1.1 PRINCIPIOS BASICOS

El principio fsico en el que se basa el mtodo de inspeccin por partculas magnticas es el Magnetismo. El principio se basa en el comportamiento de los imanes.

Magnetismo es: La fuerza invisible que tiene la habilidad de desarrollar trabajo mecnico de atraccin y repulsin de materiales magnetizables.

La inspeccin por partculas magnticas es un ensayo no destructivo que se emplea para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, en muestras que pueden ser magnetizadas.

Consta de tres operaciones bsicas:

a) Establecer un flujo magntico adecuado, b) Aplicacin de las partculas magnticas, y c) Interpretacin y evaluacin de los resultados.

1.2 ANTECEDENTES HISTRICOS

En 1868 un Ingeniero Ingls public un reporte, en el cual se mencionaba la localizacin de discontinuidades presentes en el can de una pistola utilizando un comps magntico, en el que se registro un cierto flujo.

En el siglo XX, en 1922, el Fsico Ingles William E. Hoke observ que partculas metlicas que se encontraban sobre piezas de acero endurecido conectadas a tierra, sobre un mandril magntico, formaban patrones sobre la cara de la

pieza, estos frecuentemente correspondan a sitios en donde se localizaban grietas en la superficie. Esta observacin marc el nacimiento de la inspeccin por partculas magnticas.

1.3 APLICACIONES

El mtodo de inspeccin por partculas magnticas es utilizado en diferentes ramas de la industria, como: metalmecnica, aeronutica, naval, construccin, etc.

Se aplica en:

Inspeccin de materia prima; Inspeccin en proceso; Inspeccin de producto terminado; Mantenimiento de equipo y maquinaria.

Se utiliza para inspeccin de materiales soldados, fundidos, forjados, rolados, etc.

1.4 VENTAJAS

Las principales ventajas del mtodo de inspeccin por partculas magnticas son:

Inspeccin relativamente rpida y de bajo costo,

Equipo relativamente simple, provisto de controles utilizados para ajustar la corriente y un ampermetro visible para verificar la fuerza de magnetizacin que ha sido creada para la inspeccin, Equipo porttil y adaptable a muestras pequeas o grandes, Se requiere menor limpieza que en lquidos penetrantes, Se pueden detectar discontinuidades subsuperficiales, Las indicaciones se forman directamente en la superficie de la muestra, No se requiere de lecturas electrnicas de calibracin o mantenimiento excesivo, Se obtienen mejores resultados en la deteccin de discontinuidades llenas de algn contaminante (como carbn, escoria, etc.) y que no pueden ser detectadas en una inspeccin por lquidos penetrantes.

1.5 LIMITACIONES

Las limitaciones del mtodo de inspeccin por partculas magnticas son:

Es aplicable solamente en materiales ferromagnticos, Se requiere un suministro de corriente elctrica, No se pueden detectar discontinuidades localizadas a grandes profundidades, La deteccin de una discontinuidad depende de varios factores, Su aplicacin en el campo es de mayor costo, ya que se necesita suministro de energa elctrica, La rugosidad superficial puede distorsionar el campo, Se requiere de dos o ms magnetizaciones, Generalmente, es necesario desmagnetizar despus de la inspeccin,

Se pueden generar quemadas en la superficie, al aplicar la tcnica de puntas de contacto. Aunque las indicaciones son fcilmente observables, la experiencia para su interpretacin y evaluacin es necesaria, Capas de pintura o de algn otro recubrimiento no magntico afectan la sensibilidad del mtodo

1. Campo magntico de la Tierra Si consideramos a la tierra como un imn gigante, ya que tiene un polo norte y un polo sur, la aguja de una brjula normal, la cual es simplemente una manecilla de acero magnetizada y suspendida en un eje libre para girar, es atrada por el campo magntico de la tierra, siempre indicando la misma direccin, figura No. 1.

Figura No. 1: Campo magntico de la Tierra 2. Imantacin de un material ferromagntico Los materiales ferromagnticos estn constituidos por grupos de tomos en regiones microscpicas llamados Dominios magnticos. Estos dominios en s son pequeos imanes dentro de la pieza, tienen una polaridad positiva y una negativa en sus extremos opuestos.

Si el material no est magnetizado, tales dominios estn orientados al azar, normalmente paralelos con los ejes de los cristales del material, y la componente magntica es nula, como se ilustra en la figura No. 3. Cuando el material es sujeto a un campo magntico, los dominios se orientan o alinean paralelamente con el campo magntico externo, produciendo as un imn. Una vez que los dominios han sido orientados, como se muestra en la figura No. 4, el material ferromagntico se ha convertido en un imn, con un polo norte y un polo sur.

Figura No. 3: Dominios magnticos en un material sin magnetizar

Figura No. 4: Dominios magnticos en un material magnetizado Con los dominios orientados, el material ferromagntico desarrolla una fuerza total que es igual a la suma de la fuerza de todos los dominios. sta fuerza total es conocida como Flujo Magntico.

El flujo magntico es representado por las lneas de fuerza magntica, como se ilustra en la figura No. 5. Las lneas de fuerza magntica describen y definen la direccin de un flujo magntico, adems, cuentan con una cantidad de propiedades importantes: 1.Tienen una direccin definida, salen por el polo norte, entran por el polo sur y continan as su camino a travs del imn, desde el polo sur al polo norte, 2.Son continuas y siempre forman una curva o circuito cerrado, 3.Las lneas de fuerza magntica, son individuales y jams se cruzan ni unen entre ellas, 4.Su densidad disminuye con el aumento de distancia desde los polos, y 5.Siguen caminos de menor resistencia magntica. El espacio dentro y alrededor de un imn, en el cual actan las lneas de fuerza, se conoce como Campo Magntico.

2. CARACTERISTICAS DE LOS CAMPOS MAGNETICOS

Figura 2.1 IMANES TIPO BARRA Si enderezamos un imn de herradura, tendramos como resultado un imn tipo barra, como se ilustra en la figura No. 8. El imn de barra tiene las mismas caractersticas que el imn de herradura.

