Particulas magneticas

Práctica VIII

Área de Ingeniería Mecánica - Mantenimiento Industrial Partículas magnéticas Hoja 1 de 101

1. FUNDAMENTOS El ensayo por partículas magnéticas es una combinación de los métodos de dos ensayos no

destructivos: • Ensayo de fuga de flujo magnético. Se sabe que, al acercar el extremo de un imán al de

otro, dichos extremos se atraen unas veces y se repelen otras. Ello es consecuencia de que existen unas líneas de fuerzas magnéticas, asociadas a cada imán, que interactúan entre si. Estas líneas de fuerza magnéticas son cerradas, por lo que existen tanto en los extremos (polos) del imán como en su interior.

• Cuando una línea de fuerza magnética ubicada en el interior de un imán interacciona con una discontinuidad superficial o subsuperficial, se verá obligada a salir de interior del imán originándose, en la superficie donde se encuentra la discontinuidad, una fuga magnética.

• Ensayo visual. La fuga magnética citada puede asociarse a la existencia de un nuevo imán con dos nuevos polos, por lo que sí se espolvorean limaduras de hierro donde existe la fuga magnética, las limaduras quedarán retenidas encima de la discontinuidad, formando una indicación.

1.1 TEORÍA DEL MAGNETISMO Existe en la naturaleza un mineral, la magnetita, de fórmula Fe2O3 que tiene la propiedad de crear

a su alrededor un campo magnético. Si esta “piedra imán”, con cuyo nombre se la conoce vulgarmente, se pone en contacto con un trozo de hierro dulce, éste crea también, mientras dura el contacto, un campo magnético a su alrededor.

Se dice que el hierro se ha convertido, por influencia, en un imán temporal. Si se ponen en contacto la magnetita y el acero, éste continúa poseyendo propiedades magnéticas después de separarlo de ella. Se ha convertido por influencia, en un imán permanente.

Las mismas propiedades que adquiere el hierro dulce al ponerlo en contacto con la magnetita, las alcanzan al ser dispuestos en el interior de un solenoide recorrido por una corriente. Así, sí se introduce una barra de hiero dulce dentro de una bobina o solenoide por la cual se hace pasar la corriente eléctrica, la barra de hierro se convierte en imán mientras pasa la corriente, pero, tan pronto deja de pasar, el hierro pierde sus propiedades magnéticas. Al conjunto barra de hierro dulce y bobina se le llama electroimán.

1.1.1 Principios fundamentales Este método de ensayo está basado en el principio de que las líneas de fuerza existentes en un

objeto magnetizado (por ejemplo un imán) es localmente distorsionado por la presencia de una discontinuidad. Esta distorsión obliga a que parte de las líneas de fuerza magnéticas salgan y vuelvan a entrar en el objeto que se ensaya, allí donde se encuentra la discontinuidad. Este fenómeno se llama fuga de flujo magnético. Esta fuga de flujo es capaz de atraer partículas de material ferromagnético finamente dividido, el cual forma una línea exterior o indicación de la discontinuidad.

Existe otro método de ensayo que también se basa en principio de flujo magnético, llamado método de fuga de flujo. Desde el punto de vista teórico sólo existe una diferencia entre el examen por fuga de flujo y el examen por partículas magnéticas: el uso de partículas de hierro como sensor. En el

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examen por fuga de flujo se emplean como sensores aparatos tales como: elementos Hall, magnetodiodos, sensores de bobina, etc.

La situación ideal a conseguir en el examen por partículas magnéticas es aquella que nos da la mayor sensibilidad para las discontinuidades más pequeñas. Ello se consigue combinando adecuadamente aspectos tales como: fuerza del campo magnético aplicado, densidad de flujo en el objeto a ensayar, tamaño de las partículas magnéticas y su método de aplicación y condiciones óptimas de observación visual, los cuales se estudiarán a lo largo de estos apuntes.

1.1.1.1 Efectos de la magnetización Para explicar el comportamiento de los imanes y de los electroimanes se parte de la base de que

todos los cuerpos pueden considerarse constituidos por un gran número de imanes infinitamente pequeños, llamados dominios magnéticos. Dichos imanes o dominios, están desordenados, distribuidos al azar (Figura 1.a), normalmente paralelos a los ejes cristalinos del material, de tal forma que su resultante magnética total es nula.

Un material capaz de ser magnetizado, al ser colocado cerca de un imán o de una corriente eléctrica, orienta sus dominios magnéticos poniéndose de manifiesto la existencia de un imán total (Figura 1.b)

El proceso a través del cual regiones submicroscópicas de un material (dominios magnéticos) se ordenan predominantemente en una dirección se llama magnetización.

Una vez que todos los dominios han sido orientados, el material ferromagnético se ha convertido en un imán, con un polo norte y un polo sur.

Figura 1. Orientación de Dominios Magnéticos

Con todos los dominios alineados, el material ferromagnético desarrolla una fuerza total, igual a la

suma de la de todos los dominios. Las líneas de fuerza tienen una dirección definida. Salen por el polo norte, entran por el polo sur y

continúan su camino a través del imán, desde el polo sur al polo norte.

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1.1.1.2 Campos de aplicación El ensayo por partículas magnéticas es un método de detección de discontinuidades superficiales

y subsuperficiales en materiales magnetizables tales como el hierro, níquel, cobalto, etc. Puede aplicarse a materias primas tales como palanquillas, barras, perfiles; durante procesos de conformación, mecanizado, tratamientos térmicos y electroerosión y en componentes terminados, para detectar discontinuidades relativas a materiales, procesos de fabricación y al servicio.

Los procedimientos de partículas magnéticas no puedan emplearse en materiales no magnetizables, tales como el aluminio o el cobre.

Uno de los objetivos del ensayo por partículas magnéticas es la detección, lo antes posible, de discontinuidades dentro de las distintas secuencias de los procesos de fabricación, ello permite que no se realicen trabajos sobre piezas que posteriormente serían rechazadas.

Prácticamente todos los procesos, desde la producción del metal hasta la última operación de fabricación, pueden introducir discontinuidades. El ensayo por partículas magnéticas puede evidenciar muchas de estas discontinuidades, evitando que entren en servicio componentes con defectos. A pesar de que el ensayo por partículas magnéticas puede realizarse durante y entre operaciones de elaboración, generalmente se realiza un ensayo final para asegurar que el producto terminado no tiene discontinuidades perjudiciales.

Aunque existen varias formas de clasificar las aplicaciones de los ensayos por partículas magnéticas, el sistema de clasificación más extendido es aquel que considera el origen de las discontinuidades durante los procesos de fabricación y durante el servicio. Esta clasificación puede categorizarse como sigue:

• Producción y elaboración primaria. El ensayo se emplea para inspeccionar los estados de elaboración de procesos desde que se cuela el caldo en lingoteras hasta la obtención de formas físicas de materiales tales como chapas, barras, tubos, forjas y fundiciones. Estos ensayos se emplean básicamente para localizar discontinuidades inherentes (rechupes, inclusiones no metálicas, sopladuras, roturas en lingotes) y discontinuidades asociadas a procesos primarios (costuras, laminaciones, acoplamientos, roturas de enfriamiento, roturas internas, roturas de forja, pliegues de forja, uniones frías, rechupes y salpicaduras en fundiciones).

• Ensayos de fabricación y elaboración secundaria. Estos ensayos se emplean para inspeccionar el resultado de procesos tales como conformación, mecanizado, soldadura, tratamientos térmicos, que transforman la materia prima en productos acabados. Estos ensayos pueden detectar discontinuidades tales como: falta de fusión y penetración, grietas, cráteres en soldaduras, arrastres de material, roturas debidas a tratamientos térmicos, grietas de amolado y de enderezado, roturas debidas a ataques químicos.

• Ensayos en servicio: se emplean para detectar grietas de fatiga y de sobre tensión. El ensayo por partículas magnéticas no se emplea para detectar corrosión, deformaciones o desgaste.

1.1.2 Clasificación de los materiales por sus características magnéticas Todos los materiales son afectados en algún grado por los campos magnéticos. Este hecho es

consecuencia de que los átomos disponen de núcleos con carga eléctrica positiva los cuales están envueltos por un campo o nube de electrones cargados negativamente. Los electrones están en continuo

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movimiento girando alrededor del núcleo. Cuando un material esta sujeto a un campo magnético la órbita del electrón es perturbada en alguna medida. El grado de distorsión (o el correspondiente cambio en las características magnéticas) que sufre un material cuando esta sujeto a un campo magnético externo, da un medio de clasificación de los materiales.

Atendiendo al grado de distorsión y cambio de las características magnéticas que sufren los materiales cuando están sujetos a un campo magnético externo, los materiales se clasifican en tres grupos: diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos.

Materiales diamagnéticos • El término diamagnético se refiere a una sustancia cuya permeabilidad magnética (ver

punto 1.1.8) es ligeramente inferior a la del vacío, el cual tiene un valor de permeabilidad magnética igual a la unidad.

• Cuando un material diamagnético se somete a un campo magnético fuerte, su magnetismo inducido tiene una dirección opuesta a la del campo magnético externo.

Son elementos diamagnéticos: el mercurio, oro, bismuto y zinc, por ejemplo. Materiales paramagnéticos

• El paramagnetismo denota una sustancia cuya permeabilidad es ligeramente mayor que la del aire o uno. Cuando estos materiales son sometidos a un campo magnético fuerte, se produce una ligera alineación del giro de los electrones en dirección del flujo magnético. Esta alineación sólo se mantiene mientras el material esta sometido a un campo magnético externo.

Son materiales paramagnéticos: el aluminio, platino y cobre, entre otros. Materiales ferromagnéticos

• Estos materiales están constituidos por dominios magnéticos. Cada dominio se convierte en un pequeño imán. Antes de aplicar un campo magnético fuerte, tales dominios están distribuidos al azar y la componente magnética es nula (Figura 2.a). Al aplicar un campo magnético crecen los dominios que tienen la orientación del campo, gracias al movimiento de las paredes existentes entre ellos (Figura 2.b) y, a continuación, se produce la rotación de las direcciones de magnetización, que tienden a orientarse en la dirección del campo externo (Figura 2.c).

Figura 2. Aplicación de un campo magnético: a) Estado original del material. b) Crecimiento de los

dominios. c) Rotación de los dominios

Son ferromagnéticos, elementos como el hierro, níquel, cobalto y gadolinio, óxidos como la magnetita, y algunas aleaciones como Heusler (30% de Mn y 70% de Cu) y Permalloy (22% Fe, 78% Ni).

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1.1.3 Imanes permanentes Un imán permanente es un objeto que tiene la propiedad de retener durante un largo período de

tiempo un campo magnético aplicado sobre él, después que éste haya cesado. Los imanes permanentes se obtienen sometiendo una aleación de formulación especial, a un

tratamiento térmico a la vez que está sometida a un campo magnético fuerte. Durante el proceso de tratamiento térmico, los dominios se alinean y permanecen alineados una vez se elimina el campo externo.

Ejemplos de materiales magnéticos permanentes son ciertas aleaciones de aluminio y cobalto (alnico); cobre, níquel y cobalto (único); cobre, níquel y hierro (cunife); y cobalto y molibdeno (comal).

Otro “imán permanente”, aunque de origen natural, es la Tierra misma, con Polos Norte y Sur ligeramente desplazados con relación a su eje. Este desplazamiento conlleva una ligera desviación entre el Polo Norte magnético y el Polo Norte terrestre.

Como tal imán, la Tierra esta rodeada por líneas magnéticas de fuerza, tal como se indica en la Figura 3. Estas líneas de fuerza dan origen al llamado campo terrestre y pueden causar problemas en la magnetización y desmagnetización de los objetos. El campo terrestre es débil, del orden de 0,3 G (Gauss), o lo que es lo mismo, 3.10-5 T (Teslas). (Ver punto 1.2.2.4).

Figura 3. Campo magnético terrestre

1.1.4 Polos magnéticos Ya hemos visto que el imán natural llamado magnetita, atrae al hierro y al acero y actúa sobre las

agujas magnéticas de manera parecida a como lo hace la corriente eléctrica. Ahora bien, esta propiedad no es exclusiva de la magnetita, pues existen varios metales, en

particular el hierro y el acero, que, al estar en contacto con la magnetita o colocado en las proximidades de la corriente eléctrica, adquieren esas misma propiedades magnéticas, en virtud de las cuales no sólo atraen al hierro y al acero, sino que ellos mismos se atraen o se repelen entre sí.

Utilizando los materiales citados, se construyen los imanes artificiales: piezas metálicas alargadas o en forma de herradura, que poseen las antedichas propiedades magnéticas.

Si cogemos limaduras de hierro finamente divididas y las colocamos encima de una hoja de papel, debajo del cual se ha colocado previamente un imán, podremos observar que dichas limaduras se disponen alrededor de ciertas regiones y forman una figura especial, equivalente a la de la Figura 4, llamada espectro, compuesta de líneas denominadas líneas de fuerza.

Según puede deducirse del espectro, las partículas tienden a juntarse en determinadas zonas del imán, principalmente en los extremos. Esas zonas donde se juntan las líneas de fuerza se llaman polos

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magnéticos. Uno de ellos se denomina polo norte, y el otro, polo sur. Estos polos son atraídos hacia los polos magnéticos de la tierra.

Figura 4. Visualización de las líneas de fuerza de un imán

1.1.5 Fuerzas magnéticas Si se acerca uno de los polos de un imán a los dos polos de otro imán o de una aguja imantada,

notaremos que uno de estos es atraído y que el otro es repelido. Sucede, por tanto, que entre los polos de los imanes se ejercen fuerzas parecidas a las que

actúan entre las cargas eléctricas. A tales fuerzas las denominamos fuerzas magnéticas. La disposición característica, citada en el punto 1.1.4 muestra el campo magnético del imán

entrando y saliendo por los extremos de los polos del imán e ilustra el término línea de fuerza que se emplea para describir el flujo del campo magnético.

Las líneas de fuerza tienen asignadas propiedades importantes tales como: • Son líneas continuas y cerradas que nunca se rompen. • No se cruzan unas con otras. • Se les atribuye una dirección, salen del polo norte y, viajando a través del espacio, entran

por el polo sur donde entran dentro del imán y vuelven al polo norte a través del imán. • Su densidad decrece al aumentar la distancia entre los polos. • Buscan el camino de menos resistencia o reluctancia magnética.

Cuando un imán se rompe en dos o más trozos se forman nuevos polos magnéticos. Los polos opuestos se atraen uno al otro, tal como se observa en la Figura 5.

Figura 5. Ilustración de la formación de nuevos polos magnéticos originados al romper un imán

Si el trozo central de la figura se gira de tal forma que los polos adyacentes sean iguales, las líneas de fuerza harán que los trozos de imán se repelan unos a otros. Si la parte central es lo suficientemente pequeña, las líneas de fuerza podrían causar su rotación de modo que los polos distintos estarían nuevamente uno al lado del otro.

Los polos distintos se atraen, mientras que los polos iguales se repelen.

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1.1.6 Campos magnéticos Por definición se considera un campo magnético como que el espacio en las proximidades de un

imán o cerca de un conductor, por el que circula una corriente eléctrica, donde existen fuerzas magnéticas.

El estado de un campo magnético se manifiesta por dos efectos: la fuerza que ejerce sobre una carga eléctrica móvil o sobre un polo magnético que se encuentren en el mismo y el poder imanador del campo sobre el medio material que le rodea.

Cada uno de estos efectos se representa por un vector, es decir por una cantidad dotada de una magnitud y una dirección.

La fuerza que ejerce el campo magnético se denomina inducción magnética o densidad de flujo, B, y es el número de líneas de fuerza magnéticas que atraviesan perpendicularmente una superficie.

El poder imanador se denomina intensidad de campo magnético, H. Tal como veremos en el punto 1.1.8 ambas magnitudes se relacionan a través de un parámetro

llamado permeabilidad magnética. Cuando a través de un conductor de longitud “L” circula una corriente eléctrica de intensidad “I” se

genera un campo magnético de fuerza “F” y densidad de flujo “B”, siendo las direcciones de B, F, I las que define la regla de la mano izquierda (Figura 6).

Figura 6. Regla de la mano izquierda

1.1.6.1 Campos magnéticos uniformes Son aquellos en que la magnitud de la inducción magnética, B, es la misma en todos los puntos y

su sentido es también el mismo en todos ellos, para una misma dirección. Pueden ser estáticos o variables.

1.1.6.2 Campos magnéticos estáticos Son aquellos en los que se mantiene constante la inducción magnética en magnitud, dirección y

sentido en cualquiera de sus puntos a lo largo del tiempo.

1.1.6.3 Líneas de fuerza del campo magnético Las líneas de fuerza de un campo magnético son los lugares geométricos de todos los puntos que

tienen la misma inducción magnética. Estas líneas de fuerza coincidirán con la trayectoria que debería seguir una partícula cargada eléctricamente para que el campo magnético no ejerza fuerza alguna sobre ella en todo su recorrido.

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1.1.7 Técnica de magnetización Para llevar a cabo un examen por partículas magnéticas, debemos producir un campo magnético

en la pieza objeto del examen, es decir, se debe magnetizar o imantar. La magnetización o imantación en la pieza se puede llevar a cabo bien mediante imanes o bien

mediante conductores en los cuales se hace pasar corriente eléctrica. La magnetización “M” que creamos en un material magnético es directamente proporcional a la

intensidad del campo magnético “H” externo empleado. Esta proporcionalidad viene dada por una constante llamada susceptibilidad magnética, “Xm”

M= XmHex

1.1.7.1 Magnetización por imanes Tal como se ha indicado anteriormente, en un imán las líneas de fuerza magnéticas que circulan

por el exterior del mismo salen del polo norte y a través del aire entran por su polo sur, Cuando situamos entre dichos polos un material ferromagnético, las líneas de fuerza citadas en vez de ubicarse en el aire se concentran en el material ferromagnético (Figura 7).

Figura 7. Imanación de un objeto por medio de un imán

Por tanto dicho material se habrá magnetizado longitudinalmente, estando el campo magnético alineado con relación a los dos polos de imán. Cualquier discontinuidad que cruce las líneas de fuerza, y que forme un ángulo comprendido entre 90° y 45°, podrá producir un campo de fuga de flujo magnético, el cual podrá atraer las partículas magnéticas y formar una indicación.

1.1.7.2 Magnetización por corriente eléctrica Cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor, como puede ser una barra de

cobre o la misma pieza ferromagnética a ensayar, se genera un campo magnético. Al colocar sobre una mesa una pequeña aguja imantada, dispuesta de manera que pueda girar en

un plano horizontal (una brújula), sí se sitúa un hilo conductor de la corriente en dirección paralela a la de la aguja, cuando se hace pasar por el conductor una corriente eléctrica se puede observar que la aguja imantada gira y tiende a colocarse en dirección perpendicular a la de cable.

Sí se cambia el sentido de la corriente conectando los extremos del conductor con el polo contrario al que antes estaba unido a ellos, el fenómeno se produce de manera análoga a como se realizó en el caso anterior, pero el giro de la aguja tiene sentido contrario.

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Si se aumenta la intensidad de la corriente se observa que cuanto mayor es dicha intensidad, mayor es la desviación de la aguja.

Así mismo, cuando una corriente eléctrica recorre un solenoide, excita en su interior un campo magnético. Para medir cuantitativamente el valor de esta “excitación” podemos tomar una aguja magnética, susceptible de girar alrededor de un eje vertical, y provista de un resorte antagonista, tal como se indica en la Figura 8.

Figura 8. Esquema de una bobina de prueba

Ello es debido a que la corriente eléctrica produce un fenómeno magnético, y que la magnitud y el sentido de él están relacionados con la intensidad y sentido de la corriente.

En función de la disposición del conductor, rectilíneo o formando una bobina, se creará un campo magnético circular o longitudinal.

En función de la orientación de la discontinuidad esperada, magnetizaremos el objeto a ensayar mediante un campo magnético circular o longitudinal.

1.1.7.2.1 Campo magnético generado por una corriente eléctrica rectilínea Una corriente eléctrica rectilínea crea un campo magnético circular como el indicado en la figura,

cuyas líneas de inducción magnética rodean al hilo conductor (Figura 9).

Figura 9. Campo magnético creado por el paso de una corriente eléctrica a través de un conductor

1.1.7.2.2 Campo magnético generado por una espira circular o un solenoide Una espira circular o un solenoide, por el que pasa una corriente eléctrica de intensidad “l”, genera

un campo magnético como el indicado en la figura siguiente, en cuyo interior las líneas de inducción magnética tienen la dirección del eje (Figura 10).

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Figura 10. Campo magnético generado por un solenoide

1.1.8 Permeabilidad magnética Una de las propiedades más importantes de los materiales magnéticos es la permeabilidad. La

permeabilidad es la facilidad con la cual un material se vuelve magnético. Más específicamente, la permeabilidad se define como el cociente de la densidad de flujo o inducción magnética (numero de líneas de fuerza por unidad de superficie) y la intensidad del campo magnetizante (intensidad del campo magnético aplicada a un material para que este se magnetice).

µ =B/H En la Figura 11 se refleja la relación existente entre el campo magnético que se aplica a un

material y la densidad de flujo magnético que aquel produce sobre el material.

Figura 11. Curva de imanación H-B

Un material sometido a un campo magnético tendrá una densidad de flujo mayor cuanto mayor sea su permeabilidad. B = µ H

La forma de este tipo de curvas depende, entre otros factores, de la permeabilidad del material. Cuanto más permeable sea un material más pendiente tendrá la curva, es decir, que con igual intensidad de campo magnético, el material tendrá una densidad de flujo mayor. Otros factores que afectan la forma de la curva son la condición o estado de los materiales, microestructura, tamaño de grano, composición química, etc.

Al aplicar un campo magnético sobre un material ferromagnético, hay un crecimiento reversible de los dominios magnéticos (zona 1 de la curva). Sigue el crecimiento de forma irreversible al aumentar el campo (zona 2), debido a que comienzan a producirse rotaciones en las direcciones de intensidad del campo magnético exterior. En esta etapa el proceso de magnetización tiene variaciones súbitas y continuas. Por último se produce la rotación de los dominios para orientarse según el campo. Cuando ya

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todos los dominios están orientados, la densidad de flujo magnético alcanza un valor constante, llamada densidad de flujo magnético de saturación (punto Bs de la curva).

Los hierros y los aceros suaves con bajo contenido de carbono son sumamente fáciles de magnetizar y son altamente permeables. Estos materiales magnéticos conducen fácilmente las líneas de fuerza o flujo.

Los aceros duros, con alto contenido de carbono y la fundición gris, son difíciles de magnetizar y tienen baja permeabilidad.

La permeabilidad magnética esta relacionada con la reluctancia de forma inversa, es decir un material con alta permeabilidad magnética tendrá una reluctancia pequeña y viceversa.

La reluctancia se define como la resistencia del material a magnetizase bajo los efectos de un campo magnético.

Las propiedades magnéticas de un material tienen gran importancia debido al efecto que éstas tienen en el comportamiento de los materiales cuando se hallan bajo el efecto de un campo magnético externo (es decir bajo una excitación activa) o cuando el campo externo es desactivado (magnetismo residual).

1.1.9 Efectos diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos Las propiedades magnéticas de los materiales están definidas a través de la interacción de

campos magnéticos externos y el movimiento de cargas eléctricas en los átomos de los materiales. Tal como se ha indicado anteriormente, dentro del material se producen campos magnéticos a escala atómica consecuencia del movimiento de los electrones a través de sus órbitas. Las órbitas que describen los electrones producen un circuito cerrado de corriente que tiene un momento magnético, “m”, perpendicular a la citada órbita, cuyo valor se define como el producto de la corriente y el área asociada al circuito por donde circula la corriente.

2·· aIm π=

Donde “I” es la corriente equivalente y “ 2·aπ “ es el área de la órbita (circuito de corriente). Muchos de estos momentos magnéticos o circuitos de corriente existen a nivel atómico y el

volumen del material contiene por tanto una cierta densidad de momento magnético. Si existen “N” momentos magnéticos por unidad de volumen y estos momentos están alineados en

la misma dirección, se genera una magnetización total “M” la cual viene dada por la expresión. Hin = M = N·m

La densidad de flujo magnético de un material viene dada por: Bin = µ M

Los términos “B”, “m” y “M” son vectores, es decir tienen direcciones, lo que conlleva que solamente podrá existir un campo magnético o una densidad de flujo neto en el caso que dichos vectores estén alineados de una forma tal que el vector resultante “M” exista. Si los momentos magnéticos individuales “m” están orientados al azar, como es el caso habitual, la magnetización “M” será igual a cero.

La magnetización “M” de un material es proporcional al campo magnético externo, a través de una constante llamada susceptibilidad magnética “Xm”

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M= XmHex La acción de un campo magnético externo en la materia origina un fenómeno en esta denominado

imanación o magnetización, debido a los momentos magnéticos de los átomos cuando se orientan en la dirección del campo magnético externo.

Esta orientación origina una variación de la inducción magnética en el medio material respecto a la inducción magnética en el vacío, siendo su valor en este medio:

B = oµ (Hex + M)

Dada la relación existente entre el campo magnético externo y la magnetización deducimos que:

B = oµ (1+Xm)Hex

y podemos escribir:

µ = oµ (1+Xm)

Esta ecuación nos permite establecer un nuevo concepto, la permeabilidad magnética relativa “ rµ “.

rµ = µ / oµ = 1+Xm

Cuyo interés fundamental es su independencia del sistema de unidades empleado. Los valores de “ rµ “ y “Xm” para diversos materiales, son:

MATERIALES VACIO PARAMAGNÉTICO DIAMAGNÉTICO FERROMAG Xm 0 1>> Xm>0 -1<<Xm<0 >>0 mr 1 >1 <1 >>1

Tal como se ha indicado anteriormente cuando se somete un material ferromagnético a la acción

de un campo magnético externo, la densidad de flujo magnético en el material va incrementándose hasta que se alcanza un valor Bs de saturación.

Ello es debido a que los momentos magnéticos atómicos están alineados en ciertas direcciones dentro de pequeñas regiones llamadas dominios magnéticos, los cuales al estar bajo el efecto de un campo magnético externo, sufren un crecimiento o una disminución de tamaño en función de si están o no, respectivamente, alineados con relación al campo magnético externo. Al ir aumentado el campo magnético externo el número de dominios que se orientan en la misma dirección que el campo magnético aumenta. Una vez todos los dominios están alineados aunque aumentemos la intensidad del campo magnético no se puede aumentar la magnetización neta.

Si analizamos las posibles valores “Xm” y “ rµ “ que pueden presentar los materiales, según sean paramagnéticos: diamagnéticos o ferromagnéticos, se evidencia lo siguiente:

• Materiales ferromagnéticos: al ser “Xm” y “mr” valores positivos y “grandes” dichos materiales, bajo la influencia de un campo magnético externo originan un campo magnético interno, consecuencia de la orientación de sus dominios magnéticos, que tiene el mismo sentido que el campo magnético exterior (mr>0), son fácilmente magnetizables (Xm >> 0) y las líneas de flujo magnético se ubicarán dentro del material.

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• Materiales paramagnéticos: al tener valores de “Xm” muy próximos a cero implica que son poco susceptibles a la magnetización, por lo que las líneas de fuerza de un campo magnético exterior penetraran sólo parcialmente dentro del material. Como los valores de “mr” son positivos, el campo interno que se genera en el material consecuencia de la orientación de los dominios magnéticos, tiene la misma dirección que el campo magnético exterior.

• Materiales diamagnéticos: al tener valores de “Xm” y “mr” negativos y menores que la unidad, respectivamente, dichos materiales no serán magnetizables, es decir las líneas de fuerza de un campo magnético exterior no penetran en el material y la orientación de sus dominios magnéticos crean un campo magnético interno en sentido contrario al citado campo externo.

En la Figura 12 se observa que las líneas de fuerza de un imán penetran en el material paramagnético/ferromagnético (derecha), mientras que en un material diamagnético (izquierdo) las líneas de fuerza del imán no penetran en aquel.

Figura 12. Penetración de líneas de fuerza en materiales diamagnéticos paramagnéticos y

ferromagnéticos

1.2 MAGNETIZACIÓN PRODUCIDA POR MEDIO DE CORRIENTES ELÉCTRICAS Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, como una barra o hilo de cobre, se

genera un campo magnético alrededor del conductor (Figura 13).

Figura 13. Campo Magnético

La dirección de las líneas de fuerza magnéticas es siempre de 90 grados con respecto a la dirección del flujo de corriente eléctrica. Esta definición corresponde la regla del sacacorchos de Maxwell: el sentido de las líneas de fuerza coincide con aquel en que ha de girar la cabeza de un sacacorchos, para que avance en la dirección de la corriente.

