Manual Corrientes de Eddy

FACULTAD DE INGENIERÍA, CENTRO DE CAPACITACIÓN EN INGENIERÍA DE MATERIALES CCIM, AREA DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD, ULTRASONIDO INDUSTRIAL M.I. Rogaciano Rodriguez Vazquez

Capitulo 1 Introducción Introducción 1.1 Principios básicos de inspección de corrientes de Eddy

La Inspección de corriente de Eddy es uno de varios métodos de ensayos no destructivos (NDT), cuyo uso principal es el "electromagnetismo" como base para conducir investigaciones. Otros métodos tales como el campo remoto de prueba (Remote Field Testing RFT), y Barkhausen Noise utilizan también este est e principio. Las corrientes de Eddy corrientes son creadas a través de un proceso llamado inducción electromagnética. Cuando la corriente alterna es aplicada a los conductores, tales como alambre de cobre, un campo magnético se desarrolla en torno al conductor. Este campo magnético se va expandiendo conforme la corriente alterna se eleva al máximo y decrece conforme la corriente es reducida a cero. Si otro conductor eléctrico es puesto en las proximidades de este cambio de campo magnético, la corriente será inducida en este conductor. Las corrientes de Eddy son inducidas por corrientes eléctricas que fluyen en forma circular. De ahí ahí su nombre nombre de de "remolinos", "remolinos", “eddies”, “eddies”, que son formados cuando un líquido o gas fluyen en forma circular alrededor de obstáculos, cuando las condiciones son adecuadas.

Para generar Corrientes de Eddy utilizamos una probeta. Dentro de la probeta hay un conductor eléctrico el cual es formado dentro de un rollo o bobina.

La corriente alterna es proporcionada por el flujo en el rollo o bobina a una frecuencia elegida por el técnico dependiendo del tipo de prueba.

Un campo de expansión dinámica y colapso magnético se forman alrededor del rollo o bobina como un un flujo de corriente alterna.

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Cuando un conductor eléctrico es colocado en este campo ocurrirán las corrientes de Eddy.

El flujo de corrientes de Eddy Eddy en el material, se generara en un campo magnético secundario, el cual será opuesto al campo magnético del rollo o bobina. Este proceso de inducción electromagnética producido por corrientes de Eddy, puede ocurrir en varios cientos de miles de tiempos, cada segundo dependiendo de la frecuencia de inspección.

Cuando un defecto es introducido al material conductor, las corrientes de Eddy son interrumpidas.

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Cuando un conductor eléctrico es colocado en este campo ocurrirán las corrientes de Eddy.

El flujo de corrientes de Eddy Eddy en el material, se generara en un campo magnético secundario, el cual será opuesto al campo magnético del rollo o bobina. Este proceso de inducción electromagnética producido por corrientes de Eddy, puede ocurrir en varios cientos de miles de tiempos, cada segundo dependiendo de la frecuencia de inspección.

Cuando un defecto es introducido al material conductor, las corrientes de Eddy son interrumpidas.

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Una de las principales ventajas de corrientes de Eddy como una herramienta de END es la variedad de las inspecciones y mediciones que se pueden realizar. En algunas circunstancias, las corrientes de Eddy se pueden utilizar para: 1.- Detección de grietas, 2.- Medidas del espesor de un material. 3.-Medida del espesor de recubrimiento. 4.-Medida de la conductividad para: La identificación de los materiales Detección del daño producido por el calor. Determinación de la profundidad Monitor de tratamiento térmico Algunas de las ventajas ventajas de Inspección por corrientes de Eddy son:      

Sensible a pequeñas grietas y otros defectos. Detecta defectos en y cerca de la superficie. Esta inspección da resultados inmediatos. El equipo es muy portátil Este método puede ser usado para mucho más que la detección de fallas. Una mínima parte es requerida para su reparación. r eparación.

Algunas de las desventajas de Inspección por corrientes de Eddy son:      

Sólo materiales conductores pueden ser inspeccionados Destreza y la formación requerida es más amplia que para otras técnicas El acabado superficial y la rugosidad pueden interferir Los patrones de referencia son necesarios para la configuración La profundidad de penetración es limitada Defectos tales como delaminacion, que se encuentran en paralelo a la bobina de son indetectables

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1.2 Historia Corrientes de Eddy

Las pruebas de corrientes de Eddy tienen su origen con Michael Faraday descubridor de la inducción electromagnética en 1831. Faraday fue un químico en Inglaterra cerca de 1800 y se le acredita con el descubrimiento de la inducción electromagnética, el efecto rotación electromagnética, diamagnetismo, y otros fenómenos. En 1879, otro científico llamado Hughes recordado por algunos cambios en las propiedades de una bobina cuando se ponen en contacto con metales de diferente conductividad y permeabilidad. Sin embargo, no fue hasta la Segunda Guerra Mundial que estos efectos tuvieron un uso práctico para la realización de pruebas en materiales. Gran parte del trabajo se hizo en los años 1950's y 60's, sobre todo en los aparatos e industrias nucleares. El actual ensayo de Eddy actual ensayo es ahora ampliamente utilizada y bien entendido por la técnica de inspección.

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Capitulo 2 Fundamentos

2.1 Propiedades de la Electricidad

Es bien sabido que una de las partículas subatómicas de un átomo es el electrón. Los átomos generalmente tienen un número de electrones que giran en el núcleo. Los electrones llevan una carga electrostática negativa y, en determinadas condiciones, puede pasar de un átomo a otro. La dirección de movimiento entre los átomos es al azar a menor fuerza provocando que los electrones se muevan en otra dirección. Este movimiento direccional de los electrones debido a cierto desequilibrio de fuerza es lo que se conoce como electricidad. Amperaje

El flujo de electrones se mide en unidades llamadas amperios o Amper para abreviar. Un Amper es la cantidad de corriente eléctrica que se produce cuando se tiene una serie de electrones que tienen un Coulomb de carga, se mueve pasado un determinado punto en un segundo. Un Coulomb es la carga transportada por 6,25 x 1018 electrones o 6250000000000000000 6250000000000000000 electrones. Fuerza electromotriz

La fuerza que causa el movimiento de los electrones en un circuito eléctrico llamado fuerza electromotriz, o EMF. A veces es conveniente pensar en los EMF como presión eléctrica. En otras palabras, es la fuerza que hace que los electrones se mueven en una dirección determinada dentro de un conductor. Hay muchas fuentes de EMF, los más comunes son baterías y generadores eléctricos.

El Volt

La unidad de medida para EMF es el voltio. Una volt se define como la diferencia electrostática entre dos puntos cuando un joule de energía se utiliza para mover un Coulomb de carga desde un punto a otro. Un joule es la cantidad de energía que se consume cuando en un watt por segundo. Esto también es conocido como un wattsegundo. Para nuestros propósitos, solo se acepta el hecho de que un joule es una pequeña cantidad de energía. Un típico ejemplo, es una bombilla de 60-watt consume alrededor de 60 joules de energía por segundo.

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Resistencia

La resistencia es la oposición de un cuerpo o sustancia al flujo de corriente eléctrica a través de él, lo que resulta en un cambio de energía eléctrica en calor, luz, u otras formas de energía. La cantidad de resistencia depende del tipo de material. Materiales de baja resistencia son buenos conductores de electricidad. Los materiales con alta resistencia son buenos aislantes.

2.2 Flujo de Corriente y la Ley de Ohm

La ley de Ohm es la más importante, y básica ley de la electricidad. Se define como la relación entre las tres magnitudes eléctricas: corriente, voltaje y resistencia. El flujo de corriente acuerdo a la Ley de Ohm, se muestra a continuación.

I=V/R Donde: I=

Corriente Eléctrica (Amperes)

V= R=

Voltaje (Voltt) Resistencia (Ohms)

La ley de Ohm establece que la corriente eléctrica (I) que fluye en un circuito es proporcional al voltaje (V) e inversamente proporcional a la resistencia (R). Por lo tanto, si el voltaje se incrementa, la corriente eléctrica aumentará siempre que la resistencia del circuito no cambie. Del mismo modo, el aumento de la resistencia en un circuito bajará el flujo de corriente si la tensión no se cambia. La fórmula puede ser reorganizada de modo que la relación puede ser fácilmente vista para las tres.

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2.3 Inducción e Inductancia Inducción

En 1824, Oersted descubrió que el paso de corriente a través de una bobina crea un campo magnético capaz de desplazar una aguja de la brújula. Siete años más tarde, Henry y Faraday descubrieron justamente lo contrario. Se observó que el movimiento de un campo magnético provoca corriente en un conductor eléctrico. Este proceso de generación de corriente eléctrica en un conductor al colocar el conductor en un cambio de campo magnético se llama inducción electromagnética o simplemente inducción.

Se llama inducción, porque la corriente que es inducida por el conductor en el campo magnético. Faraday también observó que la velocidad a la cual el campo magnético ha cambiado también tiene un efecto sobre la cantidad de corriente o voltt que fue inducido. La Ley de Faraday para un conductor establece que la cantidad de tensión inducida es proporcional a la velocidad de cambio de flujo de las líneas de corte del conductor. La Ley de Faraday para un alambre recto se muestra a continuación.