Figura No. 8: Imn tipo barra 2.2 IMANES TIPO ANILLO

Si al imn de herradura lo doblamos y sus extremos los cerramos, formando casi un crculo cerrado, este se comporta de manera idntica al imn de herradura. Los polos magnticos an existen y las lneas de fuerza salen y entran por los polos. Figura No. 9: Imn tipo anillo Cuando los extremos del imn son doblados y fundidos para formar un anillo, en lugar de tener un imn circular abierto, se tendr un imn circular cerrado, como ilustra la figura No. 10. Las lneas de fuerza existen pero quedan contenidas completamente dentro del anillo, ya que no existen polos magnticos, por lo tanto, este imn no atrae materiales ferromagnticos.

Figura No. 10: Imn tipo anillo 3. EFECTOS DE DISCONTINUIDADES DE MATERIALES 3.1 DISCUININUIDADES SUPERFICIALES Supongamos que el imn tipo anillo completo tiene una grieta en la superficie externa, crendose inmediatamente un polo norte y un polo sur en los bordes de la discontinuidad. sta grieta interrumpe el flujo uniforme de las lneas de fuerza dentro del imn, por lo que algunas de ellas se vern forzadas a salir del imn. Las lneas de fuerza que se ven forzadas a salir del imn, ver figura No. 11, como resultado de la grieta, se conocen como fugas de flujo. El campo magntico creado por las fugas de flujo es llamado campo de fuga. Por lo tanto, si se espolvorean partculas magnticas sobre el citado imn, stas sern atradas por los polos creados por la grieta, produciendo una indicacin, por la concentracin de partculas en la zona de la grieta.

Una grieta en el imn de barra producir un efecto similar, por lo que tambin causar fugas de flujo, como se observa en la figura No. 12

Figura No. 12: Grieta en un imn de barra Las lneas de fuerza en el fondo de la grieta tienden a seguir el camino de menor resistencia magntica y permanecen en el imn. Aquellas lneas de fuerza que saltan por encima y a travs de la grieta, causan fugas de flujo (campos de fuga), debido a la formacin de polos norte y sur originados por la grieta. Si ahora, tambin consideramos un imn de barra con un corte en el centro, ver figura No. 13, tambin se tendrn fugas de flujo.

Figura No. 12: Ranura en un imn de barra El imn con el corte en el centro se comporta de la misma forma que el imn de barra con la grieta. En cualquier imn, los materiales como el hierro y el acero sern atrados hacia sus polos magnticos. Cuando se detecta una discontinuidad abierta a la superficie, tal como una grieta, se forman indicaciones angostas y bien definidas. 3.2 SUPERFICIES ONDULADAS Si ahora observamos una irregularidad superficial, tal como una superficie ondulada, como muestra la figura No.14, en la zona de la superficie irregular ondulada, las lneas de fuerza permanecen dentro del imn. Como ya se mencion, las lneas de fuerza tienden a seguir el camino de menor resistencia magntica, por lo cual permanecen dentro del imn. Como resultado, no se crean polos magnticos por lo que no existen fugas de flujo. 3.3 DISCONTINUIDADES SUBSUPERFICIALES

Supongamos ahora que tenemos otro imn, que contiene una grieta sub superficial. Con sta grieta sub superficial algunas de las lneas de fuerza pasan por encima y por debajo de ella. Algunas pasan a travs de la grieta y, si la discontinuidad esta cerca de la superficie, algunas son forzadas a salir a la superficie, provocando fugas de flujo, como ilustra la figura No. 15. Si espolvoreamos partculas magnticas, se producir una acumulacin de partculas donde se encuentran las fugas de flujo.

Figura No. 15: Discontinuidad subsuperficial Cuando se detecta una discontinuidad subsuperficial normalmente se forman indicaciones anchas y difusas. El tamao y la intensidad de la indicacin dependen de: la proximidad de la discontinuidad con la superficie, el tamao y orientacin de la discontinuidad, la intensidad y distribucin del flujo magntico. 3.4 FUERZA DE UN CAMPO DE FUGA La distorsin o fuerza de un campo de fuga, producido por una discontinuidad, depende de varios factores indicados a continuacin: 1.- El nmero de las lneas de fuerza; ste factor es afectado por varias caractersticas de la propia discontinuidad: a) El ancho de la discontinuidad (la distancia entre sus polos); b) La longitud de la discontinuidad; c) La profundidad de la discontinuidad; d) La forma de la discontinuidad; e) La orientacin de la discontinuidad. La discontinuidad debe estar orientada a 90, y hasta 45, con respecto a la direccin del flujo magntico. 2.- La condicin de la superficie. 3.- La fuerza del flujo magntico generado, el cual es controlado por el amperaje utilizado para generar el campo magntico. La fuerza del campo de fuga determina directamente el nmero de partculas magnticas que pueden ser atradas para formar una indicacin.

3.5 FORMACIN DE INDICACIONES Cuando las partculas magnticas son atradas al sitio donde se localiza una fuga de flujo, ellas producen una indicacin que es visible para el ojo humano, bajo condiciones de iluminacin adecuada. La formacin de las indicaciones depende de las caractersticas de las lneas de fuerza. Cuando las partculas son atradas hacia las fugas de flujo y se acercan a los polos magnticos, ms lneas de flujo fluyen hacia ellas. Esto concentra las lneas de flujo a travs de los caminos de baja reluctancia que forman las partculas de material ferromagntico. Esta es la accin principal que provoca que las partculas sean recolectadas por las fugas de flujo y subsecuentemente formen indicaciones de discontinuidades. Ya que las partculas magnticas son solamente atradas y se mantienen donde las lneas de fuerza salen y entran de la superficie de la pieza inspeccionada, no se producen indicaciones verdaderas a menos que las lneas de fuerza crucen una discontinuidad 4.. MAGNETIZACION POR COORRIENTEE ELECTRICA

4.1 CAMPO CIRCULAR

1. Campo alrededor de un conductor Cuando una corriente elctrica circula por un conductor, se crea un campo magntico circular, como se muestra en la figura No. 16. El campo magntico alrededor de un conductor existe a todo lo largo del conductor por el que fluye corriente elctrica. Cuando el conductor tiene una configuracin uniforme, la densidad de flujo o nmero de lneas de fuerza por unidad de rea, es uniforme a lo largo del conductor y es directamente proporcional a la intensidad de la corriente elctrica, y disminuye con el incremento de distancia desde el conductor. Variando la intensidad de la corriente elctrica en el conductor, el nmero de lneas de fuerza variar en el campo magntico. Al incrementar la fuerza de magnetizacin (la intensidad de la corriente elctrica) se incrementa el nmero de las lneas de fuerza, resultando

en un incremento de la densidad del campo magntico. Y en el caso contrario, al reducir la fuerza de magnetizacin se reduce la densidad del campo magntico.