Otra forma fácil para determinar la dirección del flujo magnético es imaginando que tomamos el conductor con nuestra mano derecha, con el pulgar extendido en la dirección de flujo de la corriente eléctrica. El resto de dedos que sujetan el conductor nos muestra la dirección del flujo magnético. Esto se conoce como la regla de la mano derecha (Figura 14).

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Figura 14. Regla de la mano derecha

Cuando el conductor es recto o tiene una curvatura uniforme, la densidad de flujo o número de líneas de fuerza por unidad de área es uniforme a lo largo del conductor y disminuye uniformemente cuando aumenta la distancia al conductor.

1.2.1 Campo magnético alrededor de un conductor rectilíneo y campo producido por una bobina por la que pasa la corriente eléctrica

1.2.1.1 Magnetización circular (Conductor rectilíneo) Dado que un objeto ferromagnético es de hecho un conductor, el flujo de corriente eléctrica que

atraviesa el objeto produce un campo magnético de la misma manera que el conductor de cobre citado anteriormente.

Este campo magnético es conocido como campo magnético circular, ya que sus líneas de flujo magnético forman unas curvas cerradas alrededor del objeto (Figura 15).

Figura 15. Campo Magnético Circular

Una característica de los campos magnéticos circulares es que las líneas de flujo magnético forman curvas cerradas, sin polos magnéticos. Dado que las partículas magnéticas sólo son atraídas donde existen líneas de flujo que entran y salen de la superficie del objeto, las discontinuidades sólo aparecerán en aquellos casos en que la discontinuidad atraviese las líneas de flujo. Por ello la acumulación de partículas magnéticas formará una indicación localizada exactamente donde exista la discontinuidad.

1.2.1.2 Campo producido por una bobina (Magnetización longitudinal) La corriente eléctrica puede emplearse para inducir campos magnéticos longitudinales en

materiales ferromagnéticos. Cuando un conductor se dispone en forma de bobina y se hace pasar una corriente eléctrica, se

crea, alrededor de dicho conductor, un campo magnético orientado en dirección longitudinal (Figura 16).

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Figura 16. Campo Magnético Longitudinal

La aplicación de la regla de la mano derecha muestra que el campo magnético en cualquier punto de la bobina es de dirección longitudinal.

Cuando se coloca dentro de la bobina por la que circula una corriente eléctrica un objeto ferromagnético, las líneas de flujo magnético se disponen en dirección longitudinal. Un objeto que ha sido magnetizado longitudinalmente se caracteriza por tener polos en sus extremos (Figura 17).

Figura 17. Magnetización por un solenoide

Cuando un objeto magnetizado longitudinalmente contiene una discontinuidad transversal, se produce un campo de fuga que atrae las partículas magnéticas y forman una indicación (Figura 18).

Figura 18. Magnetización por una bobina

1.2.1.3 Magnetización multidireccional Cuando se ensaya un material para detectar discontinuidades orientadas en distintas direcciones,

es una práctica habitual realizar dos ensayos, uno con magnetización longitudinal y otro con magnetización circular. Se aplican al objeto dos o más campos en direcciones distintas y en sucesiones rápidas de forma secuencial.

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Cuando esto se lleva a cabo, se forman indicaciones de partículas magnéticas en función de la orientación que presenten las discontinuidades con relación a las direcciones de los campos. Estas indicaciones persisten mientras se mantienen las variaciones rápidas de la corriente eléctrica.

1.2.2 Definiciones

1.2.2.1 Dirección de campo magnético En un objeto magnetizado la dirección del campo magnético, dentro del objeto, está definida por el

sentido sur-norte de los polos del objeto. El paso de una corriente eléctrica a través de un conductor ferromagnético origina un campo

magnético el cual es perpendicular a la dirección del flujo eléctrico y su dirección viene dada por la regla de sacacorchos o de la mano derecha. (Ver punto 1.2.1)

1.2.2.2 Intensidad de campo magnético Es la medida de la intensidad del campo magnético en un punto. Su unidad de medida es amperios/metro (S.I.) y Oersted. (c.g.s.) 1 amperio/metro ≈ 1,310 -2 Oersted o Gauss de inducción magnética.

1.2.2.3 Flujo magnético Es el número total de líneas de fuerza que existen en un circuito magnético o en un área

determinada. Un campo magnético esta formado por líneas de flujo. Inicialmente su unidad de medida era el

maxwell siendo un maxwell una línea de flujo. En el Sistema Internacional la unidad de medida es el weber (Wb), siendo 1 Wb = 108 líneas de flujo.

1 Wb = 108 maxwell = 108 líneas de flujo.

1.2.2.4 Densidad de flujo magnético Es el flujo magnético normal por unidad de superficie, es decir, es el número total de líneas de

fuerza que pasan transversal mente una unidad de superficie. Inicialmente su unidad de medida era el Gauss, siendo 1 Gauss = Maxwell/cm2. Con posterioridad el Gauss, como unidad de densidad de flujo, se redefinió, siendo actualmente la

unidad medida en el Sistema Internacional el tesla (T). 1 tesla = Wb/m2

donde 1 Gauss = 10 -4 tesla y 1 línea de flujo/pulgada2 = 0,155·10-5 teslas. Un tesla corresponde a una densidad de flujo magnético tal que produce una fuerza de un Newton

sobre una carga de un culombio que se mueve perpendicularmente al campo.

1.2.2.5 Campo magnético En un objeto magnetizado, el campo magnético es la zona del objeto así como el espacio que lo

rodea en el cual existen fuerzas magnéticas. Esto también es de aplicación cuando se trata de un conductor por el que circula una corriente eléctrica.

Práctica VIII


Un campo magnético esta constituido por líneas de flujo magnético o líneas de fuerza. La unidad de medida de la magnetización en el Sistema Internacional es amperio/metro.

1.2.3 Cálculo de la intensidad de campo producida por una corriente a través de un conductor o a través de una bobina

1.2.3.1 Intensidad del campo generado por una corriente rectilínea de gran longitud Una corriente eléctrica rectilínea crea un campo magnético circular como el indicado en la Figura

9, cuyas líneas de inducción magnética rodean al hilo conductor. La densidad de flujo magnético a una distancia “R” del hilo conductor por el que pasa una corriente

eléctrica de intensidad “I” toma el valor:

RIB o πµ 2/=

Siendo oµ el coeficiente de permeabilidad del aire. La intensidad del campo magnético será igual a:

RIH π2/=

1.2.3.2 Intensidad de campo generado por una espira circular y un solenoide Cuando una corriente eléctrica recorre un solenoide, excita en su interior un campo magnético.

Para medir cuantitativamente el valor de esta “excitación” se puede tomar una aguja magnética, susceptible de girar alrededor de un eje vertical y provista de un resorte antagonista, tal como se indica en la Figura 8.

Una escala tomada arbitrariamente puede servir para medir las desviaciones de la aguja y por consiguiente, para comprobar excitaciones diversas. Se dice que dos solenoides producen la misma excitación cuando la aguja anterior sufre la misma desviación al colocarla sucesivamente en el interior de cada uno. Análogamente, un solenoide crea una excitación doble que otro cuando la aguja experimenta una excitación doble.

Mediante este aparato, se encuentra que la desviación de la aguja es constante, mientras lo es el cociente NI/L, en el cual “N” representa el número total de espiras del solenoide, “I” la intensidad de la corriente que lo recorre y “L” su longitud.

La intensidad de campo magnético que genera la bobina se determina a través de la siguiente expresión:

H = NI / L Donde H tiene carácter vectorial ya que si se invierte el sentido de la corriente, también lo hace el

sentido de giro de la aguja del magnetoscopio. El sentido positivo de H es el mismo del campo magnético definido anteriormente; es decir, el sentido S-N dentro del solenoide.

La densidad de flujo magnético viene dada por la expresión:

LNIB o /µ=

Siendo “N” el número de espiras y “L” la longitud del solenoide

Práctica VIII


1.2.4 Relación entre fuerza magnetizante, densidad de flujo y permeabilidad Un campo magnético ejerce una fuerza sobre una carga eléctrica móvil o sobre un polo magnético

que se encuentren en el mismo. Para definir completamente el estado magnético en un punto, es preciso introducir un nuevo vector

“B”, llamado inducción magnética o densidad de flujo magnético, o bien por el vector “H” de intensidad de campo magnético. (Un vector es una cantidad dotada de una magnitud y una dirección). Ambas magnitudes, tal como se ha indicado anteriormente, se relacionan entre si por medio de la ecuación:

HB µ= donde µ es una constante denominada permeabilidad magnética y que es característica del

medio. La magnitud B se introduce experimentalmente en la Física determinando el valor de la fuerza que

experimentan diferentes cargas moviéndose de distintas maneras, bajo el efecto de un campo magnético, La relación que se obtiene entre la densidad de flujo o inducción magnética y la citada fuerza es siguiente:

BsenvqF ··· α= Donde “q” es la carga eléctrica en movimiento, “v” es la velocidad con que se desplaza a través del

campo magnético, “α “ el ángulo que forma el campo magnético y la trayectoria de la carga. Un campo magnético ejerce una fuerza sobre una carga eléctrica en movimiento por lo que un

conductor eléctrico por el que circule una corriente eléctrica también estará sometido a una fuerza magnética.

Cuando un conductor de longitud “L”, a través del cual circula una corriente eléctrica de intensidad “I”, es sometido a la acción de un campo magnético, la corriente eléctrica es desviada lateralmente con una fuerza proporcional a la intensidad magnética “B”, a la intensidad de corriente “I” y a la longitud “L” de corriente afectada por el campo.

B= F/IL

1.2.5 Curva inicial, lazo de histéresis Sí se coloca una pieza de acero sin magnetizar dentro de una bobina o solenoide, a través de la

que está circulando corriente alterna, se puede estudiar la relación que existe entre la intensidad del campo magnético “H”, que aquella produce, y la densidad de flujo “B”. Dicha relación no es lineal por lo que un cambio en la intensidad del campo magnético “H” producirá un mayor o menor cambio en la densidad de flujo “B”.

Cuando se aumenta la intensidad del campo magnético “H”, en pequeños incrementos y se mide la densidad de flujo “B” para cada intervalo, se puede representar gráficamente la relación existente entre “H” y “B”. Esta representación gráfica se conoce con el nombre de curva de histéresis (Figura 19).

Práctica VIII


Figura 19. Curva de histéresis completa

La línea punteada, que se inicia en el punto “O” y finaliza en el punto “A”, se conoce como la curva virgen para esta pieza de acero y muestra el punto de saturación “A” del material o la máxima densidad de flujo que se puede obtener para dicha pieza. De la curva de histéresis se pueden deducir muchas cosas, acerca de la pieza.

A continuación se analiza la curva por tramos: Partiendo del punto “O”, de la Figura 20, a lo largo de la línea punteada, la densidad de flujo

aumentará, según vaya incrementándose la intensidad del campo magnético, hasta que se alcance un punto, a partir del cual cualquier aumento en la intensidad del campo magnético no incrementa la densidad de flujo. En este punto “A” el acero está saturado. Cuando la intensidad del campo magnético se reduce, la densidad de flujo decae lentamente y cuando la intensidad del campo magnético alcanza el valor cero, punto “B” de la curva, el material posee un valor de densidad de flujo determinado. La distancia entre los puntos “O” y “B” representa el magnetismo residual en la pieza.

La capacidad de un material ferromagnético, para retener cierta cantidad de magnetismo residual, se conoce como “retentividad”.

Figura 20. Curva parcial de histéresis

Si la intensidad del campo magnético es invertida, como es el caso con corriente alterna y se incrementa gradualmente, en dirección inversa, la densidad de flujo se reduce a cero, en el punto “C” de la Figura 21.

Con la densidad de flujo reducida a cero, en el punto “C”, se puede determinar la fuerza coercitiva de la pieza.

Práctica VIII



La fuerza coercitiva se define como la intensidad del campo magnético inverso requerido para eliminar el magnetismo residual en el material.

Cuando la intensidad del campo magnético inverso se incrementa a partir del punto “C”, la densidad de flujo aumenta hacia el punto de saturación, en dirección inversa, punto “D” de la Figura 22, El punto “D”, en la curva de histéresis, es el punto de máxima saturación, en la dirección inversa. En otras palabras, la pieza ha sido magnetizada, hasta su punto de máxima densidad de flujo, en la dirección inversa.


Al reducir nuevamente a cero la intensidad del campo magnético, punto “E” de la Figura 23 en la dirección inversa, tendremos magnetismo residual inverso, La distancia entre el punto “G” y “E” representa la retentividad o la capacidad del material para retener magnetismo residual.


Al incrementar la fuerza de magnetización en la dirección original, completamos el ciclo o curva de histéresis, (Figura 24) y se establece un campo magnético residual en la dirección inversa, que cuando

Práctica VIII


sea necesario eliminarlo requerirá la aplicación de una intensidad de un campo magnético de magnitud “F”, igual al valor correspondiente a la fuerza coercitiva del material.

Figura 24. Curva de histéresis completa

Una pieza de un acero muy duro es difícil de magnetizar, pero retendrá un campo magnético residual mayor, Si se trazara una curva de histéresis para el caso de un acero muy duro, la distancia entre “O” y “F” sería mayor que para un acero blando, ya que la fuerza coercitiva sería más fuerte, porque una pieza de acero muy duro retendrá un campo magnético residual más fuerte y la intensidad del campo magnético inverso requerido para eliminar el magnetismo residual tendrá que ser mayor.

La Figura 25 muestra una curva típica de histéresis, para piezas de acero muy duro.

Figura 25. Curva típica de histéresis de un acero duro

Una curva de histéresis ancha indica que el material es difícil de magnetizar, tendrá alta reluctancia.

Resumiendo, esta curva muestra que un acero duro tendrá las siguientes características: • BAJA PERMEABILIDAD: Difícil de magnetizar. • ALTA RETENTIVIDAD: Retiene un campo magnético residual fuerte. • ALTA FUERZA COERCITIVA: Requiere de una gran fuerza de magnetización inversa,

para eliminar el magnetismo residual. • ALTA RELUCT ANClA: Gran resistencia a la fuerza de magnetización. • ALTA CANTIDAD DE MAGNETISMO RESIDUAL: Retiene un campo magnético residual

mayor. Una curva delgada de histéresis muestra un material de poca retentividad. Ver Figura 26.

Práctica VIII


Figura 26. Curva típica de histéresis de un acero suave

Este tipo de curva muestra las cualidades de materiales suaves, como el hierro, con un bajo contenido de carbono. La fuerza coercitiva es menor, debido a que el material retiene solamente un débil campo magnético residual. Resumiendo, esta curva muestra que el hierro suave tendrá las siguientes características:

• ALTA PERMEABILIDAD: Fácil de magnetizar. • BAJA RETENTIVIDAD: Retiene un débil campo magnético residual. • BAJA FUERZA COERCITIVA: Requiere de una fuerza de magnetización inversa baja,

para el residual. • BAJA RELUCTANClA: Poca resistencia a la fuerza de magnetización. • BAJA CANTIDAD DE MAGNETISMO RESIDUAL: Retiene un débil campo magnético

residual.

1.2.6 Temperatura de Curie Se define el punto de Curie, como aquella temperatura en la cual los materiales ferromagnéticos

no pueden ser magnetizados por fuerzas externas y en la cual pierden su magnetismo residual. Todos los materiales ferromagnéticos que posean flujo magnético pueden desmagnetizarse

calentándolos a una temperatura igualo superior a la del punto de Curie y dejándolo enfriar a temperatura ambiente.

El cambio de material ferromagnético a paramagnético en el punto de Curie se invierte cuando se enfría el material y vuelve a ser ferromagnético, habiéndose perdido su magnetismo residual.

La mayoría de los metales presentan un punto de Curie comprendido entre 650 y 870º C.

1.2.7 Influencia del material en el campo magnético En el punto 1.1.9 se ha tratado la influencia de los campos magnéticos sobre materiales, según

sean ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos, a partir de sus correspondientes valores de “mr' (permeabilidad magnética relativa) y “Xm” (susceptibilidad magnética). En este punto se expondrá como se distribuye el campo magnético generado por distintos tipos de corriente eléctrica, al pasar por un conductor ferromagnético y no ferromagnético.

Práctica VIII


1.2.7.1 Distribución del campo magnético producido por paso de corriente continua a través de un conductor no ferromagnético, macizo La distribución del campo en el interior de un conductor no ferromagnético, tal como una barra de

cobre cuando pasa una corriente continua es distinta a la distribución exterior a la barra, (Figura 27).

Figura 27. Corriente continua y conductor no ferromagnético

En cualquier punto interior de la barra, el campo magnético es debido sólo a la fuente de corriente que fluye en el metal entre este punto y el centro de la barra; es decir, a través de un cilindro cuyo radio sea la distancia del centro de la barra al punto en cuestión. En consecuencia, el campo aumenta linealmente desde cero hasta un máximo en la superficie. Fuera del conductor, el campo decrece según la curva mostrada en la Figura 27, como si la corriente estuviera concentrada en el centro de la barra, de manera que si R es el radio de la misma y el campo de la superficie es H, el campo a una distancia 2R del centro será H/2; a 3R, H/3, etc.

1.2.7.2 Distribución del campo magnético producido por paso de corriente continua a través de un conductor ferromagnético, macizo Si el conductor es de acero u otro material ferromagnético se tendrá la misma distribución del

campo magnético, pero la fuerza del campo será mucho mayor (comparar la Figura 27 con la Figura 28). Si el diámetro del conductor es el mismo, el campo en su centro será también nulo, pero en la

superficie será “m· H”, siendo “m” la permeabilidad magnética del material, pudiendo llegar a valer 1.000 ó 2.000 veces el campo de un conductor no magnético. Sin embargo, justo fuera de la superficie, la fuerza del campo baja exactamente al mismo valor que para un conductor no ferromagnético y el campo en el exterior presenta la misma curva de distribución.

Figura 28. Corriente continua y conductor ferromagnético

Práctica VIII


1.2.7.3 Distribución del campo magnético producido por paso de corriente alterna a través de un conductor ferromagnético, macizo En los casos anteriores se ha supuesto el paso de corriente continua (c. c.) a través del conductor.

Si la corriente es alterna (c.a.), es sabido que tenderá a concentrarse en la superficie del conductor y esta tendencia será más pronunciada cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente. A las frecuencias usuales (50 ciclos) esta tendencia es apreciable, especialmente en materiales ferromagnéticos.

Por consiguiente, si la densidad de corriente es mayor en los campos externos del conductor, la densidad del campo será pues mayor en estas zonas (Figura 29).

Figura 29. Corriente alterna y conductor ferromagnético

1.2.8 Medición de la intensidad del campo magnético Tal como se ha indicado en el punto 1.2.3.2, en una bobina de prueba como la indicada en la

Figura 8, la intensidad del campo magnético que genera se determina a través de la expresión: H = NI / L

Si se actúa sobre la resistencia variable “R” del solenoide, se modifica el valor de la intensidad de la corriente que lo recorre, con ello se observa que las desviaciones de la aguja son proporcionales a dicha intensidad. Por tanto existe proporcionalidad entre las desviaciones y la excitación correspondiente. La escala que se había graduado arbitrariamente, puede ya hacerse en amperios-vuelta/metro y se puede ahora utilizar el aparato, al que puede llamarse magnetómetro, para medir directamente cualquier excitación magnética.

Para hallar el valor de la excitación en cualquier punto de un campo magnético, se puede proceder de dos maneras. Una es utilizar el magnetómetro y determinar el valor de la desviación de la aguja. Otra es mediante un pequeño solenoide, recorrido por una corriente, cuya dirección e intensidad sea tal, que anule el campo magnético existente en el punto considerando. El correspondiente valor de NI/L de este solenoide, cambiado de signo, suministra el valor de la excitación magnética en dicho punto.

Práctica VIII


1.3 CAMPO MAGNÉTICO DE FUGA

1.3.1 Campo de fuga

1.3.1.1 Origen Tal como se indicó en el punto 1.1.3, todos los imanes tienen las líneas de fuerza magnéticas que

fluyen por su interior desde el polo sur hacia el polo norte. La fuerza con que un imán atrae a otros materiales magnetizables hacia los polos magnéticos, es conocida como flujo magnético. El flujo magnético está formado por todas las líneas de fuerza.

Consideremos la naturaleza de las líneas de fuerza en imanes, de formas diferentes. El imán más común es el imán de herradura. En el imán de herradura, el flujo magnético o las líneas de fuerza entrarán o abandonarán el imán

por los polos (Figura 30). El imán de herradura atraerá otros materiales magnetizables solamente donde las líneas de fuerza

salgan o entren al imán. Si el imán de herradura lo cerramos, formando casi un círculo, (Figura 31), éste se comporta de

manera idéntica al imán de herradura. Si, en vez de tener un imán circular abierto, tenemos un imán circular cerrado, las líneas de fuerza

o flujo están contenidas completamente dentro del círculo, ya que no existen polos, y por lo tanto este imán no atrae a otros materiales ferromagnéticos.

Figura 30. Imán de herradura

Figura 31. Imán circular abierto

Práctica VIII


Supongamos que el imán circular completo tiene una grieta en la superficie exterior. Una grieta en el imán interrumpe el flujo uniforme de las líneas de fuerza, algunas de las cuales se verán forzadas a salir del imán. Éstas crean un campo magnético, con un polo norte y un polo sur. Las líneas de fuerza, que se ven forzadas a salir del imán como resultado de una grieta, se conocen como fugas de flujo.

Por lo tanto, si se espolvorean partículas magnéticas sobre el citado imán, éstas serían atraídas por los polos creados por la grieta, dándonos una indicación, por el amontonamiento de partículas en la zona del defecto.

Si ahora enderezamos el imán de herradura, tendríamos un imán de barra. El imán de barra tiene las mismas características que el imán de herradura. Las líneas de fuerza o

flujo fluyen del polo sur hacia el polo norte. Las partículas magnéticas serán atraídas hacia los polos, únicamente donde las líneas de fuerza o flujo abandonan o entran al imán.

Una grieta en el imán de barra causaría, también, fugas de flujo. Las líneas de fuerza en el fondo de la grieta tienden a seguir la línea de menor resistencia y

permanecen en el imán. Las líneas de fuerza que pasan a través de área de la grieta tienden a ser forzadas hacia la

superficie. Algunas de estas líneas de fuerza saltan por encima de la grieta. Aquellas líneas de fuerza que saltan por encima y a través de la grieta, causan fugas de flujo y forman sus polos norte y sur donde se ha originado la grieta (Figura 32).

Figura 32. Fugas de flujo magnético originadas por una discontinuidad en un imán longitudinal

Si ahora consideramos un imán de barra, con un corte en el centro (Figura 33), también tendríamos fugas de flujo.

Figura 33. Fugas de flujo magnético originadas por un chavetero en una pieza magnetizada

longitudinalmente

El imán con el corte en el centro se comporta de la misma forma que el imán de barra con la grieta.

En cualquier imán, los materiales como el hierro y el acero serán atraídos hacia los polos. Si ahora observamos un imán con una irregularidad superficial, tal como una superficie ondulada,

en la zona de la superficie irregular ondulada las líneas de fuerza permanecen dentro del imán. Las líneas de fuerza tienden a seguir la trayectoria de menor resistencia, las cuales permanecen dentro del imán. Como resultado, no se crean polos magnéticos, ni fugas de flujo (Figura 34).

Práctica VIII


Figura 34. Líneas de fuerza en un material con cambio de sección

Supongamos que tenemos otro imán, al que le hemos practicado una entalla inferior. Dicha entalla crea nuevos polos que distorsionan las líneas de flujo magnético internas.

Si la entalla está lo suficientemente próxima a la superficie opuesta del imán, las líneas de flujo magnético que circulan por la entalla y por encima de ella pueden verse distorsionadas por la misma, obligando a que las líneas de flujo salgan al exterior por la cara opuesta a la entalla (Figura 35).

Figura 35. Líneas de fuga de flujo magnético, producidas por una entalla

Lo anterior es extrapolable a discontinuidades subsuperficiales. Por ello, el método de ensayo por partículas magnéticas también permite detectar discontinuidades que, aún no siendo superficiales, están próximas a la superficie.

1.3.1.2 Aspectos técnicos del campo de fuga en las discontinuidades Tal como ya se ha indicado anteriormente las líneas de flujo magnético que se ven obligadas a

salir y a entrar en un material magnetizado, como consecuencia de la existencia de discontinuidades, son capaces de atraer partículas magnéticas y evidenciar así la existencia de dichas discontinuidades.

1.3.1.2.1 Distorsión de las líneas de flujo La distorsión que producen las discontinuidades en las líneas de flujo y que a su vez originan o

pueden originar un flujo magnético de fuga y por lo tanto indicaciones, depende de factores tales como: • El número de líneas de flujo magnético que se ven afectados por la discontinuidad. • La densidad de flujo magnético del material. • La profundidad de la discontinuidad. • La anchura de la discontinuidad (separación de polos). • Que la discontinuidad sea superficial o subsuperfical. • La profundidad a la que se halle la discontinuidad (para discontinuidades subsuperficales). • La orientación de la discontinuidad (Figura 36).

La discontinuidad con orientación “a” producirá una acumulación mayor de partículas magnéticas que la que tiene la orientación “b”, mientras que la orientación “c” no producirá ninguna indicación ya que no se producen líneas de fugas.

Práctica VIII


1.3.1.2.2 Curvatura del campo de fuga de flujo magnético Con relación a la ubicación de una discontinuidad, superficial o subsuperficial, se debe tener

presente que las discontinuidades estrechas y abiertas a la superficie producen un campo de fuga de flujo magnético altamente curvado, mientras que en las discontinuidades subsuperficiales dicho campo de fuga será menos curvado.

Cuando mayor sea el curvado del campo de fuga mayor es la habilidad de las partículas magnéticas para fijarse en la discontinuidad. Por ello, la detección de discontinuidades superficiales por el ensayo de partículas magnéticas podrá llevarse a cabo con intensidades de campo menores que en el caso de que se trate de discontinuidades subsuperficiales.

Figura 36. Flujo de campos de fuga producidos por diferentes orientaciones de una discontinuidad

Asimismo y en función de la retentividad del material y del grado de curvatura del campo de fuga que originan las discontinuidades, el ensayo de partículas magnéticas podría llevarse a cabo con el magnetismo residual de la pieza.

1.3.1.2.3 Efecto de la sobremagnetización En el ensayo de partículas magnéticas es importante alcanzar una intensidad de campo y una

densidad de flujo adecuados dentro del objeto, que produzcan un campo de fuga de flujo magnético suficiente para atrapar las partículas magnéticas en las discontinuidades.

Si producimos una excesiva magnetización las partículas magnéticas también se acumularán en zonas donde existan fugas de flujo no producidas por discontinuidades.

Cuando esto ocurre se formarán falsas indicaciones (ver punto 2.2.3), y se dice que el objeto está sobremagnetizado. En algunos casos puede no ser posible distinguir entre falsas indicaciones e indicaciones producidas por discontinuidades. Cuando se sospeche que esto sucede, puede ser conveniente verificar el resultado del ensayo con otro método no destructivo.

Las falsas indicaciones pueden originarse como consecuencia de cambios locales de permeabilidad debidos a tensiones locales (ver punto 2.2.3).

Una posible solución a la excesiva magnetización podría ser magnetizar la superficie de la pieza únicamente. Esto puede conseguirse empleando corriente alterna y su correspondiente efecto de superficie (skin).

Práctica VIII


1.3.1.2.4 Relación entre el campo de fuga de flujo magnético y la atracción que éste produce sobre las partículas magnéticas

La habilidad de los campos de fuga para atraer las partículas magnéticas depende, además de factores tales como los citados en el punto 1.3.1.2.1, de:

• La fuerza magnética existente entre el campo de fuga de flujo magnético y las partículas magnéticas.

• Las fuerzas gravitatorias, que pueden actuar “empujando” las partículas magnéticas dentro o fuera de la discontinuidad.

• Para el método de partículas magnéticas húmedas, intervienen también las fuerzas de tensión superficial existente entre la superficie del objeto y el del medio que contiene las partículas magnéticas.

Algunas de estas fuerzas dependen de la orientación de la discontinuidad, el campo gravitacional terrestre, la forma, tamaño y permeabilidad de las partículas magnéticas y del medio que contienen las mismas.

Práctica VIII


2. CREACIÓN DE CAMPOS MAGNÉTICOS Tal como se ha indicado anteriormente, en el ensayo de partículas magnéticas se debe

magnetizar la pieza a ensayar. Esta magnetización se puede llevar a cabo mediante el empleo de imanes o de corriente eléctrica. En esta parte nos centraremos en la creación de campos magnéticos originados por el paso de

corriente eléctrica a través de un conductor.

