Material de Lectura de la Unidad Ensayos No Destructivos 1

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

5. CORRIENTES INDUCIDAS

Fundamentos del ensayo por Corrientes Inducidas

Bobina sobre una superficie metlica

Cuando una corriente alterna circula por una bobina que se encuentra en las cercanasde una superficie metlica el campo magntico de la bobina inducir corrientes quecirculan en esa superficie. La magnitud y la fase de las corrientes inducidas afectarnla carga en la bobina y, en consecuencia, su impedancia.Por ejemplo, supongamos la existencia de una fisura profunda en la superficie debajode la bobina. Esta interrumpir o reducira el flujo de las corrientes inducidas, haciendoreducir la carga en la bobina e incrementando su impedancia efectiva.Esta es la base del ensayo por corrientes inducidas, midiendo las tensiones en labobina podremos detectar cambios en el material de inters.

Debe notarse que las fisuras deben interrumpir la circulacin superficial de lascorrientes para ser detectados. Las fisuras paralelas al flujo de las corrientes nocausan una perturbacin significativa y pueden ser no detectadas

Aplicaciones del ensayo por Corrientes Inducidas:

Deteccin de discontinuidades

Clasificacin de materiales

Medicin de revestimientos no conductores

Medicin de revestimientos conductores

Medicin de espesores

Medicin de dureza

Factores que afectan la respuesta de las corrientes inducidasVariados factores, adems de los defectos, afectarn la respuesta de las sondas a lascorrientes inducidas. La deteccin adecuada de los defectos, o de cualquiera de los

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otros factores, est basada en mantener constantes los otros, o de alguna maneraeliminar sus efectos en los resultados. La tarea de eliminar o filtrar las respuestas nodeseadas es el fundamento de casi toda la tecnologa de la inspeccin por corrientesinducidas. Los factores principales son:

La conductividad del materialLa conductividad del material tiene un efecto directo sobre la circulacin de lascorrientes inducidas: a mayor conductividad del material mayor es el flujo de lascorrientes inducidas en la superficie. La conductividad se mide frecuentemente con unatcnica basada en las corrientes inducidas , y se puede discriminar entre los diferentesfactores que la afectan, tales como la composicin, tratamientos trmicos, etc.

PermeabilidadPuede ser descripta como la facilidad con la cual un material puede ser magnetizado.Para metales no ferrosos como el cobre, el bronce, el aluminio, etc., y para acerosinoxidables austenticos la permeabilidad es la misma que la del "espacio libre", esdecir, la permeabilidad relativa (r) es uno. Para metales ferrosos el valor de r puedeser varios rdenes de magnitud mayor y sto tiene significativa influencia en larespuesta de las corrientes inducidas, adems no es raro que la permeabilidad varemucho dentro de un metal debido a tensiones localizadas, efectos de calentamiento,etc.

FrecuenciaLa respuesta a las corrientes inducidas se ve afectada por la frecuencia de ensayoutilizada, afortunadamente es una variable bajo nuestro control. Esta variable se utilizaprincipalmente para variar la profundidad de penetracin de la corrientes inducidas enel material.

GeometraEn una pieza real, que no sea plana o de tamao infinito, las propiedades geomtricastales como la curvatura, bordes, etc. existen y afectan la respuesta a las corrientesinducidas. Las tcnicas de ensayo deben tener en cuenta sto, por ejemplo cuando seensaya un borde en bsqueda de fisuras nos moveremos paralelamente al mismo demanera de detectar fcilmente los cambios. All donde el espesor del material seamenor que la profundidad de penetracin efectiva (ver abajo) se ver afectada larespuesta de las corrientes inducidas.

Proximidad / Lift-offCuanto mas cerca est la sonda de la superficie a ensayar mayor ser el efecto sobrela bobina. Tiene dos efectos principales:La seal de "lift-off" aparece cuando la sonda se acerca o se aleja de la superficie.Una reduccin en la sensibilidad a medida que la separacin entre la sonda y lasuperficie se incrementa.

