación temporal del Flujo Magnético Disperso C. Inversamente Proporcional a Flujo Magnético Disperso D. A la frecuencia de operación p 47‐ La unidad mas frecuente para expresar la densidad de flujo magnético es: A. B. C. D.

Amper / Metro Henrio Gauss Faradio

48 – Si se utiliza la configuración que se muestra en la figura por el j p p p g , método de flujo disperso para una pieza magnetizada, la tensión de salida tendrá: A. Únicamente valor máximo positivo. B. Únicamente valor máximo negativo C. Un valor máximo positivo y otro máximo negativo D. La tensión de salida será constante y no cambiara su amplitud

49 – La permeabilidad relativa para materiales ferromagnéticos que están saturados es: están saturados es: A. Menor a uno B. Igual a uno C. Mucho mayor que uno D. Cualquiera de los casos indicados 50 – Para el caso de la figura, Si uno realiza un espectro en frecuencia a las señales mostradas, la frecuencia fundamental del defecto interno será: A. Igual en ambos casos B. Menor que la del defecto externo C. Mayor que la del defecto externo l d ld f D. Ninguno de los anteriores


51 – El proceso de obtener un espectro en frecuencia de las señales proveniente de las discontinuidades presente aplicando el método de flujos dispersos nos permite: A. La información será redundante al proceso de inspección B. Clasificar los defectos como internos o externos C. Trabajar a mayor velocidad de inspección D. Cualquiera de las opciones anteriores es válida. 52 – Los sistemas de inspección por flujo disperso que utilizan corrientes alterna para la aplicación del campo magnético, permitirán: A. Detectar defectos superficiales y sub‐superficiales hasta una profundidad de 10mm. B. Únicamente detectar defectos superficiales p C. Detectar defectos internos. D. Determinar variaciones en el espesor de la pieza a inspeccionar. 53 – Si se desea aumentar la cobertura de inspección o disminuir del paso de la hélice en un sistema de polos rotantes se deberá: A Aumentar la velocidad de translación de la pieza. A. A l l id d d l ió d l i B. Aumentar la velocidad de translación de la pieza y disminuir la velocidad de rotación. C. Disminuir la velocidad de translación de la pieza, o aumentar la velocidad de rotación. D Disminuir la velocidad de rotación de los polos magnéticos. D. Disminuir la velocidad de rotación de los polos magnéticos 54‐ Cuando se incrementa la reluctancia de un sistema de polos rotantes y manteniendo la corriente de excitación a los polos constante tendremos: A. No existe una relación entre el flujo magnético y la reluctancia B. Un aumento en el flujo magnético C. Una disminución en el flujo magnético D. El flujo magnético se mantiene constante ya que la corriente es constante

55 ‐ Cuando se aumenta y luego se disminuye a cero la intensidad del campo magnético H alrededor de un pieza ferromagnética la del campo magnético H, alrededor de un pieza ferromagnética, la densidad de flujo (inducción magnética) B dentro de la pieza vuelve a un valor .El término para definir este valor B, cuando H =0 es: A. Fuerza coercitiva. B. Magnetismo residual. C. Valor de saturación. D. Pérdida de histéresis 56 ‐ Una velocidad de rotación muy alta del sistema de polos rotantes puede causar la perdida de indicaciones proveniente de defectos internos en productos tubulares . A que se debe este fenómeno: t f ó A. Al ruido excesivo generado por los sistema de rotación B. A la limitaciones de los sensores de flujo disperso C. Al blindaje que se produce por la generación de corrientes parasitas D Al campo magnético activo producido por fuente de D. Al campo magnético activo producido por fuente de corriente continua 57 ‐ Sabiendo que Velocidad lineal = (RPM x Longitud del detector x números de detectores) / (porcentaje de cobertura ) entonces para un sistema de inspección por flujo disperso teniendo dos sensores de 150 mm de longitud y rotando a 180 RPM sobre un tubo de 178 mm de diámetro , la velocidad maxima permitida para un 100% de cobertura es : A. 108 mts/min B. 54 mts/min C 49 mts/min C. 49 t / i D. 27 mts/min


58 – Calcular el flujo magnético para el circuito magnético de la figura suponiendo que la reluctancia del camino en el hierro es 60000 1/Hy la reluctancia del entrehierro es 600000 1/Hy, la cantidad de vueltas N= 1000 y la corriente que circula es 6,6 Amp A. 0,01 Gauss B. 0.01 Tesla C. 0,01 weber D Ninguno de los anteriores D. Ni d l i

59‐ Sea una inspección MFL para la detección de discontinuidades l longitudinales ( ver figura ) en un material tubular con un diámetro it di l ( fi ) t i lt b l diá t de 200 mm y tiene una velocidad tangencial de 3141 mm/seg. El sistema tiene dos sensores inductivos con una longitud de 50 mm . Cuál sería la máxima velocidad de translación para tener una cobertura del 100 % A. B. C. D.

1000 mm/seg 0,5 mts/seg 0,2 mts/seg 250 mm/seg

60‐ El punto G en la figura mostrada se denomina : A. Campo Residual B. Campo Inverso C. Fuerza Coercitiva D. Punto de permeabilidad máxima

Flujo Disperso -MFL.pdf

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