2.1 TIPOS DE CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN Una corriente eléctrica es un flujo de carga eléctrica que circula por un conductor. Su intensidad se

mide en Amperios. En un inicio se creía que la mejor opción para llevar a cabo un ensayo por partículas magnéticas

era empleando, como corriente de magnetización, corriente continua suministrada por baterías eléctricas.

2.1.1 Corriente continua La corriente continua consiste en un flujo de cargas eléctricas cuya intensidad no varia con el

tiempo. Es decir su intensidad se mantiene constante (Figura 37).

Figura 37. Intensidad de una corriente eléctrica continua

A medida que los conocimientos de los procesos de partículas magnéticas iban aumentando, se dispuso de otros tipos de corrientes magnetizantes: corriente alterna, corriente alterna rectificada (continua de media onda y corriente continua de onda completa)

2.1.2 Corriente alterna La corriente alterna consiste en un flujo de cargas eléctricas cuya intensidad varia de forma

periódica con el tiempo. Esta variación de intensidad tiene, tal como puede observarse en la figura, una forma sinusoidal (Figura 38).

Figura 38. Corriente Alterna

Práctica VIII


Si analizamos la figura se aprecia que la intensidad de corriente va aumentando desde cero a un valor máximo positivo, a partir del cual dicho valor disminuye hasta alcanzar el valor de cero. Llegado a este punto, la dirección de la corriente eléctrica se invierte y alcanza un valor negativo mínimo a partir del cual la intensidad aumenta hasta alcanzar otra vez el valor de cero. El tiempo que transcurre en el proceso citado se llama ciclo, definiéndose un Hercio (Hz) como un ciclo por segundo.

En los países europeos la corriente alterna se invierte 50 veces por segundo, es decir en un segundo la corriente describe 50 ciclos o lo que es lo mismo tiene una frecuencia de inversión de 50 Hz. En Estados Unidos y otros países afines, la corriente alterna tiene una frecuencia de 60 Hz. .

2.1.3 Corriente rectificada La rectificación de una corriente alterna consiste en la obtención de una corriente eléctrica

unidireccional sin modificar, de forma intencionada, las crestas de sus ondas. Si se hace pasar una corriente alterna a través de un rectificador simple, se consigue cortar o

bloquear el flujo de corriente negativo. Ello conducirá a la obtención de un tipo de corriente pulsante, cuyos pulsos se inician en cero,

alcanzan un valor positivo máximo, y disminuyen hasta alcanzar un valor cero, el cual se mantiene hasta que se inicia el siguiente ciclo. Este tipo de corriente eléctrica se denomina corriente continua rectificada de media onda o corriente continua de media onda (Figura 39).

Figura 39. Corriente continua rectificada de media onda

Si se hace pasar una corriente alterna a través de un rectificador que en vez de eliminar el flujo de corriente negativa lo invierta, se obtendrá una corriente eléctrica a la que se le habrá duplicado el número de pulsos positivos. Este tipo de corriente eléctrica se denomina corriente continua rectificada de onda completa (Figura 40).

Figura 40. Corriente continua rectificada de onda completa

Existen otros tipos de corriente alterna como la corriente trifásica, la corriente continua trifásica rectificada, etc., las cuales quedan fuera del alcance de este punto.

Para todos los propósitos prácticos, la corriente alterna (c.a.) se usa para detectar los defectos superficiales, mientras que la corriente rectificada o corriente continua se usa cuando el defecto está probablemente bajo la superficie.

La capacidad para detectar defectos subsuperficiales y el límite de la profundidad es un concepto subjetivo. Depende de muchos factores, así como de las condiciones de ensayo. Defectos descubiertos

Práctica VIII


en laboratorio, o en una pieza ideal, pueden no ser detectados por un inspector de soldaduras trabajando en condiciones adversas, en un foso, en campo o en invierno, por ejemplo.

El tamaño y la orientación del defecto subsuperficial pueden también tener un gran efecto, debido a que las fugas de flujo sobre la superficie se presentarán como una indicación poco definida. Este puede no ser fácilmente detectado si existe, con relación al fondo de la pieza (superficie), poco contraste.

2.1.4 Corriente pulsante La corriente pulsante consiste en un tren de pulsos eléctricos a intervalos predeterminados. Los pulsos eléctricos se inician en cero, alcanzan un valor positivo máximo y disminuyen hasta

alcanzar un valor cero, el cual se mantiene hasta que se inicia el siguiente ciclo (Figura 41).

Figura 41. Corriente pulsante

Un tipo de corriente pulsante es la corriente rectificada de media onda (ver punto 2.1.3).

2.1.5 Corriente instantánea La corriente instantánea es un tipo de corriente la cual se forma y se almacena hasta que se

consigue un valor de intensidad de corriente determinado. Ello se consigue con el uso de condensadores. Sólo a partir de un valor fijado se produce la descarga de los condensadores los cuales dan paso a la totalidad de la corriente almacenada. Normalmente en el ensayo por partículas magnéticas el valor de la intensidad de la corriente instantánea se determina para conseguir que el objeto a examinar quede magnéticamente saturado.

2.1.6 Diferencia entre corriente continua y alterna: características y aspectos técnicos Cuando se magnetiza un objeto o material con corriente continua, esta se distribuye

uniformemente a través de su sección. El campo magnético creado, así como, su densidad de flujo son máximos en la superficie exterior y cero en el eje central del objeto. Por el contrario, la magnetización de un objeto o material con corriente alterna crea un campo magnético el cual se sitúa en las proximidades de la superficie exterior. Ello es consecuencia del efecto piel (skin effect). Dicho fenómeno se describe en el punto 2.1.7.

Esta diferencia de comportamiento entre ambos tipos de corrientes conllevará, a la hora de realizar un examen por el método de partículas magnéticas, la existencia de ventajas y desventajas.

2.1.6.1 Corriente continua (c. c.) Suele emplearse en la detección de defectos subsuperficiales, generalmente utilizando baterías. El tipo de corriente es constante y corresponde a la medida del amperímetro. a) Ventajas:

• Detecta defectos subsuperficiales. • No precisa de medios de suministro eléctrico.

Práctica VIII


b) Desventajas: • El peso de las baterías. • Vida limitada de la batería cuando se deben emplear altas intensidades de corriente. • No se realza la discontinuidad debido a que las partículas magnéticas no están sometidas

a vibración.

2.1.6.2 Corriente alterna (c. a.) Producida como una onda de forma sinusoidal con valores de corriente positivos y negativos.

Debido al efecto piel, consecuencia del efecto inductivo originado a raíz de la inversión de la corriente, el flujo magnético se concentra en la superficie del objeto, solamente se usa en la detección de discontinuidades superficiales.

a) Ventajas: • La corriente para los valores requeridos puede ser normalmente suministrada a través de

las fuentes de suministro eléctrico industrial. • Las máquinas de corriente alterna son relativamente baratas y simples. • Debido a la fluctuación de la corriente, la partícula magnética vibrará y emigrará

rápidamente hacia las fugas de flujo. Esto hace que las indicaciones de la discontinuidad se definan con facilidad.

• Los campos magnéticos producidos son más fáciles de eliminar durante los procesos de desmagnetización.

b) Desventajas: • Solamente detecta con exactitud discontinuidades superficiales. • Algunas especificaciones no permiten el empleo de corriente alterna en el ensayo de

componentes con recubrimiento, si este supera el espesor determinado. • La densidad de flujo del objeto a ensayar puede no tener su valor de pico (máximo),

dependiendo de donde se encuentre el ciclo de magnetización cuando se cierra el paso de corriente magnetizante.

Un amperímetro que indique corriente alterna generalmente mide el valor eficaz. Por ello, para calcular el valor de pico de corriente, la lectura del amperímetro debe multiplicarse por 2 , es decir por 1,414.

2.1.7 Efecto piel Cuando se emplea corriente alterna como corriente magnetizante, se produce un fenómeno

llamando efecto piel, por el cual la magnetización se localiza cerca de la superficie del objeto que se magnetiza.

Cuanto mayor es la frecuencia de la corriente magnetizante empleada, más se acentúa el efecto piel, es decir, la magnetización producida es más superficial.

Al concentrarse el flujo magnético en la superficie del objeto el empleo de corriente alterna, como corriente de magnetización, se limitará a la detección de discontinuidades superficiales, Además, en

Práctica VIII


función de las normas y códigos aplicables, no se permitirá el uso de corriente alterna en la inspección de objetos/materiales que tengan un espesor de recubrimiento superior a 0,08 milímetros.

2.2 TÉCNICAS DE MAGNETIZACIÓN La magnetización de la pieza, es la primera fase del ensayo por partículas magnéticas y tiene por

objeto “sumergir” la pieza en el seno de un campo magnético de intensidad y dirección conocidas. En función de la orientación esperada de las discontinuidades que se pretendan detectar a través

del ensayo de partículas magnéticas, se deberá escoger una dirección de magnetización adecuada, con objeto de que la orientación de la discontinuidad forme un ángulo comprendido entre 45 y 90º con relación a la dirección de las líneas de flujo magnético. (Ver Figura 17).

2.2.1 Magnetización circular, magnetización longitudinal Ya se ha indicado en puntos anteriores que los imanes permanentes y las bobinas, a través de las

cuales circula una corriente eléctrica, crean un campo magnético longitudinal, mientras que el paso de corriente a través de un conductor rectilíneo genera un campo magnético circular.

La magnetización por conductor central y la magnetización directa son técnicas que se basan en el principio de que un conductor rectilíneo genera un campo magnético circular.

2.2.1.1 Magnetización directa (circulación de corriente a través de la pieza) Por esta técnica, la magnetización se obtiene mediante el paso de corriente a través de la longitud

de la pieza a examinar. Ésta produce un campo magnético circular que es perpendicular a la dirección del flujo de corriente en la pieza.

Cuando fluye una corriente eléctrica a través de un material ferromagnético, el campo magnético se establece dentro del material. Las líneas de fuerza permanecen dentro de él, porque es permeable y conduce fácilmente las líneas de fuerza. También en este caso el campo magnético se encuentra a 90º con respecto a la dirección del flujo de corriente.

A continuación se representa, esquemáticamente un ejemplo típico de magnetización directa (Figura 42).

Figura 42. Magnetización directa de un anillo

Práctica VIII


2.2.1.2 Magnetización por conductor central Cuando circula electricidad a través de un conductor eléctrico, como puede ser una barra de

cobre, se establece un campo magnético alrededor de él. En la práctica, se utiliza este principio al poner una barra de cobre entre los cabezales, o al colocar el propio cable conductor por el interior de la pieza, con simple vuelta o varias.

El conductor central se utiliza para establecer un campo magnético en objetos cilíndricos, como pueden ser tuberías y pequeños cilindros huecos. Este método es más efectivo que la magnetización con bobina, porque el campo magnético es máximo en la superficie del conductor central.

El campo magnético alrededor del conductor central crea un campo magnético circular, dentro de la pieza. Debido a que la densidad de flujo es máxima en la superficie del conductor central, el campo magnético inducido en la pieza será el máximo. Utilizando el conductor central, se establecerá el flujo magnético en las superficies internas y externas de la pieza. La densidad del flujo es máxima en la superficie interna y, dependiendo del espesor de la pared, algo menor en la superficie externa (Figura 43).

Figura 43. Magnetización por conductor central

El campo magnético circular, creado por el conductor central, detectará defectos que sean transversales a las líneas de flujo, como en el ejemplo anterior.

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

Es importante recordar que la densidad de flujo es máxima en la superficie de un conductor central, por lo tanto, las piezas huecas se introducirán en el conductor central y tendrán contacto directo con él, para así obtener un campo magnético máximo inducido en ellas.

2.2.1.3 Magnetización por corriente inducida El método de la corriente inducida se utiliza principalmente en grandes anillos o piezas con forma

de corona en los cuales el empleo de otros métodos no es aconsejable, por ejemplo la magnetización directa por el daño que podría producir un “quemado”. En la siguiente figura se muestra un diagrama típico de este sistema.

Práctica VIII


Este método consiste en la generación de una corriente eléctrica inducida sobre la pieza, la cual origina un campo magnético circular.

Para mejorar la densidad de flujo en el anillo a inspeccionar, se suele colocar en el centro del mismo un núcleo de material ferromagnético.

Figura 44. Magnetización por corriente inducida

2.2.2 Determinación de la sensibilidad máxima y densidad de flujo Podemos definir la sensibilidad como el grado de capacidad con que el ensayo de partículas

magnéticas detectará, en materiales ferromagnéticos, discontinuidades superficiales y subsuperficales. La sensibilidad de un ensayo de partículas magnéticas depende del tipo de partículas magnéticas

empleadas, el método de aplicación de las mismas (vía seca o húmeda), del equipo empleado, de la intensidad del campo magnético creado en la pieza y del método de magnetización.

La elección de! método de magnetización a emplear para la realización del ensayo de partículas magnéticas dependerá de los factores siguientes:

• Aleación, forma y acabado superficial del material. • Número de piezas a ensayar. • Valor de la densidad de flujo en el material. • Tipo de corriente magnetizante empleada. • Dirección del campo magnético aplicado. • Secuencia de aplicación de partículas magnética. • De la propia discontinuidad.

Dado que la aleación, forma de material y él número de piezas a ensayar son factores que ya están predeterminados, para obtener mayor sensibilidad deberemos actuar sobre el resto de los factores citados en este apartado, es decir: el tipo de partículas magnéticas, método de aplicación de las mismas, (vía seca o húmeda), el equipo a emplear, intensidad de campo magnético o densidad de flujo magnético (ambos factores se relacionan entre sí a través de la permeabilidad), tipo de la corriente magnetizante, dirección del flujo magnético, secuencia de aplicación de las partículas magnéticas (método residual o continuo) y de la propia discontinuidad.

Práctica VIII


2.2.2.1 Influencia de las partículas magnéticas La facilidad con que las partículas magnéticas formarán una indicación, originada por la presencia

de una discontinuidad, depende de varios factores. A continuación se indica la influencia de dichos factores sobre la sensibilidad, no obstante hay que tener en cuenta que lo indicado a continuación sólo es valido de forma general. En el punto 3.2.1 se entra a un análisis más profundo.

Permeabilidad magnética. A mayor permeabilidad se obtendrá mayor sensibilidad en el ensayo. Retentividad y fuerza coevativa. Cuando menores sean los valores asociados a estas

características, mejor será la sensibilidad del ensayo. Tamaño de las partículas. Las partículas magnéticas más pequeñas son más adecuadas para la

detección de pequeñas discontinuidades, mientras que las de mayor tamaño son más sensibles a discontinuldades poco profundas y anchas.

Forma de las partículas. Cuando más alargadas sean las partículas magnéticas empleadas en el examen mejor sensibilidad se obtendrá.

2.2.2.2 Influencia del método de aplicación de las partículas magnéticas Influye de forma decisiva en la sensibilidad del ensayo la situación de las discontinuidades

respecto a la superficie de la pieza. El método seco da mejores resultados cuando las discontinuidades son subsuperficiales, debido a la alta permeabilidad y favorable forma alargada de las partículas.

En la Figura 45 vemos la comparación de los métodos seco y húmedo en cuanto a su ~ capacidad para detectar discontinuidades subsuperficiales.

Figura 45. Comparación la sensibilidad de los métodos seco y húmedo con distintos tipos de corriente

Sin embargo, cuando se trata de discontinuidades superficiales muy finas, la superioridad del método húmedo es incuestionable, cualquiera que sea el tipo de corriente utilizada, Las discontinuidades poco profundas, tanto si son anchas como estrechas, se detectan mejor con el método húmedo.

La selección del color de las partículas, en ambos métodos, también afecta a la sensibilidad del ensayo, ya que se obtendrán mejores resultados cuando mayor sea el contraste existente entre el color de la superficie de la pieza a ensayar y el color de las partículas magnéticas,

Disponiendo de partículas negras y grises pueden conseguirse contrastes aceptables en la mayoría de las superficies y condiciones de iluminación y en el caso del método húmedo, siempre es posible aplicar partículas fluorescentes cuya visibilidad y contraste son óptimos, La sensibilidad de las partículas magnéticas húmedas visibles o fluorescentes es la misma, pero bajo unas condiciones de

Práctica VIII


iluminación adecuadas las indicaciones correspondientes a las partículas fluorescentes son más fáciles de ver.

2.2.2.3 Influencia del equipo a emplear Un equipo de ensayo por partículas magnéticas puede ser tan pequeño y sencillo como un imán o

tan grande y complejo como los que se emplean en las fundiciones para examinar las palanquillas. A continuación se va ha indicar algunas de las características que poseen los distintos equipos de

magnetización, relacionadas con la sensibilidad del ensayo: • Imanes permanentes, Producen campos magnéticos débiles, por lo que serán equipos

poco sensibles, • Yugos. Generan campos magnéticos que penetran poco en la pieza a ensayar, por lo que

dichos equipos tendrán buena sensibilidad para detectar discontinuidades superficiales o que estén muy próximas a la superficie.

• Bobinas, Las bobinas generan un campo magnético cuyo valor es máximo en la superficie de la espira y disminuye radialmente hasta centro de la bobina, en el cual el campo magnético generado es nulo.

Cuanto más alejada axialmente se encuentre la bobina del objeto de ensayo, menor es el valor del campo magnético, y por tanto la sensibilidad del ensayo disminuye.

• Electrodos. Para una misma intensidad de corriente eléctrica magnetizada, la sensibilidad del ensayo será mayor cuanto menores sean el espesor de la pieza a examinar y la separación existente entre los electrodos. No obstante, hay que tener en cuenta que si la separación entre los electrodos es pequeña (menor de 75 mm), se pueden producir acumulaciones de partículas que disminuirían la sensibilidad del ensayo.

• Equipos de bancada. Cuando se magnetiza la pieza entre cabezales, se obtiene la máxima sensibilidad en el exterior de la pieza, mientras que si se magnetiza la pieza (por ejemplo, un tubo) a través de un conductor central, la máxima sensibilidad se obtendrá en el interior de la misma e ira disminuyendo progresivamente hasta alcanzar la superficie exterior. Además, la máxima sensibilidad se obtendrá en las zonas que estén más próximas del conductor.

2.2.2.4 Influencia de la intensidad del campo magnético Es evidente que cuanto mayor sea la intensidad del campo magnético o su densidad de flujo

magnético, mejor sensibilidad se obtendrá, siempre y cuando no se magnetice en exceso la pieza. A la hora de realizar un ensayo por partículas magnéticas, como estamos viendo, existen muchos

parámetros y factores que afectan la sensibilidad del ensayo. Por ello, al seleccionar dichos parámetros, los medidores de campo magnéticos y los medidores de flujo magnético serán de gran utilidad, pues nos darán información acerca de si el método empleado es o no es adecuado.

A continuación se describen distintos equipos de medida, sensibles al flujo magnético. • Bobina de prueba. Su principio se ha visto en el punto 1.1.7.2. • Elementos Hall. Dicho equipo se emplea para medir la intensidad de la fuerza

magnetizante tangencial a la superficie de ensayo. No mide el flujo magnético del objeto,

Práctica VIII


sino la intensidad del campo magnético “H”. Cuando se usa la técnica de magnetización residual, se suele requerir una intensidad de campo magnético que oscila entre 1,6 a 4,8 KA/m (20 ÷ 60 Oe). Intensidades menores de 240 A/m normalmente no atraen las partículas magnéticas. Los elementos Hall son cristales de materiales semiconductores. Cuando una corriente pasa a través de ellos y estos se colocan en un campo magnético, se crea un voltaje entre las caras de los cristales. El voltaje es proporcional a la intensidad del campo magnético.

• Magnetoides. Están constituidos por un semiconductor cuya resistencia varía con la intensidad del campo. En la Figura 46 puede observarse, para un semiconductor determinado, la relación existente entre la intensidad del campo y la variación que ésta produce sobre aquél.

Figura 46. Curva típica característica de un magnetoide

.Ferroprobes. Los ferroprobes o microprobes de Foerster consisten en un núcleo de ferrita, el cual dispone de una o dos bobinas arrolladas a él. Una bobina es excitada con corriente alterna de una frecuencia determinada. El voltaje que se induce en la segunda bobina, a una frecuencia doble que la que circula en la otra bobina, incluye información relativa al flujo magnético del campo de fuga.

Figura 47. Esquema del sistema de detención de flujo de fuga

2.2.2.5 Influencia del tipo de corriente magnetizante La elección del tipo de corriente de magnetización dependerá de la situación de las

discontinuidades con respecto a la superficie de la pieza; en particular, si son superficiales o subsuperficiales.

Práctica VIII


Como es sabido, el campo magnético generado en el interior de una pieza por la corriente alterna es tanto más profundo cuanto menor es la frecuencia de la corriente. Así, una corriente alterna normal de 50 Hz no permitirá detectar discontinuidades subsuperficiales que estén a más de 0,4 - 0,5 mm. de profundidad mientras que a frecuencias de 10Hz la distribución de las líneas de fuerza es, a efectos del ensayo por partículas magnéticas, prácticamente igual que si se tratase de corriente continua.

Si las discontinuidades son superficiales, el empleo de corriente alterna presenta muchas ventajas. En efecto, los cambios rápidos de polaridad de la corriente someten a las partículas a una agitación intensa que facilita sus desplazamientos y, en consecuencia, su atracción por los campos de fuga, lo que redundará en una mayor intensidad de las indicaciones que, además, se formarán en tiempos más cortos. Este efecto, claramente observable en el método seco, es mucho menos intenso en el método húmedo, debido a que la viscosidad del líquido amortigua en gran parte la agitación de las partículas.

Esto equivale a decir que podrán detectarse discontinuidades subsuperficiales si se utiliza corriente continua en la magnetización. La Figura 48 muestra claramente el diferente comportamiento de los distintos tipos de corriente, puesto de manifiesto en un ensayo con discontinuidades artificiales, siguiendo el método continuo (aplicación de las partículas y del campo magnético simultáneamente) por vía seca.

Figura 48. Comparación de la sensibilidad de distintos tipos de corriente

En la Figura 48 vemos cómo una discontinuidad situada a unos 2 mm. por debajo de la superficie necesita aproximadamente 475 A en corriente alterna, mientras que si se utiliza corriente alterna rectificada de media onda es suficiente con 175 A. Debemos aclarar, sin embargo, que se trata de intensidades umbral, es decir, la mínima a la que comienza a aparecer la indicación de la discontinuidad. Estos ensayos se han llevado a cabo con una pieza cilíndrica de acero suave con taladros de 0,8 mm. de diámetro paralelos a las generatrices del cilindro y a diferentes distancias de la superficie (Figura 49).

Práctica VIII


Figura 49. Probeta para ensayo de sensibilidad a discontinuidades subsuperficiales (acero de 0,4% C,

recocido)

2.2.2.6 Influencia de la dirección del flujo magnético La máxima sensibilidad del ensayo se obtendrá cuando las líneas de flujo magnético formen un

ángulo de 900 con relación a la discontinuidad. Existen equipos indicadores de campo que permiten verificar la adecuada dirección del flujo

magnético. (Ver punto 3.3.2).

2.2.2.7 Influencia de la secuencia de aplicación de las partículas magnéticas La técnica de magnetización continua es más sensible que la técnica de magnetización residual.

2.2.2.8 Influencia de la propia discontinuidad Cuantas más líneas de fuga de flujo magnético salgan del objeto a ensayar, como consecuencia

de la existencia de una discontinuidad, será más fácilmente detectable. Así pues, la distancia a la que se encuentra la discontinuidad con respecto a la superficie, su

anchura y profundidad, y su orientación con relación al campo magnético, son parámetros que afectarán a la formación de indicaciones.

2.2.3 Tipos de defectos detectables Hasta ahora, se ha hablado de que el método de ensayo por partículas magnéticas permite

detectar las discontinuidades que generen un flujo de fuga magnético. Una discontinuidad es una interrupción de la estructura física normal de la pieza, tal como una

grieta, porosidad, etc. Una discontinuidad puede afectar o no a la utilidad de la pieza. Un defecto es una discontinuidad que interfiere con la utilidad que se pretende dar a la pieza, por

lo que no todas la discontinuidades son defectos. Además, la definición de defecto depende del tipo de pieza, de su construcción, del tipo de

material, así como de las especificaciones o normas que le apliquen. Por ello, una discontinuidad sin importancia para una pieza puede ser un defecto muy importante en otro tipo de objeto.

Práctica VIII


Con el método de ensayo de, partículas magnéticas se podrán detectar aquellas discontinuidades que por su localización, orientación y profundidad, tamaño, originan un flujo de fuga magnético. Este flujo magnético atraerá las partículas magnéticas, dando lugar a indicaciones.

Una indicación es una acumulación de partículas magnéticas que sirve como evidencia de la existencia de un campo de fuga y requiere de una interpretación para determinar su significado.

La indicaciones se pueden clasificar en verdaderas y falsas. Antes de definir las indicaciones falsas y verdaderas (relevantes y no relevantes), hacemos notar

que, en función de la bibliografía empleada, se puede pensar que existen discrepancias en las definiciones que aparecen en distintos códigos y libros de consulta.

En el libro “Introducción a los métodos de Ensayos No Destructivos” deI INTA, se definen las falsas indicaciones como aquellas que aún respondiendo a la presencia de campos de fuga, no son reflejo de una heterogeneidad o discontinuidad del material.

Así, serían falsas indicaciones aquellas originadas a raíz de la escritura magnética, sobremagnetización, deformaciones en frío, materiales con tamaño de grano muy basto, uniones de materiales con distintas permeabilidades magnéticas, etc.

• Efecto de la sobremagnetización Es, quizá, la causa más frecuente de aparición de indicaciones falsas. Si el campo magnético es

suficientemente intenso, puede dar lugar a acumulaciones de partículas en cambios de sección o en el extremo de piezas magnetizadas longitudinalmente. Las indicaciones en zonas con acuerdos precisan de una interpretación muy cuidadosa, ya que, por un lado, son realmente zonas propicias a la aparición de grietas y, por otro, su simple configuración geométrica da lugar a campos de fuga que pueden originar indicaciones falsas.

En estos casos se puede hacer una correcta interpretación de tales indicaciones falsas, ya que: -En iguales condiciones de magnetización, todas las piezas iguales darán indicaciones en el

mismo sitio. -Las indicaciones siempre pueden relacionarse con características constructivas o geométricas de

la pieza, que dan lugar a la aparición de campos de fuga originados por constricción del flujo magnético en su recorrido a través del material.

-Estas indicaciones rara vez presentan apariencia similar a las reales para un observador experimentado.

-Este problema se resuelve, generalmente, disminuyendo la intensidad del campo magnético hasta la desaparición de las indicaciones falsas. En el caso de existir una discontinuidad o grieta, la constricción de las líneas de fuerza es suficiente para dar lugar a un campo de fuga y a la consiguiente formación de una indicación propia de la discontinuidad o grieta.

• Escritura magnética Otra causa de aparición de indicaciones falsas, es la creación de polos locales surgidos del

contacto entre una pieza endurecida y otra pieza magnetizada, o bien entre dos piezas magnetizadas a distinto nivel.

Este tipo de indicaciones no suele causar problemas de interpretación, dada su peculiar configuración y apariencia. Además, si se desmagnetiza la pieza y se vuelve a ensayar, las indicaciones ya no aparecen.

Práctica VIII


• Deformación en frío La deformación plástica en frío del acero conduce a estados de acritud, con el consiguiente

cambio de permeabilidad. Cuando la deformación está muy localizada, el brusco cambio de permeabilidad puede ser suficiente para originar indicaciones, que suelen tener una apariencia similar a las causadas por escritura magnética. Desmagnetizando y volviendo a magnetizar, la indicación originada por deformación en frío aparece de nuevo, mientras que la escritura magnética no.

Este tipo de indicaciones aparece, por ejemplo, cuando se tornean piezas a cargas elevadas, dando lugar, en la inspección por partículas magnéticas, a una indicación en espiral que refleja el recorrido de la punta de la herramienta de corte.

• Tamaño de grano Cuando el grano del material es muy basto, pueden aparecer indicaciones que forman una red y

que pueden identificarse con los límites de grano, debido a la diferente permeabilidad entre el límite y el propio grano.

Este mismo efecto se produce en materiales muy fibrados y/o muy segregados. Por otro lado en la Sección V del Código ASME y en el libro “Non Destructive Testing Handbook”

de la American Society for Non Destructive Testing, se define una falsa indicación como aquella que puede interpretarse como causa de discontinuidad pero localizada donde no la hay.

Si analizamos las definiciones dadas por la American Society for Non Destructive Testing ASNT y el Código ASME, para indicaciones no relevantes se observa que ambas sociedades las definen como aquellas que son consecuencia de una discontinuidad aceptable.