V L

d  

dt

Dónde: VL = La inducción de voltaje en volts. dø / dt = la velocidad de cambio de flujo magnético en webers / segundo La inducción se mide en unidades de Henries (H), que refleja esta dependencia sobre la velocidad de cambio del campo magnético. Un Henry es la cantidad de inductancia que se requiere para generar un voltt de tensión inducida cuando la corriente está cambiando a la velocidad razón de un ampere por segundo. Tomando en cuenta que la corriente se utiliza en la definición en lugar de campo magnético.

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Esto se debe a que la corriente se puede utilizar para generar el campo magnético y es más fácil de medir y controlar que la inducción magnética. Inductancia

Cuando se produce la inducción en un circuito eléctrico y afecta el flujo de electricidad se le llama inductancia, Es la propiedad de un circuito el cual provoca un cambio en la corriente a causa de un cambio en voltaje en el mismo circuito. Cuando un circuito induce flujo de corriente en un circuito cercano, es conocido como inductancia mutua. La imagen de la derecha muestra un ejemplo de inductancia mutua.

Cuando una corriente AC fluye a través de un trozo de alambre en un circuito, un campo electromagnético es producido en constante crecimiento y la reducción y cambio de dirección debido al constante cambio de corriente en el alambre. Este cambio de campo magnético inducirá corriente eléctrica en otro hilo o circuito que está cerca del alambre en el circuito primario. La corriente en el segundo alambre será también de AC y, de hecho, será muy similar al flujo de corriente del primer alambre. Un transformador eléctrico usara inductancia para cambiar el voltaje de la electricidad en un nivel más útil. En los ensayos no destructivos, la inductancia se utiliza para generar corrientes de Eddy.Cabe señalar que, dado que el cambio en el campo magnético que es el responsable de la inductancia, que sólo está presente en los circuitos de AC. Alta frecuencia (AC) se traducirá en una mayor reactancia inductiva ya que el campo magnético está cambiando más rápidamente. 2.4 Auto-Inductancia y reactancia inductiva

La propiedad de auto-inducción que es una forma particular de inducción electromagnética. Auto inductancia se define como la inducción de una tensión en una corriente portadora de alambre cuando la corriente en el cable en sí está cambiando. En el caso de auto-inductancia, el campo magnético creado por un cambio de corriente en el circuito en sí induce una tensión en el mismo circuito. Por lo tanto, la tensión es autoinducida.

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El término inductor se utiliza para describir un circuito elemento que posea la propiedad de inductancia y un cable es un muy común inductor. En los diagramas de circuito, una bobina o alambre son usados generalmente para indicar un componente inductivo. Tomando una mirada más atenta a una bobina ayudará a entender la razón de que una tensión es inducida en un alambre con un cambio de corriente. La corriente alterna que atraviesa la bobina crea un campo magnético dentro y alrededor de la bobina que aumenta o disminuye conforme ocurren los cambios. El campo magnético forma ondas concéntricas que rodean el alambre y se unan para crear grandes lazos que rodean la bobina, como se muestra en la imagen que aparece a continuación.

Al estudiar la imagen de una bobina, se puede observar que el número de vueltas en la bobina tendrá un efecto sobre la cantidad de voltaje que es inducido en el circuito. Puede aumentar el número de vueltas, o la velocidad de cambio del flujo magnético al aumentar la cantidad de tensión inducida. Por lo tanto, la Ley de Faraday debe ser modificada para un alambre y es la siguiente:

Dónde: VL = Tensión inducida en voltios N = número de vueltas en la bobina dø / dt = velocidad de cambio de flujo magnético en webers / segundo La ecuación simplemente dice que la cantidad de voltaje inducido (VL) es proporcional al número de vueltas en la bobina y la velocidad de cambio del flujo magnético (dø / dt). En otras palabras, cuando la frecuencia del flujo se incrementa o el número de vueltas en la bobina se incrementa, la cantidad de voltaje inducido también aumentará.

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En un circuito, es mucho más fácil medir la corriente que medir el flujo magnético, por lo que la siguiente ecuación puede utilizarse para determinar la tensión inducida si la inductancia y frecuencia de corriente son conocidas. Esta ecuación también puede ser reorganizada cuando la cantidad de tensión inducida puede ser determinada y la frecuencia de corriente es conocida.

V L



L

d i d t

Donde: VL = Tension inducida en voltios L = Valor de inductancia en Henries. di / dt = = velocidad de cambio de corriente en amperes por Segundo. 2.5 Ley de Lenz y la Reactancia Inductiva

Poco después de Faraday propuso su ley de inducción, Heinrich Lenz desarrollo una norma para determinar la dirección de la corriente inducida en un anillo. Básicamente, la ley de Lenz establece que una corriente inducida tiene una dirección tal que su campo magnético se opone al cambio de campo magnético que induce la corriente. Esto significa que la corriente inducida en un conductor se opondrá a cambios en la corriente que causan el flujo a los cambios. En la ley de Lenz es importante entender la propiedad de la reactancia inductiva, que es una de las propiedades medidas en las pruebas de corrientes de Eddy. La reducción del flujo de corriente en un circuito debido a la inducción es llamada reactancia inductiva. Al ver más de cerca a un rollo de alambre y la aplicación de la ley de Lenz, se puede observar cómo la inductancia reduce el flujo de corriente en el circuito. En la imagen que aparece a continuación, la dirección de la corriente primaria se muestra en rojo, y el campo magnético generado por la corriente en azul. La dirección del campo magnético puede ser determinada teniendo en su mano derecha y el pulgar apuntando en la dirección de la corriente. Sus dedos entonces señalaran la dirección del campo magnético. Se puede observar que el campo magnético de un anillo del alambre se corte a través de los demás anillos en la bobina y esto induce corriente (que se muestra en verde) en el circuito. De acuerdo con la ley de Lenz, la corriente inducida debe fluir en la dirección opuesta de la corriente primaria. La corriente inducida de trabajo contra la corriente primaria se traduce en una reducción del flujo de corriente en el circuito.

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Cabe señalar que la reactancia inductiva aumentará si el número de vueltas en la bobina se incrementa dado que esto aumenta el campo magnético de una bobina. Dado que la reactancia inductiva reduce el flujo de corriente en un circuito, aparece como una pérdida de energía al igual que la resistencia. Sin embargo, es posible distinguir entre la resistencia y la reactancia inductiva en un circuito solo con observar la coordinación entre el seno de las ondas de tensión y la corriente alterna. En un circuito de AC que contiene sólo los componentes de resistencia, el voltaje y la corriente estarán en fase. Cuando existe la reactancia inductiva presente en el circuito, la fase de corriente se desplaza a fin de que sus picos y valles no se presenten al mismo tiempo que los de la tensión. 2.6 Inductancia Mutua

(Las base para la Inspección por Corrientes de Eddy) El flujo magnético a través de un circuito puede ser relacionado a la corriente en el circuito y a la corriente en otro circuito cercano, considerando los dos siguientes circuitos:

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El campo magnético producido por el circuito 1 será intersecado por el alambre en el circuito 2 y creara un flujo de corriente. El flujo de corriente inducida en el circuito 2 tendrá su propio campo magnético el cual interactuara con el campo magnético del circuito 1. Al punto P, el campo magnético consiste de una parte i 1 y una parte i2. Este campo es proporcional a la corriente producida en ellos. La bobina en el circuito son escritas como L 1 y L2 y esta representa la inductancia de cada bobina. Los valores de L 1 y L2 dependen del arreglo geométrico del circuito (i.e. número de vueltas de la bobina) y la conductividad del material. La constante M, llamada inductancia mutua de los dos circuitos, es dependiente de los arreglos geométricos de los circuitos. En particular, si el circuito esta muy alejado, el flujo del campo magnético a través del circuito 2 para la corriente i 1, será pequeño y la inductancia mutua será pequeña. L2 y M son constantes. El flujo de corriente, ΦB a través del circuito 2 se representara como la suma de dos partes: ΦB2 = L2i2 + i1M

Una ecuación similar a esta puede ser escrita por el flujo a través de un circuito 1: ΦB1 = L1i1 + i2M Esto puede ser expresado como la inductancia mutua es la misma para ambos circuitos. Además esto puede ser escrito como: M1,2 = M2,1 ¿Como se usa la inducción mutua en la Inspección con Corrientes de Eddy?

En la Inspección de Corrientes de Eddy, esta son generadas en el material de prueba ocasionado por la inductancia mutual. La probeta de prueba es básicamente un rollo de alambre por el cual pasa una corriente alterna. Además cuando la probeta es conectada a un instrumento de eddys, esto es representado básicamente por un circuito. El segundo circuito puede ser una pieza de material conductor. Cuando la corriente alterna pasa a través de la bobina, un campo magnético es generado alrededor de esta. Cuando la probeta esta próxima al material conductor como el aluminio, el cambio que genera la corriente del campo magnético fluye en el material. El flujo de corriente inducida en los rollos cercanos esta en un plano perpendicular al flujo magnético.