Figura No. 16: Campo magntico alrededor de un conductor La magnetizacin circular utiliza los principios del establecimiento de un campo magntico por induccin. Debido a que el cobre y el aluminio son materiales no magnticos, las lneas de fuerza no permanecern en el material. En su lugar, el campo magntico se establece alrededor del material. Una caracterstica de los campos magnticos circulares es que las lneas de fuerza forman circuitos completos sin que existan polos magnticos. 2. Regla de la mano derecha La forma ms sencilla para determinar la direccin de las lneas de fuerza, alrededor de un conductor recto en el que fluye corriente elctrica y en cual se conoce el sentido del flujo de corriente, es la regla de la mano derecha, ver la figura No. 17.

Figura No. 17: Regla de la mano derecha Esta ayuda simple requiere imaginar que el conductor se empua con la mano derecha, con el dedo pulgar apuntando en la direccin del flujo de corriente elctrica (de positivo a negativo) y los dedos restantes, cerrados alrededor del conductor, estarn indicando la direccin y el sentido en los que fluyen las lneas de fuerza.

Raramente es de importancia prctica el sentido actual del campo magntico, lo ms importante del concepto es que la direccin del campo magntico tiene una relacin perpendicular con la direccin del flujo de corriente. La regla de la mano derecha funciona idnticamente para materiales magnticos y no magnticos. La nica diferencia entre los dos, es que el campo magntico se forma fuera del material no magntico, y en el material magntico el campo permanece en su interior. 3. Magnetizacin circular inducida en materiales Cuando fluye una corriente elctrica a travs de un material ferromagntico, el campo magntico se establece dentro del material. Las lneas de fuerza permanecen dentro de l, porque es permeable y las conduce fcilmente. Tambin en este caso el campo magntico se encuentra a 90 con respecto a la direccin del flujo de corriente elctrica. En la prctica, la magnetizacin circular se realiza de dos formas: a) Pasando corriente elctrica directamente a travs de la pieza Piezas largas cilndricas slidas

Por ejemplo, en la inspeccin de una barra de material ferromagntico, se conoce como magnetizacin entre cabezales y produce un campo magntico circular, como se ilustra en la figura No. 18. Cuando una barra es magnetizada entre cabezales, el campo magntico es ms fuerte cerca de la superficie de la barra. El campo se incrementa desde cero, en el centro de la barra, hasta un mximo en la superficie. La figura No. 19 muestra la distribucin grfica del campo magntico generado en una barra de acero redonda. La intensidad o fuerza del campo magntico es referida, a menudo, como la densidad de flujo Figura No. 19: Distribucin del campo magntico En la grfica anterior se puede observar que la intensidad del campo (fuerza), es cero en el centro de la barra. La densidad de flujo se incrementa gradualmente hasta alcanzar su mximo valor (F1) en la superficie de la barra. Tambin, se puede observar que inmediatamente fuera de la superficie de la barra, la fuerza del campo

decrece rpidamente. La mayor prdida es inmediata y el remanente es imperceptible. Piezas de forma irregular

Si consideramos una barra de acero cuadrada, cuando circula una corriente a travs de ella, en su interior ser establecido un campo magntico circular, ver la figura No. 20.

Figura No. 20: Barra cuadrada b) Pasando corriente elctrica a travs de un conductor central Piezas tubulares

Cuando se inspeccionan tubos pasando corriente elctrica a travs de ellos, el flujo magntico se eleva hacia la superficie externa, con un flujo casi imperceptible en la superficie interna. Pero, la superficie interna puede ser tan importante como la superficie externa para detectar discontinuidades. Con un campo magntico creado alrededor de un conductor, es posible inducir un campo satisfactorio en un tubo, tanto en la superficie externa como en la superficie interna. Recordemos que en un conductor en el que fluye una corriente elctrica se crea un campo magntico en su alrededor, con las lneas de fuerza que giran alrededor del conductor, y lo hacen en sentido contrario a las manecillas del reloj. Esta forma de inspeccin se lleva a cabo insertando una barra de cobre, o de algn otro material conductor, a travs del componente y pasando la corriente elctrica a travs de la barra, ver la figura No. 21.

Este mtodo es llamado magnetizacin con conductor central.

Figura No. 21: Conductor central en la inspeccin de un tubo Alrededor del conductor central se crea un campo magntico circular que se induce en la pieza. Debido a que la densidad de flujo es mxima en la superficie del conductor, el campo magntico inducido en la pieza ser el mximo. Utilizando el conductor central, se establecer el flujo magntico en las superficies interna y externa de la pieza. La densidad de flujo es mxima en la superficie interna y dependiendo del espesor de pared, algo menor en la superficie externa como se ilustra en la figura No. 22 Figura No. 22: Conductor central en la inspeccin de un tubo 4. Mtodos de magnetizacin circular La magnetizacin circular induce un campo magntico dentro de las piezas en tres formas: Por induccin directa, que se conoce como magnetizacin entre cabezales, Induccin directa por medio de electrodos, Induccin indirecta, conocida como magnetizacin con conductor central.

a) +Magnetizacin entre cabezales (por placas de contacto) En este mtodo de magnetizacin las placas de contacto introducen la corriente en la pieza inspeccionada, como a un conductor, y se crea un campo circular a su alrededor, ver la figura No. 23. La inspeccin debe ser realizada de tal manera que las superficies de la pieza no sean daadas fsicamente por la presin ejercida, o bien, por el calor producido por un arco elctrico o alta resistencia en los puntos de contacto. Para asegurar que la resistencia al paso de corriente sea lo ms baja posible y evitar quemadas en la superficie de la pieza, los puntos de contacto deben ser lo ms grandes posible. La magnitud de la corriente utilizada depende de las dimensiones transversales (el dimetro) de la pieza. Figura No. 23: Magnetizacin entre cabezales b) Electrodos (puntas de contacto)

Los electrodos, o puntas de contacto, son conductores de corriente, los cuales se utilizan para magnetizar reas localizadas. Las puntas usadas son tpicamente barras de cobre de 3/4 de dimetro y de 6 a 8 de longitud, montadas en soportes o manerales individuales o duales, como se observa en las figuras No. 24 y 25, y pueden contar con puntas de contacto de cobre o aluminio intercambiables, y un interruptor integrado. Debe tenerse mucha precaucin debido a la posibilidad de producir quemaduras por arco en las piezas inspeccionadas, especficamente en los puntos de contacto, por lo cual las puntas de contacto deben mantenerse limpias. Con esta tcnica se produce un campo circular alrededor de las puntas.