La ASNT incluye como indicaciones no relevantes las originadas por efectos espurios (escritura magnética, cambios de sección, etc.) y la American Society of Mechanical Engineers (ASME) también contempla como indicaciones no relevantes aquellas originadas por la existencia de campos de flujo de fuga, tales como los creados por un cambio de sección, propiedades inherentes del material, etc. Además, ASME indica que una indicación falsa es una indicación no relevante.

Las indicaciones verdaderas, son aquellas originadas por una condición o discontinuidad, y se clasifican en relevantes y no relevantes, en función de sí la discontinuidad requiere evaluación o no es rechazable, respectivamente. Las indicaciones relevantes, una vez evaluadas se clasificaran como aceptables o no aceptables.

Además de la localización, orientación, tamaño y profundidad de las discontinuidades, la formación

de indicaciones originadas por aquellas depende de la calidad superficial de la pieza objeto de examen,

Práctica VIII


es decir, una grieta ha de tener como mínimo una profundidad equivalente a tres veces la profundidad de la rugosidad superficial.

Por otro lado, debemos tener en cuenta que la fuerza de atracción sobre las partículas magnéticas depende tanto del campo magnético aplicado como de las variaciones locales del campo. En algunos casos, y a pesar de una magnetización óptima, no es posible generar la fuerza necesaria para formar una aglomeración de partículas. Esto puede ocurrir, por ejemplo, bajo condiciones desfavorables en los siguientes casos: discontinuidad del material relativamente ancha, discontinuidad del material con los bordes muy redondos, discontinuidad de penetración plana (pliegues), discontinuidad del material llena de óxidos ferromagnéticos, piezas con revestimiento ferromagnético por encima de 40 micras, etc.

Con el objeto de detectar e interpretar las indicaciones originadas por discontinuidades, es necesario saber como se ha elaborado el material, así como qué procesos de fabricación ha seguido el mismo y qué tipo de discontinuidades pueden generarse durante las etapas citadas.

Las discontinuidades se caracterizan en función del estado de elaboración en el cual se originan. Así clasificamos las discontinuidades como inherentes, asociadas a procesos primarios, secundarios y relativas al servicio.

Discontinuidades inherentes, son las que se producen en los procesos de solidificación de metales en los lingotes. Algunas de estas discontinuidades se eliminan cuando se despuntan los lingotes. Algunas discontinuidades inherentes típicas son:

• Desgarros en caliente (Hot tears), juntas frías (Cold shut), rechupes (Pipe), sopladuras (Blowholes), etc.

Discontinuidades de procesos primarios, son aquellas que se originan durante los procesos de conformación en frío o en caliente

• Costuras (Seams), fractura en copa (Cupping), grietas de enfriamiento (Cooling cracks), laminaciones (Laminations), pliegues de forja (Forgins laps), pliegues de laminación (Rolled laps), reventones o estallidos (Bursts), vetas (Stringers), etc.

Un grupo importante de discontinuidades de procesos primarios son las originadas en los procesos de soldadura.

• Desgarro laminar (Lamillar tearing), falta de fusión (Lack of fusión), falta de penetración (Lack of penetration), grietas en frío (Cold cracking), grietas en caliente (Hot cracking), inclusiones:, mordeduras (Undercuts), porosidad (Porosity), solapes (Overlap), etc.

Discontinuidades de procesos secundarios, son aquellas originadas como consecuencia de procesos de acabado tales como amolados, tratamientos térmicos, mecanizados, etc.

• Desgarros de mecanizado (Machining tears), grietas de fluencia (Creep cracking), grietas de tratamiento térmico (Heat treating cracks).

Discontinuidades inducidas por el servicio, son aquellas que se originan cuando el material, estando, en condiciones de servicio, es sometido a determinados ambientes químicos y solicitaciones mecánicas.

• Corrosión bajo tensión (Stress corrosion cracking), grietas de amolado (Grinding cracks), grietas de fatiga (Fatigue cracking) grietas por hidrógeno (Hydrogen cracking), etc.

Práctica VIII


2.2.4 Técnicas combinadas Las técnicas de magnetización estudiadas hasta ahora, a través de imanes permanentes, un hilo

conductor y una bobina o solenoide, al igual que las otras técnicas indicadas en el punto 3.1 son adecuadas para evidenciar discontinuidades orientadas perpendicularmente con relación a la dirección del flujo magnético.

En cualquier caso, hay que recordar que la detección de discontinuidades depende además de la permeabilidad del material, de las densidades del flujo magnético, de la técnica de ensayo, etc.

No obstante, también es cierto que la excitación magnética permite la detección de discontinuidades que no forman exactamente un ángulo de 90º con relación al flujo mangético. De modo general se puede decir que la “mejor” discontinuidad sólo podría ser detectada si forma un ángulo mayor a 30º con relación al flujo magnético.

Cuando un campo magnético de una dirección e intensidad determinadas se superpone con otro, con diferente dirección e intensidad, ambos campos se combinan y dan como resultante otro campo magnético con dirección e intensidad, distintas a las iniciales.

2.2.4.1 Combinación de campos magnéticos generados por corriente continua Cuando un campo magnético generado por una corriente continua, de intensidad y dirección

determinadas, es superpuesto sobre otro campo con diferente dirección e intensidad, ambos se combinan y forman otro campo magnético (Figura 50).

Figura 50. Superposición de campos magnéticos (c. c.) a) Suma de los vectores campo b) Relación de

las direcciones del campo

El campo resultante se forma por la suma de los vectores de los dos campos magnéticos, siendo su dirección y su intensidad distintas a aquellas asociadas a los campos iniciales.

La dirección y la intensidad del campo resultante serán difíciles de predecir en aquellos casos en que se magneticen objetos con geometría compleja.

Dos o más campos pueden superponerse de forma secuencial. Es muy importante que los campos magnéticos que se apliquen sean iguales en cuanto a intensidad.

Práctica VIII


2.2.4.2 Combinación de campos magnéticos generados por corriente alterna y por corriente continua En el ensayo por partículas magnéticas en que se combinan corrientes de magnetización continua

y alterna, se superponen dos campos magnéticos perpendiculares entre sí de tal forma que la dirección y la intensidad del campo resultante varían con el tiempo, generalmente de acuerdo con la frecuencia de la corriente alterna.

La dirección del campo magnético cambia de tal forma que al menos durante un corto período de tiempo el campo es perpendicular a la dirección de la discontinuidad, lo que conlleva a la acumulación de partículas (formación de indicación).

En el caso de que se combine una magnetización generada por una corriente continua, a través de un yugo o una bobina o solenoide, con una magnetización obtenida por corriente alterna, a través de una magnetización entre cabezales, (Figura 51), el campo magnético resultante varía a lo largo del eje del objeto según lo indicado en la Figura 52.

Figura 51. Combinación de técnicas de magnetización: yugo (C.C.) y entre cabezales (C.A.)

Figura 52. Detección de discontinuidades por combinación de un campo magnético circular (c. a.) y un

campo magnético longitudinal (c. c.)

Esta combinación de campos estáticos y dinámicos resulta en un vector campo cuyo ángulo varía con el tiempo en relación con la dirección del campo magnético creado por la corriente continua. Si los dos campos tienen la misma intensidad, el ángulo del vector campo tendrá un rango de ± 45°, es decir se cubre un total de 90°.

Práctica VIII


2.2.4.3 Combinación de campos magnéticos generados por corriente alterna En estos casos ha de tenerse en cuenta que sólo se consigue una combinación efectiva de los

campos magnéticos si existe un desfase entre las dos corrientes alternas que este comprendido entre 50° y 130°. En la Figura 53 se representa el campo magnético producido por la combinación de dos campos magnéticos generados por corriente alterna con un desfase de 90°.

Figura 53. Campo magnético producido por la combinación de dos campos magnéticos generados por

corriente alterna

Cuando se emplea la magnetización multidireccional, la aplicación de las partículas magnéticas debe efectuarse durante la magnetización ya que en caso contrario, una indicación previamente formada podría no ser retenida por las fuerzas magnéticas que la originaron y ser eliminada por el baño de partículas magnéticas.

La magnetización multidireccional tiene básicamente dos ventajas: pueden detectarse discontinuidades muy pequeñas porque durante algún período de tiempo el vector campo es perpendicular a la dirección de la discontinuidad, y disminuyen el tiempo de ensayo ya que sólo se requerirá un disparo para inspeccionar el objeto.

2.2.4.4 Magnetización auxiliar combinada Una variante de la magnetización multidireccional es el método denominado magnetización

auxiliar combinado, el cual se emplea para el examen de objetos cilíndricos. Este método combina corriente alterna que fluye a través de una barra de acero recubierta de

cobre, que actúa como conductor de corriente eléctrica y como conductor del campo magnético inducido por otra corriente alterna (Figura 54).

Figura 54. Magnetización auxiliar combinada

Práctica VIII


Este método no requiere que exista contacto con la pieza y pone en evidencia discontinuidades orientadas con cualquier dirección que estén situadas en el interior, exterior y en las caras del objeto cilíndrico.

2.2.5 Cálculo y estimación de la intensidad de corriente para una intensidad de campo dada

En el punto 1.2.3 se ha indicado que la intensidad del campo magnético generado por una corriente eléctrica dependía de la intensidad de corriente “I” que circula por el conductor.

Así en el caso de un conductor rectilíneo la intensidad de campo magnético existente a una distancia R del conductor viene dada por la expresión

2· ·

IHRπ

=

Mientras que una bobina o solenoide de longitud “L” constituido por “N” espiras por el que circula una intensidad de corriente “1” genera una intensidad de campo magnético “H” cuyo valor se determina por la expresión

·N IHL

=

La intensidad de corriente que ha de aplicarse para conseguir la magnetización de un objeto a ensayar dependerá en cada caso del procedimiento, norma y procedimiento que sea de aplicación. Asimismo y en función de los documentos citados podrá requerirse que se compruebe que la intensidad de corriente de magnetización es la adecuada, a través de la verificación, por medio de medidores de campo tangencial, indicadores de campo o probetas con discontinuidades, de la intensidad real del campo magnético obtenido.

A la hora de verificar el campo magnético real obtenido se ha de tener en cuenta que la intensidad de campo puede ser el adecuado en una zona, pero no en otra. Por ello la intensidad de campo deberá comprobarse en varias zonas, principalmente en las esquinas y en las ranuras.

Cuando se usa un medidor de campo tangencia! (por ejemplo un elemento Hall), el campo magnético se considera aceptable si la densidad de flujo magnético tiene un valor comprendido entre 3 y 6 mT. Asimismo, cuando se emplea un medidor de campo o una probeta con discontinuidades conocidas, la discontinuidad debe ser detectable en todas las áreas ensayadas.

Como filosofía general y si no se establece lo contrario en la normativa y códigos que sean de aplicación, la intensidad de corriente eléctrica a emplear será la mínima que produzca una densidad de flujo magnético tal, cuyo valor esté comprendido entre 3 y 6 mT.

Independientemente de los valores de densidad de flujo magnético citados en el párrafo anterior, en función de los códigos o normas aplicables, existen también para cada técnica de magnetización unos valores de intensidad de corriente mínima a aplicar.

A título de ejemplo se cita: • Magnetización por electrodos: De 3,5 a 5 amperios por milímetro de separación entre

electrodos. • Magnetización entre cabezales: De 12 a 32 amperios por milímetro de diámetro de la

pieza.

Práctica VIII


• Magnetización por un solenoide o bobina: En aquellos casos en que la sección del solenoide sea igualo mayor a diez veces la sección de la pieza a ensayar:

45000·

dHN I

=

Dónde “d” es el diámetro de la pieza y “I” su longitud.

2.2.6 Ventajas y limitaciones de las diferentes técnicas de ensayo A continuación de describen algunas de las ventajas y limitaciones de las distintas técnicas de

magnetización empleadas en el método de inspección por partículas magnéticas. • Imanes permanentes. Generan una magnetización longitudinal.

a) Ventajas: No requieren suministro eléctrico, no existe riesgo de producción de chispas y son fáciles de transportar.

b) Inconvenientes. Generan campos magnéticos de baja intensidad. • Yugos. Generan una magnetización longitudinal.

a) Ventajas: No producen chispazos, son fáciles de transportar, si se orientan en la dirección adecuada pueden detectarse discontinuidades con cualquier orientación, tienen buena sensibilidad para localizar defectos superficiales y pueden emplearse partículas magnéticas secas o húmedas. Así mismo, si el yugo trabaja con corriente alterna y permite regular su intensidad de corriente, se puede emplear para desmagnetizar.

b) Desventajas: Cuando la superficie a examinar es grande, se consume mucho tiempo durante el ensayo, debe orientarse adecuadamente con relación a la dirección de la discontinuidad, debe existir un buen contacto entre los polos del yugo y la superficie de la pieza, las piezas con geometría compleja pueden ser difíciles de inspeccionar y tienen poca sensibilidad en la detección de defectos subsuperficiales.

• Electrodos. Generan una magnetización circular. a) Ventajas: El campo magnético puede concentrarse en áreas específicas donde se espera que

existan discontinuidades, la inspección puede llevarse a cabo en pequeñas zonas con lo que no sería necesario disponer de intensidades de corriente elevadas, los equipos son relativamente fáciles de transportar, y el empleo de esta técnica de magnetización con corriente alterna rectificada de media onda, con partículas magnéticas secas, da una sensibilidad más elevada en la detección de discontinuidades subsuperficiales.

b) Inconvenientes: Existe posibilidad de ocasionar cebados de arco en la pieza, en cada magnetización solamente se puede examinar una zona pequeña, con lo cual se invierte mucho tiempo en el ensayo, y la separación entre los electros debe estar de acuerdo con la intensidad de corriente eléctrica empleada.

• Bobina y conductores enrollados: Se emplean para generar una magnetización longitudinal.

a) Ventajas: Se magnetiza toda la superficie de la pieza a examinar, detecta las discontinuidades transversales, no existe contacto entre el equipo y la pieza, las piezas con geométrica compleja pueden tratarse con la misma facilidad que aquellas con secciones simples, es una técnica fácil y sencilla cuando se aplica el método residual a piezas pequeñas.

Práctica VIII


b) Desventajas: En función de la longitud y geometría de la pieza a examinar pueden requerirse varias magnetizaciones. Se deberá utilizar una bobina menor para obtener intensidades de campo mayores, la relación longitud/diámetro de la pieza afecta a la idoneidad de los amperios-vuelta, la sensibilidad disminuye en los extremos de la bobina y es deseable que en piezas pequeñas cuya relación entre longitud y diámetro sea pequeña el sistema disponga de un contactor de cierre ultrarrápido.

• Magnetización entre cabezales. Se produce una magnetización circular. a) Ventajas: Es una técnica rápida y sencilla, tiene una buena sensibilidad para detectar

discontinuidades superficiales y próximas a la superficie, cuando la geometría de la pieza es ligeramente compleja puede ser examinada magnetizándola varias veces, dado que toda la corriente de magnetización circula por la pieza, se aprovecha mejor el carácter residual de la misma, y la intensidad de corriente eléctrica es independiente de la longitud de la pieza.

b) Inconvenientes: Posibilidad de producir cebados de arco en la pieza, si las piezas a inspeccionar son muy largas es conveniente magnetizar varias veces la pieza mientras se aplican partículas magnéticas, en vez de magnetizar una sola vez la pieza durante mayor tiempo, pueden requerir intensidades de corriente muy elevados (20 KA), no puede emplearse esta técnica para detectar discontinuidades internas en productos tubulares, las zonas de la pieza que están en contacto con los cabezales deben ser capaces de soportar el paso de intensidades de corriente elevadas sin que se produzca un elevado calentamiento, y cuando las piezas son muy largas se requieren voltajes elevados.

• Conductor central. Se genera una magnetización circular. a) Ventajas: No existe contacto eléctrico, se produce un campo circular en el interior y exterior de

las piezas así como en sus caras, es ideal cuando se aplica el método residual, pueden emplearse vueltas múltiples para reducir la corriente eléctrica y obtiene una gran sensibilidad en la detección de discontinuidades situadas en superficies internas.

b) Inconvenientes: Se requieren conductores capaces de soportar el paso de grandes intensidades de corriente, la mayor sensibilidad se obtiene con el conductor centrado en el hueco interno de la pieza, puede requerirse rotar la pieza, y si el espesor de la pieza es elevado la sensibilidad en la superficie exterior de la pieza disminuye.

• Inductores de corriente. Cuando se inspeccionan piezas en forma de anillo para detectar discontinuidades circunferenciales, se suele emplear un equipo como el que figura en el punto 2.2.1.2.3.

a) Ventajas: No existe contacto eléctrico, todas superficies de la pieza se magnetizan, se inspecciona la totalidad de la pieza de una sola vez y la inspección puede realizarse de forma automática.

b) Inconvenientes: Requieren un núcleo situado en el centro de anillo y un conductor que rodee la pieza, y las piezas de gran diámetro requieren consideraciones especiales.

Práctica VIII


3. SISTEMAS DE ENSAYOS POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS En los ensayos por el método de partículas magnéticas se debe disponer de un medio de

magnetización (equipos y sus accesorios), que permita magnetizar las piezas a examinar, y un medio de detección (partículas magnéticas). Además, se deberá disponer de una serie de accesorios como indicadores de campo, luxómetros, etc., que permitirán llevar a cabo el ensayo en condiciones adecuadas.

3.1 EQUIPOS Y ACCESORIOS Existen varios tipos de equipos de partículas magnéticas, tales como imanes permanentes, yugos,

unidades portátiles, unidades estacionarias, unidades para aplicaciones especiales y sus correspondientes accesorios, diseñados para cubrir una amplia variedad de aplicaciones en la industria y condiciones de procesado.

La selección de un tipo de equipo específico dependerá de la aplicación deseada, del tipo y magnitud de la corriente magnetizante requerida y del nivel de productividad deseado.

3.1.1 Imanes permanentes Cuando un material ferromagnético se sitúa entre los polos de un imán permanente, las líneas de

fuerza del campo que cerraban el circuito a través del aire pasarán ahora en su casi totalidad a través de la pieza, que dado su carácter, presenta una reluctancia (resistencia al paso del flujo magnético) mucho menor que el aire (Figura 55).

Figura 55. Magnetización con imán permanente

Tenemos, por tanto, la pieza magnetizada longitudinalmente. Se genera un campo magnético alineado con relación a los dos polos de imán, con lo que cualquier discontinuidad superficial que corte las líneas de fuerza, dará lugar, si la magnetización es de suficiente intensidad, a un campo de fuga cuya presencia será revelada cuando se apliquen partículas magnéticas sobre la superficie de la pieza.

3.1.2 Yugos Además de los imanes permanentes, cuya intensidad de campo suele ser baja y además

constante, se utilizan también electroimanes (yugos) que permiten obtener campos más potentes y regulables a voluntad.

Un yugo es un equipo especial en forma de U, con una bobina, para suministrar la corriente de magnetización. Cuando se energiza la bobina y se coloca una pieza entre los polos del yugo, se

Práctica VIII


establece un campo magnético longitudinal, alineado con los polos de yugo, en la pieza de prueba (Figura 56).

Figura 56. Magnetización con Yugo

Son los más indicados para la inspección de piezas de gran acabado superficial, en las que deba evitarse la formación de arcos eléctricos que produzcan quemaduras.

Los yugos pueden estar provistos de patas articuladas montadas de forma fija que garantizan una transmisión óptima del campo magnético entre el yugo y la pieza a verificar, aunque ésta sea de geometría compleja (Figura 57).

Figura 57. Yugo con patas articuladas

También pueden verificarse por medio de los yugos magnéticos piezas provistas de un recubrimiento superficial, sin necesidad de quitar la pintura si ésta no excede de un espesor de 40 micras, siempre que no existan requisitos que indiquen lo contrario.

Los yugos pueden estar provistos de un mando de regulación electrónica continua, lo que los hace particularmente útiles para la desmagnetización de piezas en las que, por su dimensión y/o complejidad geométrica, sea impracticable otro método.

Práctica VIII


3.1.3 Equipos estacionarios o de bancada Los equipos estacionarios empleados en el ensayo de partículas magnéticas son básicamente

equipos de magnetización horizontales que emplean partículas magnéticas vía húmeda. Básicamente constan de:

• Fuentes de magnetización de alta intensidad de corriente y bajo voltaje. • Cabezales para soportar la pieza a ensayar, capaces de transmitir corriente a la misma y

magnetizarla circunferencialmente. -Bobina movible para magnetizar la pieza longitudinalmente. -Tanque con agitación de las partículas magnéticas en suspensión. -Indicadores diversos, como por ejemplo amperímetro, voltímetro, etc.

Los equipos estacionarios de bancada disponen de un sistema de regulación que permite variar la separación de los cabezales, y ello permite, además de la correcta fijación de la pieza a ensayar, colocar un conductor entre los mismos, con lo que se dispondrá de la técnica de magnetización de conductor central.

Estos equipos estacionarios existen en el mercado con distintos tamaños, cubriendo separaciones de cabezales que oscilan entre 25 mm y 6 metros.

Dichos equipos, en función de los distintos fabricantes, pueden suministrar intensidades de corriente de hasta 20.000 Amperios.

Figura 58. Unidad de Ensayos de magnetización horizontal

3.1.4 Bobinas La magnetización longitudinal por corriente eléctrica se basa en el principio de que la corriente

eléctrica que pasa a través de un conductor de cobre forma un campo magnético alrededor del embobinado.

Cuando se fabrica una bobina con el conductor de cobre, las líneas de flujo alrededor de cada vuelta del embobinado, se combinan con las de las demás vueltas del mismo. Esto incrementa la intensidad de flujo y da una fuerza total, en una dirección longitudinal (Figura 59).

Práctica VIII


Figura 59. Magnetización longitudinal generada por el paso de corriente a través de un conductor

enrollado

La densidad de flujo y la intensidad del campo magnético son mayores en la superficie del conductor de cobre., por lo que la densidad de flujo del campo magnético longitudinal total será mayor en la superficie interna de la bobina.

Si se coloca una pieza en el interior de una bobina, a través de la cual está pasando corriente eléctrica, se establece un campo magnético longitudinal en la pieza (Figura 60).

Figura 60. Magnetización longitudinal de una barra

El campo magnético longitudinal provocará fugas de flujo en los defectos que formen ángulos de 45° a 90°, con respecto a las líneas de flujo.

En la práctica, se utiliza un embobinado similar al que se ha empleado en el ejemplo anterior, para producir un campo magnético longitudinal, pero los embobinados se juntan y se colocan en el interior de una envoltura (Figura 61).

Figura 61. Bobina

El campo magnético será mayor cerca de la superficie interna de la bobina, donde la densidad de flujo es mayor. La densidad de flujo decrece hasta el centro de la bobina, donde es cero.

La longitud efectiva del campo magnético, en una pieza magnetizada mediante una bobina, es de 150 a 225 mm hacia ambos lados de la bobina. Esta regla es un parámetro variable, basado en las diferencias en permeabilidad de los materiales ferromagnéticos. En cualquier caso, a la hora de llevar a cabo un ensayo por partículas magnéticas se deberá tener en cuenta los requisitos establecidos en

Práctica VIII


códigos, normas, especificaciones, documentos contractuales, etc. Por ejemplo, la longitud efectiva del campo para hierro suave, altamente permeable, será de 225 mm. La longitud efectiva para acero duro, de baja permeabilidad, será de 150 mm. Cualquier discontinuidad dentro de la longitud efectiva de 150 a 225 mm hacia ambos lados de la bobina, desarrollará suficientes fugas de flujo, que atraerán partículas magnéticas.

Los defectos que no estén dentro de la longitud efectiva de 150 a 225 mm no producirán suficientes fugas de flujo. En otras palabras, una pieza mayor de 300 a 450 mm necesitará dos magnetizaciones. Para atraer partículas magnéticas hacia el defecto de la derecha, la pieza deberá desplazarse hacia la izquierda, de tal forma que el defecto quede como máximo a 150 ó 225 mm, a partir del extremo de la bobina. La regla de los 150 a 225 mm se basa en la cantidad de corriente utilizada y en la permeabilidad del material que se está magnetizando. El uso efectivo de la regla deberá basarse en la experiencia obtenida de estas aplicaciones.

Figura 62. Alcance afectivo de la magnetización generada por una bobina

En algunas ocasiones, las piezas de prueba son demasiado grandes para ser fijadas en el interior de una bobina normal. Cuando este caso se presenta, se emplea un cable de cobre, para magnetizar, la pieza longitudinalmente, Cuando el cable está enrollado alrededor del objeto a magnetizar, se hace pasar corriente eléctrica a través del cable, creando un campo magnético longitudinal.

La distancia efectiva del campo magnético longitudinal (creado por el cable) es la misma que la distancia efectiva de la bobina estacionaria.

Figura 63. Magnetización longitudinal creado por un conductor enrollado alrededor de un objeto

En ambos casos es de gran importancia la relación entre el área de la sección de la bobina y de la pieza. Es lo que se llama “factor de llenado”, y su valor determina el que se consiga, o no, un campo

Práctica VIII


adecuado en la pieza. En general, no es conveniente utilizar bobinas cuyo diámetro sea 10 o más veces superior al de la pieza.

Otro factor a considerar en la magnetización longitudinal producida por una bobina. Consecuencia de que las formas de las piezas afectan la dirección del campo magnético inducido, es que la dimensión longitudinal del objeto a ensayar debería ser, como mínimo, dos veces la longitud de la bobina, especialmente si la pieza es de forma irregular. Si la longitud de la pieza es menor, se pueden colocar objetos suplementarios en los extremos de la misma.

3.1.5 Magnetización por electrodos Las puntas o electrodos son conductores de corriente (barras redondas de cobre), las cuales se

utilizan para magnetizar áreas localizadas. Cuando se utilizan las puntas se debe tener mucha precaución, ya que existe la posibilidad de

quemar las piezas a examinar, en los puntos de contacto. Las puntas se conectan a la fuente de corriente mediante cables. Cuando fluye corriente eléctrica a través de las puntas, se crea en la pieza un campo circular.

La corriente eléctrica entra por B y sale por A, siendo la dirección de las líneas de flujo, alrededor de la punta A, la contraria a la de las manecillas del reloj.

Figura 64. Magnetización con electrodos

La intensidad del campo es proporcional a la intensidad corriente de eléctrica pero varía en función del espesor de la pieza a examinar y de la separación de los electrodos.

La separación de los electrodos no excederá de 200 mm. Separaciones más cortas pueden emplearse para adaptarse a las limitaciones geométricas de la pieza a examinar, o incrementar la sensibilidad, pero separaciones menores de 75 mm. no son usualmente prácticas debido a la acumulación de partículas alrededor de los electrodos.

Las puntas de los electrodos deberán estar limpias y desengrasadas, al igual que las superficies de contacto de la pieza a examinar.

Para evitar la formación de arco, el paso y corte de corriente será realizado con los electrodos posicionados correctamente. Si el voltaje en circuito abierto, de la fuente de corriente de magnetización es mayor de 25 V, los electrodos de contacto serán de plomo, acero o aluminio para evitar los depósitos de cobre sobre la parte a examinar.

Práctica VIII


3.1.6 Equipo automático Cuando se plantea el problema de controlar al 100% una producción en serie, generalmente se

adopta la automatización del ensayo que, a la larga, resulta más económico, más seguro y más rápido, aunque presenta el problema del mayor costo inicial.

La característica más importante de estas instalaciones es que las piezas se ensayan en condiciones óptimas y todas reciben el mismo procedimiento de ensayo.

Esto hace más fácil la interpretación, ya que la intensidad de una indicación es en cierto modo proporcional a la severidad de la discontinuidad. Por otra parte, es posible actuar sobre la sensibilidad del ensayo en el sentido de ponerla a un nivel tal que sólo sean detectables discontinuidades que hagan rechazable la pieza.

Dentro de los procesos de examen por el método de partículas magnéticas, existen distintos grados de automatización los cuales resultan de la combinación de los siguientes procesos:

• Manejo y posicionamiento automático del objeto a ensayar. • Magnetización automática del objeto. • Aplicación automática de las partículas magnéticas. • Detección y localización automática de indicaciones. • Interpretación automática.

En el caso en que se lleven a cabo todos los procesos citados, se dice que el proceso de examen es totalmente automático. No obstante, a menudo se emplea el término “sistema automático” cuando el examen emplea una combinación de alguno de los tres primeros procesos citados, requiriéndose por tanto la intervención de un operador.

La expresión examen o exploración automática se refiere a los dos últimos procesos citados. En los procesos automáticos deben existir sistemas de control automáticos de parámetros tales

como: corrientes de magnetización; concentración de partículas magnéticas en el baño; tiempo de magnetización; y mecanismos de respuesta a malfunciones, mediante disparo de alarmas y/o paro de la unidad.