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Las corrientes de Eddy producen su propio campo magnético al interactuar con el primer campo magnético de la bobina. Para los cambios en las medidas de la resistencia y reactancia inducticiva de la bobina, la información puede ser recopilada sobre el material de prueba. Esta información incluye la conductividad eléctrica y permeabilidad magnética del material, la cantidad de material de corte a través de las bobinas de campo magnético, y la condición del material (es decir, si contiene grietas u otros defectos.) La distancia que hay desde la bobina hasta el material conductor se llama despegue, y esta distancia afecta la inductancia mutua de los circuitos. Liftoff pueden ser utilizados para efectuar mediciones del espesor de recubrimientos no conductores, tales como la pintura, que esta a una cierta distancia desde la superficie del material conductor. Cabe señalar que si una muestra es ferromagnética, el flujo magnético se concentra y se fortalece a pesar de oponerse a los efectos de corrientes de Eddy. El aumento de la reactancia inductiva debido a la permeabilidad magnética de materiales ferromagnéticos hace que sea fácil distinguir estos materiales. En las siguientes figuras, se muestra la sección transversal de la probeta y la muestra, si se varia el liftoff y la corriente, se pueden observar los cambios en el campo magnético, el cual se muestra por las líneas obscuras.

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2.7 Circuitos y Fases

Un circuito puede ser pensado como una parte cerrada en el que la corriente fluye a través de los componentes que conforman el circuito. La corriente (i) obedece a la Ley de Ohm. El circuito simple consiste de una fuente de voltaje (en este caso una corriente alterna) y un resistor. El gráfico que se muestra a continuación el diagrama del circuito muestra el valor del voltaje y la corriente para este circuito durante un período de tiempo, mostrando un ciclo completo de una fuente de corriente alterna. Desde el gráfico, se puede observar que a medida que aumenta la tensión, la corriente también aumenta. También son directamente proporcionales entre sí.

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En el circuito que se muestra continuación, el componente de resistencia ha sido sustituido por un inductor. Cuando la inducción es introducida en un circuito, la tensión y la corriente estarán "fuera de fase", lo que significa que el voltaje y la corriente no cruzan cero, o alcanzar sus picos y valles, al mismo tiempo. Cuando un circuito tiene una componente inductor, la corriente (i L) que transcurre la tensión de una cuarta parte de un ciclo. Un ciclo se refiere a 360o, de tal manera que la corriente se encuentra a 90° del voltaje. Este cambio de fase se produce debido a los cambios en la reactancia inductiva con los cambios en la corriente. Cuando el cambio en la corriente es mayor, la reactancia inductiva será más grande, y la tensión en todo el inductor será la mas alta. Cuando el cambio en la corriente es cero, la reactancia inductiva será cero y la tensión en todo el inductor será cero. Hay que tener cuidado de no confundir la cantidad de corriente con la cantidad de cambio en la corriente. Considere los puntos en los que la corriente llega a picos de amplitud y los cambios de dirección en el gráfico siguiente (0o, 180o y 360o). Como la corriente cambia de dirección, hay una fracción de segundo cuando el cambio de corriente es cero. Cuando el cambio en la corriente es cero, no hay campo magnético, este se genera para producir la reactancia inductiva. Cuando la reactancia inductiva es cero, el voltaje a través del inductor es cero.

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La resistencia y los componentes inductivos son de interés primario en las pruebas de corrientes de Eddy desde la probeta de prueba es básicamente una bobina de alambre, el cual tendrá tanto resistencia como reactancia inductiva. Sin embargo, hay una pequeña cantidad de capacitancia en los circuitos de modo que una mención es la adecuada. Este simple circuito a continuación consiste en una corriente alterna de voltaje y un condensador. Capacitancia en un circuito causó la corriente (i c) para dirigir la tensión de una cuarta parte de un ciclo (90 o desfasada).

2.8 Impedancia

La Impedancia Eléctrica (Z), es la oposición total que presenta un circuito a la corriente alterna. La impedancia se mide en ohms y pueden incluir la resistencia (R), reactancia inductiva (XL), y la reactancia capacitiva (XC). Sin embargo, la impedancia total no es simplemente la suma algebraica de la resistencia, la reactancia inductiva, la reactancia y capacitivos. Dado que la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva 90o están fuera de fase con la resistencia y, por tanto, sus valores máximos se producen en momentos diferentes, además del vector debe ser utilizado para calcular la impedancia. En la imagen que aparece a continuación, se muestra un diagrama del circuito que representa una corriente de Eddy. La prueba de corrientes de Eddy es una bobina de alambre por lo que contiene la resistencia y reactancia inductiva cuando es impulsado por una corriente alterna. La reactancia capacitiva puede ser disminuida, ya que la mayoría de corrientes de Eddy tienen poco reactancia. La línea sólida en el siguiente gráfico muestra la corriente total de un circuito, que se ve afectada por la impedancia total del circuito. Las dos líneas de puntos representan la parte de la corriente que se ve afectada por la resistencia y la reactancia inductiva compuestas individualmente. Se puede observar que la resistencia y la reactancia inductiva son líneas de 90 o fuera de fase, por lo que cuando se combinan para producir la línea de impedancia, el cambio de fase se encuentra entre cero y 90o. El cambio de fase es siempre relativo a la línea de resistencia desde la línea de resistencia está siempre en fase con la tensión. Si es más la resistencia que la reactancia inductiva presentes en el circuito, la impedancia de línea se desplazará hacia la línea de resistencia y el cambio de fase ira en descenso. Si la reactancia inductiva está presente en el circuito, la línea de impedancia se desplazará hacia la reactancia inductiva y la línea de cambio de fase ira en aumento.

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La relación entre impedancia y sus componentes individuales (resistencia y reactancia inductiva) se pueden representar por un vector como se indica a continuación. La amplitud de la resistencia se muestra componente por un vector a lo largo del eje "x" y la amplitud de la reactancia inductiva se muestra por un vector a lo largo del eje y. La amplitud de la impedancia de la figura de un vector que va desde cero hasta un punto que representa el valor de resistencia en la dirección x-y la reactancia inductiva y en el de dirección.

La impedancia en un circuito con la resistencia y la reactancia inductiva se puede calcular mediante la siguiente ecuación.

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El ángulo de fase del circuito se puede calcular mediante la siguiente ecuación. Si la reactancia capacitiva estuvo presente en el circuito, su valor se restará de la reactancia inductiva.

Impedancia y la Ley de Ohm

Cuando existe la reactancia inductiva o reactancia también presente en el circuito, la Ley de Ohm debe ser por escrito para incluir el total de impedancia en el circuito. Por lo tanto, la ley de Ohm se convierte en: I=V/Z

La Ley de Ohm ahora se limita a establecer que la corriente (I), en ampers, es proporcional a la tensión (V), en voltios, dividido por la impedancia (Z), en ohms. 2.9 Profundidad de penetración y la densidad de corriente

Las corrientes de Eddy son circuitos cerrados de corriente inducida que circulan en planos perpendiculares al flujo magnético. Normalmente un viaje paralelo a la bobina se limita a la esfera de la inducción de campo magnético. Las corrientes de Eddy se concentran cerca de la superficie adyacente a una bobina de excitación y su fuerza disminuye con la distancia de la bobina, como se muestra en la imagen. La intensidad de Corrientes de Eddy densidad disminuye exponencialmente con la profundidad. Este fenómeno se conoce como el efecto piel. Este efecto se produce cuando las corrientes de Eddy que fluyen en el objeto de prueba, en cualquier profundidad producen campos magnéticos que se oponen al campo primario, reduciendo así la red de flujo magnético y causando una disminución en el flujo de corriente conforme la profundidad aumenta. Por otra parte, las corrientes de Eddy cerca de la superficie pueden considerarse como el blindaje de la bobina del campo magnético, lo que debilita el campo magnético en una mayor profundidad y la reducción de corrientes inducidas. La profundidad con la que las corrientes de Eddy penetrar en un material se ve afectada por la frecuencia de la corriente de excitación y la conductividad eléctrica y permeabilidad magnética de la muestra. La profundidad de penetración disminuye al aumentar la frecuencia y el aumento de la conductividad y permeabilidad magnética. La profundidad a la que la densidad de corrientes de Eddy ha disminuido a 1 / e, o aproximadamente el 37% de la superficie de densidad, se denomina el nivel de profundidad de penetración (d). La palabra "estándar" denota onda plana campo electromagnético de excitación dentro de la muestra (condiciones que rara vez son alcanzados en la práctica). A los dos profundidades estándar de penetración (2d), la densidad de corrientes de Eddy ha disminuido a 1 / e al cuadrado o el 13,5% de la superficie de densidad. A las tres profundidades (3d), la densidad de corrientes de Eddy se ha reducido a sólo el 5% de la superficie de densidad.