Figura No. 24: Puntas de contacto con manerales individuales

Figura No. 25: Puntas de contacto con manerales duales o dobles Existen algunas variables de la tcnica para su aplicacin: utilizando imanes o pinzas. Las puntas se conectan a la fuente de corriente mediante cables que normalmente son flexibles de calibre 00 con cubierta de hule. Hasta donde sea prctico, los cables deben ser lo ms cortos posible. La magnitud de la corriente utilizada depende del espesor de la pieza inspeccionada y de la separacin entre las puntas. Se considera que la magnetizacin es ms efectiva cuando las puntas estn separadas de 15 a 20 cm (6 a 8 pulgadas), pero pueden usarse con separaciones de 7.6 a 20 cm (3 a 8 pulgadas). c) Magnetizacin con conductor central Para la inspeccin de piezas cilndricas huecas, por ejemplo tubos o anillos, se utiliza un conductor central que induce un campo circular, como se ilustra en las figuras No. 26 y 27 Figura No. 26: Magnetizacin con conductor central

Figura No. 27: Magnetizacin de piezas con forma de anillo La posicin del conductor puede ser diferente, ver la figura No. 28, y es muy importante: a) Si el conductor se coloca al centro de la pieza, el campo es simtrico alrededor. b) Si el conductor se coloca adyacente a la superficie interna de la pieza, el campo es ms fuerte en la pared cercana al conductor. Para la inspeccin de tubos pequeos es preferible que el conductor sea colocado al centro, para que el campo sea uniforme para la

deteccin de las discontinuidades que existen en cualquier punto sobre las superficies del tubo. Sin embargo, en el caso de tubos, anillos o recipientes a presin de dimetros grandes, la corriente necesaria para producir campos magnticos con la fuerza adecuada para la inspeccin de la circunferencia completa, podra ser excesivamente grande.

Figura No. 28: Posicin del conductor central En cambio, colocando el conductor adyacente a la pared, dejando activada la corriente o realizando una serie de disparos conforme el tubo es girado sobre su eje, puede ser producido un campo con la fuerza suficiente, y utilizando corrientes mucho menores. Para este caso, se considera que la regin efectiva para la inspeccin es de aproximadamente cuatro veces el dimetro del conductor central, como se ilustra en la figura No. 28. La ventaja principal de utilizar un conductor central es que, al no existir contacto entre el conductor y la pieza inspeccionada, virtualmente se elimina la posibilidad de quemaduras por arco. La magnitud de la corriente utilizada depende de varios factores, por ejemplo la posicin del conductor, el dimetro exterior y el espesor de la pieza, y el dimetro del conductor. Con el conductor colocado al centro de la pieza el campo producido es mximo en su superficie interna, y los requisitos de corriente de magnetizacin son los mismos que para una pieza slida con el mismo dimetro exterior. En algunas ocasiones las piezas inspeccionadas son demasiado grandes, cuando este caso se presenta, se puede emplear el cable que

conduce la corriente elctrica desde el generador, como conductor central. 5. Discontinuidades detectadas con campo circular Un campo magntico circular es adecuado para detectar discontinuidades que sean transversales al flujo magntico, en este caso, que sean paralelas al eje de la pieza inspeccionada, como se ilustra en la figura No. 29. Una discontinuidad que sea paralela al flujo magntico no provocar fugas de flujo y no sern atradas las partculas magnticas.

Figura No. 29: Discontinuidades detectadas con campo circular

4.2 CAMPO LONGITUDINAL Con un campo magntico longitudinal, la pieza se magnetiza en su longitud. El imn de tipo barra es un buen ejemplo de un campo magntico longitudinal, como se observa en la figura No. 30.Las lneas de fuerza viajan a travs de la longitud de la barra, de sur a norte. Cualquier discontinuidad que forme un ngulo comprendido entre 45 y 90, con respecto a las lneas de fuerza, provocar fugas de flujo que ejercern la atraccin de partculas magnticas.

Figura No. 29: Campo longitudinal en un imn de barra 1. Campo producido por flujo de corriente en una bobina La magnetizacin longitudinal se produce pasando corriente a travs de un conductor elctrico enrollado en espiras mltiples o bobina. Ya que las lneas de fuerza forman circuitos cerrados, entran al espacio

interno de la bobina salen y giran alrededor de ella, por la parte externa, de forma toroidal, ver figura No. 30.

Figura No. 30: Campo longitudinal producido por una bobina Entonces, el campo producido es paralelo al eje de la bobina. Los conductores elctricos enrollados, que forman una bobina, son frecuentemente identificados como solenoides, como se ilustra en las figuras No. 31 y 32. 2. Intensidad del campo producido por una bobina La mayor densidad del campo se encuentra cerca de la superficie interna de la bobina y disminuye hacia el centro de la bobina. La unidad de medicin de la intensidad en una bobina es amperios-vuelta (NI), esto es el amperaje actual multiplicado por el nmero de vueltas o espiras de la bobina. El campo efectivo se extiende hacia ambos lados de la bobina. Para hierro suave, el cual es altamente permeable, corresponde a una distancia de 22.86 cm (9); la longitud efectiva para acero duro, el cual tiene baja permeabilidad, es de 15.24 cm (6). De lo anterior se puede concluir que cualquier discontinuidad dentro del rango de 15.24 cm a 22.86 cm (6 a 9) hacia ambos lados de la bobina, desarrollar fugas de flujo con suficiente fuerza para atraer partculas magnticas. Las discontinuidades que no se encuentren dentro del rango mencionado no producirn fugas de flujo con suficiente fuerza; en otras palabras, una pieza mayor de 30.48 cm a 45.72 cm (12 a 18) necesitara, al menos, dos magnetizaciones para que sean atradas las partculas magnticas hacia las discontinuidades. Por ejemplo, de acuerdo con la figura No. 34 la pieza deber desplazarse hacia la derecha, de tal forma que la discontinuidad quede entre 15.24 cm a 22.86 cm (6 a 9) a partir del extremo de la bobina.