3.2 MEDIOS DE INSPECCIÓN Como ya se ha indicado anteriormente, el ensayo mediante partículas magnéticas consiste en

magnetizar la pieza objeto del examen y evidenciar la presencia de líneas de fuga de flujo magnético. Para ello se deberá disponer de un equipo de magnetización y de un medio capaz de detectar e indicar la presencia de las citadas líneas de fuga (partículas magnéticas).

En función de cuando se genera la magnetización de la pieza a ensayar y de cuando se aplican las partículas magnéticas, se hablará de dos métodos de examen: el continuo y el residual.

En el método residual, la aplicación de las partículas magnéticas tiene lugar después de magnetizar la pieza. Por tanto, sólo será aplicable cuando el material presente una elevada retentividad y permitirá, en general, detectar exclusivamente discontinuidades superficiales.

Los aceros duros suelen tener alta retentividad, lo que hace posible aplicarles el método residual, si bien su menor permeabilidad obliga a utilizar intensidades de campo mucho más elevadas para

Práctica VIII


conseguir que los campos de fuga sean suficientemente enérgicos como para producir indicaciones observables.

El método residual asociado con partículas magnéticas fluorescentes da buenos resultados en el examen de matrices y estampas cuya geometría es, a menudo, complicada. En este caso, la menor sensibilidad inherente del método residual se ve compensada por la utilización de las partículas magnéticas fluorescentes.

El método continuo es más sensible que el método residual e insustituible cuando se trata de aceros de bajo contenido en carbono. Por otra parte es más rápido, ya que la magnetización y la aplicación de las partículas se llevan a cabo simultáneamente, mientras que el método residual requiere dos etapas diferentes.

Cuando se emplea el método continuo con partículas magnéticas húmedas, debe prestarse especial atención a que sólo se apliquen dichas partículas mientras se genera el campo magnético. Si se elimina antes el campo magnético, el baño de partículas magnéticas que se aplica sobre la pieza podrá arrastrar las partículas depositadas en las discontinuidades, mientras que si el flujo de partículas magnéticas se cierra antes que finalice la magnetización de la pieza no se formarán indicaciones.

En piezas de muy alta responsabilidad es necesario elevar al máximo la sensibilidad, lo que se consigue magnetizando la pieza y sumergiéndola en un baño de partículas magnéticas fluorescentes. La magnetización se mantiene hasta que haya escurrido todo el líquido que moja la pieza.

3.2.1 Partículas en vías seca y húmeda La finalidad de la realización de los ensayos por partículas magnéticas es la obtención de

indicaciones fiables originadas como consecuencia de discontinuidades. Por ello, a la hora de realizar este ensayo no destructivo se deberán elegir aquellos tipos de partículas magnéticas que sean capaces de dar, bajo unas condiciones determinadas, las mejores indicaciones.

Una mala elección de las partículas magnéticas puede originar las siguientes deficiencias: • No formar indicación. • Formar indicaciones muy pequeñas que no sean visibles. • Aparición de indicaciones con formas distorsionadas. • Todo ello conducirá a malas interpretaciones y errores en el resultado del examen.

El medio empleado en partículas magnéticas consiste básicamente en los óxidos de materiales ferromagnéticos finamente divididos, en formas irregulares, redondas, alargadas o en forma de escamas.

Las propiedades magnéticas de las partículas dependen del tipo de material ferromagnético empleado, siendo sus propiedades más relevantes la permeabilidad magnética, la fuerza coercitiva y la retentividad.

Recordemos que la permeabilidad magnética es la facilidad con la que material se puede magnetizar, y la retentividad es la propiedad de un material que hace que el mismo retenga en mayor o menor grado el magnetismo residual. Por otro lado, la fuerza coercitiva se define como la intensidad del campo magnético inverso necesario para eliminar el magnetismo residual del material. Como puede observarse a través de las definiciones, la retentividad y la fuerza coercitiva están directamente relacionadas entre sí.

Práctica VIII


Las partículas magnéticas deberán, por tanto, tener la mayor permeabilidad magnética posible. Con ello se conseguirá que aunque existan campos de fuga débiles, sus líneas de fuerza puedan penetrar con facilidad dentro del material y este se magnetice. A medida que las partículas se magnetizan estas atraen a otras partículas y forman la correspondiente indicación.

Por otro lado las partículas magnéticas deberán tener baja retentividad y baja fuerza coercitiva. En caso contrario, en la fase de fabricación o después de su primer uso las partículas podrían convertirse en pequeños imanes. Ello favorecería, por un lado que las partículas se atrajeran entre sí, apelmazándose, y por otro lado que las partículas, al contactar con la superficie de las piezas a ensayar, quedaran adheridas a la misma, disminuyendo por tanto su movilidad y generando un fondo de partículas, con la consiguiente perdida de contaste de las indicaciones.

Aunque a nivel general se ha dicho que la retentividad y la fuerza coercitiva deben ser lo más bajas posible, en algunos casos se ha observando que las partículas con un ligero grado de retentividad poseen algunas ventajas. Así las partículas secas, que suelen tener una forma alargada, con una ligera retentividad se orientan más fácilmente hacia los campos de fuga (se produce un efecto similar a la interacción que ejerce el campo magnético sobre una aguja imantada). Por otro lado las partículas húmedas con ligera retentividad, al disponer de un cierto campo magnético, son atraídas con más fuerza por las líneas de fuga, con lo cual se desplazarán, en el medio de suspensión, con mayor velocidad.

Existen otros factores como el tamaño y la forma de las partículas que afectan al comportamiento de aquellas cuando están sometidas al efecto de un campo magnético débil, como el originado por una discontinuidad.

Las partículas magnéticas de tamaño grande tendrán mayor dificultad para moverse por la superficie del objeto a examinar, para ser atraídas por campos magnéticos débiles y para ser sostenidas por dichos campos. Por otro lado, las partículas de pequeño tamaño pueden quedarse adheridas, por fricción, en la superficie de la pieza en zonas donde no existan campos magnéticos, generando un fondo que disminuya el contraste de una indicación.

Las partículas magnéticas utilizadas en el ensayo de partículas magnéticas se encuentran disponibles en el mercado con formas diversas (alargadas, escamas, redondas, agujas, etc.), y cuando se someten a efectos de un campo magnético, todas las partículas tienen tendencia a orientarse a lo largo de las líneas de flujo. Esta tendencia es tanto mayor cuanta más alargada sea la partícula, ya que estas formas desarrollan unos polos internos Norte-Sur con más facilidad que las partículas con formas redondas. Teniendo en cuenta que cada partícula magnética se convierte en un pequeño imán, se producen atracciones entre polos Norte y Sur de distintas partículas, estas se alinean unas con otras, en forma de cuerda, puenteando la discontinuidad. La mejor evidencia de lo expuesto es el hecho que las partículas alargadas detectan con mayor claridad que las partículas redondeadas las discontinuidades anchas, poco profundas y subsuperficales, que producen campos de fuga más débiles y más difusos. La alineación de las partículas (en forma de cuerda), consecuencia de sus polos internos, genera en estos casos indicaciones más fuertes.

No obstante, existe una contrapartida, ya que las partículas alargadas tienen tendencia a enredarse y agruparse, lo que puede enmascarar la indicación, y además su movilidad es menor que la de las partículas esféricas.

Debemos resaltar que la permeabilidad magnética o la rententividad o la fuerza coercitiva, por sí solas no dan la mayor sensibilidad a las partículas. Existen otros factores como el tamaño y forma que influyen en la sensibilidad del ensayo. Por ello a la hora de seleccionar las partículas magnéticas debemos considerar no solamente un único factor sino el conjunto de los mismos.

Práctica VIII


Las partículas magnéticas se clasifican en función del tipo de pigmento con que se mezclan, para aumentar su visibilidad y en función de sí aquellas disponen o no de un vehículo de suspensión.

En función del tipo de pigmento las partículas magnéticas se dividen en dos grupos: las visibles, que producen un buen contraste, con relación a la superficie de la pieza a ensayar, bajo luz visible o blanca y las fluorescentes cuyos pigmentos producen fluorescencia cuando están sometidas a luz ultravioleta. Existe un tercer tipo de partículas con pigmentos que son visibles tanto con luz blanca como con luz ultravioleta.

3.2.1.1 Partículas magnéticas vía seca En este caso, la sensibilidad para pequeñas discontinuidades aumenta, aunque con limitaciones, a

medida que disminuye el tamaño de las partículas. Si las partículas son extremadamente pequeñas, pueden acumularse en depresiones e irregularidades superficiales incluso en piezas con un acabado fino. Pueden, incluso, revelar la presencia de huellas dactilares o de zonas muy ligeramente engrasadas, a pesar de que no existan campos de fuga. No son, por tanto, utilizables estas partículas finas, puesto que darían lugar a problemas de interpretación.

La aplicación de las partículas magnéticas secas se lleva a cabo mediante sopladores mecánicos o manuales, debiéndose producir una dispersión uniforme de las mismas en el aire. Estas partículas mientras están en el aire, dispuestas en forma de nube, tenderán a dirigirse hacia los campos de fuga magnéticos. No obstante, puede inducirse la movilidad de las mismas si se produce una vibración física de la pieza o empleando corriente alterna o corriente rectificada de media onda.

Se debe tener también en cuenta que, aunque las partículas con forma alargada forman indicaciones más fuertes en campos de fuga magnéticos débiles, al aplicar las partículas se enredan entre sí y es más difícil producir una dispersión uniforme de las mismas en aire. Este problema no ocurre con las partículas magnéticas esféricas.

En la práctica, las partículas que se aplican en forma de polvo seco son mezclas de diversos tamaños y formas en proporciones cuidadosamente elegidas. Así, mientras las más pequeñas proporcionan sensibilidad al método, las más grandes no sólo ayudan a localizar discontinuidades grandes, sino que, por un efecto de barrido o arrastre contrarrestan en gran parte la tendencia de las finas a producir falsas indicaciones.

3.2.1.2 Partículas magnéticas vía húmeda En este caso, las partículas magnéticas se aplican en suspensión en un medio líquido (queroseno,

derivados del petróleo o agua) lo que permite utilizar tamaños mucho más finos. El límite superior de tamaño está entre 40 y 60 micras, ya que partículas de este tamaño o mayor son muy difíciles de mantener en suspensión en el líquido. Hay, además, otro inconveniente para los tamaños grandes y es su movilidad que, prácticamente, se anula cuando la película líquida que moja la pieza disminuye el espesor al cortar el riego de suspensión. Las partículas gruesas tienen, además, cierta tendencia a alinearse formando cadenas debido a las fuerzas de arrastre a que las somete el líquido, pudiendo pues, originar indicaciones confusas o falsas.

Las partículas magnéticas fluorescentes disponen de un pigmento visible bajo la luz negra. Dichas partículas deben estar fabricadas y diseñadas de tal forma que el pigmento no pueda separarse del material magnético ya que ello origina indicaciones débiles y un fondo que disminuye el contraste. Además, las partículas sin pigmento depositadas sobre las discontinuidades no tendrían buen contraste y serían difíciles de observar.

Práctica VIII


Por ello el pigmento empleado debe ser resistente tanto a la acción química del vehículo de suspensión (agua y derivados del petróleo) como a la acción mecánica consecuencia de los sistemas de agitación (tanque de partículas magnéticas, etc.). En algunos casos el material magnético una vez esta recubierto con el pigmento se encapsula con una capa de resina, por lo que el tamaño del material magnético debe ser muy pequeño.

La forma de las partículas, en este caso, no tiene tanta relevancia como en el caso de las partículas secas, ya que el fluido de la suspensión, al ser más denso y viscoso que el aire, hace que la velocidad de las partículas sea menor, teniendo más tiempo para orientarse, dando indicaciones más fiables. Además, debido a su movimiento lento bajo el efecto de campo de fuga las partículas forman pequeños agregados de forma alargada.

Mientras las partículas magnéticas se encuentran en la suspensión fluyendo sobre el objeto a ensayar, pueden desplazarse en dos direcciones, y en tres direcciones si el objeto esta sumergido en un baño.

Dado que las partículas magnéticas húmedas tienden a segregarse del vehículo de suspensión, la movilidad de las partículas húmedas no será nunca la ideal, por lo que a la hora de escoger las partículas debemos compensar este efecto negativo con los otros factores positivos que tienen las partículas magnéticas húmedas.

La segregación de las partículas del baño, depende directamente del tamaño de las partículas, de la diferencia de densidades entre las partículas y el líquido de suspensión e inversamente de la viscosidad del citado líquido.

Una ventaja que tienen las partículas magnéticas en vía húmeda frente a las partículas magnéticas en vía seca, es que aquellas, al estar dentro de un líquido, pueden llegar fácilmente a todas las superficies de piezas que presenten una geometría compleja.

3.2.2 Equipos para la inspección Los equipos empleados en la inspección por partículas magnéticas son muy diversos, pueden ser

tan pequeños y sencillos como los imanes permanentes o tan grandes y complejos como los utilizados por las acerías en la detección de discontinuidades en palanquillas.

La elección del equipo de inspección dependerá del número de piezas que se deban inspeccionar en un período de tiempo dado, del nivel de sensibilidad requerido y de la configuración del sistema de ensayo (tipo de partículas magnéticas, requisitos de magnetización, grado de automatismo requerido, requisitos de desmagnetización, corrientes eléctricas requeridas, etc.).

3.2.2.1 Imanes y yugos Los imanes permanentes son raramente utilizados, dada la dificultad de obtener un campo

magnético de suficiente intensidad y a la poca manejabilidad. Se reserva su utilización para aquellos casos en que no es posible disponer de una fuente de energía, o bien donde el riesgo de producción de chispas pudieran ocasionar explosiones.

Los electroimanes (yugos) constituyen un método eficaz y rápido para la magnetización en el examen por partículas magnéticas. Los yugos, al igual que los imanes permanentes, tienen limitada su utilización únicamente para la detección de defectos en la superficie o muy próximos a ella. Tienen la ventaja de que finas capas de revestimiento superficial apenas producen una disminución de la intensidad del campo magnético. Por tanto, puede prescindirse de la operación de quitar la pintura para conseguir unas zonas de contacto buenas.

Práctica VIII


Aunque existen yugos para conectar directamente a la red (220 V. 50 Hz.), generalmente están dotados de un transformador o un transformador y un rectificador en el caso de que se prefiera emplear corriente continua como corriente de magnetización y separación 220/42V, que los hace particularmente aptos para trabajos en el interior de calderas o recipientes metálicos. En el transformador va montado un fusible térmico que dispara a una temperatura determinada, y en algunos modelos se dispone de un variador de intensidad de corriente, el cual permite adaptarse a las particularidades del material y efectuar la desmagnetización de una forma muy cómoda cuando el yugo es de corriente alterna.

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

Tanto los yugos como los imanes permanentes deberán ser calibrados, al menos, una vez al año, para verificar su la fuerza de atracción.

3.2.2.2 Unidades portátiles Además de los imanes permanentes y yugos magnéticos, existen unidades portátiles más

complejas diseñadas para trabajar con corriente continua (semirrectificada, en general) o alterna con intensidad de salida desde 500-600 A en los más pequeños, hasta 6.000-8.000 A en los más grandes, completando así las posibilidades de ensayo de cualquier tipo de pieza con magnetizaciones longitudinales, directas y electrodos. En el uso de electrodos se hace necesario, en la mayoría de los casos, una cuidadosa limpieza de los puntos de contacto para eliminar la cascarilla o el óxido, que podrían impedir el paso de la intensidad de corriente necesaria.

El transformador de alta intensidad y los mandos de control y de medida están agrupados en una caja, normalmente metálica. Disponen de un conmutador regulador de la corriente, amperímetro de medida de la alta intensidad, bases de conexión de los cables y zócalo de conexión del mando a distancia.

La corriente se conecta desde el puesto de control por un interruptor o pedal, o bien desde la empuñadura de un electrodo mediante un botón pulsador.

La caja contiene, además de los elementos rectificadores, un ventilador para su refrigeración. La elección del tipo de corriente empleada se efectúa introduciendo los cables en las bases correspondientes.

Como accesorios necesarios se completará con: cables de alta intensidad y longitud adecuada, electrodos manuales, con interruptor o cable de mando con interruptor a pedal, bobinas de diferentes dimensiones y almohadillas para electrodos.

Estos equipos no pueden funcionar continuamente, sino que entre períodos de utilización, han de estar un cierto tiempo de reposo (coeficiente de utilización).

Los electrodos deben asegurar un perfecto contacto con la superficie para evitar la formación de arcos y el deterioro de las piezas.

Cada equipo de magnetización con amperímetro será calibrado al menos una vez cada seis meses, cuando se haga una reparación eléctrica mayor, en revisiones periódicas, o se aprecie algún daño. Si el equipo no se utiliza en períodos superiores a un año, la calibración se efectuará antes de su utilización. Todo ello siempre y cuando las normas, procedimientos, etcétera, aplicables no indiquen lo contrario.

La precisión de las unidades de medida será verificada anualmente por equipos con trazabilidad a patrones nacionales.

Práctica VIII


La lectura de las unidades de medida (amperímetros) no tendrá una desviación mayor del diez por ciento del total de la escala, relativa a los valores de la corriente indicados por el medidor patrón.

Figura 65. Equipo portátil de magnetización con corriente continua y alterna

3.2.2.3 Unidades fijas Existe una gran variedad, aunque todas ellas, en general, reúnen las siguientes características:

• Posibilidad de trabajar con corriente alterna o semirrectificada. Algunas, para aplicaciones específicas, están dotadas de corriente rectificada de onda completa en vez de semirrectificada.

• Tanque para almacenar el baño de partículas magnéticas con circuito de recuperación, agitación y desmagnetización de las partículas.

• Control de intensidad de corriente. • Posibilidad de variar la distancia entre cabezal es de contacto para cualquier tamaño de

piezas (dentro de ciertos límites). • Bobina incorporada para magnetización longitudinal o bien cabezales de electroimán.

Se construyen capaces de dar una intensidad de corriente de hasta 20.000 A, pero, normalmente, es suficiente con 8.000-10.000 A para la mayor parte de ensayos.

3.2.2.4 Unidades automáticas Cuando se plantea el problema de controlar al 100% una producción en serie, generalmente se

adopta la automatización del ensayo que, a la larga, resulta más económico, más seguro y más rápido, aunque presenta el problema del mayor costo inicial.

La característica más importante de estas instalaciones es que las piezas se ensayan en condiciones óptimas y todas reciben el mismo procedimiento de ensayo.

Esto hace más fácil la interpretación, ya que la intensidad de una indicación, es en cierto modo proporcional a la severidad de la discontinuidad. Por otra parte, es posible actuar sobre la sensibilidad del ensayo en el sentido de ponerla a un nivel tal que sólo sean detectables defectos que hagan rechazable la pieza.

Práctica VIII


3.2.3 Comprobación de la sensibilidad de la indicación y de la correcta concentración de la suspensión

En el punto 2.2.2 se han indicado los distintos parámetros que afectan a la sensibilidad del ensayo por el método de partículas magnéticas. Es evidente que cuando se emplean partículas magnéticas en suspensión, la concentración de estas en el baño influirá tanto en la efectividad como en la reproducibilidad del ensayo. Si la concentración es baja, las indicaciones que se forman serán débiles y difíciles de ver. Por el contrario, si la concentración de partículas magnéticas es elevada, estas disminuirán el contraste en la superficie de ensayo, pudiendo enmascarar la formación de indicaciones.

Ello origina la necesidad de controlar la concentración de las partículas magnéticas existente en la suspensión. En el punto 4.5.1 de esta guía se indica la sistemática a seguir para controlar la concentración de la suspensión.

Cuando se emplea el método húmedo, además de la concentración de las partículas magnéticas, se debe tener en cuenta otro factor que afecta la sensibilidad del examen: la contaminación de la suspensión. Esta produce efectos negativos en aspectos tales como:

• El poder humectante. • La formación de burbujas. • La viscosidad. • El color.

Ello afectará tanto al contraste existente entre las indicaciones y el fondo, como a la formación de las indicaciones (se limita la movilidad de las partículas magnéticas).

Otro factor que influye en la sensibilidad del ensayo es la durabilidad de las partículas magnéticas en suspensión. La “vida” de las partículas magnéticas en suspensión depende del ataque químico que puedan producir los distintos componentes y aditivos de la propia suspensión, así como de las degradaciones mecánicas que puedan sufrir las partículas magnéticas como consecuencia de las fuerzas de rotación y golpes, cuando circulan por el circuito de recirculación del baño.

Ello origina la necesidad de que periódicamente se verifique el estado de la suspensión de partículas magnéticas. Esta verificación se lleva a cabo examinando piezas “patrón” con defectos conocidos y comparando las indicaciones detectadas con respecto a los defectos reales existentes.

3.3 ACCESORIOS Para llevar a cabo ensayos por el método de partículas magnéticas es necesario disponer de un

equipo que genere un campo magnético y un medio (partículas magnéticas) que evidencie la existencia de los campos magnéticos de fugas asociados a las discontinuidades.

Además de los equipos y medios citados existen otros equipos o accesorios, que serán de gran utilidad en la realización del examen.

3.3.1 Luz natural y luz negra Es evidente que de nada sirve escoger y evaluar todos los parámetros que intervienen en el

examen por partículas magnéticas, para obtener las mejores indicaciones asociadas a las discontinuidades de una pieza, si al final la observación y evaluación de las indicaciones se lleva a cabo en unas condiciones de iluminación insuficientes, pues muchas de las indicaciones que se forman podrán no ser detectadas.

Práctica VIII


Así pues, y al igual que sucede con otros métodos de ensayos no destructivos, como los líquidos penetrantes y la radiografía, deben existir unas condiciones óptimas de iluminación.

Estas condiciones óptimas pueden alcanzarse con luz natural o visible y con luz negra. La luz natural o visible se utilizará cuando se empleen partículas magnéticas visibles y la luz negra deberá emplearse cuando se utilicen partículas magnéticas fluorescentes.

La luz visible es una energía radiante cuyo rango de longitudes de onda oscila entre 400 y 700 nm (4.000 ± 7.000 A ).

La luz negra es una radiación electromagnética del campo ultravioleta cercano, cuyo rango de longitudes de ondas oscila entre 320 y 400 nm (3.200 ± 4.000 A ).

La luz visible empleada durante el ensayo puede ser tanto de origen natural (sol) como de origen artificial (bombillas, fluorescentes, etc.), siempre y cuando la intensidad lumínica en la superficie de la pieza a examinar sea la adecuada. En la práctica se considera que una intensidad lumínica mínima de 500 luxes es adecuada para llevar a cabo la inspección, no obstante en función de códigos, normas, especificaciones, etc., este valor puede no estar de acuerdo con el valor exigido.

La visibilidad de las partículas magnéticas fluorescentes queda muy reducida por la presencia de luz visible. Por ello, la inspección por partículas fluorescentes requiere que se compruebe, además de la intensidad lumínica de la luz ultravioleta, el grado oscuridad de la sala o recinto donde se lleve a cabo el ensayo. A título orientativo, diremos que una intensidad lumínica de luz visible igual o menor a 20 lux y una intensidad de la luz ultravioleta mayor o igual a 1.000 µ W/cm2 sobre la superficie a examinar, se consideran valores correctos.

Hay cuatro fuentes posibles de luz negra: lámparas de incandescencia, lámparas de arco metálico o de carbón, tubos fluorescentes y lámparas de arco en vapor de mercurio.

Los dos primeros tipos se utilizan poco debido a la baja intensidad y a su inestabilidad, por lo que, a efectos prácticos, sólo se utilizan los dos últimos tipos, estando reservadas las grandes intensidades de luz a las lámparas de arco de vapor de mercurio, por lo que son ampliamente utilizadas en grandes instalaciones de inspección.

Sin embargo, queremos destacar la comodidad del uso de las lámparas tubulares fluorescentes, sobre todo cuando se trata de equipos portátiles. En efecto, su cebado es instantáneo, mientras que las de arco en vapor de mercurio tardan unos 10 minutos desde que se conectan a la red hasta que proporcionan la intensidad luminosa de régimen. Por otra parte son ligeras y no requieren transformadores o reactancias que contribuyen a aumentar el peso, siendo, además, fácilmente adaptables a sistemas de lentes que permiten observar a 3 ó 4 aumentos indicaciones que a simple vista pudieran parecer dudosas.

Tanto las lámparas tubulares como las de arco en vapor de mercurio, producen toda una gama de longitudes de onda, gran parte en el espectro visible, por lo que se recurre a filtrar, mediante un cristal, la luz generada. Dicho cristal absorbe la casi totalidad de la radiación visible y permite el paso de las radiaciones de longitud de onda entre 3.200 y 4.000 A , con un máximo de 3.650 A , que es la zona del espectro aprovechable a los efectos de inspección por partículas magnéticas fluorescentes.

3.3.2 Indicadores de campo En 1930 B. Berthold fue el primero en emplear un indicador de flujo compartido para indicar la

dirección del campo magnético.

Práctica VIII


Posteriormente dicho instrumento se ha ido perfeccionando, dando lugar al indicador de sectores (Pie gage) y al indicador de sección creciente (Raised cross).

El indicador de sectores (Figura 67.a) esta constituido por un disco de material altamente permeable dividido en ocho segmentos triangulares y separados entre si por unas ranuras de dimensión conocida que abarcan toda la sección, las cuales están rellenas con un material no magnético. Dicho disco esta protegido por una chapa delgada de un material no magnético.

Figura 66. Indicadores de campo a) Indicador de sectores b) Indicador de sección creciente

El indicador de sección creciente (Figura 67.b) tiene un diseño parecido al indicador de sectores, se diferencia en que tiene sólo cuatro sectores y en que, debido a la sección que presentan los sectores las ranuras rellenas de material no magnético no afectan toda altura del indicador, es decir las ranuras están separadas de la base del indicador.

Una variante de este indicador es aquella en que el disco está montado sobre una base y a través de una rosca se puede variar la separación existente entre las ranuras y la base del mismo.

Estos indicadores se emplean para dar de una forma aproximada la orientación del campo, y en el límite puede dar una idea de la idoneidad de la intensidad del campo magnético. No obstante, no miden la intensidad de campo interno de la pieza, solamente detectan campos externos en las proximidades del objeto.

Los indicadores se posicionarán en la superficie de la pieza de tal forma que la pequeña lámina no magnética de protección no esté en contacto con la pieza. Sobre la citada lámina se aplicarán las partículas magnéticas mientras se genera simultáneamente el campo magnético. En general la dirección e intensidad del campo magnético serán las adecuadas si las indicaciones formadas se definen con claridad y tienen la dirección deseada.

Figura 67. Lamina ranurada

Existen otros tipos de indicadores como son las láminas ranuradas o con discontinuidades. Dichas láminas, de materiales altamente permeables, disponen de entallas o discontinuidades perfectamente acotadas, localizadas y a distintas profundidades. Su uso es similar a los indicadores citados anteriormente y permiten comprobar el funcionamiento del equipo de magnetización, las partículas magnéticas, así como la dirección y la intensidad del campo magnético en la superficie del objeto a ensayar. Su principal aplicación es durante el desarrollo de los procedimientos de inspección por partículas magnéticas. Debido a que son láminas muy delgadas, son flexibles y se pueden ajustar es

Práctica VIII


zonas de geometría compleja, permitiendo comprobar en esas zonas la adecuación de la intensidad del campo magnético.

Cuando se emplean los indicadores de campo, se debe tener muy presente que cuando se coloca el indicador en la superficie de una pieza magnetizada longitudinalmente por medio de una bobina, el campo magnético generado pasa preferentemente por la pieza a ensayar pero también pasa por el indicador. Por ello, en este caso, las indicaciones producidas en los indicadores no representan un medio preciso para valorar la idoneidad de la corriente de magnetización o la intensidad del campo magnético.

En el punto 2.2.2.4. se relacionan otros equipos de medida sensibles al flujo o magnético.

3.3.3 Unidades de medida de intensidad de campo La intensidad de campo magnético se puede definir como el valor del campo magnético en un

punto. Su unidad de medida es el Amperio/metro. La intensidad de un campo magnético “H” en un punto es la fuerza en Newtons con la cual es

atraída o repelida en dicho punto la unidad de polo. Si esta fuerza es un Newton se dice que la intensidad del campo es de 105 Oersted. (1 Oersted ≈ 77 Amperio/metro).

En el punto 1.2.2. se indican otras unidades de medida relacionadas con los campos magnéticos.

3.3.4 Aparatos de medida para determinar la intensidad de luz. Aplicaciones Tal como se ha indicado en puntos anteriores el resultado de un examen, por el método de

partículas magnéticas, dependerá en gran medida de las condiciones de iluminación existentes a la hora de observar y de evaluar las indicaciones que se hayan formado.

Por ello antes de iniciar el examen se deberá comprobar, mediante en empleo de luxómetros y medidores de luz negra, que existen en la superficie del objeto, unos niveles de intensidad lumínica adecuados.