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Cuando se usan corrientes de Eddy para medir la conductividad eléctrica de un material, la frecuencia suele ser fijada de manera que produce tres profundidades a nivel de penetración en el material. Esto ayuda a asegurar que las corrientes de Eddy serán tan débil en la parte de atrás del material que los cambios en el espesor del material no afectarán las mediciones de corrientes de Eddy. La ecuación para este cálculo es el siguiente:  = Profundidad standar de penetración (mm)  = 3.14

f = Frecuencia (Hz)  = Permeabilidad Magnética (H/mm)  = Conductividad Eléctrica (% IACS) 2.10Arreglo de Fase

El arreglo de fase es un parámetro de señal de la Corriente de Eddy, que nos permite obtener la información sobre la profundidad de un defecto dentro de un material. Es el cambio en el tiempo entre las corrientes de Eddy como respuesta de una perturbación en la superficie logrando que se produzca una interrupción a cierta distancia por debajo de esta. La generación de corrientes de Eddy puede ser pensado como un proceso dependiente del tiempo, lo que significa que el remolino por debajo de la superficie toma un poco más de forma que en la superficie. Tanto la señal de voltaje como la de corriente tendrán este cambio de fase con la profundidad, que es diferente del ángulo de fase discutido anteriormente. El arreglo de fase es un parámetro importante en las pruebas de corrientes de Eddy, ya que permite estimar la profundidad de un defecto, y su tamaño aproximado. La señal producida por una falla depende de la amplitud y la fase de las corrientes de Eddy que se interrumpieron. Los pequeños y grandes defectos superficiales pueden tener un efecto similar sobre la magnitud de la impedancia de una bobina de prueba. 19


El arreglo de fase se puede calcular con la siguiente ecuación. El ángulo del arreglo de fase calculado con esta ecuación es útil para estimar la profundidad del subsuelo de una discontinuidad que se concentra en una determinada profundidad. Discontinuidades, como una grieta que se extiende a muchas profundidades, debe ser dividido en secciones a lo largo de su longitud y un promedio determinado para la segunda fase.

En Radianes

En grados =Arreglo de fase (Radianes o grados)

x=distancia a la superficie (in o mm) =Profundidad de penetración (in o mm) Como se mencionó anteriormente, las discontinuidades que tienen una importante dimensión normal a la superficie, producirán un ángulo que se basa en la media de la perturbación de las corrientes de Eddy en las diferentes profundidades a lo largo de su longitud.

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Capitulo 3 Equipo 3.1 Equipo para Corrientes de Eddy

Los instrumentos utilizados para las corrientes de Eddy se pueden comprar en una gran variedad de configuraciones. Tanto analógicos como digitales. Los instrumentos se clasifican por el tipo de pantalla utilizada para presentar los datos. Los mas comunes son los tipos de visualización analógica metros, lectura digital, impedancia y el tiempo frente a la amplitud de señal. Algunos instrumentos son capaces de presentar los datos en varios formatos de visualización.

El instrumento básico para realizar las pruebas de corrientes de Eddy consta de una fuente de corriente alterna, una bobina de alambre conectado a esta fuente, y un voltímetro para medir el cambio de voltaje a través de la bobina. Un amperímetro podría utilizarse también para medir el cambio de corriente en el circuito en vez de usar el voltímetro.

A pesar de que en realidad podría ser posible detectar algunos tipos de defectos con este tipo de equipos, la mayoría de los instrumentos utilizados para Corrientes de Eddy son un poco más sofisticados.

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3.2 Circuitos resonantes

Las corrientes de Eddy suelen tener una frecuencia o una gama de frecuencias que han sido diseñados para su explotación. Cuando la sonda se explota fuera de este rango, pueden ocurrir problemas con los datos. En un circuito paralelo con la resistencia (R), inductancia (XL) y capacitancia (XC), ya que la frecuencia aumenta y disminuye X L XC aumenta. La resonancia ocurre cuando X C y XL son iguales pero opuestos a la fuerza. En la frecuencia de resonancia, la impedancia total del circuito parece venir sólo de la resistencia desde XC y XL. Cada circuito contiene inductancia y capacitancia tiene una frecuencia de resonancia que es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del producto de la capacidad y la inductancia.

Para sondas y cables, las corrientes de Eddy, lo que comúnmente se afirma es que la capacitancia es insignificante. Sin embargo, incluso los circuitos que no contengan componentes discretos para la resistencia, capacitancia e inductancia pueden exhibir sus efectos. Cuando dos conductores se colocan uno al lado del otro, siempre hay capacitancia entre ellos. Por lo tanto, cuando el alambre da muchas vueltas se produce cierta cantidad de capacitancia. Además, el cable utilizado para interconectar piezas de equipos electrónicos o equipos para las sondas, a menudo tiene capacitancia, así como, inductancia. Esta capacitancia es generalmente muy pequeña y en la mayoría de los casos no tiene ningún efecto significativo. 3.3 Puentes

El puente del circuito que se muestra a continuación que aparece a continuación se conoce como el puente de Maxwell-Wien (a menudo llamado el puente de Maxwell), y se utiliza para medir inductancias desconocidas en términos de resistencia calibrada y capacitancia. El grado de Calibración de los inductores es más difícil de fabricar que los capacitores de precisión similar, por lo que el uso de un simple "simétrico" el puente de inductancia no siempre es práctico. Porque el cambio de fase de inductores y capacitares son exactamente opuestos entres si, una impedancia capacitiva puede equilibrar una impedancia inductiva si se encuentran frente a las piernas de un puente. A diferencia del puente Wien, el equilibrio del puente Maxwell-Wien es independiente de la fuente de frecuencia. En algunos casos, este puente se puede hacer al equilibrio en la presencia de una mezcla de frecuencias de voltaje AC, el factor limitante es el inductor de la estabilidad, en una amplia gama de frecuencias.

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3.4 Pantalla-Plano de Impedancia Compleja (Aplicación de Eddy)

La impedancia Eléctrica (Z) es la total oposición que presenta un circuito a una corriente alterna. Impedancia, medida en ohmios, pueden incluir la resistencia (R), la reactancia inductiva (XL), y la reactancia capacitiva (XC). Los de corrientes de Eddy usualmente sólo tienen componentes R y (XL). El componente de resistencia y el componente de reactancia no se encuentran en fase. Para un circuito de corrientes de Eddy con los componentes de resistencia y reactancia inductiva, la impedancia total se calcula mediante la siguiente ecuación.

La Impedancia también tiene asociado un ángulo, llamado ángulo de fase del circuito, que puede calcularse de la siguiente ecuación.

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El diagrama del plano de impedancia es una manera muy práctica de mostrar los datos de corrientes de Eddy. Como se muestra en la figura siguiente, la fuerza de las corrientes de Eddy y la permeabilidad magnética del material.

Si los circuitos de corrientes de Eddy están equilibrados en aire y luego son colocados en un pedazo de aluminio, el componente de resistencia irá en aumento (Las corrientes de Eddy se están generando en el aluminio y este toma energía fuera de la bobina, que aparece como resistencia) y la reactancia inductiva de la bobina disminuye (el campo magnético creado por las corrientes de Eddy se opone a la bobina del campo magnético y el efecto neto es un débil campo magnético que produce inductancia). Si una grieta está presente en el material, menos corrientes de Eddy será capaz de formar y la resistencia tiende a disminuir y la reactancia inductiva a subir. Los cambios en la conductividad harán que la señal de corrientes de Eddy cambie de direccion. Cuando una probeta es colocada en un material magnético como el acero, sucede algo diferente. Al igual que con el aluminio (conductor, pero no magnético), forma corrientes de Eddy, tomando energía fuera de la bobina, la cual se muestra como un aumento en las bobinas de resistencia. Y, al igual que con el aluminio, las corrientes de Eddy genera su propio campo magnético. Sin embargo, se nota por el diagrama que aumenta la reactancia. Esto se debe a que la permeabilidad magnética del acero se concentra en la bobina del campo magnético. Este aumento en el campo magnético eclipsa por completo el campo magnético de las corrientes de Eddy. La presencia de una grieta o un cambio en la conductividad produce un cambio en las corrientes de Eddy señal similar a la observada con aluminio. 3.5 Pantalla Análoga

Los instrumentos análogos son los más simples instrumentos disponibles para la inspección de corrientes de Eddy. Se utilizan para la detección de grietas, corrosión, y conductividad. Si hubiera cambios en la muestra de análisis se verá un movimiento en los instrumentos.

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Los diseños análogos, como el de D'Arsonval foto que se muestra a continuación, debe "rectificar" la AC en DC. Esto se logra más fácilmente mediante el uso de dispositivos llamados diodos. Cada uno de ellos actúa como una válvula antirretorno para el flujo de electrones. Por último, actúan como un conductor de una polaridad y un aislante para otro. Dispuestos en un puente, cuatro diodos servirá para dirigir AC a través del contador en una dirección constante.

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Capitulo 4 Técnicas de Inspección 4.1 Modo de Operación

Las sondas de corrientes de Eddy están disponibles en una gran variedad de formas y tamaños. De hecho, una de las principales ventajas de la inspección por corrientes de Eddy es que las sondas pueden ser diseñadas para una amplia variedad de aplicaciones. Las sondas de corrientes de Eddy están clasificadas de acuerdo a la configuración y el modo de funcionamiento de la prueba. El modo de operación se refiere a la forma en que la bobina o bobinas de cable y son la interfaz con los equipos de ensayo. El modo de funcionamiento de una sonda en general esté incluida en una de cuatro categorías: absoluta, diferencial, la reflexión e híbrido. Cada una de estas clasificaciones se discutirán a más detalle a continuación.

Las sondas Absolutas generalmente tienen una sola bobina de prueba usada para generar corrientes de Eddy y turbulencias en sentido a los cambios en las corrientes de Eddy sobre el terreno. Como se discutió en la sección de física, AC se pasa a través de la bobina y esto establece una amplio colapso del campo magnético dentro y alrededor de la bobina. Cuando la sonda se coloca al lado de un material conductor, la evolución del campo magnético genera corrientes de Eddy en el material.