Figura No. 34: Magnetizacin con bobina de una pieza larga 3. Campo magntico inducido por yugo electromagntico Los yugos son equipos porttiles en forma de C (herradura), los cuales, inducen un campo magntico longitudinal entre sus polos (piernas), y son usados para magnetizacin local. El campo magntico es generado en un sistema de bobina, localizada dentro del yugo, y transmitido a la pieza a travs de sus polos. En la magnetizacin con yugo no existe el riesgo de producir quemadas por arco, gracias a que se transmite a la pieza solamente el campo magntico, la corriente no entra a la pieza, ver la figura No. 35.

Figura No. 35: Magnetizacin con yugo Existen yugos electromagnticos que operan con corriente alterna solamente y otros que operan con corriente alterna y rectificada de media onda. Pueden contar con piernas fijas o articuladas, las cuales permiten ajustar el contacto en superficies irregulares o en

superficies unidas en ngulo, como el que se ilustra en la figura No. 36.

Figura No. 36: Yugo electromagntico El valor de la corriente de magnetizacin utilizada depende del modelo del yugo. La magnetizacin con yugo es ms efectiva cuando las piernas se encuentran separadas entre 7.6 cm y 20 cm (3 a 8 pulgadas). 4. Discontinuidades detectadas con campo longitudinal En conclusin, mencionaremos que con la magnetizacin longitudinal (bobina, cable enrollado y yugo) se pueden detectar discontinuidades perpendiculares a la direccin del flujo magntico (90) y hasta 45, esto significa que, en el caso de la bobina y el cable enrollado, sern detectadas las discontinuidades transversales al eje de la pieza, como se muestra en la figura No. 37.

Figura No. 37: Discontinuidades detectadas con bobina 5. Ventajas de la magnetizacin longitudinal La magnetizacin longitudinal ofrece la facilidad de inspeccionar piezas con posibles discontinuidades orientadas transversalmente al eje principal, por ejemplo en barras, flechas, tubos, etc. La rapidez y forma prctica de colocar la bobina sobre la pieza, permite realizar con agilidad la inspeccin

5. SELECCIN DEL METODP APROPIADO 5.1 ALEACIN, FORMA Y CONDICIONES DE LA PIEZA La aleacin del objeto inspeccionado es importante porque ya mencionamos que de ello depende la permeabilidad de un material. Para la aplicacin de este mtodo son una limitante las aleaciones con alto contenido de nquel y cromo, que vienen siendo los aceros inoxidables y austenticos en general. La forma de identificar estos materiales es por medio de un imn; si el imn se adhiere fuertemente a la pieza, es indudable que el mtodo de partculas magnticas se puede aplicar; si la adherencia es muy dbil, se recomienda utilizar otro mtodo de examen. La forma geomtrica de las piezas tambin es una limitante para el mtodo ya que las esquinas, los chaveteros, los estriados, los barrenos, etc., producen indicaciones falsas o indicaciones no relevantes. As mismo, se debe tener en cuenta si la pieza fue sometida a un tratamiento trmico o si ha sido trabajada en fro o en caliente, o si es nueva o usada, es decir, se deben tomar en cuenta las condiciones de las piezas porque de ello depende, en gran parte, la interpretacin y evaluacin de las indicaciones resultantes ya que pueden ser relevantes o no relevantes. 5.2 TIPO DE CORRIENTE DE MAGNETIZACIN Con la expansin y desarrollo de los procesos de inspeccin por partculas magnticas y los continuos avances en los circuitos elctricos, hoy en da se encuentran disponibles varios tipos de corrientes de magnetizacin. a) Corriente alterna La corriente alterna (CA) es el tipo ms conveniente de corriente elctrica debido a que es utilizada para casi todos los servicios. Su rango de voltaje comercialmente disponible es de 110 a 440 voltios. Los circuitos elctricos para producir CA son simples y relativamente baratos, porque solo se requiere transformar el suministro comercial en voltajes bajos y corrientes de magnetizacin con altos amperajes. Por todo esto, la CA es el tipo de corriente ms ampliamente utilizada para efectuar la prueba por partculas magnticas. La fase de CA simple (comnmente utilizada) requiere de dos conductores y direccin inversa a razn de 50 o 60 ciclos por segundo, como se muestra en la curva sinusoidal de CA de la figura No. 38.

La corriente alterna puede ser aumentada o disminuida con relativa facilidad y economa mediante el uso de transformadores. Por lo tanto, la CA puede convertirse fcilmente a los altos amperajes utilizados en la prueba por partculas magnticas. La corriente alterna tiene poca capacidad de penetracin, por lo que, el campo magntico inducido por la CA se concentra cerca de la superficie de la pieza que est siendo magnetizada, a esto se le conoce como efecto de piel. Por tal razn, la CA es considerada como la mejor para detectar discontinuidades superficiales. Debido a que la CA cambia continuamente de direccin, a razn de 60 ciclos por segundo, el cambio de direccin constante del campo magntico tiene la tendencia de agitar o proporcionarles movilidad a las partculas magnticas. Esto provoca que las partculas sean atradas ms fcilmente a los campos producidos por las fugas de flujo. Los campos magnticos producidos por CA son muy fciles de remover durante la desmagnetizacin. b) Corriente directa rectificada de media onda Cuando se rectifica una fase de CA, la corriente resultante es conocida como corriente directa rectificada de media onda (CDRMO). Esto significa simplemente que la polaridad inversa o porcin negativa de la curva sinusoidal de CA es eliminada, como se muestra en la figura No. 39 Figura No. 39: Corriente alterna rectificada La corriente directa rectificada de media onda consiste de pulsos individuales de corriente alterna, con intervalos de tiempo en los que no fluye corriente, ver la figura No. 40.