3.3.4.1 Luxómetros La intensidad de luz blanca, para el examen por partículas magnéticas no fluorescentes, será

determinada y comprobada por el inspector a fin de asegurar adecuada iluminación sobre la superficie a examinar. Asimismo cuando se emplean partículas magnéticas fluorescentes se deberá comprobar que los niveles de luz blanca no superan los valores establecidos en los códigos y normas aplicables (normalmente la intensidad luminosa no deberá ser mayor a 20 lux).

En la práctica, para el caso de partículas magnéticas no fluorescentes, se considera del orden de 1.000 lux como iluminación adecuada, la cual, puede ser comprobada mediante un luxómetro. No obstante en cada caso se deberá cumplir lo exigido en las normas, códigos y procedimientos aplicables.

El luxómetro consiste en una capa metálica muy fina depositada sobre un elemento semiconductor apoyado en una plancha metálica. Entre la capa metálica y la plancha metálica se dispone de un galvanómetro sensible. Generalmente se utiliza como metal el cobre, y como elemento semiconductor el óxido de cobre.

Cuando incide la luz sobre la lámina de cobre, llega hasta la capa de óxido, debido al pequeñísimo espesor de aquella, y se liberan electrones. Una corriente eléctrica recorre el circuito indicado y produce una cierta desviación del galvanómetro, cuya escala está graduada en lux.

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3.3.4.2 Medidores de luz negra Durante el examen con partículas magnéticas fluorescentes, la intensidad de luz negra será

medida con un medidor de luz negra, a fin de verificar que la intensidad sobre la superficie a examinar sea, la adecuada. La intensidad de luz negra deberá medirse cada vez que así lo determine el código, norma o procedimiento aplicable.

Caídas de tensión en la línea utilizada para conexión de la lámpara producirán una disminución de la intensidad de luz negra, por lo que si se aprecian fluctuaciones en el voltaje, deberá usarse un transformador de voltaje constante.

Existen en el mercado dos tipos de medidores de luz negra, uno de medida directa y el otro por sustracción. En este último tipo, la medida se lleva a cabo efectuando una primera medida sin filtro y una segunda medida con filtro de absorción ultravioleta (365 nm) colocado sobre el elemento sensible del medidor. Restando la segunda medida de la primera se tiene la intensidad de luz negra en µ W/cm2.

3.3.5 Fundamentos y funcionamiento de las lámparas de luz negra La fuente de luz negra más empleada en el examen por partículas magnéticas fluorescentes es la

lámpara de arco en vapor de mercurio. Estas lámparas disponen de un sistema por el cual se produce un arco eléctrico en el interior de

un tubo de cuarzo o de cristal endurecido, que contiene mercurio, y emite una luz característica. La construcción de una lámpara de mercurio típica se refleja en la Figura 66. El tubo que contiene el mercurio dispone además de dos electrodos por los que pasa la corriente eléctrica y generan el arco eléctrico. La lámpara dispone además de un electrodo auxiliar y un resistor que limita el paso de corriente. Este conjunto está sellado dentro de un bulbo protector el cual puede estar al vacío o relleno de un gas inerte. La lámpara se alimenta a través de una reactancia o de un transformador.

Cuando la bombilla se pone en funcionamiento, el mercurio que está dentro del tubo no está en forma de vapor por lo que no puede formarse el arco. Para facilitar la formación del arco, existe una pequeña cantidad de gas neón y un electrodo de inicio dentro del citado tubo. Cuando se aplica tensión se produce una descarga desde el electrodo de inicio hacia el neón. El valor de la descarga está limitado por una resistencia, pero es suficiente para vaporizar e ionizar el mercurio y eventualmente causa el salto del arco entre los electrodos principales. El calentamiento y el proceso de ionización del mercurio tardan unos cinco minutos después de que la lámpara se haya energizado por primera vez.

Figura 68. Lámpara de mercurio

Dado que esta lámpara emite dentro de un rango de longitudes de onda que incluye la correspondiente a la luz visible, así como a longitudes de onda dañinas para el cuerpo humano, dichas lámparas se emplean conjuntamente con su correspondiente filtro.

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3.3.6 Fundamento y funcionamiento de los indicadores de campo magnético Generalmente la intensidad del campo magnético, en el examen por partículas magnéticas, se

controla mediante la intensidad de corriente aplicada para su generación, fuerza de elevación, en la magnetización con yugos, y/o mediante el indicador de campo del tipo de sectores o de sección creciente, siendo estas medidas únicamente de forma cualitativa (ver punto 3.3.2).

Cuando se quiere conocer el verdadero campo tangencial en las muestras de ensayo o en los casos que sea mandatorio para el cumplimiento con alguna normativa, se utilizará un instrumento de medida de intensidad de campo tangencial cuyo su funcionamiento se basa en el efecto Hall, dando la medida en amperios/metro.

Este instrumento mide la intensidad de campo “H” (no mide el flujo magnético “B”), por ello cuando un objeto de geometría regular esta esencialmente magnetizado circularmente, es decir su magnetismo está contenido dentro del objeto, se cuestiona la lectura obtenida. No obstante, cuando el medidor se emplea adecuadamente, se obtienen valores cuantitativos y repetitivos.

Así pues, los instrumentos de medida que se basan en el efecto Hall muestran la dirección del campo magnético así como la magnitud aproximada de su intensidad magnética, pero no indican cual es su gradiente y no se emplean para verificar la existencia del campo magnético en la magnetización multidireccional.

Los elementos Hall son cristales de materiales semiconductores. Cuando una corriente pasa a través de ellos y estos se colocan en un campo magnético, se crea un voltaje entre las caras de los cristales. El voltaje es proporcional a la intensidad del campo magnético.

Otro tipo de instrumento empleado como indicador de campo magnético son los instrumentos magneto inductivos. Dichos equipos se emplean cuando se magnetiza un objeto, por corriente continua, por el método continuo.

El instrumento tiene dos bobinas sensoras, que forman entre si un ángulo de noventa grados, alimentadas con una corriente alterna de 100 KHz. Cuando el medidor se coloca encima del objeto se genera una corriente inducida en este, que induce una corriente secundaria en las dos bobinas sensoras. Cuando se aplica la corriente eléctrica magnetizante, las líneas de flujo magnético aumenta la corriente inducida en la bobina sensora, en dirección perpendicular a la del campo magnético, produciendo por tanto un desequilibrio en el circuito. Este desequilibrio es mayor cuanto mayor es la corriente de magnetización aplicada, dando una indicación mayor.

Dado que las propiedades magnéticas dependen de la aleación y de la dureza del material, el instrumento sólo indica el nivel de magnetización (suficiente, dudoso, insuficiente).

Práctica VIII


4. TÉCNICAS DE INSPECCIÓN

4.1 MATERIALES

4.1.1 Materiales adecuados para ensayos por partículas magnéticas Como ya se ha dicho anteriormente, la inspección mediante partículas magnéticas es un medio no

destructivo para detectar discontinuidades en materiales ferromagnéticos. El método puede detectar todas las discontinuidades abiertas a la superficie, y bajo ciertas condiciones, aquellas que se encuentran completamente bajo la misma, a las que llamaremos subsuperficiales. El método es adecuado para materiales metálicos que puedan ser magnetizados intensamente, desde el hierro dulce hasta la fundición gris, incluyendo todos los aceros, a excepción de los materiales austeníticos. Una pieza de fundición o de acero se considera que es ferromagnética si su inducción magnética es superior a 1 T (tesla) en un campo magnético de 2,4 kA/m. Materiales no ferromagnéticos, que no pueden ser fuertemente magnetizados, no pueden ser inspeccionados mediante este método. Con materiales ferromagnéticos, la inspección mediante partículas magnéticas es altamente sensible y produce de inmediato indicaciones discernibles sobre la superficie de las piezas ensayadas.

4.1.2 Condiciones superficiales Las piezas a examinar deben estar libres de cascarilla, aceite, proyecciones de soldadura, marcas

de mecanizado, suciedad, pintura adherida, de espesor excesivo, o suelta, y cualquier otra materia ajena que pueda afectar la sensibilidad del ensayo. Las superficies muy rugosas o desiguales pueden ser granalladas, chorreadas con arena, amoladas o mecanizadas. La facilidad del método para suministrar indicaciones depende de la capacidad de movimiento de las partículas magnéticas sobre la superficie de la pieza ensayada, en respuesta a los campos de fuga que aparecen cuando hay discontinuidades. Cuanto mejor acabada esté la superficie de la pieza a examinar y más uniforme sea su color, más favorables serán las condiciones para la formación de indicaciones de polvo magnético y su posterior evaluación. Esto no significa, sin embargo, que deba emplearse una .excesiva cantidad de trabajo para preparar la superficie para la inspección, particularmente si las discontinuidades buscadas son de tamaño apreciable. Los requisitos de acabado superficial serán, lógicamente; menores en un lingote de fundición que en una pieza mecanizada, porque las discontinuidades que se pretende localizar son de mayor magnitud, y también lo serán las indicaciones con que se manifiestan en el ensayo mediante partículas magnéticas.

Durante su aplicación, las partículas pueden estar suspendidas en distintos medios: en aire (partículas secas) o en líquidos, tales como derivados del petróleo o agua (partículas húmedas).

Si las piezas se inspeccionan mediante la técnica de partículas húmedas, toda suciedad, grasa, aceite, óxido o cascarilla suelta debe ser eliminada; de otra manera puede ser difícil o imposible producir indicaciones de discontinuidades o defectos. La mezcla de suciedad, grasa y aceite puede ser lavada de la superficie, contaminando el medio de suspensión. Óxido y cascarilla suelta pueden también contaminar el medio de suspensión o actuar como aislantes eléctricos, evitando el adecuado contacto eléctrico para magnetizar la pieza.

Los mismos requisitos de limpieza aplican a las piezas a inspeccionar mediante la técnica de partículas secas, pero además, la pieza debe estar seca. Aceite, grasa o agua causaran aglomeraciones de partículas en la superficie del objeto ensayado, dificultando e incluso evitando la formación de indicaciones, y haciendo siempre más difícil su interpretación.

Práctica VIII


Las capas de óxido o cascarilla gruesas deben eliminarse con los medios mecánicos antes descritos. Una capa delgada y uniforme de óxido, normalmente no interfiere con la localización de discontinuidades, excepto de las muy pequeñas. La limpieza y preparación de las superficies no deben ser perjudiciales para el material, para el acabado de la superficie, o para los productos utilizados en el examen. La pintura y otros recubrimientos superficiales hacen el efecto de convertir las discontinuidades de superficie en subsuperficiales. Las superficies revestidas con una capa fina de pintura no magnética, por ejemplo imprimación, también pueden examinarse, si la superficie de la pintura no está deteriorada y el espesor de la capa no supera las 40 micras. Por encima de este espesor, la sensibilidad del método disminuye y puede ser necesario determinarla de manera específica antes de proceder al examen. Para decidir si la pintura debe ser o no eliminada, debe considerarse el grueso relativo de la capa de pintura y el tamaño de las discontinuidades más pequeñas que se buscan en la inspección. Este criterio puede, aplicarse a acabados superficiales como cadmiado, niquelado y cromado, teniendo en cuenta que la capa galvánica es normalmente más delgada que la de pintura y que la superficie galvánicamente tratada ofrece un fondo excelente para contraste cuando se usan partículas de color negro o rojo. Antes de realizar la inspección, se puede pintar la superficie sometida a inspección para destacar los contrastes.

Para la inspección de soldaduras, los cordones deben estar libres de cascarillas y escorias y secos. Dado que la posibilidad de detección de discontinuidades relativamente profundas depende de la libertad de las partículas para moverse sobre la superficie para formar indicaciones, parecería lógico, para obtener la misma sensibilidad que en el material base, mecanizar el condón de soldadura hasta dejarlo a paño para con la superficie de la chapa. En la práctica, a menos que tal mecanización sea requerida por algún documento contractual, se obtienen resultados enteramente satisfactorios con un simple cepillado con cepillo de púas de alambre. El chorro de arena también proporciona una buena superficie para inspección. Si el cordón es muy desigual, puede ser necesario el empleo de una muela de esmeril para alisarlo.

El plano en el que se va a hacer la inspección influye considerablemente en el resultado. La cara superior de una superficie horizontal es, naturalmente, la más favorable, y las piezas de tamaño medio y pequeño pueden normalmente girarse, de forma que la superficie a inspeccionar esté en dicha posición. Con cuerpos mayores o estructuras rígidas, esto no es posible. Los defectos subsuperficiales son algo más difíciles de localizar en otras superficies que no sean la plana horizontal.

En relación con la temperatura del ensayo, y de acuerdo con la guía SE-709 de la Sección V del código ASME, la temperatura de la superficie a examinar debe ser inferior a 3150 C, en el caso de partículas secas, y a 570 C, en el caso de partículas húmedas.

4.1.3 Influencia de los elementos de aleación en la permeabilidad y en las características de inspección

Una pieza de acero o de fundición se considera que es ferromagnética si su inducción magnética es superior a 1 T (tesla) en un campo magnético de 2,4 kA/m.

El hierro técnicamente puro (%C ≤ 0,008) es el material ferromagnético ideal. Se presenta, en función de la temperatura en cuatro estados alotrópicos:

• Hierro alfa: cristaliza en la variedad cúbica centrada en el cuerpo, hasta 788º C. Es magnético hasta 750º C (punto de Curie).

• Hierro beta: cristaliza en la variedad cúbica centrada en el cuerpo, entre 788 y 910º C. No es magnético.

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• Hierro gamma: cristaliza en la variedad cúbica centrada en las caras, entre 910 y 1.400º C, no magnético.

• Hierro delta: cristaliza en la variedad cúbica centrada en el cuerpo, entre 1.400 y 1.536º C, es débilmente magnético.

La aleación del hierro con el carbono da lugar a los aceros (0,10 ≤ %C ≤ 1, 76) y a las fundiciones (1,76 ≤ %C ≤ 6,67). En las aleaciones hierro -carbono pueden encontrarse hasta once constituyentes, entre los que destacan:

• Ferrita: hierro alfa puro, magnética. • Cementita: carburo de hierro, contiene el 6,67% de carbono y es magnética hasta los 210º

C (punto de Curie). • Perlita: es un constituyente compuesto por el 86,5% de ferrita y el 13,5% de cementita. • Austenita: es una solución sólida de carbono en hierro gamma, con un contenido de

carbono disuelto que puede llegar al 1,76%. No es magnética. Empieza a formarse a partir de 7230 C, pero forma parte de los aceros inoxidables austeníticos a temperatura ambiente.

• Martensita: es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro alfa. Es magnética. • Grafito: es una variedad alotrópica del carbono. No es magnético.

La resistividad del hierro puro se incrementa con la presencia de diversos elementos aleados (principalmente Si, Al, Ni y Co, también Sn, Mn, V, Cr, Mo, Ti o W). Los aceros inoxidables austeníticos y otros aceros aleados no son magnetizables. Las fundiciones son menos permeables cuando aumenta la presencia de grafito. En general, son inspeccionables mediante partículas magnéticas, además del hierro puro, los aceros al carbono y las fundiciones, en menor grado (o incluso imposible) cuando se trata de aceros aleados o de fundiciones grises de elevado contenido de carbono.

4.1.4 Influencia de otros factores en la inspección mediante partículas magnéticas Además de los factores relacionados con la composición química de una pieza, otros factores

influyen en las características magnéticas de las aleaciones hierro -carbono, entre las que destacan las siguientes:

• El tamaño de grano, que aumenta la permeabilidad y disminuye la resistividad. Un tamaño de grano excesivo, con impurezas precipitadas en los bordes, puede dar lugar a indicaciones no relevantes.

• Los trabajos en frío, que orientan los cristales según planos de deslizamiento, que pueden producir indicaciones no relevantes.

• Las tensiones residuales a que quedan sometidos los materiales después de procesos de laminación en frío. Conviene aplicarles un recocido entre 700 y 800º C.

• Los cambios de sección bruscos, que pueden dar lugar a indicaciones falsas o no relevantes.

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4.2 SECUENCIA DE OPERACIONES Las operaciones básicas necesarias para la realización del ensayo por partículas magnéticas para

el que se ha establecido previamente el procedimiento a seguir, en el que se define la técnica elegida y los parámetros específicos, son las siguientes:

1. Adecuación de la superficie de la pieza a ensayar. 2. Creación del campo magnético en la pieza. 3. Aplicación de las partículas magnéticas sobre la misma. 4. Observación de las acumulaciones de partículas que hayan podido producirse sobre la pieza. 5. Interpretación y evaluación de las indicaciones. Obtención de registros. 6. Cumplimentación del informe de inspección. 7. Limpieza final. 8. Desmagnetización, si procede.

4.2.1 Preparación para el ensayo Con anterioridad al inicio del examen mediante partículas magnéticas, el personal que ha de

ejecutar el trabajo (nivel 1), dispondrá de los medios necesarios para llevar a cabo todas las operaciones establecidas en la instrucción escrita, preparada a tal efecto por el nivel 2. La instrucción escrita es la adaptación, al caso concreto de una pieza o grupo de piezas similares, del procedimiento de ensayo mediante partículas magnéticas, de carácter más general, de! organismo que va a realizar el examen. Constará de los siguientes puntos, a realizar, donde sea de aplicación, por el nivel 1 responsable del trabajo:

• Objeto (campo de aplicación, tipo de material, etc.) y alcance. • Normas de referencia / documentos aplicables. • Preparación superficial de la pieza antes de la inspección y temperatura de la misma. • Equipo de ensayo (yugo, electrodos, estático, etc.). • Tipo de corriente de magnetización (alterna, continua, rectificada). • Valor de la intensidad. • Verificación del campo magnético. • Tipo de partículas. Concentración. • Método de aplicación de las partículas. • Condiciones ambientales y luminosas. Para partículas magnéticas fluorescentes: • Comprobación de la lámpara y tiempo mínimo de encendido previo y de adaptación

ambiental. • Evaluación de las indicaciones. (Previa a la definitiva, a realizar por el nivel 2). • Criterios de aceptación / rechazo. (Sobre la base de los cuales evaluará el nivel 2). • Limpieza final de la probeta.

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4.2.2 Magnetización El campo magnético es más fuerte cuando fluye la corriente de magnetización. Cuando se corta la

corriente, el campo cae al valor más bajo, su fuerza residual. En el examen de una pieza mediante partículas magnéticas, la aplicación de las partículas se puede llevar a cabo tanto mientras circula la corriente de magnetización como después de que esta haya cesado. La aplicación de una u otra técnica de magnetización depende fundamentalmente de la retentividad de la pieza, de su capacidad para presentar un magnetismo residual de intensidad suficiente cuando cesa el paso de la corriente de magnetización. Si la pieza es de acero con un alto contenido de carbono o de fundición gris, el campo magnético residual existente después de que la corriente deja de fluir será relativamente fuerte, pero siempre más débil que cuando fluía la corriente. Si el material es un acero con bajo contenido de carbono, el campo residual será demasiado débil para atraer partículas e indicar discontinuidades. Para la mayor sensibilidad, las partículas deben estar sobre la pieza bajo la influencia del campo magnético mientras fluye la corriente de magnetización.

4.2.3 Aplicación de los métodos de inspección

4.2.3.1 Método de inspección de campo continuo Cuando se aplican las partículas mientras fluye la corriente de magnetización, la técnica se

denomina método continuo. Con el método continuo húmedo, el baño de inspección se aplica abundantemente a todas las superficies de la pieza, procurando asegurar que todas las superficies estén húmedas, mientras se aplica el disparo de magnetización. Esto asegura que las partículas estarán sobre la pieza mientras fluya la corriente, de manera que puedan ser atraídas por cualquier campo de fuga creado por discontinuidades. Si el baño húmedo se aplica antes o después del disparo de magnetización, es posible que no se formen indicaciones o que la fuerza del chorro del baño pueda lavar indicaciones ligeras. Por esta razón el disparo debe darse siempre simultáneamente con la aplicación del baño.

Cuando se utiliza el método continuo seco, la pieza se magnetiza utilizando electrodos, grapas o una bobina. Mientras fluye la corriente, se aplica el polvo en forma de nube ligera sobre las áreas magnetizadas. El exceso de polvo se sopla mediante una ligera corriente de aire. Después de eliminar el exceso de polvo, se corta la corriente de magnetización. Es importante aplicar el polvo como una nube ligera y no simplemente volcarlo sobre la superficie. El operador deberá vigilar cuidadosamente durante la aplicación del polvo sobre el área inspeccionada, dado que, normalmente, es fácil ver indicaciones formadas incluso antes de que se elimine el exceso de polvo. Si el flujo de corriente se para antes de soplar el exceso de polvo, es posible que se eliminen indicaciones ligeras.

4.2.3.2 Método de inspección de campo residual Cuando el campo residual sobre una pieza es alto, puede ser suficientemente fuerte para formar

indicaciones adecuadas. Sin embargo, los campos residual es son siempre más débiles que los campos magnéticos formados cuando fluye la corriente de magnetización. Consecuentemente, la inspección mediante el método residual no será tan sensible como con el método continuo. Cuando se utilice el método residual húmedo, el período de tiempo durante el que la pieza está cubierta por el baño de inspección es importante. Una larga exposición de la pieza magnetizada al baño húmedo incrementa la agrupación (build-up) de las partículas magnéticas que forman la indicación. Normalmente es difícil obtener indicaciones de discontinuidades subsuperficiales utilizando el método residual. Este hecho se utiliza a veces para determinar cuándo una indicación está mostrando una discontinuidad superficial o subsuperficial. Para determinar esto, se borra la indicación formada mediante el método continuo, y se

Práctica VIII


vuelve a aplicar el baño o el polvo. Si vuelve a aparecer la indicación, normalmente representa una discontinuidad superficial.

4.2.4 Examen visual de las indicaciones Las discontinuidades superficiales producen indicaciones agudas, diferenciadas, limpiamente

recortadas, con una buena retención de partículas. Esto es particularmente cierto en las discontinuidades superficiales de bordes unidos y agudos, que son difíciles de localizar por método visual y las cuales son generalmente inadmisibles. El verdadero carácter de este tipo de discontinuidad produce campos de fuga altamente localizados, que son apropiados para la formación de indicaciones tales como las anteriormente descritas. Las discontinuidades subsuperficiales, por otra parte, tienden a producir indicaciones que son modelos difusos o con “pelusa”, más bien que agudos y limpiamente recortados. Estos modelos quedan peor retenidos que los anteriores, ya que los campos de fuga están menos concentrados.

La inspección visual es la última instancia, y la decisiva, de todo el proceso de verificación. Sin embargo, el que esta fase sea de carácter decisivo, no implica que tenga mayor importancia que las demás, ya que sólo si han sido cumplimentadas las fases anteriores de forma satisfactoria, queda garantizado un óptimo resultado del control. Esto significa que los equipos de magnetización, las partículas y, en su caso, las lámparas de UV empleadas, deben comprobarse periódicamente para asegurarse de que el funcionamiento de los mismos es el correcto. Pero, sobre todo, el personal que realiza la verificación, gracias a un adiestramiento adecuado, tiene que ser capaz de conocer las posibles relaciones entre las discontinuidades y las indicaciones obtenidas, con el fin de poder realizar perfectamente la inspección visual.

Si partimos de la base de que el equipo y los elementos de control se encuentran en buen estado, en una cadena de inspección mediante partículas magnéticas asociada a una cadena de producción de grandes series de piezas, la persona que realiza la inspección visual es el eslabón “más débil” de la cadena de verificación, simplemente porque es humano caer en el cansancio y la falta de concentración después de realizar una tarea tan fatigosa durante un período de tiempo prolongado. En el control visual, debe evitarse el cansancio y la falta de concentración. Por eso, hay que procurar integrar las funciones de control en las que la vista tiene que esforzarse más en un sistema de trabajo rotativo, es decir, que después de dos horas de inspección visual pueda ejercerse una actividad que de cierto descanso a los ojos. Además, las personas que realizan esta inspección, no deberían, a ser posible, tener que atenerse a una cadencia determinada, porque si una pieza pasa, de acuerdo con un tiempo fijo de control, de una estación a otra, puede que el operador, si ve que el tiempo es muy justo, se sienta obligado a tomar “una decisión cualquiera”, que puede tal vez ser errónea. Para la inspección visual, en el marco de una verificación en serie, son muy prácticas las llamadas “mesas giratorias para inspección visual”, donde, según la cadencia, pueden trabajar incluso varios operarios a la vez. Tales mesas giratorias, que sirven asimismo como pulmón, tienen la ventaja de que no se obliga al operario a tomar una decisión dentro de un tiempo dado, ya que dentro de un turno de trabajo se compensan mútuamente los distintos tiempos de inspección. Frecuentemente, en la práctica, se introducen en el proceso de verificación piezas que presenten discontinuidades conocidas. De esta forma, se confirma regularmente el buen funcionamiento de los distintos sistemas implicados.

La intensidad de la luz visible sobre la superficie a examinar debe ser, por lo menos, de 1.000 lux, intensidad que puede reducirse a 500 lux para las inspecciones a realizar en campo, previo acuerdo entre contratante y suministrador.

Práctica VIII


Para mejorar los resultados de la inspección con partículas fluorescentes, debe realizarse en un área oscura. Cuanto más oscura es el área, más brillante aparecerá la indicación. La adaptación de la luz blanca exterior a los niveles de oscuridad necesarios para una inspección fiable con partículas fluorescentes, puede requerir un mínimo de 5 minutos y el inspector no deberá utilizar gafas con cristales fotosensibles. Igualmente, evitará salir de ella y volver a entrar sin disponer del suficiente tiempo de adaptación. La intensidad de la luz ultravioleta sobre la superficie a examinar no será inferior a 1.000 µ W/cm2, y se comprobará con un medidor de luz negra adecuado. La intensidad de la luz visible ambiental en una zona oscurecida para examinar con partículas fluorescentes, debe ser inferior a 20 lux. La lámpara de luz ultravioleta se encenderá por lo menos 5 minutos antes del inicio de la inspección. Cuando se utilicen partículas fluorescentes, el área a inspeccionar deberá estar libre de otros materiales fluorescentes, dado que pueden confundir al inspector. El operador puede experimentar el nublado de la visión si la luz negra le incide en el globo ocular directamente o reflejada. La sensación de visión nublada desaparece cuando dicha iluminación se apaga. Dado que es una sensación desagradable, es conveniente disponer las luces en el área de inspección de tal manera que ni directamente ni reflejadas iluminen los ojos del inspector.

4.2.5 Evaluación de las indicaciones Después de haber aplicado adecuadamente cada una de las etapas descritas hasta ahora, el

responsable de la inspección puede tener la seguridad de que ha obtenido las indicaciones de todos los defectos y condiciones que puedan afectar a la utilidad de la pieza. Pero, alcanzada esta fase del proceso de inspección mediante partículas magnéticas, restan por tomar dos decisiones: interpretar y evaluar las indicaciones obtenidas.

Una vez obtenida la indicación de alguna discontinuidad u otra condición de la pieza inspeccionada, alguien debe determinar lo que hay presente en la pieza, causa de que aparezcan las indicaciones. En otras palabras, debe interpretar las indicaciones en los términos de su causa.

Cuando se ha determinado qué condiciones existen en la pieza y si afectarán la utilidad de la misma para el servicio al que se destina, las condiciones deben ser evaluadas, de modo que la pieza pueda ser aceptada como satisfactoria, rechazada como chatarra, o aprovechada por medio de algún trabajo adicional.

De acuerdo con la norma UNE EN 473 “Cualificación y certificación de personal que realiza ensayos no destructivos”, el personal certificado como nivel 1 estará cualificado para llevar a cabo las operaciones de un ensayo mediante partículas magnéticas, de acuerdo con las instrucciones escritas y bajo la supervisión de personal de nivel 2 o nivel 3, a quienes están reservadas la interpretación y la evaluación de los resultados de acuerdo con las normas, códigos o especificaciones aplicables. Una vez obtenidas las indicaciones, el nivel 1 está facultado para registrar y clasificar los resultados en términos de criterios escritos y para informar sobre los resultados.

4.2.6 Limpieza final después de la inspección Después de la aplicación del líquido que contiene las partículas magnéticas en suspensión, queda

adherida una película de partículas suspendidas a la pieza en toda su superficie. Este fenómeno se acentúa si la pieza no ha sido des magnetizada a continuación de la inspección. La presencia de partículas sobre la pieza puede hacer necesaria una limpieza posterior al examen, que se llevará a cabo en los casos en que las partículas magnéticas puedan interferir los sucesivos procesos de fabricación o los requisitos del servicio de la pieza.