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La generación de las corrientes de Eddy toma la energía de la bobina y esta aparece como un aumento en la resistencia eléctrica de la bobina. Las corrientes de Eddy generan su propio campo magnético que se opone a que el campo magnético de la bobina y cambiando la reactancia inductiva de la bobina. Al medir el cambio absoluto en la impedancia de la bobina de prueba, se puede obtener mucha información sobre el material de ensayo. Estas se pueden utilizar para la detección de fallas, medición de conductividad, y mediciones de espesor. Son ampliamente utilizadas debido a su versatilidad. Desde sondas absolutas son sensibles a la conductividad, permeabilidad y temperatura, se deberán tomar medidas para minimizar estas variables cuando no son importantes para la inspección que se esté realizando.

Sondas diferenciales

Las sondas diferenciales tienen dos bobinas activas, generalmente opuestas, aunque podrían dar resultados similares. Cuando las dos bobinas tienen más de una falla, no hay señal diferencial entre las bobinas, ya que ambos son idénticos para inspeccionar. Sin embargo, cuando una bobina tiene más de un defecto se produce una diferencia de señal. Estas tienen la ventaja de ser muy sensibles a los defectos aún relativamente insensibles a las diferentes propiedades como variaciones de temperatura. Existen también desventajas para el uso de sondas diferenciales. En particular, las señales pueden ser difíciles de interpretar.

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Sondas de Reflexión

Estas tienen dos bobinas similares a la sonda diferencial, pero una bobina se utiliza para excitar las corrientes de Eddy y la otra se utiliza para detectar cambios en el material de ensayo. La ventaja de sondas reflexión es que el conductor y bobinas por separado pueden ser optimizados para su destino. El conductor de bobina puede hacerse a fin de producir un fuerte y uniforme campo de flujo en las proximidades de la bobina, mientras que la otra puede hacerse muy pequeña para que sea muy sensible a pequeños defectos.

Sondas Híbrido

Un ejemplo es la división D, la sonda diferencial que se muestra a continuación. Esta sonda tiene un conductor de bobina que rodea a dos D en forma de bobinas de detección. Funciona en el modo de reflexión, pero además, su sensor de bobinas opera en el modo diferencial. Este tipo de sonda es muy sensible a las grietas superficiales.

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Otro ejemplo de un híbrido es una sonda que utiliza una bobina convencional para generar corrientes de Eddy en el material pero luego se utiliza un tipo diferente de sensor para detectar cambios en la superficie y dentro del material de ensayo. Un ejemplo de un híbrido es una sonda que utiliza un sensor de efecto Hall para detectar cambios en el flujo magnético se escape de la superficie de ensayo. Suelen ser diseñados especialmente para una inspección específica.

4.2 Configuración

Como se menciona anteriormente las sondas de corrientes de Eddy se clasifican de acuerdo a su configuración y el modo de funcionamiento. La configuración de la sonda en general se refiere a la forma en que la bobina o bobinas han sido embaladas a la mejor "pareja" a la zona de interés. Algunas de las clasificaciones comunes incluyen sondas de superficie, sondas agujero perno, diámetro interior (ID), y el diámetro exterior (OD).

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Suelen ser diseñados para ser de mano y están destinados a ser utilizados al contacto con la superficie de ensayo. Las sondas de superficie generalmente consisten de una bobina de alambre fino muy en una caja de protección. El tamaño de la bobina y la forma de la caja de protección son determinados por el uso de la sonda. Esta bobina de configuración que se denomina en ocasiones una bobina de cuña, es buena para la detección de discontinuidades en la superficie que están orientados perpendicularmente a la superficie de ensayo. Es probable que discontinuidades, que se encuentran en un plano paralelo a la superficie de ensayo sean inadvertidas con la bobina de configuración. Estas se utilizan cuando se escanean grandes áreas con grandes defectos. Se muestra un área relativamente grande y más profunda para permitir la penetración. A menudo se utilizan para los ensayos de conductividad para recibir más de una medición de material a granel. Sin embargo, su gran área de muestreo limita su capacidad para detectar pequeñas discontinuidades. Están disponibles con un eje recto o con un eje doblado, lo que hace más fácil la manipulación y el uso en aplicaciones tales como la inspección de los pequeños agujeros de diámetro. Sondas Agujero

un tipo especial de superficie que está diseñada para utilizarse con un escáner. Tienen una superficie que está montada dentro de una caja que coincide con el diámetro del orificio a ser inspeccionado. La sonda se inserta en el agujero y el escáner gira la sonda en el agujero. Son

Sondas ID

O también denominadas sondas de alimentación, se insertan en los productos huecos, como tubos, para inspeccionar desde adentro hacia afuera. Tienen una vivienda que mantiene la sonda centrada en el producto y la bobina (s) de orientación algo constante en relación con la superficie de ensayo.

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Las sondas OD suelen tener en torno a las bobinas. Son similares a las sondas de identificación, salvo que la bobina (s) rodea el material a inspeccionar desde el exterior, se utilizan para inspeccionar los productos sólidos.

4.3 Blindaje & Carga

Uno de los desafíos de realizar una inspección por corrientes de Eddy es saber si está recibiendo suficientes corriente de campo en la región de interés en el material. Otro desafío es mantener el campo fuera de la zona no relevante. La impedancia de cambio causado por esta zona puede complicar la interpretación de la señal. La sonda de blindaje y carga se utilizan a veces para limitar la propagación y concentrar el campo magnético de la bobina. Por supuesto, si el campo magnético se concentra cerca de la bobina, las corrientes de Eddy también se concentran en esta zona.

Sonda Blindaje

Se utiliza para prevenir o reducir la interacción de la sonda del campo magnético con la zona no relevante en las proximidades de la sonda. Se podrían utilizar para reducir los efectos en el ensayo cerca de las transiciones dimensionales. También podría utilizarse para reducir los efectos de conductores o magnéticos sujetadores en la región de ensayo. Estas sondas tienen su bobina rodeada por un anillo de ferrita u otro material con alta permeabilidad y baja conductividad. La ferrita crea una zona de baja resistencia magnética y la sonda de campo magnético se concentra en esta zona en lugar de difundir más allá del blindaje. Este se concentra el campo magnético en una zona más estricta en torno a la bobina. 31


La corriente de Eddy blindada utiliza un anillo de alta conductividad, pero un material no magnético, generalmente de cobre, en torno a la bobina. La porción de la bobina del campo magnético que atraviesa el blindaje genera turbulencias en las corrientes de material de blindaje.

Sonda cargada con núcleos de ferrita

A veces, las bobinas se encuentran en torno a un núcleo de ferrita. El flujo magnético producido por la bobina viaja a través de la ferrita en contraposición al aire. Por lo tanto, el núcleo de ferrita se concentra el campo magnético cerca del centro de la sonda. Esto, a su vez, se concentra en las corrientes de Eddy cerca del centro de la sonda. Sondas con núcleos de ferrita tienden a ser más sensibles que las sondas de aire central y menos afectadas por la sonda wobble.

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4.4 Diseño

La característica más importante en las pruebas de corrientes de Eddy es el modo en que el remolino de corrientes inducidas es detectado en el material de prueba. Esto depende del diseño de la sonda. Como se señala en las páginas anteriores, las sondas pueden contener una o más bobinas, un núcleo y los sistemas de protección. Una bobina consta de una longitud de cable en una forma helicoidal en torno a la duración. El objetivo principal es proporcionar una cantidad suficiente de rigidez en la bobina para evitar distorsiones. La región interior se llama núcleo, lo que puede tratarse bien de un material sólido o simplemente aire. El alambre utilizado en una sonda de corrientes de Eddy es típicamente hecho de cobre o de otro tipo metal no ferroso para evitar los efectos de histéresis magnética. La liquidación suele tener más de una capa a fin de aumentar el valor de inductancia para una determinada longitud de bobina. Cuanto mayor sea la inductancia (L), de una bobina, a una determinada frecuencia, mayor será la sensibilidad de las pruebas de corrientes de Eddy. Es fundamental que la corriente a través de la bobina sea lo más baja posible. Si es demasiado alta puede producir: 

Un aumento de la temperatura, por lo tanto, una expansión de la bobina, lo que aumenta el valor de L.



Histéresis magnética, que es pequeño pero detectable cuando se usa un núcleo de ferrita. Una valor más preciso de L está dada por: L = Kn2 p [ (ro2 - rc2) - µ rrc2] µ o / l * Ro es el promedio de radio de la bobina. * Rc es el radio del núcleo. * L es la longitud de la bobina. * N es el número de vueltas. * Μ r es la permeabilidad magnética del núcleo. * Μ o es la permeabilidad del espacio libre (es decir, 4  x 10-7 H / m).

* K es una constante característica dimensiones de la longitud y la externa e interna radios. Impedancias concordantes

Las corrientes de Eddy no exigen pruebas para determinar los componentes de la impedancia de la bobina o la detección de la diferencia de potencial a través de ella. La 33


mayoría de las aplicaciones requieren sólo la determinación de los cambios en la impedancia, que puede medirse con un alto grado de sensibilidad utilizando un puente de CA. Los principios de funcionamiento de los instrumentos de Corrientes de Eddy se basan en la inductancia puente Maxwell's. La entrada al puente de CA es un oscilador, con frecuencia variable en la frecuencia y amplitud. El detector toma la forma de un metro o un almacenamiento de rayos catódicos del osciloscopio, una fase sensible detector, un rectificador para proporcionar una indicación constante, y por lo general un atenuador para limitar la indicación de salida dentro de gama. Las instalaciones de almacenamiento son necesarias en el osciloscopio con el fin de mantener la señal del detector de referencia durante el escaneo con la sonda.