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Figura No. 40: Corriente directa rectificada de media Cada pulso dura medio ciclo, lo que resulta en una corriente que fluye en una sola direccin. La corriente mxima de pico es la misma que la de la corriente alterna, y el valor de la corriente promedio es considerablemente menor que la corriente pico. Aunque la corriente directa es rectificada de media onda es un tipo de corriente directa, se identifica como CDRMO (HWDC por su nombre en ingls Half Wave Direct Current), lo que permite diferenciarla de la verdadera CD. En la inspeccin por partculas magnticas, una diferencia importante entre la corriente alterna y la CDRMO y CD, es que los campos producidos por estas ltimas penetran en la pieza. La corriente directa rectificada de media onda tiene un valor de densidad de flujo de cero en el centro de la pieza inspeccionada, y se incrementa hasta que alcanza un valor mximo en la superficie, por lo que, la densidad de flujo en el interior de una pieza es mucho mayor con CDRMO y CD que con CA. Entonces, la CDRMO y la CD se emplean siempre en los ensayos para detectar discontinuidades subsuperficiales, aunque se podr detectar tambin discontinuidades superficiales, pero no son tan eficaces como la CA para ste ltimo caso. La mejor aplicacin de la CDRMO es en la

inspeccin de soldaduras y fundiciones, en combinacin con el uso de polvo seco y magnetizacin con

c) Corriente directa Como se puede observar en la figura No. 41, la corriente directa es un flujo continuo de corriente en una sola direccin. Una fuente comn de CD es la batera o la pila normal. Una desventaja del uso de CD es porque las altas corrientes slo pueden ser mantenidas mientras la carga de la batera o pila es adecuada y, muchas veces, es necesario contar con el flujo de corriente durante intervalos de tiempo prolongados.

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Figura No. 41: Corriente directa rectificada de media d) Corriente directa rectificada de onda completa Puede ser corriente de fase simple o de tres fases. Corriente directa rectificada de onda completa de fase simple

Con circuitos elctricos no slo es posible bloquear (o rectificar) el flujo negativo de la corriente alterna, sino tambin invertirlo, para duplicar el nmero de pulsos positivos. La figura No. 42 muestra la forma de la corriente alterna rectificada de onda completa de fase simple, normalmente identificada como corriente directa de onda completa de fase simple.

Figura No. 42: Corriente directa de onda completa de fase simple Esencialmente, tiene la misma habilidad de penetracin que la corriente directa de onda completa de tres fases. Por lo simple de sus componentes el costo inicial del equipo es mucho menor que el equipo de onda completa de tres fases. Corriente directa rectificada de onda completa de tres fases

Tiene las ventajas de la corriente directa de onda completa de fase simple ms algunos beneficios adicionales. La demanda de corriente est balanceada y se reduce a la mitad. La corriente de tres fases es la ms usada para la inspeccin por partculas magnticas en equipos de alto poder, por ejemplo con capacidades de hasta 20,000 amperios. Es el tipo de corriente comnmente utilizada cuando se emplea el mtodo residual. e) Ventajas del uso de Corriente directa rectificada de media onda Si se examinan las ventajas relacionadas con la CDRMO y CD, se obtienen las siguientes conclusiones: La densidad de flujo en una pieza se determina por la corriente mxima de pico de la CDRMO. Los requisitos de potencia y los efectos trmicos se determinan por la corriente promedio.

Con base en lo anterior, se puede ver que una alta densidad de flujo se puede generar utilizando el mnimo de corriente. Por ejemplo, si se utiliza una corriente promedio de 400 amperios, la corriente de pico estar alrededor de 1,200 amperios y la densidad de flujo reflejar esta corriente mxima de pico. Otra ventaja de la CDRMO es la fuerte accin de pulsaciones de flujo magntico. Esto sirve para agitar las partculas magnticas secas y las hace ms sensibles a las fugas de flujo. Por estas razones, y como ya mencionamos, la CDRMO es empleada en equipos porttiles para el mtodo seco, gracias a que produce penetracin y un buen poder de agitacin de las partculas para detectar discontinuidades subsuperficiales. 5.3 REQUISITOS DE CORRIENTE a) Para magnetizacin circular La cantidad de corriente elctrica empleada vara con la forma de la pieza y con la permeabilidad del material. Demasiada corriente puede quemar la pieza o la puede saturar, causando un exceso de concentracin de partculas magnticas. Por otro lado, insuficiente corriente puede provocar la falta de flujo, para que sean atradas las partculas magnticas. Debido a que no existen muchas variables involucradas para determinar los requisitos de corriente para piezas individuales, para calcular la corriente de magnetizacin necesaria para una magnetizacin circular entre cabezales y con conductor central, tradicionalmente se ha utilizado la siguiente regla: de 700 a 900 amperios por pulgada del dimetro de la pieza (el dimetro se refiere al dimetro exterior en el caso de componentes tubulares inspeccionados con conductor central). Algunos documentos la consideran como parte de sus recomendaciones, como es el caso del Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 7. Recordemos que el campo circular alrededor de un conductor de seccin transversal uniforme (redonda, cuadrada, etc.), es uniforme, constante y simtrico a lo largo de la longitud total del conductor. Ejemplos de aplicacin de la regla en componentes redondos: 1. Para magnetizar una barra de 3/4 pulgada de dimetro se necesita una corriente de magnetizacin de 525 a 675 amperios, ver la figura No. 43a.

2. Para magnetizar una barra de 1 pulgada de dimetro se necesita una corriente de magnetizacin de 700 a 900 amperios, ver la figura No. 43b. 3. Para magnetizar una barra de 4 pulgadas de dimetro se necesita una corriente de magnetizacin de 2,800 a 3,600 amperios, ver la figura No. 43c.

Figura No. 43: Requisitos de corriente para magnetizacin circular

Conforme la seccin transversal o forma de la pieza inspeccionada es ms compleja, se incrementa la dificultad para determinar el camino probable del campo magntico. Formas complicadas pueden requerir experimentacin y magnetizacin por separado en varias proyecciones de la pieza, para asegurar la direccin adecuada del campo y la corriente de magnetizacin, en todas sus localizaciones. Por ejemplo, cuando se magnetiza una pieza de seccin transversal cuadrada o rectangular, la fuerza del campo generado no es uniforme. La fuerza del campo se reduce rpidamente hacia las esquinas, con una fuerza de solamente la mitad que en el centro de las caras. Cuando la seccin transversal de la pieza vara grandemente, la regla no es prctica. Con esta regla, la corriente de magnetizacin determinada puede ser altamente irreal. Adems, conforme el tamao de la pieza que ser magnetizada se incrementa, la regla tambin es muchas veces imprctica. En resumen, cuando se inspeccionan formas y secciones transversales irregulares, es ms difcil calcular la corriente de magnetizacin necesaria, por lo tanto, es mejor aplicar la regla en objetos de forma cilndrica uniforme. La regla para el uso de 700 a 900 amperios por pulgada tambin se aplica para la

magnetizacin circular con conductor central. En ste caso estamos tratando con piezas huecas, como las que se ilustran en la figura No. 44, as que se toma el dimetro exterior de la pieza como si fuera el dimetro o espesor de una pieza slida.