Práctica VIII


La limpieza posterior a la inspección se realizará de acuerdo con alguno de los métodos siguientes:

1. Utilizando aire comprimido para soplar las partículas secas sobrantes. 2. Secando las partículas magnéticas húmedas y eliminándolas mediante un cepillo o aire

comprimido. 3. Eliminando las partículas húmedas lavando con disolvente. 4. Otras técnicas adecuadas de limpieza que no interfieran con los requisitos posteriores del

proceso de fabricación o del servicio de la pieza.

4.3 INDICACIONES DE LAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS En el punto 2.2.3 se ha indicado que aparentemente existen discrepancias en cuanto a las

definiciones de indicaciones falsas e indicaciones no relevantes. Considerando que ASME ha editado un código, mientras que el lNTA ha publicado un libro de consulta, a continuación se definen las indicaciones que pueden obtenerse en un examen de partículas magnéticas, según la ASME.

• Indicaciones verdaderas: Son aquellas originadas por campos magnéticos de fuga. • Indicaciones relevantes: Las indicaciones relevantes son producidas por campos de fuga,

que son resultado de discontinuidades superficiales o subsuperficiales. Requieren evaluación de acuerdo con los criterios de aceptación establecidos previamente.

• Indicaciones no relevantes: Las indicaciones no relevantes pueden producirse como resultado de campos de fuga creados por condiciones que no requieren evaluación, tales como cambios de sección (chaveteros, taladros, etc.), propiedades inherentes del material (bordes de una soldadura bimetálica), escritura magnética, etc.

• Indicaciones falsas: Las indicaciones falsas no son resultado de las fuerzas magnéticas. Son ejemplos las partículas retenidas mecánicamente en depresiones o por óxido o escamas en la superficie.

4.3.1 Tipos de defectos superficiales y subsuperficiales Las indicaciones relevantes obtenidas pueden ser debidas a defectos producidos durante el

proceso de elaboración en el cual se originan. Así clasificamos las discontinuidades como inherentes, asociadas a procesos primarios, secundarios y las relativas al servicio.

Discontinuidades inherentes. Son las que se producen en los procesos de solidificación de metales en los lingotes. Algunas de estas discontinuidades se eliminan cuando se despuntan los lingotes. Algunas discontinuidades inherentes típicas son:

• Desgarros en caliente (Hot Tears): Grietas superficiales en las fundiciones producidas por la contracción de metal durante el proceso de enfriamiento. Son esencialmente superficiales y su forma se corresponde con líneas quebradas con ramificaciones múltiples. En algunos casos son internas o subsuperficiales.

• Junta fría (Cold Shut): Es una unión imperfecta entre dos flujos de metal en un molde, está producido porque la superficie del vertido del metal se enfría demasiado rápidamente, o se encuentra lo suficientemente frío para que la fusión sea imposible. Su aspecto es similar al de las grietas y costuras (Seams) con bordes lisos o redondeados. Pueden ser superficiales, internas y subsuperficiales.

Práctica VIII


• Inclusiones (Inclusions) Suelen encontrarse en materiales tales como redondos, barras y palanquillas. Pueden ser no metálicas o no plásticas. Las inclusiones no metálicas provienen de escorias y óxidos presentes en el lingote, mientras que las inclusiones no plásticas son aquellas cuyo punto de fusión es superior al del metal. Después del mecanizado de las piezas, las inclusiones no metálicas pueden estar en la superficie o cerca de ella, y la imagen que suministran al detectarlas por partículas magnéticas suelen ser líneas más o menos largas, aisladas o agrupadas, pero siempre paralelas a la fibra del material. Las inclusiones no plásticas, por el contrario, dan indicaciones que no son paralelas a la fibra del material (Figuras 69 y 70).

• Rechupes (Pipe) Cavidad interna o porosidad central formada durante la solidificación del lingote. Su origen es la falta de metal fundido durante el proceso de solidificación. Su presencia se caracteriza por una cavidad redondeada localizada en el centro del extremo de una superficie, pueden ser subsuperficiales.

Figura 69. Indicación inclusión no metálica

Figura 70. Indicación inclusión no plástica

• Sopladuras (Blowholes) Cavidades o huecos producidos por gases; dichos gases pueden quedar atrapados o liberarse a medida que se solidifica el metal. Pueden ser superficiales, En procesos de laminación o forja, algunos de las cavidades pueden soldarse otras no se soldarán y pueden aparecer como costuras (Seams) o como laminaciones después de estar sometidas a procesos de laminación.

Discontinuidades de procesos primarios, Son aquellas que se originan durante los procesos de conformación en frío o en caliente.

• Costuras (Seams) Defecto superficial longitudinal originado en una grieta superficial o sopladura cerca de la superficie del lingote, que se ha unido durante el proceso de

Práctica VIII


laminación siguiendo la dirección del laminado. Después de la forja, generalmente siguen la dirección de las líneas de fluencia.

• Fractura en copa (Cupping) Este tipo de discontinuidades se produce básicamente en procesos de extrusión o como resultado de aplicar un excesivo trabajo en frío lo que conduce a que el metal interno no fluya tan rápidamente como el de la superficie, originándose tensiones internas que originan roturas internas transversales.

• Grietas de enfriamiento (Cooling Cracks): Las barras trabajadas en frío pueden originar grietas de enfriamiento como consecuencia de enfriamientos desiguales de la pieza, produciéndose tensiones internas y posteriores roturas, Aunque habitualmente no son rectas, pueden confundirse en algunos casos con las costuras (Seams), diferenciándose de estas en que las grietas de enfriamiento no presentan oxidación (Figura 71).

Figura 71. Indicación grietas de enfriamiento

• Laminaciones (Laminations): Se producen durante los procesos de laminación por causas tales como reducciones excesivas o bien por sobre medidas de la pieza a laminar. Los defectos más frecuentes suelen ser grietas y pliegues o laminaciones. Las laminaciones, casi invariablemente paralelas a la superficie de la chapa, no se detectan mediante partículas magnéticas, a menos que estén expuestas en los bordes de la chapa. Las costuras superficiales en barras laminadas resultan de grietas u otros defectos superficiales en la palanquilla de la cual fueron laminadas o de ciertos defectos

Práctica VIII


introducidos en la operación de laminación. La gran elongación del metal hace aflorar a la superficie defectos a lo largo, costuras rectas, normalmente prácticamente paralelas a la dirección de laminación. Las costuras se reconocen por su rectitud y porque están en la superficie y aproximadamente paralelas a la dirección de laminación (Figura 72).

Figura 72. Indicación costura longitudinal

• Pliegues de forja (Forgins Laps). Se originan cuando el material se pliega en la superficie, formando una zona en que el pliegue esta fuertemente unido a la superficie sin que se llegue a soldar, su origen es consecuencia de matrices defectuosas, materiales a forjar demasiado grandes o por una mala colocación del material dentro de las matrices. Normalmente están abiertas a la superficie y pueden ser tanto paralelas a la superficie o formando, respecto a ella, pequeños ángulos (Figura 73).

Práctica VIII


Figura 73. Indicación pliegue de forja

• Pliegues de laminación (Rolled Laps). Son parecidas a las costuras (Seams) y se producen cuando un exceso de material es empujado fuertemente por los rodillos de laminación, creando un relleno. Normalmente son rectas ligeramente curvadas, con relación a su eje longitudinal y pueden ser tanto paralelas a la superficie o formando, respecto a ellos, pequeños ángulos.

• Reventones o estallidos (Bursts). Pueden ser internos y externos. Los internos se originan como consecuencia de que discontinuidades tales como porosidad, rechupes, inclusiones o segregaciones, cuando están sometidas a grandes esfuerzos originados por los propios procesos de conformación y a una temperatura de trabajo es muy alta, son desplazadas interiormente como consecuencia de las altas tensiones que se originan en el proceso. Los reventones o estallidos externos suelen originarse cuando se conforman piezas con secciones muy grandes o muy pequeñas, cuando el equipo no tiene suficiente fuerza o cuando la temperatura es inadecuada.

• Vetas (Stringers): Inclusiones no metálicas dispuestas en líneas más o menos recta. Consecuencia de los alargamientos y compresiones, de inclusiones no metálicas (discontinuidades inherentes), que se producen en los procesos de laminación. Son discontinuidades típicamente subsuperficales rectas, semicontinuas y paralelas a la dirección de laminación.

Práctica VIII


Un grupo importante de discontinuidades de procesos primarios son las originadas en los procesos de soldaduras:

• Desgarro laminar (Lamillar Tearing): Deslaminación del material base en la zona térmicamente afectada por la soldadura realizada, sobre la cara de una chapa o producto laminado, cuando se ve sometido a esfuerzos en la dirección de espesor.

• Falta de fusión (Lack of Fusión): Mala coalescencia entre el material de aportación y el metal base o cordones anteriores.

• Falta de penetración (Lack of Penetration): Inadecuada penetración del material de aportación en la raíz de la soldadura.

• Grieta en frío (Cold Cracking): Pueden ser superficiales y subsuperficiales y se originan como consecuencia de tensiones residuales o en frío en materiales fácilmente endurecibles o que sean fragilizables por hidrogeno.

• Grietas en caliente (Hot Cracking): Pueden ser superficiales o internas y se originan principalmente en el material depositado, como consecuencia de segregaciones durante la solidificación y el enfriamiento del material depositado.

• Inclusiones: Pueden ser originadas por una falta de limpieza entre pasadas (escorias), por fundirse el electrodo de twnsteno en procesos de soldadura GTAW (inclusiones de twnsteno) o por la presencia de óxidos en el material a soldar.

• Mordeduras (Undercuts): Es una reducción del espesor de material base originado por el uso de un excesivo amperaje, inadecuada velocidad de soldeo o tamaño del electrodo incorrecto.

• Porosidad (Porosity): Constituyentes gaseosos atrapados en el material de aportación durante la solidificación.

• Solapes (Overlap): Es un saliente de material de aportación sobre el extremo de la soldadura que produce una forma de falta de fusión, creando una entalla mecánica aguda o de concentración de tensiones. Su origen es un bajo amperaje o una velocidad de soldeo inadecuada.

Discontinuidades de procesos secundarios, son aquellos originadas como consecuencia de procesos de acabado tales como amolados, tratamientos térmicos, mecanizados, etc.

• Desgarros de mecanizado (Machining Tears): Son discontinuidades debidas a un mal proceso de mecanizado. Durante el mecanizado se produce un arranque de material y un consecuente aumento de la dureza de la pieza, que dependerán de la profundidad de material arrancado, de las características del material y de la geometría de la cuchilla. Las marcas producidas por el mecanizado actúan como concentradores de tensión y pueden contribuir a un fallo prematuro del componente. Sus indicaciones se presentan generalmente en forma de retículas de líneas muy finas con sus bordes muy definidos.

• Grietas de amolado (Grinding Cracks): Se originan por el uso de muelas abrasivas, enfriamiento inadecuado, excesiva velocidad de giro, demasiado material arrancado de una sola vez. Se localizan en las zonas que han sufrido un sobrecalentamiento. Su dirección es perpendicular a la dirección de amolado y suelen ser muy poco profundas. Son discontinuidades superficiales.

Práctica VIII


• Grietas de mecanizado. Estas grietas superficiales suelen producirse por sobrecalentamientos locales, sobre superficies metálicas duras durante procesos de mecanización tales como rectificados, en los cuales se produzca una refrigeración defectuosa de la herramienta. De orientación perpendicular a la dirección de mecanizado, estas grietas suelen distribuirse de forma radial y muchas veces se las encuentra agrupadas e incluso llegan a formar un agrietamiento en forma de mosaico (Figura 74).

• Grietas de fluencia (Creep Cracking): Cuando un material se somete a una temperatura algo superior a la mitad de su punto de fusión y se mantiene durante un período largo de tiempo una tensión menor que la correspondiente a su limite elástico, puede producirse un deslizamiento progresivo de sus cristales lo que podría llevar a una rotura del material.

Figura 74. Indicación grietas de rectificado

• Grietas de tratamiento térmico (Heat Treating Cracksj Se originan como consecuencia de calentamientos y enfriamientos no adecuados que producen tensiones en el material superiores a su carga de rotura. Pueden ser discontinuidades superficiales con indicaciones definidas, debido a la gran extensión con profundidad dedichas grietas, como líneas rectas, quebradas, curvas o sinuosas, función, muchas veces, de la geometría de la muestra. Otras veces son grietas cortas bajo cordones de soldadura (Figura 75).

Práctica VIII


Figura 75. Indicación grieta de temple

• Discontinuidades inducidas por el servicio, Son aquellas que se originan cuando el material, estando en condiciones de servicio, se le somete a determinados ambientes químicos y solicitaciones mecánicas.

• Agrietamiento de superficies de fricción, En las superficies endurecidas por procesos tales como el temple superficial, cementación, carbonitruración, etc, las propias tensiones que crea el proceso de endurecimiento superficial y/o las debidas al rectificado y/o las cargas de servicio pueden dar lugar a estas grietas, que presentan una gran variedad de tamaños, tanto en longitud como en profundidad, llegando a interesar el espesor total de la capa endurecida. Sus indicaciones de partículas magnéticas se presentan orientadas preferentemente en el sentido longitudinal del eje (Figura 76).

Práctica VIII


Figura 76. Indicación agrietamiento superficie de fricción

• Corrosión bajo tensión (Stress Corrosion Cracking): Muy característica de ciertas aleaciones ligeras (no magnéticas) de aluminio y de los latones, se producen también en los aceros, particularmente en las uniones soldadas o en sus proximidades cuando coincide un estado de tensiones internas con la acción corrosiva de agentes ambientales. Sus indicaciones de partículas magnéticas muestran el aspecto de líneas rectas o quebradas, con una orientación preferente, con tendencia a mostrar pequeñas ramificaciones paralelas en forma de estratos, típicas de estas grietas. Su sección micrográfica es también característica, observándose ramificaciones múltiples con restos de productos de corrosión (Figura 77).

• Grietas de dilatación. Son generalmente profundas, pudiendo interesar el espesor total de la muestra, por lo que sus indicaciones de partículas magnéticas son muy señaladas, revelándose bien por vía seca. Se presentan rectilíneas, ligeramente curvadas o quebradas.

Práctica VIII


Figura 77. Indicaciones grietas corrosión bajo tensiones

• Grietas de fatiga (Fatigue Cracking): Se incuban preferentemente en acuerdos o cambios de sección, en ejes, árboles de transmisión, pernos, tornillos, etc. Pueden ser favorecidas por grietas preexistentes, tales como las grietas de rectificado, de temple, etc. También pueden incubarse en zonas alejadas de estas discontinuidades geométricas o de grietas preexistentes, donde se ponga de manifiesto el efecto de borde de otra pieza adyacente con cierto grado de apriete. Las grietas de fatiga suelen ser superficiales, muy estrechas y de profundidad variable. Se orientan siempre perpendicularmente al eje de la pieza y su detección se realiza casi siempre por magnetización longitudinal. Dan lugar a indicaciones de partículas magnéticas de bordes muy definidos y marcados, debido a la favorable orientación del plano de estas grietas y su condición de superficiales. En su primer tramo son rectilíneas, pudiéndose desviar o no de su dirección primitiva según sea la geometría y estado de solicitación de la pieza. Este tipo de grietas puede darse en el fondo de roscas. El origen de estas grietas, que pueden considerarse de fatiga, son las vibraciones

Práctica VIII


y esfuerzos mecánicos a que pueda estar sometida la pieza durante el trabajo de la máquina de la que forman parte (Figura 78).

Figura 78. Iniciación grietas a fatiga

• Grietas por hidrógeno (Hydrogen Cracking): La rotura por hidrógeno o el debilitamiento por hidrógeno es un mecanismo de fractura que resulta de la combinación de un ambiente corrosivo producido por medios hidrogenados y la aplicación de una carga externa o tensión residual. El hidrógeno se introduce en el material de limpieza (pasivado), recubrimientos galvánicos, procesos de soldadura o por en procesos hidrólisis del agua durante procesos de corrosión.

• Si existe alguna grieta o alguna discontinuidad en la superficie del material las grietas por hidrógeno se iniciarán en aquellas discontinuidades, mientras que en el caso de que no existan las grietas por hidrógeno serán internas ya que el hidrógeno se difunde a través del material. Sus indicaciones muestran el aspecto de líneas rectas o quebradas, con una orientación preferente, con tendencia a mostrar pequeñas ramificaciones paralelas en forma de estratos, típicas de estas grietas.

4.3.2 Indicaciones no relevantes Según la ASME son aquellas indicaciones que, aún respondiendo a la presencia de campos de

fuga, no son reflejo de una heterogeneidad o discontinuidad de material. Las más corrientes son la

Práctica VIII


escritura magnética, así como aquellas consecuencia de una sobremagnetización, deformaciones en frío, del tamaño de grano, etc. (Ver punto 2.2.3).

4.3.3 Informes A no ser que lo exija de otra forma algún código, norma o procedimiento aplicable a una

inspección mediante partículas magnéticas, el informe de dicha inspección debería incluir los siguientes datos por lo menos:

• Nombre del organismo que lleva a cabo el examen. • Nombre del fabricante de la pieza o de la soldadura. • Nombre del comprador. • Identificación de la pieza o soldadura a examinar. • Lugar y fecha del examen. • Si se trata de piezas, la identificación que permita seguir su trazabilidad dentro del

proceso de fabricación y el momento en que se realiza el examen dentro de dicho proceso. Si se trata de soldaduras, tipo de unión, procedimiento de soldeo, material de aportación, materia! base y tratamientos térmicos.

• Acabado superficial. • Temperatura de la pieza o soldadura. • Identificación del procedimiento de examen, y descripción de los parámetros utilizados

(tipo de magnetización, corriente, medio de detección, condiciones de observación, desmagnetización, étc.).

• Descripción y localización en croquis de las indicaciones obtenidas. • Evaluación de las indicaciones de acuerdo con los criterios de aceptación aplicables. • Decisión tomada en relación con la pieza o soldadura después de la evaluación. • Nombres, niveles de cualificación y firmas del personal que ha intervenido en el examen.

4.3.4 Registro y evaluación de las indicaciones de las partículas magnéticas Durante la inspección mediante partículas magnéticas, las indicaciones de las discontinuidades

que se detectan se forman sobre la pieza que se inspecciona, siendo entonces interpretadas y evaluadas. Algunas veces, ya sea porque lo requiere el procedimiento aplicable o para una mejor comprensión del informe del ensayo, se obtienen registros permanentes de las indicaciones. Estos registros permanentes (también llamados magnetogramas) pueden obtenerse de las formas siguientes:

• Representando la indicación, mostrando su situación y dimensiones. • Fijando la indicación con laca o con cinta transparente sobre la pieza. Antes de aplicar la

laca (por pulverización, no con brocha), la superficie debe estar seca. El secado puede acelerarse mediante calor o soplando ligeramente el medio de suspensión volátil. La fijación con cinta transparente puede presentar problemas de adaptación a la superficie si esta es irregular o con cambios de orientación.

Práctica VIII


• Transfiriendo la indicación a una hoja mediante cinta transparente. La superficie inspeccionada debe estar seca. La forma de la indicación puede resultar alterada por este método de transferencia cuando la superficie es irregular o con cambios de orientación.

• Fotografiando la indicación, ya sea mediante fotografía clásica, digital o instantánea (tipo Polaroid) o grabando mediante vídeo. Hay que evitar destellos y reflexiones de la luz si se trata de superficies pulidas. Es conveniente tomar referencias de la posición de la zona fotografiada y del tamaño real de la indicación, incluyendo una escala o un objeto de uso cotidiano (por ejemplo, una moneda, un bolígrafo, etc.). Las manchas de aceite o las huellas fluorescentes que puedan afectar a la calidad de la fotografía, pueden eliminarse con disolventes. La fotografía de indicaciones fluorescentes requiere técnicas especiales, empleando película pancromática rápida, con las que se obtienen excelentes resultados. La fluorescencia dispersa sobre la pieza reduce el contraste de las indicaciones sobre el fondo y debe eliminarse previamente.

4.4 DESMAGNETIZACIÓN Todos los materiales ferromagnéticos sometidos a un campo magnético conservan, después de

cesar la acción del campo, un cierto magnetismo, llamado magnetismo residual o remanente, cuya intensidad depende de la retentividad del material. Sin embargo, una alta retentividad no significa necesariamente una mayor dificultad en la desmagnetización, ya que esto depende, esencialmente, de la fuerza coercitiva. A veces resulta más difícil desmagnetizar la pieza que magnetizarla, por lo que se debe prestar atención a este problema.

Hay que tener en cuenta que el examen mediante partículas magnéticas no es el único motivo de la presencia de magnetismo remanente en una pieza. Otros motivos pueden ser los siguientes:

• El campo magnético terrestre, que puede llegar a inducir un campo residual relativamente fuerte en piezas alargadas cuando son golpeadas o vibradas mientras su eje longitudinal está paralelo al del campo terrestre.

• Operaciones de soldadura mediante arco eléctrico. • Proximidad de circuitos eléctricos. • Contacto accidental con un imán permanente u otros objetos fuertemente magnetizados. • Un deficiente método de desmagnetización. Algunas veces el método de

desmagnetización con punzones puede ser inadecuado y dejar la pieza parcialmente magnetizada.

• Calentar una pieza por inducción de baja frecuencia puede inducir campos residuales muy fuertes.

La existencia de un campo residual es mucho más evidente en piezas magnetizadas en dirección longitudinal. Esto es debido a la relativamente elevada concentración de campos externos (líneas de flujo magnético entrando y saliendo de la pieza), asociados a piezas magnetizadas longitudinalmente. Estas condiciones de magnetización son fácilmente detectadas mediante dispositivos indicadores y por la atracción de otras piezas o de partículas magnéticas. En cualquier caso, este tipo de campo residual es normalmente el más molesto, pero es también el que mejor responde a la desmagnetización.

Contrariamente a los campos residuales longitudinales, el campo residual circular muestra poca o ninguna evidencia externa de su existencia. El campo está, en la práctica, completamente confinado en

Práctica VIII


la pieza, dependiendo de su geometría y del método de magnetización. Por ejemplo, si la corriente ha pasado a través de una pieza de una barra ferromagnética de sección transversal circular, el campo residual es, con fines prácticos, indetectable sin alterar la barra de alguna manera. Virtualmente, no emanan campos de fuga de su superficie, dado que el flujo magnético se cierra sobre sí mismo dentro de la pieza. El campo residual interno es mucho más fuerte que si la pieza ha sido magnetizada longitudinalmente mediante una bobina con una intensidad de campo comparable. Dado que hay una muy pequeña fuga de flujo asociada a los campos circulares, no son tan molestos como los campos residuales longitudinales. La desmagnetización de una pieza magnetizada circularmente puede ser muy difícil. La reorientación de un campo circular a longitudinal antes de desmagnetizar, puede ser ventajosa en algunos casos.

La desmagnetización es necesaria cuando el campo residual: • Pueda interferir en las siguientes operaciones de mecanizado, haciendo que la viruta se

adhiera a la pieza o a la cuchilla, con lo que resultará afectado el acabado superficial o la acción de corte.

• Pueda interferir con procesos de soldadura por arco, ya que si el campo es suficientemente intenso, producirá sensibles desviaciones del arco.

• Pueda afectar la correcta operación de instrumentación sensible a los campos magnéticos, tales como brújulas, o pueda interferir de alguna forma en el funcionamiento de equipos o aparatos incorporados en la estructura donde va montada la pieza.

• Pueda afectar el funcionamiento de la propia pieza (cuchillas o sierras de corte, que trabajarán mal e incluso llegarán a romperse si se adhieren virutas a su superficie).

• Pueda causar daños en partes móviles por captura de partículas de metal o incluso partículas magnéticas. Este el caso de las bolas, rodillos y bandas de rodadura de los rodamientos o los dientes de engranajes.

• Pueda impedir la correcta limpieza de las piezas después del ensayo, por retención magnética de las partículas en la superficie, haciendo así difíciles otras operaciones posteriores, como plaqueado o pintura.

Aunque la desmagnetización puede no ser necesaria en los demás casos, generalmente se practica como una operación de rutina.

La desmagentización no es necesaria cuando: • Las piezas son de un material de baja retentividad (hierro dulce y aceros blandos de bajo

contenido en carbono). En este caso, el campo remanente desaparece prácticamente al dejar de actuar la fuerza magnetizadora.

• La pieza forma parte de una estructura soldada o de una vasija o de una caldera. En estos casos, aunque el material presente alta retentividad, no es probable que el campo residual afecte al funcionamiento del conjunto.

• La pieza sufrirá posteriormente un tratamiento térmico por encima del punto de Curie (7500 C, aproximadamente). Por encima de esta temperatura el acero resulta amagnético y en el enfriamiento queda totalmente desmagnetizado.

• La pieza vaya a ser magnetizada en ulteriores procesos, por ejemplo, al sujetarla en un plato magnético.

Práctica VIII


4.4.1 Métodos de desmagnetización Hay varios procedimientos más o menos eficaces para llevar a cabo la desmagnetización, cuyo

fundamento puede ser explicado mediante el ciclo de histéresis. Todos los sistemas operan, más o menos, sometiendo la pieza a un campo magnético alterno cuya intensidad va gradualmente decreciendo hasta anularse. La Figura 79 adjunta muestra la variación del ciclo de histéresis y su descomposición en las variaciones del campo (abajo) y de la inducción en la pieza (derecha). Se ve claramente que, a medida que el campo va disminuyendo en cada ciclo, también disminuye la inducción en la pieza, tendiendo ambos a anularse simultáneamente. Para que esto ocurra así, es necesario asegurarse de que el campo inicial es suficientemente fuerte para vencer la fuerza coercitiva y conseguir así la inversión del campo residual inicial de la pieza.

La alternancia del campo es importante en cuanto afecta a la penetración del campo magnético en la pieza. Así, será preferible trabajar a bajo número de ciclos para conseguir la desmagnetización de toda la masa. Sin embargo, en la práctica, se utiliza la corriente normal de 50 Hz y se obtienen resultados totalmente aceptables. De los diversos métodos que se utilizan en la práctica, el más importante por su extensa utilización es el que emplea corriente alterna, bien la normal de 50 Hz o bien de frecuencia reducida a 10 Hz (más eficaz por su mayor penetración). Las piezas a desmagnetizar se hacen pasar a través de una bobina por la que circula la corriente alterna, con lo que son sometidas a un campo magnético alterno, pero de intensidad máxima constante. Hay dos procedimientos para hacer que el campo vaya disminuyendo progresivamente: el primero es mover la pieza desde el núcleo de la bobina hacia el exterior, con lo que el campo a que está sometida la pieza irá siendo cada vez menor a medida que se aleja la bobina y, a una distancia relativamente corta, (1 -1,5 m), el campo se habrá anulado, a efectos prácticos. El segundo procedimiento es mantener fija la bobina y disponer de un mando que permita reducir progresivamente la intensidad de la corriente (un potenciómetro). Evidentemente es más cómodo, en general, y más económico el primer procedimiento, por lo que es el más utilizado.

Figura 79. Ciclo de histéresis

Hay que tener en cuenta que: • Conviene pasar las piezas cerca de la pared de la bobina, ya que en la proximidad de las

espiras el campo es más intenso. • Si se trata de piezas pequeñas, no pasarlas en paquetes o bolsas, sino de una en una, o

bien en soportes amagnéticos que permitan mantenerlas fijas y sin contactos mutuos.

Práctica VIII


• Suele dar buenos resultados hacer girar la pieza a la vez que se desplaza a través de la bobina. (En ocasiones se recurre también a golpearla).

• Si la pieza es alargada, conviene que su eje longitudinal sea paralelo al de la bobina. • Si la pieza no tiene ninguna dimensión preferente, es conveniente, a veces, colocaria

entre dos trozos de acero suave de forma que se constituya un conjunto en forma de barra.

• Para des magnetizar piezas en forma de anillo, el mejor procedimiento es hacer pasar a su través un conductor con corriente alterna y, mediante algún dispositivo, ir disminuyendo la intensidad de la corriente.

La desmagnetización con corriente continua requiere un instrumental más complicado, ya que es necesario disponer, además del reostato para disminución de la corriente, de un dispositivo que permita invertir el paso de corriente cada cierto período de tiempo. Tiene la ventaja de que este tiempo puede hacerse grande (0,5 -1 segundos), con lo que la desmagnetización se lleva a cabo en toda la masa de la pieza.

Cuando se trata de piezas muy grandes, la desmagnetización se realiza con un yugo magnético con corriente alterna y dispositivo de disminución de intensidad de corriente.