A pesar de que la inductancia del puente Maxwell constituye la base de la mayoría de los instrumentos de corrientes de Eddy, hay varias razones por las que no se puede utilizar en su forma más simple, incluida la creación de capacitancias. Estas impedancias no deseadas pueden ser eliminados por dispositivos de tierra y la adición de impedancias adecuada para producir uno o más bandas de frecuencia (es decir, bajo Q) circuitos de resonancia. Los instrumentos que tengan una amplia gama de frecuencias (es decir, a partir del 1 kHz a 2 MHz) puede poseer en torno a cinco de estas bandas para cubrir gama.

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Capitulo 5 Procedimiento 5.1 Normas de referencia

En las pruebas de corrientes de Eddy, el uso de normas de referencia en la creación de los equipos es especialmente importante, ya que las señales se ven afectados por diferentes variables y ligeros cambios en la configuración del equipo puede alterar drásticamente la aparición de una señal. Al igual que ocurre con la mayoría de los métodos de END, la información más útil se obtiene cuando se comparan los resultados de un objeto desconocido para el resultado de un objeto similar. Para la detección de "grietas", la corrosión y otros daños materiales, se utilizan las normas de referencia para configurar el equipo produciendo una señal reconocible o conjunto de señales de un defecto o una serie de defectos. En muchos casos, la aparición de una señal de prueba puede estar relacionada con la aparición de una señal de un conocido defecto en la norma de referencia para calcular el tamaño de un defecto. Las señales que varían significativamente de las respuestas producidas por la norma de referencia se tiene que seguir investigando para determinar la fuente de la señal.

La norma de referencia debe ser del mismo material que el artículo de prueba. Si esto no es posible o práctico, debe ser de material que tenga la misma conductividad eléctrica y permeabilidad magnética. Características del componente (espesor del material, geometría, etc) debe ser la misma en la norma de referencia como los de la prueba región de interés. Si el patrón de referencia es el tipo intencional con defectos, estos defectos deben ser lo más representativo de los defectos reales en la prueba de componentes. Cuanto más se acerque la norma de referencia es el componente real de prueba, mejor. Sin embargo, dado que las grietas y la corrosión son a menudo difíciles y costosas de producirse se utilizan defectos artificiales.

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5.2 Filtrado de señales

Son utilizadas a menudo para llevar a cabo las pruebas de corrientes de Eddy para eliminar las frecuencias no deseadas de la señal del receptor. Si bien la correcta configuración de los filtros puede mejorar significativamente la visibilidad de una señal, la configuración incorrecta puede provocar distorsiones en la señal e incluso eliminar el defecto de señal por completo. Por lo tanto, es importante entender el concepto de filtrado de señales. El filtrado se aplica a la señal recibida y, por tanto, no está directamente relacionada con la unidad de frecuencia. Con este modo de visualización, es fácil ver que la señal de forma depende de la duración o tiempo en que la sonda detecta algo. Por ejemplo, si una superficie de la sonda se coloca en la superficie del conductor y sacudido hacia adelante y hacia atrás, se produce una ola como señal. Cuando la sonda se sacudió rápido, la señal tendrá una mayor frecuencia que cuando la sonda se sacudió lentamente hacia adelante y hacia atrás. La frecuencia de la mayoría de las señales de corrientes de Eddy se compone de un gran número de frecuencias. Considere la posibilidad de una sonda que detecta una muesca para 1/60th de segundo. En un período de un segundo la sonda podría (en teoría) ir sobre la muestra 60 veces, lo que resulta con una frecuencia de 60 Hz. Sin embargo, impuso en esta misma señal, podría ser la señal resultante de la sonda wobble, ruido electrónico, un cambio de conductividad y otros factores que se producen en distintas frecuencias.

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Efectos de filtro Los filtros estándar en la mayoría del plano de impedancia son los instrumentos de 'filtro de paso' (HPF) y 'filtro de paso bajo (LPF). Los filtros se ajustan en Hertz (Hz). El HPF permite pasar altas y bajas frecuencias por los filtros. La HPF es básicamente filtrado a cambios en la señal que se producen durante un período significativo de tiempo. Todas las porciones de señal que cambian rápidamente (con una alta pendiente) se filtran, como el ruido electrónico.

En la imagen de arriba, (baja frecuencia) los cambios fueron filtrados con un HPF y, la siguiente, de alta frecuencia el ruido se filtra con un LPF deja una clara y visible referencia indicando fallas. Asimismo, cabe señalar que, dado que las señales de indicación de fallas se componen de múltiples frecuencias, tanto los filtros tienen una tendencia a reducir la indicación de la señal. Además, la velocidad de barrido debe ser controlada al usar filtros. Scan más de una falla demasiado lento y el HPF podría filtrar la indicación de fallas. Scan sobre la falla demasiado rápido y la LPF podría eliminar la indicación de fallas. Configuración de filtros Si el espectro de frecuencia de la señal y su amplitud o atenuación se trazan, el filtro de las respuestas se puede ilustrar en forma gráfica. La imagen muestra la respuesta de un LPF de 20 Hz y un HPF de 40Hz. El LPF sólo permite las frecuencias en amarillo para pasar el HPF y sólo permitir que las frecuencias de la zona azul pasen. Por lo tanto, se puede observar que con estos ajustes no hay frecuencias que pasen (es decir, las frecuencias aprobadas por la LPF se filtran a cabo por el HPF y viceversa). Para crear una ventana de aceptación de las señales, surgió la necesidad de filtros de superposición. En la imagen a la derecha, la LPF se ha ajustado a 60Hz y el HPF a 10Hz. La zona en gris es donde la superposición de dos frecuencias y la señal se transmite. Una señal de 30Hz obtendrá a través de la plena amplitud, mientras que una señal de 15Hz será atenuada en aproximadamente un 50%. Todas las frecuencias por

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encima o por debajo de la zona gris (el pase de banda), serán rechazadas por uno de los dos filtros.

Uso de filtros La función principal de la LPF es eliminar la interferencia de alta frecuencia del ruido. Este ruido puede venir de una variedad de fuentes, entre ellas la instrumentación y / o la sonda en sí. El ruido aparece como un punto inestable que produce líneas irregulares en la pantalla como se ve en la señal de una superficie. La reducción de la frecuencia LPF produce una señal más limpia como se muestra en el centro de la imagen que aparece a continuación. Si se utiliza un LPF, se debe establecer que a mayor frecuencia se produce una señal mas utilizable. Para reducir el ruido en las grandes superficies o anillo de sondas, puede ser necesario utilizar un nivel muy bajo LPF ajuste (a 10Hz). Cuanto más bajo sea el establecimiento de LPF, la más lenta la velocidad de escaneo y a más estrecha debe ser mas controlado.

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El HPF se utiliza para eliminar las frecuencias bajas que se producen por los cambios lentos, como el cambio de conductividad en un material, variando la distancia a una ventaja durante la exploración de forma paralela a la misma, o fuera de la ronda de inspección. La HPF es útil cuando se realizan automáticas o semiautomáticas exploraciones para mantener la señal de la deambulación demasiado lejos del (equilibrio). La más común la solicitud de HPF es la inspección de agujeros de fijación giratoria mediante un escáner. Como el escáner gira en una constante RPM, el HPF se puede ajustar para lograr el efecto deseado. El uso de HPF en escaneo manual, no se recomienda, ya que es difícil mantener una velocidad constante de barrido , deforma la señal y la amplitud disminuye. El tamaño de una señal disminuye a medida que la velocidad disminuye y una indicación de falla puede ser eliminada completamente si el análisis no se hace con suficiente rapidez. En las imágenes a continuación, se puede observar que una típica respuesta de una muestra en la superficie de aluminio sin HPF (imagen izquierda) se ve considerablemente diferente cuando el HPF está activada (imagen derecha).

El uso de una configuración mínima HPF (1 o 2 Hz) se puede utilizar siempre que el escaneo manual pueda ser controlado por el operador y se familiarice con la indicación de señal como los cambios de velocidad de barrido es variado ligeramente.

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Capitulo 6 Aplicaciones 6.1 Grietas en la Superficie

El equipo de corrientes de Eddy puede ser utilizado para una variedad de aplicaciones como la detección de grietas (discontinuidades), la medición del espesor de metales, la detección de metales adelgazamiento debido a la corrosión y la erosión, la determinación del espesor de recubrimiento, y la medición de la conductividad eléctrica y permeabilidad magnética . Es un excelente método para la detección de defectos en y cerca de la superficie cuando la ubicación y orientación del defecto es bien conocida. Defectos tales como grietas se detectan cuando perturban el camino de las corrientes de Eddy y debilitan su fuerza. Las imágenes a la derecha muestran una superficie de corrientes de Eddy en la superficie de un componente conductor. La fuerza del remolino bajo la bobina de la sonda es indicado por el color. En la imagen inferior, hay una falla en virtud de la parte derecha de la bobina y se puede ver que las corrientes de Eddy son más débiles en esta área. Por supuesto, factores como el tipo de material, acabado superficial y el estado de la tela, diseño de la sonda, y muchos otros factores pueden afectar la sensibilidad de la inspección. El éxito de la detección de superficie requiere: 1. El tipo probable de defecto, posición y orientación.