Figura No. 44: Piezas huecas b) Para magnetizacin longitudinal El dimetro de la bobina con relacin a la dimensin y forma del objeto que est siendo magnetizado, es un factor importante para asegurar la magnetizacin adecuada. En particular, cuando se decide la cantidad de corriente que debe utilizarse para realizar una magnetizacin adecuada, la longitud y el dimetro de la pieza deben ser considerados con relacin a la longitud y el dimetro de la bobina. La relacin del rea de la seccin transversal de la pieza magnetizada, con respecto al rea de la seccin transversal de la bobina es conocida como factor de llenado. En general, la relacin entre el dimetro de la pieza y el dimetro de la bobina no debera ser mayor a un dcimo. Si la pieza es colocada adyacente a la pared interna de la bobina, entonces el factor de llenado es menos importante. La fuerza del campo que pasa a travs del interior de una bobina es proporcional al producto de la corriente, en amperios, y el nmero de vueltas de la bobina. Por lo tanto, variando la corriente o el nmero de vueltas en la bobina se modifica la fuerza de magnetizacin de la bobina. La unidad de medicin de la fuerza de magnetizacin de una bobina es Amperios-Vuelta (NI), que corresponde al amperaje actual multiplicado por el nmero de vueltas de la bobina. De acuerdo con el documento ASTM E 709, existen varias frmulas empricas que pueden ser usadas para calcular la corriente de magnetizacin, dependiendo del factor de llenado. Aunque, estas frmulas son consideradas solamente por continuidad histrica. Se recomienda que cuando sean usadas, estn limitadas a piezas de

forma simple, y ser ms rpido y exacto utilizar un magnetmetro o medidor de Tesla / gauss (Gauss-metro o Tesla-metro). Las frmulas son: 1. Bobinas con bajo factor de llenado. En este caso, el rea de la seccin transversal de la bobina excede grandemente el rea de la seccin transversal de la pieza, esto es que el dimetro de la pieza es menor del 10% del dimetro interior de la bobina. Para una magnetizacin adecuada, tales piezas deben ser adecuadamente colocadas dentro de la bobina y cercanas a la pared interior de la bobina. Con este bajo factor de llenado, la fuerza adecuada del campo, para piezas colocadas excntricamente y con una relacin longitud entre dimetro (L/D) entre 3 y 15, es calculada con las siguientes frmulas: Piezas con bajo factor de llenado colocadas cerca de la pared interna de la bobina:

Donde: N=Nmero de vueltas en la bobina I =Corriente que ser utilizada, en amperios (A) 43, 000 es una constante emprica L=Radio de la bobina, en pulgadas D=Longitud de la pieza, en pulgadas LI=Dimetro de la pieza, en pulgadas NI=Amperes-Vuelta Piezas con bajo factor de llenado colocadas en el centro de la bobina:

Donde: N=Nmero de vueltas en la bobina I=Corriente que ser utilizada, en amperios (A) 43 ,000 es una constante emprica R=Radio de la bobina, en pulgadas

L=Longitud de la pieza, en pulgadas D=Dimetro de la pieza, en pulgadas NI= Amperes-Vuelta 2. Bobinas con factor intermedio de llenado. Cuando la seccin transversal de la bobina es mayor que dos veces pero menor que diez veces la seccin transversal de la pieza inspeccionada, la frmula es:

Donde: N =Nmero de vueltas en la bobina I =Corriente que ser utilizada, en amperios (A) NIafl =Valor de NI calculado para bobinas con alto factor de llenado NIbfl = Valor de NI calculado para bobinas con bajo factor de llenado Y =Relacin del rea de la seccin transversal de la bobina y la seccin transversal de la pieza:

r1 = Radio de la bobina, en pulgadas r2 = Radio de la pieza, en pulgadas 3. Bobinas con alto factor de llenado. En este caso, cuando son utilizadas bobinas fijas o el cable es enrollado y el rea de la seccin transversal de la bobina es menor de dos veces el rea de la seccin transversal de la pieza (incluyendo porciones huecas), la bobina tiene un alto factor de llenado. Piezas colocadas dentro de una bobina con alto factor de llenado y con una relacin longitud entre dimetro (L/D) igual o mayor que 3:

Donde: N=Nmero de vueltas en la bobina I=Corriente que ser utilizada, en amperios (A) 35,000 es una constante emprica L=Longitud de la pieza, en pulgadas

D=Dimetro de la pieza, en pulgadas NI=Amperes-Vuelta 4. Relacin (L/D) para una pieza hueca. Cuando se calcula la relacin (L/D) para una pieza hueca, (D) debe ser reemplazada por un dimetro efectivo (Def), calculado utilizando: Def = [(At Ah)/p]1/2 Donde: At = rea de la seccin transversal total de la pieza Ah= rea de la seccin transversal de la porcin hueca de la pieza Para una pieza cilndrica, esto es equivalente a: Def = [(DE)2 (DI) 2]1/2 Donde: DE = Dimetro exterior del cilindro DI = Dimetro interior del cilindro Recordemos que la fuerza del campo magntico es la mayor en la pared interna de la bobina, siendo nulo en el centro. Adems, la longitud efectiva de un campo magntico longitudinal es de 6 a 9 pulgadas, hacia ambos lados de la bobina, por lo que cualquier pieza cuya longitud sea mayor de 18 pulgadas necesitar 2 o ms magnetizaciones. Cuando se utilizan estas frmulas, se obtienen valores en amperiosvueltas (NI), por lo que, para determinar la corriente necesaria para obtener una magnetizacin longitudinal adecuada, ste valor debe dividirse entre el nmero de vueltas que tiene la bobina. La mayora de las bobinas prefabricadas cuentan con 3 a 5 vueltas. Recordemos que la fuerza del campo magntico es la mayor en la pared interna de la bobina, siendo nulo en el centro. Adems, la longitud efectiva de un campo magntico longitudinal es de 6 a 9 pulgadas, hacia ambos lados de la bobina, por lo que cualquier pieza cuya longitud sea mayor de 18 pulgadas necesitar 2 o ms magnetizaciones. Cuando se utilizan estas frmulas, se obtienen valores en amperiosvueltas (NI), por lo que, para determinar la corriente necesaria para obtener una magnetizacin longitudinal adecuada, ste valor debe dividirse entre el nmero de vueltas que tiene la bobina. La mayora de las bobinas prefabricadas cuentan con 3 a 5 vueltas.