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Profundidad de penetracin

La densidad de las corrientes inducidas, yconsecuentemente la intensidad de la respuestaa una falla, es mayor en la superficie del metalbajo ensayo y disminuye con la profundidad. Esconveniente definir la "profundidad standardde penetracin" a la profundidad donde lascorrientes tienen 1/e (37%) de su valor en lasuperficie.La profundidad standard de penetracin en mmest dada por la frmula:

donde es la resistividad en .cm y f es la frecuencia en Hzde aqu puede verse que la profundidad de penetracin:Decrece con un incremento de la frecuenciaDecrece con un incremento de la conductividadDecrece con un incremento de la permeabilidad Por lo tanto, la penetracin enmateriales ferrosos a frecuencias prcticas es muy pequea.El grfico de arriba muestra el efecto de la frecuencia en la profundidad standard depenetracin.Es comn hablar de la "profundidad de penetracin efectiva" definida como el triple dela penetracin standard , donde la densidad de las corrientes inducidas cae a cerca del3% de su valor en la superficie. Esta es la profundidad a la que se considera que nohay campos de corrientes inducidas.

Configuraciones de bobinas

La seleccin apropiada de bobinas es una parte importante en la resolucin de undeterminado problema, los instrumentos de poco ayudan si no reciben las sealesapropiadas de la sonda. Se pueden distinguir tres tipos generales de sondas:Sondas superficiales utilizadas fundamentalmente con su eje normal a la superficie,adems de la clsica sonda tipo panqueque, este tipo de sondas incluye a los tipo lpizy superficiales para propsitos especiales, como las utilizadas para inspeccionarinteriores de roscas. Sondas envolventes son utilizadas normalmente para lainspeccin "en lnea" de productos cilndricos, el producto que se ensaya se insertaen una sonda circular. Sondas internas que son utilizadas normalmente en lainspeccin en servicio de intercambiadores de calor. La sonda se introduce en el tubo.Normalmente estas sondas son construidas de manera que su eje coincida con el deltubo. Esta clasificacin no es exhaustiva y existen superposiciones, por ejemplo entresondas internas no circunferenciales y sondas superficiales internas.Hasta ahora slo hemos hablado de sondas nicas, son utilizadas en muchasaplicaciones y se las conoce como sondas absolutas porque dan un valor absoluto dela condicin del punto de ensayo.Las sondas absolutas son muy buenas en la clasificacin de materiales y en ladeteccin de fisuras en muchas situaciones, sin embargo son muy sensibles a lasvariaciones del material, variaciones de temperatura, etc.Otro tipo de sonda utilizado habitualmente es la de tipo diferencial. Tiene dos bobinassensoras ubicadas en diferentes zonas del material a ensayar. El instrumento responde

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a la diferencia entre las condiciones de las corrientes inducidas en los dos puntos,comparando simultneamente dos sectores distintos de la misma pieza.

Las sondas diferenciales son particularmente buenas para la deteccin de pequeosdefectos, y son relativamente poco sensibles al " lift-off" (aunque la sensibilidad se vereducida por la misma razn), a cambios de temperatura y (suponiendo que lacircuitera del instrumento est en su configuracin de balance) a interferenciasexternas.

VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL MTODO DE CORRIENTES INDUCIDAS

Ventajas

La indicacin del estado del material es instantnea. No es necesario tiempoadicional para el desarrollo de la indicacin.

Los procedimientos de ensayo son adaptables al criterio de pasa/no pasadeterminado requerimiento.

El mtodo es sensible a muchas variables fsicas y metalrgicas.

El nico vnculo entre la sonda y la muestra es un campo magntico, por lo tantono existe la posibilidad de daar la muestra.

El equipamiento es porttil y puede trabajar con bateras recargables.

Limitaciones

El xito del ensayo est directamente relacionado con la destreza del operador, enla supresin de las variables que no son de inters.

El mtodo es aplicable slo a materiales conductores. La profundidad de penetracin est limitada a aproximadamente a 5 mm. Pueden detectarse slo indicaciones superficiales y subsuperficiales.

VentajasLimitaciones