4.4.2 Elección del método de desmagnetización En función de las características de la pieza a desmagnetizar, se elegirá uno de los métodos

siguientes para su desmagnetización, cuando proceda:

4.4.2.1 Desmagnetización con bobina de corriente alterna Es el método de desmagnetización más común. La bobina funciona con el voltaje y la frecuencia

de la corriente de la red. La pieza se sitúa en el interior de la bobina, quedando sometida a un campo reversible. La magnitud del campo se puede reducir gradualmente retirando lentamente la pieza y dejando fija la bobina, o a la inversa. La bobina debe permanecer energizada hasta que la pieza esté fuera del alcance del campo de la bobina. Este método es muy adecuado para la inspección de grandes series de piezas, manteniéndose energizada la bobina y pasando las piezas a través de la misma. También puede dejarse la pieza en el interior de la bobina y reducir la corriente hasta cero.

Para piezas grandes este método puede ser poco efectivo, debido a la falta de penetración del campo creado por la corriente alterna. Para reducir al mínimo la influencia del campo magnético terrestre en la desmagnetización de piezas grandes, la bobina estará orientada de este a oeste. El eje longitudinal de la pieza se situará también con la misma orientación.

4.4.2.2 Desmagnetización mediante corriente reversible El campo magnético se obtiene mediante una bobina o pasando la corriente a través de la pieza a

desmagnetizar. La corriente continua se invierte alternativamente en dirección y se reduce su amplitud. Si se utiliza una bobina, la pieza debe permanecer en su interior hasta completar el ciclo de desmagnetización. Si bien 10 inversiones y reducciones de la corriente dan resultados satisfactorios, la seguridad de obtenerlos es mucho mayor con unas 30. Con este método se obtiene penetración del campo profunda, y suele ser muy efectivo en piezas difíciles.

Práctica VIII


4.4.2.3 Desmagnetización mediante campo circular de corriente alterna El campo magnético se obtiene pasando corriente a través de la pieza. Mediante un dispositivo

adecuado, la magnitud de la corriente se va reduciendo hasta cero. Este método se aplica a piezas grandes, inmediatamente después de que hayan sido inspeccionadas, y antes de retirarlas del equipo de partículas magnéticas.

4.4.2.4 Desmagnetización mediante yugo de corriente alterna o continua Los yugos se utilizan para des magnetizar piezas pequeñas que tengan fuerzas coercitivas muy

elevadas. Algunos yugos de corriente alterna son de funcionamiento análogo al de la bobina de corriente alterna, pasándose en este caso la pieza entre las caras de los polos del yugo (donde la intensidad del campo es máxima) y luego se retira. Los yugos de corriente continua suelen utilizar corriente reversible o bien una oscilación amortiguada. Los yugos de corriente continua dan la penetración más profunda entre todos los métodos descritos.

4.4.3 Comprobación de la desmagnetización Para controlar la eficacia del proceso de desmagnetización es necesario medir de alguna forma el

campo magnético que aún conserva la pieza. Cuando no se requiere un control cuantitativo del magnetismo residual, da buenos resultados emplear una simple cadena de clips, que será atraída por la pieza al acercarla a ella si la desmagnetización no ha sido hecha correctamente. Este método es suficientemente bueno cuando la pieza va a trabajar en un sistema al que no afectará decisivamente el posible magnetismo de aquélla. Sin embargo, en sistemas de gran responsabilidad, es preciso controlar con precisión el magnetismo remanente de sus componentes. Para este fin su utilizan equipos especialmente diseñados para dar una medida cuantitativa. Estos equipos utilizan sondas Foerster o sondas Hall como elementos detectores. En particular, para el control de la desmagnetización, suele utilizarse la sonda Hall, que es menos sensible (en general) que las Foerster, pero sirve perfectamente a estos propósitos, ya que hemos visto que la desmagnetización está limitada por el valor del campo magnético terrestre (unos 0,5 Oe).

4.4.4 Límites del proceso de desmagnetización Cuando una pieza no magnetizada se somete a la acción de un campo magnético por primera vez,

el campo en el interior de la pieza pasa de cero al punto de saturación a lo largo de la curva de magnetización virgen. Una vez magnetizada la pieza, no podrá desmagnetizarse completamente mediante manipulaciones de tipo magnético. Todos los aceros tienen un cierto valor de fuerza coercitiva y el único camino práctico para una desmagnetización completa es calentar por encima del punto de Curie, y dejar enfriar fuera de cualquier campo magnético.

Cualquier otro medio de desmagnetización deja siempre algo de magnetismo en la pieza. En la práctica es necesario, pues, utilizar de la mejor manera posible los medios disponibles, y considerar el nivel permisible de magnetismo residual. La desmagnetización completa no es casi nunca necesaria, a pesar de que así se especifique muchas veces. La principal razón para exigir la total desmagnetización es el evitar que se vean afectados instrumentos muy sensibles a campos magnéticos débiles.

En general, el límite inferior de desmagnetización viene dado por el campo terrestre que afecta, sobre todo, a piezas alargadas de estructuras, por lo que será inútil desmagnetizarlas totalmente. Se da el caso de que barras largas, des magnetizadas en el punto de origen, se han encontrado fuertemente magnetizadas después del transporte a su destino, y es normal que piezas de aviones, automóviles o trenes, con alta retentividad, se magneticen sensiblemente al cabo de cierto tiempo de servicio, bien sea

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por la acción del campo terrestre o bien por la proximidad de líneas de alta tensión favorablemente orientadas. El que tales piezas hayan prestado un servicio satisfactorio a ese bajo nivel de magnetización, hace pensar que las exigencias de una desmagnetización completa no tienen justificación práctica.

Una pieza magnetizada circularmente no presenta prácticamente evidencias externas de su magnetismo, aunque el campo residual sea elevado. Sin embargo, si la magnetización es longitudinal es fácil detectar los polos formados.

Cuando es suficiente que la pieza no manifieste evidencias externas de su magnetismo remanente, deberá magnetizarse primero longitudinal y luego circularmente, con lo que no será necesario el proceso de desmagnetización. Sin embargo, esta desmagnetización aparente puede causar problemas durante el mecanizado de la pieza o bien si se pone en contacto con otra pieza no magnetizada. Para evitar estos problemas, es útil magnetizar primero circular y luego longitudinalmente, ya que el crear el último campo supone necesariamente la desaparición del primero (no pueden coexistir dos campos de distinta dirección simultáneamente en la misma pieza) y, además, es más fácil eliminar el campo longitudinal y controlar la eficacia de la desmagnetización.

En algunas de las situaciones que se relacionan a continuación la desmagnetización puede complicarse más de lo esperado:

• Protección por derivaciones magnéticas. Siempre que sea posible, una pieza que requiera desmagnetización debe ser desmagnetizada antes de ser ensamblada con otras piezas. Ocasionalmente se intenta la desmagnetización de una pieza después de que haya pasado a formar parte de un conjunto y esté junto a o rodeada de otros materiales magnéticos. En este caso, el campo de desmagnetización puede estar derivado a través de los materiales adyacentes más que a través de la pieza en cuestión, y la desmagnetización no será efectiva. Las piezas pequeñas no deben ser pasadas a través de una bobina desmagnetizadora en manojos ni amontonadas en cestos por la misma razón. Las piezas del centro estarán protegidas del campo de desmagnetización por las capas más exteriores de piezas. El empleo de cestas magnéticas o contenedores puede ser discutible por el mismo motivo.

• Piezas pequeñas que tengan una pequeña relación longitud/diámetro. Un campo de desmagnetización puede ser inadecuado para piezas pequeñas con una relación longitud/diámetro inferior a 3/1. Esta situación puede ser normalmente corregida incrementando la relación añadiendo piezas ferromagnéticas en cualquiera de los extremos de la pieza. Las piezas añadidas deben ser al menos de 150 mm de longitud y de aproximadamente el mismo diámetro de la pieza. Con piezas añadidas a ambos lados, la pieza se pasa a través de la bobina desmagnetizadora de la forma acostumbrada. Para grandes lotes de este tipo de piezas, es a veces conveniente pasarlas a través de la bobina desmagnetizadora formando cadena.

• Fuerza del campo de la bobina de desmagnetización aparentemente demasiado débil. La intensidad del campo de una bobina es función de su diámetro y de los amperios-vuelta aplicados. En general, cuanto más pequeño es el diámetro de la bobina, más intenso es el campo para los mismos amperios-vuelta aplicados. Por lo tanto, el uso de diámetros de bobina más pequeños de la misma o mayor cantidad de amperios-vuelta, puede ser ventajoso. Sin embargo, pasar la pieza a través de la bobina tan cerca como sea posible

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de la pared interior, puede ser suficiente, dado que la intensidad del campo es mayor aquí que en el centro.

• Polos magnéticos fugitivos. Ocasionalmente, algunos intentos de desmagnetización de una pieza dan lugar a que los polos magnéticos se desplacen de una parte de la pieza a otra. Esto puede ser debido a la peculiar geometría de la pieza o su orientación con respecto al campo de desmagnetización. Esta situación puede normalmente aliviarse rotando la pieza mientras está dentro de la influencia de un campo de desmagnetización. En particular, piezas circulares, tales como pistas de rodadura de cojinetes, pueden pasarse a través de una bobina de corriente alterna para obtener el resultado deseado.

4.5 CONTROL Y CALIBRACIÓN Para asegurar un servicio uniforme y consistente de las partículas magnéticas seleccionadas, es

conveniente que todos los lotes de partículas que se reciban estén certificados o ensayados para comprobar su conformidad con las normas de control de calidad acordadas entre usuario y suministrador.

Las partículas magnéticas secas son, por lo general, muy robustas y actúan con un alto nivel de consistencia dentro de una amplia gama de condiciones de ensayo. Su comportamiento, sin embargo, es susceptible de degradarse por la acción de determinados contaminantes, tales como humedad, grasa, aceite, óxido y virutas, partículas no magnéticas, tales como arena de fundición o calor excesivo. Estos contaminantes se manifestarán, normalmente, en forma de cambios de color de las partículas y en aglomeraciones de las mismas, cuyo grado determinará la validez del polvo magnético para su utilización. Sobrecalentar las partículas puede eliminar su color, y por lo tanto reducir el contraste de color con la pieza y de esta manera dificultar el examen de la misma. La aglomeración de partículas puede reducir la movilidad de las partículas durante el proceso, y grandes aglomeraciones de partículas pueden no ser retenidas en una indicación.

En el caso de partículas húmedas se controlará la concentración del baño y otras propiedades, tal como se describe a continuación.

4.5.1 Control de la concentración del baño de partículas Para controlar la concentración y la calidad del baño, el Código ASME (Artículo 25, Sección V), da

las siguientes recomendaciones. Los ensayos siguientes de suspensiones de partículas húmedas deben realizarse al principio y a

intervalos regulares (cada 8 horas o cada cambio de turno) para asegurar un comportamiento estable. Dado que el baño puede contaminarse durante su uso, es esencial comprobar el baño de trabajo a intervalos regulares.

La concentración del baño y algunas veces su contaminación se determinan midiendo su volumen de sedimentación mediante el uso del tubo centrífugo ver Figura 80 en forma de pera del método de ensayo D 96 con un vástago de 1 ml (divisiones de 0,05 ml) para suspensiones de partículas fluorescentes o de 1,5 ml (divisiones de 0,1 ml) para suspensiones de partículas no fluorescentes. En instalaciones industriales para examen de grandes series de piezas, antes del muestreo, la suspensión debe correr a través del sistema de recirculación por lo menos durante 30 minutos, para asegurar la completa mezcla de las partículas que hayan podido sedimentarse a lo largo del circuito y del fondo del tanque. Tomar 100 mI de la suspensión, desmagnetizarla y disponerla para su sedimentación durante aproximadamente 60 minutos en el caso de suspensiones en destilado de petróleo o de 30 minutos en el

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caso de suspensiones basadas en agua, antes de la lectura. El volumen sedimentado en el fondo del tubo es indicativo de la concentración de partículas en el baño.

Si la concentración del baño es baja en contenido de partículas, añadir la cantidad suficiente de partículas para obtener la concentración deseada. Si la suspensión tiene un alto contenido de partículas, añadir suficiente vehículo para obtener la concentración deseada. Si las partículas sedimentadas aparecen como aglomeradas, más bien que como un depósito sólido, tomar una segunda muestra. Si aún siguen aglomeradas, las partículas pueden estar magnetizadas, y hay que reemplazar la suspensión.

El volumen de sedimentación recomendado está entre 0,1 y 0,4 mI en 100 ml de muestra del baño, para partículas fluorescentes, y entre 1,2 y 2,4 ml por 100 ml de vehículo para partículas no fluorescentes, a no ser que el fabricante de las partículas o haya especificado de otra manera.

Las suspensiones fluorescentes y no fluorescentes deben ser comprobadas periódicamente (cada semana) en busca de contaminantes tales como suciedad, incrustaciones, aceite, pelusas, pigmentos fluorescentes sueltos, agua (en el caso de suspensiones en aceite), y aglomeraciones de partículas que puedan afectar de manera adversa la realización del proceso de examen mediante partículas magnéticas.

Para baños fluorescentes, el líquido que queda directamente encima del precipitado debe examinarse con luz negra. El líquido tendrá una pequeña fluorescencia. Su color puede ser comparado con una mezcla reciente en la que se hayan utilizado los mismos materiales o con una muestra no utilizada del baño original guardada con esta finalidad. Si la muestra usada es notablemente más fluorescente que la de comparación, el baño debe reemplazarse.

Figura 80. Tubo centrífugo

La parte graduada del tubo debe ser examinada con luz negra si el baño es fluorescente y con luz visible (tanto para partículas fluorescentes como no fluorescentes) en busca de estrías o bandas, diferencias de color o de apariencia. Bandas o estrías pueden indicar contaminaciones. Si el volumen total de contaminantes, incluyendo bandas o estrías, excede del 30% del volumen de partículas magnéticas, o si el líquido es notablemente fluorescente, el baño debe ser reemplazado.

La vida útil de las partículas, tanto fluorescentes como no fluorescentes, en suspensión debe ser comprobada periódicamente para asegurarse de que las partículas no se han degradado por ataque químico del aceite de suspensión o del agua acondicionada o por fuerzas rotacionales de la bomba de recirculación, en una unidad industrial de partículas húmedas. La rotura de partículas magnéticas fluorescentes puede dar como resultado una disminución de la sensibilidad y un aumento del fondo fluorescente no magnético. Los pigmentos fluorescentes sueltos pueden producir indicaciones falsas que pueden interferir el proceso de examen.

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Es importante que el brillo del polvo de las partículas magnéticas fluorescentes se mantenga al nivel establecido y el brillo de la indicación y del fondo permanezca a un nivel relativamente constante. Las variaciones de contraste pueden afectar a los resultados. La pérdida del contraste adecuado está causada generalmente por:

• un incremento del nivel de contaminación del vehículo que incrementa la fluorescencia del fondo,

• pérdida de vehículo por evaporación, incremento de concentración, • degradación de las partículas fluorescentes. Un cambio en la relación de contraste se

puede observar utilizando una probeta anular con una cara atacada. La imposibilidad de encontrar una discontinuidad conocida en una pieza o de obtener las

indicaciones especificadas en el anillo de prueba (para determinar la sensibilidad del ensayo), indica la necesidad de cambiar el baño completo. Si se utiliza una pieza, deberá haber sido limpiada ultrasónicamente, de tal manera que no se detecte fondo fluorescente bajo una luz negra con una intensidad en la superficie de al menos 1.000 mW/cm2. Si algún fondo se nota que interfiere con cualquier detección o interpretación, el baño debe ser drenado y prepararse una nueva suspensión.

La viscosidad de la suspensión no excederá de 5 mm2/s (5,0 cSt), a cualquier temperatura a la que vaya a utilizarse el baño, cuando se ensaye de acuerdo con el método D 445.

La temperatura de inflamabilidad (flash point) de la suspensión de partículas magnéticas en destilado de petróleo ligero será como mínimo de 93º C, utilizando el método D 93.

Si se utiliza agua debidamente acondicionada para el baño dará la humectación, la dispersión de partículas y la protección contra la corrosión adecuadas. El ensayo de rotura de agua se realiza rociando una pieza, similar en acabado superficial a las que se tienen que inspeccionar, con suspensión y observando la apariencia de la superficie de la pieza después de parar el rociado. Si la película de suspensión es continua sobre toda la pieza, hay suficiente agente humectante. Si la película de suspensión se rompe, exponiendo superficies desnudas de la pieza y la suspensión forma diversas salpicaduras sobre la superficie, se requiere más agente humectante o bien la pieza no ha sido suficientemente limpiada.

El pH del baño de agua acondicionado debe estar entre 6,0 y 10,5, determinado mediante un medidor de pH adecuado o con papel indicador.

4.5.2 Comprobación de las condiciones de iluminación El artículo 25 de ASME V, recomienda lo siguiente: la intensidad de luz visible en el área de

examen debe comprobarse a intervalos de una semana, con un medidor de luz adecuado, sobre la superficie de las piezas a examinar.

La intensidad y la longitud de onda de la luz negra deben comprobarse dentro de los intervalos especificados, no superiores a una semana y siempre que se cambie la lámpara. Los reflectores y los filtros deben limpiarse diariamente y comprobar su integridad. Los filtros agrietados o rotos deben ser cambiados inmediatamente. Las lámparas de UV defectuosas deben también sustituirse.

4.5.3 Calibración y comprobaciones El equipo de partículas magnéticas utilizado debe mantenerse en todo momento en correcto orden

de trabajo. El código ASME establece un período de calibración anual o siempre que se sospeche un mal funcionamiento, y una frecuencia de verificación de la calibración semestral. Los períodos de calibración

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y de verificación de la calibración deberán especificarse en los procedimientos escritos aplicables. Los registros de las comprobaciones y de los resultados suministran una información útil para los fines de control de calidad y deben mantenerse. Los ensayos de calibración se realizarán de acuerdo con las especificaciones o procedimientos que sean aplicables.

4.5.4 Comprobación del funcionamiento de los equipos El código ASME recomienda los siguientes ensayos para asegurar la precisión de los equipos de

magnetización y sus accesorios.

4.5.4.1 Comprobación de yugos La fuerza de levantamiento de los yugos se relaciona con su potencia electromagnética. Los yugos

electromagnéticos de corriente alterna tendrán una fuerza de levantamiento de al menos 4,5 kg con la máxima separación de polos que pueda utilizarse.

Los yugos magnéticos permanentes o de corriente continua tendrán una fuerza de levantamiento de 18 kg, por lo menos, con la máxima separación de polos que pueda utilizarse.

4.5.4.2 Comprobaciones en equipos de magnetización Las lecturas del amperímetro del equipo deben compararse con las de un medidor de control que

incorpore un shunt o un transformador de corriente conectado para comprobar la corriente de salida del equipo. Se tomarán lecturas en un mínimo de tres niveles de salida que incluyan el rango utilizable. Las lecturas del amperímetro del equipo no se desviarán más del 10% del fondo de escala.

En equipos que dispongan de interruptor rápido del campo magnético, se comprobará y verificará el funcionamiento de dicho circuito cada seis meses mediante un osciloscopio u otro dispositivo de ensayo suministrado por el fabricante.

Para comprobar la corriente de salida del equipo deben realizarse lecturas con una combinación amperímetro-shunt calibrada conectada en serie con los contactos. Variaciones que excedan un 10% de la lectura del amperímetro del equipo indican que el equipo necesita una reparación.

Los equipos deben ser comprobados periódicamente buscando cortocircuito interno. Con el equipo dispuesto para el máximo amperaje de salida, cualquier deflexión del amperímetro cuando se activa la corriente sin conductor entre los contactos, es una indicación de cortocircuito interno.

Cuando el equipo disponga de temporizador para controlar la duración del flujo de corriente, también se comprobará su funcionamiento.

4.5.4.3 Comprobación de accesorios Los pesos utilizados para verificar la fuerza de levantamiento de los yugos se comprobarán y se

marcarán con el peso nominal la primera vez que se usen, y sólo se volverán a comprobar si han sufrido daños que supongan pérdida de material.

Los sopladores de polvo utilizados para aplicar las partículas magnéticas deben comprobarse en intervalos de rutina o siempre que se sospeche un mal funcionamiento. La comprobación se hará sobre una pieza de ensayo representativa. El soplador debe revestir el área a ensayar con una capa de partículas ligera y uniforme, y tener suficiente fuerza para eliminar el exceso de partículas sin afectar las partículas que son evidencia de indicaciones. Los ajustes necesarios de la cantidad de aire o de su velocidad se realizarán de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

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5. DOCUMENTACIÓN

5.1 PROCEDIMIENTO DE ENSAYOS E INFORMES El organismo que realice exámenes mediante partículas magnéticas deberá disponer de un

procedimiento escrito, que contendrá, por lo menos la siguiente información: • Los materiales y tamaños a examinar y la extensión de los exámenes. • Técnicas de magnetización a utilizar. • Equipos a utilizar en la magnetización. • Preparación de la superficie (acabado y limpieza). • Tipo de partículas ferromagnéticas a utilizar: fabricante, color, secas o húmedas, etc. • Corriente de magnetización (tipo y amperaje). • Criterios de aceptación • Desmagnetización. • Limpieza.

5.1.1 Inspección de acuerdo con las instrucciones escritas Tal como ya se ha descrito en el punto 4.2.1, previamente al inicio del ensayo el nivel 1 que va a

ejecutarlo deberá disponer de una instrucción escrita, preparada por el nivel 2, para examinar una pieza o soldadura concretas o un grupo de elementos de características similares. El contenido de la instrucción, desarrollado en los 13 puntos que se detallan en 4.2.1. debe ser suficiente para garantizar la repetibilidad del examen en las mismas condiciones por terceros. La Norma UNE EN-473, y análogamente sus análogas de ASNT e ISO, establece unos niveles de competencia, siendo atribución del nivel 2 la supervisión de la actuación del personal ejecutante de nivel 1 y la interpretación y evaluación de los resultados del examen.

5.1.2 Elaboración de instrucciones escritas De acuerdo con la norma UNE EN-473, un procedimiento de END es “una descripción escrita de

todos los parámetros esenciales y las precauciones a tener en cuenta cuando se aplica una técnica de END a un control específico, realizada conforme a un código, una norma o una especificación dada”, y una instrucción de END es “una descripción escrita que detalla las etapas previstas que se deben seguir durante el control según una especificación establecida, un código, una norma o un procedimiento”.

Las instrucciones técnicas escritas derivan de procedimientos más generales y son la adaptación a un caso concreto de una pieza o serie de piezas similares. Si bien disponer de procedimientos escritos previamente a la realización de un examen mediante partículas magnéticas es un requisito de todos los códigos y normas aplicables, las instrucciones escritas se entienden como una adaptación del procedimiento que desciende a nivel de detalle. Las instrucciones escritas, contempladas como guías para los inspectores de nivel 1 que realizan el examen, y para que sean más operativas, es conveniente que estén redactadas de forma clara y concisa.

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5.1.3 Valoración técnica de procedimientos dados Dentro de las competencias y capacidades de un inspector de nivel 2 figuran las de seleccionar la

técnica del método de ensayo que se debe utilizar, comprender las normas y especificaciones de END y transcribirlas en instrucciones prácticas de ensayo adaptadas a las condiciones reales de trabajo. El procedimiento que se aplica será normalmente del organismo ejecutante, y el inspector nivel 2 debe ser capaz de determinar la técnica más adecuada y de redactar un nuevo procedimiento si el disponible no es suficiente. Análogamente ocurrirá si se siguen procedimientos de otra organización.

5.1.4 Redacción de informes El nivel 2 ha de ser capaz de interpretar y evaluar los resultados expuestos por el nivel 1 en el

informe del ensayo, de acuerdo con las normas, códigos y especificaciones aplicables. El contenido del informe se acordará entre el organismo que realiza el ensayo y el cliente, y con el fin de que el ensayo sea reproducible, incluirá normalmente, los datos relacionados en el punto 4.3.3.

5.1.5 Valoración técnica de informes Tal como ya se ha dicho anteriormente, cualquier informe de inspección debe aportar la

información suficiente para evaluar los resultados y para una eventual repetición del ensayo en las mismas condiciones. La capacidad del inspector de nivel 2 para emitir informes de acuerdo con estos criterios es extensiva a la valoración técnica de informes emitidos por otras organizaciones.

5.2 ESPECIFICACIONES Y CÓDIGOS Los criterios de aceptación establecidos en las instrucciones escritas y en los procedimientos de

los que se derivan, salvo acuerdo entre el contratante y el suministrador, serán los aplicables de acuerdo con la normativa del país o con el código de diseño. La implantación progresiva de normas españolas UNE y europeas EN se va imponiendo sobre normas americanas, mandatorias en razón de la aplicación de sus códigos de diseño (ASME, ANSI, etc.). Las especificaciones del comprador deben detallar los códigos y normas que aplican al contrato establecido con el suministrador.

5.2.1 Interpretación de las especificaciones y códigos El inspector nivel 2 deberá ser competente para interpretar y evaluar los resultados, de acuerdo

con las normas, códigos y especificaciones aplicables.

5.2.2 Definición de los criterios de aceptación Los criterios de aceptación están establecidos en los códigos y normas aplicables y en las

especificaciones del comprador. Los procedimientos e instrucciones del organismo que realiza el ensayo y del comprador, salvo acuerdo mutuo en ausencia de normativa de rango superior, estarán de acuerdo con la normativa aplicable.

5.2.3 Definición y alcance de la inspección La normativa aplicable define las técnicas a utilizar y el alcance de la inspección (toda la

producción o por muestreo). En ausencia de normativa, y por acuerdo entre el suministrador y el comprador, la norma UNE EN-473 asigna al inspector nivel 3 (con experiencia suficiente en materiales, fabricación y tecnología de productos) la facultad de seleccionar métodos y establecer técnicas y asesorar en el establecimiento de los criterios de aceptación.

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6. PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

6.1 RIESGOS DE INCENDIOS, VENTILACIÓN, MATERIAS TOXICAS Se debe observar en todo momento la reglamentación europea, nacional y local sobre seguridad,

así como la reglamentación sobre la protección del medio ambiente. Se debe prestar especial atención a los productos tóxicos inflamables y/o a los volátiles.

Un aspecto importante a tener en cuenta al trabajar con partículas magnéticas es el hecho de que en el caso de los líquidos de suspensión empleados, se trata de productos químicos (agua con aditivos y derivados del petróleo) que, de estar en contacto directo con la piel durante un período prolongado de tiempo, pueden, aunque no forzosamente, causar alteraciones. Por esta razón, las personas que trabajen con tales líquidos y que sean sensibles a los mismos, deberían usar guantes y aplicar las cremas adecuadas para reforzar la capa protectora de la piel. Al interrumpir el control, y después de finalizar el trabajo, se aconseja un lavado a fondo de las manos con aplicación de cremas para completar la película de grasa de la piel.

Las partículas que utilizan como líquido de dispersión el agua tienen la ventaja sobre las que se utilizan con petróleo de que no producen molestias al operario, tales como irritaciones y picores en la piel, eliminándose además el peligro de inflamación que puede surgir al realizar el ensayo cerca de un lugar en el que puedan producirse chispas.

6.2 CONDICIONES PARA LA SEGURIDAD ELÉCTRICA. PROTECCIÓN CONTRA RADIACIONES ULTRAVIOLETA Se deben tomar precauciones para evitar cortocircuitos eléctricos, que pueden ocasionar

calambres y quemaduras por los altos amperajes a voltajes relativamente bajos utilizados. Los equipos deben tener buenas puestas a tierra cuando se utilicen suspensiones acuosas.

El ojo humano detecta una indicación fluorescente con mayor rapidez y sensibilidad que si se emplean partículas magnéticas pensadas para una verificación a la luz del día. En la práctica los tiempos dedicados a estas operaciones, en examen de grandes series de piezas, son cortos y durante los mismos deben identificarse rápidamente incluso las indicaciones más finas, se emplean mucho las partículas magnéticas fluorescentes. Mediante una excitación de la capa fluorescente con que va revestido el núcleo de hierro de la partícula magnética, la luz ultravioleta que emiten las lámparas utilizadas para observar las indicaciones, y que para el ojo humano es invisible, se convierte en luz visible. La longitud de onda de la luz generada de esta manera está en 525 nm, en la banda amarillenta. Se ha seleccionado este tono de color para las partículas magnéticas fluorescentes porque el ojo humano muestra precisamente al “verde amarillento” la mayor sensibilidad. La longitud de onda de la luz ultravioleta es de 365 nm (nanómetros). Por tanto, está en el campo UV y no es dañina para el organismo humano. Es decir, el empleo de lámparas de luz ultravioleta, si se manejan correctamente, no representa peligro alguno para los operarios. En el caso de lámparas provistas de cristales filtrantes, hay que tener en cuenta que, si se rompen estos filtros, es imprescindible desconectar la lámpara y sustituir el filtro por uno nuevo. La radiación sin filtrar puede ocasionar daños y molestias, tal como se ha visto en el punto 4.2.4, y con el fin de prevenirlos se aconsejan las comprobaciones detalladas en el punto 4.5.2.

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