2. La selección adecuada de la sonda. La sonda debe encajar la geometría de la pieza y la bobina debe producir corrientes de Eddy que será interrumpido por la falla.

3. Selección de una sonda razonable unidad de frecuencia. Para defectos superficiales, la frecuencia debe ser lo más elevada posible para obtener la máxima resolución y alta sensibilidad. Por fallas del subsuelo, la disminución de las frecuencias necesarias para obtener la necesaria profundidad de la penetración y esto se traduce en menos sensibilidad. Ferromagnéticos o materiales de alta conductividad requieren el uso de una frecuencia aún menor para llegar a un cierto nivel de penetración.

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4. Configuración de especimenes de referencia o de material similar al componente de inspección y con las características que son representativas del defecto o condición para ser inspeccionado. Los pasos básicos en la realización de una inspección con una sonda de superficie son los siguientes: 1. Seleccionar y configurar el instrumento y la sonda. 2. Seleccione una frecuencia para producir la profundidad deseada de penetración. 3. Ajuste del instrumento para obtener un defecto fácilmente reconocible utilizando un estándar de calibración o configuración de muestra. 4. Coloque la sonda de inspección (bobina) en el componente de superficie. 5. La sonda de exploración de la superficie en un modelo que proporcione una cobertura completa de la zona objeto de inspección. Se debe tener cuidado de mantener la misma sonda-tierra como orientación sonda wobble puede afectar a la interpretación de la señal. En algunos casos, son necesarios accesorios para ayudar a mantener la orientación.. 6. Supervisión de la señal de un cambio local en la impedancia que se producirán como la sonda se mueve.

6.2 Superficie de detección grietas utilizando sondas

Muchas aplicaciones de aeronaves comerciales implican el uso de múltiples. A causa de la fatiga causada por estrés causado por la aplicación típica de cualquier aeronave comercial, las grietas de fatiga pueden ser inducidas en las cercanías de los agujeros de los sujetadores. Se han llamado sondas de deslizamiento porque se mueven en un movimiento de deslizamiento. Hay dos tipos de sondas correderas, fijas y ajustables, que suelen ser operado en el modo de reflexión. Esto significa que las corrientes de Eddy son inducidas por el conductor de bobina y detectadas por una bobina receptora.

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Sondas de deslizamiento son uno de los métodos más rápidos para inspeccionar un gran número de agujeros de fijación. Ellos son capaces de detectar las aguas superficiales y del subsuelo, pero sólo pueden detectar defectos en una dirección. Las sondas están marcadas con una línea de detección para indicar la dirección de inspección (90 grados) uno del otro. Tipos de sonda Sondas fijas de deslizamiento Estas sondas son generalmente utilizados para material más fino en comparación con las sondas ajustables. La máxima penetración es de aproximadamente 1 / 8 pulgada.Las sondas de deslizamiento fijo están especialmente adaptados para encontrar longitud de la superficie o grietas del subsuelo como las que se encuentran juntas. Típico rango de frecuencias es de 100 Hz a 100 kHz. Sondas de deslizamiento Ajustable Estas sondas están bien preparadas para encontrar grietas en el subsuelo de estructuras con espesor multi-capa. Máxima penetración es de aproximadamente 3 / 4 pulgada. La gama de frecuencias ajustable para sondas de deslizamiento es de 100 Hz a 40 kHz. Sondas ajustables, como su nombre lo indica, son ajustables con el uso de espaciadores, que va a cambiar la capacidad de penetración. El espesor entre las bobinas se ajustan normalmente para la mejor detección. Por tangencial o exploraciones de 90 grados de escaneado con una deducción del centro. La gama de espesor puede variar desde 0 para las inspecciones cerca de la superficie y los pequeños jefes de sujeción a un máximo de 0,3 pulgadas para la penetración profunda. La ampliación dará más tolerancia a la sonda de desviación como la zona más amplia, Las sondas de deslizamiento suelen penetrar materiales más gruesos en comparación las otras. Normas de referencia Referencia / patrones de calibración para la configuración de sondas de deslizamiento sondas suelen constar de tres o cuatro placas de aluminio que están sujetos juntos dentro 42


de un conjunto de falda tipo de configuración. EDM muescas o inducida se encuentran en la segunda o tercera capa de la norma. Los patrones de referencia utilizados deberán ser fabricados de un mismo tipo de material, aleación, espesor del material, composición química y que se encuentran en la aeronave componente para ser inspeccionados. Tamaños y tolerancias de defectos introducidos en las normas son generalmente reguladas por las especificaciones de inspección.

Inspección Variables Señal de ajuste Se ajustan normalmente en forma horizontal. El término "relativamente horizontal" se utiliza aquí porque la señal a menudo aparece una línea curva en lugar de una línea recta. A veces puede ser una curva y puede ser necesario ajustar ligeramente al alza antes de mover hacia abajo. Ver figuras 1 y 2

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Patrones de exploración Un típico scan está centralizado en los sujetadores de cabeza y se mueve a lo largo del eje del sujetador. Esta exploración se utiliza generalmente para detectar grietas coloca a lo largo del eje del sujetador agujeros. Para la detección de grietas situadas transversal o 90 grados del eje de los agujeros de fijación, se recomienda que la exploración sea 90 grados del eje de los agujeros de fijación. Señales de interpretación La amplitud vertical del bucle o bobina depende de la longitud de la grieta.Si la grieta esta en el otro lado del sujetador, y ya la sonda se mueve sobre ella, el punto seguirá sujetado a la primera línea, pero se moverá hacia arriba (hacia la derecha), sobre la "grieta". Si la grieta esta en el lado próximo, se encuentra en primer lugar y el punto se moverá a lo largo de la grieta antes de llegar hasta el sujetador. Si dos fisuras en los lados opuestos del sujetador están presentes, el punto se moverá hacia arriba a la altura de la primera grieta y, a continuación, volver a la línea de sujetador y al punto de equilibrio. Si la segunda grieta es más larga que la primera, el punto se moverá aún más (en sentido a las agujas del reloj ) antes de ir hasta el punto de equilibrio. Ver figuras 3 y 4. 6.3 Comportamiento de una probeta

Si la sondas se desvía de la línea central, la indicación de "grieta" se moverá a lo largo del bucle que hemos visto en la Figura 5 y ahora está presente en la Figura 6. La indicación de la grieta esta en "a" cuando la sonda se centraliza y se mueve hacia "b", ya que se desvía en una dirección, o "c", ya que se desvía en la dirección opuesta. El punto "b" da una indicación importante, incluso si se pierde una pequeña cantidad de amplitud que ha adquirido en la etapa, lo que da un mejor ángulo de separación. Esto se debe a que se desvió a un lado cuando la grieta es localizada.

.

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Angulo de desviación de una grieta Una reducción en la indicación de "grieta" se produce cuando la grieta se encuentra en un ángulo a la dirección de exploración. Esto ocurre si la grieta no está completamente a 90 grados a la sonda de exploración normal o cambia de dirección, ya que crece. Tanto la fija como la sonda de deslizamiento son capaces de detectar grietas de hasta unos 30 grados fuera de ángulo. Vea las Figuras 7 y 8.

Contacto eléctrico Al inspeccionar los sujetadores que se acaban de instalar o normas de referencia que tienen contacto con placas de aluminio, con las placas de aluminio es raro obtener una menor indicación de lo normal. En algunos casos extremos, el sujetador puede desaparecer casi por completo. Esto es debido al buen contacto eléctrico entre el sujetador y la superficie.

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6.4 Tubo de Inspección

Las corrientes de inspección de Eddy se usan para detectar la corrosión, erosión, grietas y otros cambios en tubería. Intercambiadores de calor y generadores de vapor, que se utilizan en las plantas de energía, con miles de tubos que debe prevenirse de fugas. Esto es especialmente importante en las centrales nucleares, se debe evitar la mezcla del agua contaminada con agua dulce ya que serán devueltos al medio ambiente. El agua contaminada fluye de un lado del tubo (dentro o fuera) y las corrientes de agua dulce en el otro lado. El calor se transfiere desde el agua contaminada para el agua dulce y el agua dulce se devuelve entonces se vuelve a su origen, que es generalmente un lago o río. Es muy importante mantener las dos fuentes de agua de la mezcla, periódicamente para que los tubos y otros equipos puedan ser inspeccionados y reparados. Las corrientes de Eddy proporcionan una alta velocidad de inspección para estas aplicaciones.

Una técnica que se utiliza a menudo supone una diferencia de alimentación en el tubo individual del intercambiador de calor. Con la sonda diferencial, la señal no se verá en los instrumentos de corrientes de Eddy, siempre y cuando un material no metálicos este presente. Cuando el metal está presente, un bucle se verá en el plano de impedancia como una bobina de la sonda diferencial pasa sobre el área defectuosa y un segundo bucle se produce cuando la segunda bobina pasa a lo largo de los defectos. Cuando la corrosión se encuentra en la superficie externa del tubo, la profundidad de la corrosión se indica mediante un cambio de fase.

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6.5 Conductividad

Uno de los usos para medir corrientes de Eddy es la medición de la conductividad eléctrica. El valor de la conductividad eléctrica de un metal depende de varios factores, tales como su composición química y la tensión de su estructura cristalina. Por lo tanto, la conductividad eléctrica puede ser utilizada para clasificar los metales, un control de tratamiento térmico adecuado, y para inspeccionar los daños del calor. La técnica implica generalmente colocar la sonda en contacto con la superficie de la muestra. Para materiales no magnéticos, el cambio en la impedancia de la bobina puede ser correlacionada directamente a la conductividad del material. La técnica puede utilizarse para clasificar fácilmente los materiales magnéticos de los no magnéticos, pero es difícil separar los efectos de conductividad de la permeabilidad magnética efectos, por lo que las mediciones de conductividad se limitan a no magnéticos. Es importante para el control de los factores que pueden afectar a los resultados, como la temperatura y la geometría. Las mediciones deben hacerse a una temperatura constante y los deben ajustes deben ser realizados por las variaciones de temperatura cuando sea necesario. El espesor de la muestra en general debe ser superior a tres profundidades al nivel de penetración.

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En general, las sondas de superficie se utilizan para obtener el valor de una muestra relativamente grande. El instrumento suele ser la configuración de tal forma que un material ferromagnético produce una respuesta que es casi vertical. Los materiales no magnéticos producirán un trazado que se mueve hacia abajo y a la derecha según la sonda se mueve hacia la superficie. Recuerde que los cambios en la reactancia inductiva se trazan a lo largo del eje "y" resistencia a los cambios y se dibujan en el eje "x". Dado que los materiales ferromagnéticos se concentrarán el campo magnético producido por una bobina, la reactancia inductiva de la bobina irá en aumento. Para ordenar los materiales utilizando un dispositivo plano de impedancia, la señal de lo desconocido muestra debe ser comparada con una señal de una gran variedad de normas de referencia. Sin embargo, hay dispositivos disponibles que pueden ser calibrados para producir un valor de conductividad eléctrica que puede ser publicada en comparación con los valores de la conductividad eléctrica en MS / m por ciento o el SIGC (International Annealed Copper Standard). Tenga en cuenta que la conductividad de un determinado material puede variar significativamente con ligeras variaciones en la composición química y, por tanto, un rango de conductividad es generalmente proporcionado por un material. El rango de conductividad para un material pueda ser redundante con el rango de un segundo material de interés, por lo que la conductividad puede por sí sola no siempre se utilizan para clasificar los materiales. Los valores de conductividad eléctrica para una variedad de materiales se pueden encontrar en la propiedades de los materiales de referencia las tablas.

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6.6 Verificación de un tratamiento térmico Con algunos materiales, tales como el tratamiento térmico de aleaciones de aluminio, las medidas de conductividad son a menudo la verificación de piezas y materiales de que hayan recibido el adecuado tratamiento térmico. Aluminio de alta pureza es suave y dúctil, y la fuerza y dureza con la adición de elementos de esta aleación. Unas pocas son las aleaciones de aluminio la serie 2000 (2014, 2024, etc), Serie 6000 (6061, 6063, etc), y 7000 series (7050, 7075, etc.) La serie 2xxx aleaciones de aluminio tienen el cobre, la serie 6xxx magnesio y el zinc 7xxx como sus principales elementos de aleación. El tratamiento térmico de aleaciones de aluminio se realiza en dos fases - la solución de tratamiento térmico y después de envejecimiento. En la solución de tratamiento térmico, las aleaciones se calientan a una temperatura elevada para disolver los elementos de aleación en solución. El metal se enfría rápidamente a "congelar" los átomos de los elementos de aleación en la estructura de aluminio. Esto distorsiona y hace hincapié en la estructura, lo que hace el movimiento de electrones más difícil, con lo que disminuye la conductividad eléctrica. En esta condición, las aleaciones son todavía relativamente suave, pero empezar a ganar fuerza como los elementos de aleación comience a precipitar en la solución para formar partículas muy pequeñas que impiden el movimiento de dislocaciones en el material. La formación de los precipitados pueden ser controlados durante muchos aleaciones de calefacción y la explotación material a una temperatura elevada durante un período de tiempo (envejecimiento artificial). Como los elementos de aleación precipitada de solución sólida, la conductividad del material aumenta gradualmente. Al controlar la cantidad de partículas de precipitado en el aluminio, las propiedades pueden ser controlados a punta de fuerza o algunas combinaciones de fuerza y resistencia a la corrosión. A veces, el material deberá ser recocido o puestos en el más suave, condición mas dúctil posible para llevar a cabo la formación de las operaciones. El recocido permite que todos los elementos de aleación para precipitar en la solución para formar un grano grueso, ampliamente espaciados precipitados. La conductividad eléctrica es mayor cuando el material está en la condición de recocido.

Desde solución tratada térmicamente, los componentes se pueden hacer usando menos material. Un encendedor o más un diseño mas compacto es a menudo de gran importancia para el diseñador y bien vale la pena el costo del proceso de tratamiento 49


térmico. Sin embargo, pensar en las consecuencias que podrían surgir si un componente que se suponía que era la solución tratada térmicamente y con edades comprendidas de alguna manera es una posibilidad real desde las partes de aluminio tratadas térmicamente. Considere la posibilidad de aluminio 2024 como un ejemplo. Elija las propiedades de tracción y su conductividad eléctrica para diferentes condiciones de tratamiento térmico en el siguiente cuadro. Condiciones de tratamiento termico Recocido (O) Solución de Tratamiento térmico y envejecimiento natural (T42) Solución de Tratamiento térmico, Trabajado en frío y envejecimiento artificial (T861)

Resistencia a la Limite Elastico Tension 26 ksi (180 MPa) 11 ksi (75 MPa)

Conductividad Electrica 50 % IACS

64 ksi (440 MPa) 42 ksi (290 MPa)

30 % IACS

70 ksi (485 MPa) 66 ksi (455 MPa)

38 % IACS

6.7 Medidas del espesor de materiales Ligeros

Las técnicas de corrientes de Eddy se pueden utilizar para llevar a cabo una serie de mediciones dimensionales. La capacidad de realizar mediciones rápidas sin necesidad de adaptador o, en algunos casos incluso el contacto superficial, hace que las técnicas de corrientes de Eddy sean de gran utilidad. El tipo de mediciones que se pueden hacer son: * Espesor de la lámina metálica delgada y papel de aluminio, y de recubrimientos metálicos en metálico y no metálico. * La sección transversal cilíndrica dimensiones de los tubos y varillas . * Espesor de recubrimientos no metálicos sobre sustratos metálicos.

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6.8 Corrosión en la Superficie de los aviones

Una solicitud, de técnicas de corrientes de Eddy es comúnmente utilizada para medir el espesor del material es en la detección y caracterización de los daños causados por corrosión en la superficie. Las técnicas de corrientes de Eddy se pueden utilizar para hacer inspecciones in situ o escáneres, pueden ser usados para inspeccionar áreas pequeñas. Por lo tanto, en varias áreas de la estructura como el regazo de empalmes, a menudo puede determinar si la corrosión está presente en las capas enterradas. Las corrientes de Eddy tiene una ventaja sobre la radiografía debido a que sólo una cara de acceso es necesario para llevar a cabo la inspección. Para obtener un pedazo de película en la parte de atrás de la superficie del avión puede requerir la eliminación de mobiliario interior, paneles, y el aislamiento que podría ser muy costoso.

Mediciones del espesor de hoja delgada y bandas Las corrientes de Eddy se utilizan para medir el espesor de la placa caliente, bandas y hojas en trenes de laminación, y para medir la cantidad de metal ligero que se ha producido con el tiempo debido a la corrosión en la superficie de fuselaje de los aviones. En el plano de impedancia, las variaciones de espesor exhiben el mismo tipo de corrientes de Eddy señal de respuesta como un defecto del subsuelo, salvo que la señal representa un vacío infinito de tamaño y profundidad. La fase de rotación es el mismo, pero la señal de amplitud es mayor. Como se ilustra en el applet, esta forma de la curva de coma es el camino que está trazado en la pantalla cuando la sonda se escanea a lo largo de la sección cónica cuña de modo que toda la gama de espesores se miden los valores.

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Medición de la Cruz Dimensiones de sección cilíndrica de tubos y barras Las dimensiones de tubos cilíndricos y varillas pueden medirse con cualquiera de las dos bobinas OD axial interno o bobinas, según sea el caso. La relación entre el cambio en la impedancia y el cambio en el diámetro es bastante constante, salvo a muy bajas frecuencias. Sin embargo, las ventajas de operar en una frecuencia superior normalizado son de dos tipos. En primer lugar, la contribución de cualquier cambio de conductividad a la impedancia de la bobina se vuelve menos importante y que puede ser fácilmente eliminado. En segundo lugar, hay un aumento en la sensibilidad de mediciones resultantes de las de mayor valor de la componente inductiva de la impedancia. Debido a la gran diferencia de fase entre la impedancia de vectores correspondientes a los cambios en los factores de relleno y conductividad (tamaño y defectos), las pruebas simultáneas para obtener las dimensiones, la conductividad, los defectos pueden llevarse a cabo. Las aplicaciones típicas incluyen la medición de excentricidades de los diámetros de los tubos y varillas y el espesor de las paredes del tubo.

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Manual Corrientes de Eddy

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