5.4 SECUENCIA DE OPERACIONES En la inspeccin por partculas magnticas, la secuencia de operaciones se aplica a la relacin entre el tiempo que se toma para la aplicacin de las partculas y el establecimiento del campo magntico. El examen puede realizarse por medio de dos tcnicas bsicas comnmente empleadas en la industria continua y residual. 1. Magnetizacin continua. La magnetizacin continua se emplea en la mayora de aplicaciones, utilizando partculas secas o hmedas. Es la que debera ser utilizada a menos que sea especficamente prohibida. Tcnica de magnetizacin continua seca. A diferencia de una suspensin hmeda, las partculas secas pierden casi toda su movilidad cuando entran en contacto con la superficie de la pieza. Por ello, es imperativo que la pieza o el rea de inters se encuentre bajo la influencia del campo magntico, mientras las partculas se encuentren en el aire y libres, para que sean atradas hacia las fugas de flujo. Debido a lo anterior, la corriente de magnetizacin debe empezar a fluir antes de la aplicacin de las partculas secas, debe mantenerse hasta despus que se ha terminado la aplicacin de las partculas y que cualquier exceso de partculas ha sido removido, y hasta realizar una inspeccin visual. Tcnica de magnetizacin continua hmeda. Generalmente se aplica en la inspeccin de piezas en equipos estacionarios horizontales. Involucra el bao abundante de la pieza con partculas, que termina antes de cortar la corriente de magnetizacin. La duracin del tiempo de magnetizacin es tpicamente de 0.5 segundos con dos o ms disparos.

1. Magnetizacin residual. La inspeccin por el mtodo residual no es tan sensible como el mtodo continuo. En esta tcnica, el medio de inspeccin se aplica despus que la corriente de magnetizacin ha sido interrumpida. Se utiliza solamente si la pieza inspeccionada tiene alta retentividad para que el magnetismo residual sea tan fuerte como para atraer y mantener las partculas en los campos de fuga. Tiene gran aplicacin en la inspeccin de tubera o productos tubulares 5.5 DETERMINACIN DEL VALOR DE LA DENSIDAD DE FLUJO El nivel de la densidad de flujo es crtico en la inspeccin por partculas magnticas. Se debe hacer nfasis que, para producir una

buena indicacin, la fuerza del campo magntico generado debe ser adecuada y su direccin favorable. Adems, para que las indicaciones sean consistentes, la fuerza del campo debe ser controlada dentro de lmites razonables. Por todo lo anterior es obviamente importante que al aplicar la prueba por partculas magnticas el operador conozca cual es la fuerza del campo dentro de la pieza que est siendo inspeccionada. Los factores que afectan la densidad de flujo magntico generado son el tamao, la forma, el espesor y el tipo de material, y la tcnica de magnetizacin. Ya que estos factores varan ampliamente, es difcil establecer reglas rgidas para la densidad de flujo para cada configuracin. Hoy en da no existe un mtodo aplicable conocido el cual permita la medicin exacta de la densidad de flujo en un punto dado dentro de cualquier pieza magnetizada. Se encuentran disponibles varios tipos de medidores e indicadores que son herramientas utilizadas para determinar, en forma cuantitativa y cualitativa, la densidad del flujo magntico. Existen muchos medidores de campo, los cuales miden el campo magntico en el aire, estos medidores casi siempre son usados para medir H (la fuerza de magnetizacin), aunque pueden ser calibrados en Gauss o Teslas, las cuales son unidades de densidad de flujo. Otros medidores tienen un resorte y un imn permanente pequeo, estos proporcionan el valor relativo de la fuerza del campo cerca de la superficie durante la magnetizacin. El nivel de la densidad de flujo es crtico en la inspeccin por partculas magnticas. Se debe hacer nfasis que, para producir una buena indicacin, la fuerza del campo magntico generado debe ser adecuada y su direccin favorable. Adems, para que las indicaciones sean consistentes, la fuerza del campo debe ser controlada dentro de lmites razonables. Por todo lo anterior es obviamente importante que al aplicar la prueba por partculas magnticas el operador conozca cual es la fuerza del campo dentro de la pieza que est siendo inspeccionada. Los factores que afectan la densidad de flujo magntico generado son el tamao, la forma, el espesor y el tipo de material, y la tcnica de magnetizacin. Ya que estos factores varan ampliamente, es difcil establecer reglas rgidas para la densidad de flujo para cada configuracin. Hoy en da no existe un mtodo aplicable conocido el cual permita la medicin exacta de la densidad de flujo en un punto dado dentro de cualquier pieza magnetizada. Se encuentran disponibles varios tipos de medidores e indicadores que son herramientas utilizadas para determinar, en forma cuantitativa y cualitativa, la densidad del flujo

magntico. Existen muchos medidores de campo, los cuales miden el campo magntico en el aire, estos medidores casi siempre son usados para medir H (la fuerza de magnetizacin), aunque pueden ser calibrados en Gauss o Teslas, las cuales son unidades de densidad de flujo. Otros medidores tienen un resorte y un imn permanente pequeo, estos proporcionan el valor relativo de la fuerza del campo cerca de la superficie durante la magnetizacin. Algunos otros tienen una bobina de contacto la cual proporciona una medicin relativa de la fuerza del campo magntico pero no proporciona la densidad de flujo, estos instrumentos tambin pueden ser usados para determinar la direccin del flujo. Adems, existen instrumentos que cuentan con una sonda que funciona por efecto Hall, ver la figura No. 47, los cuales proporcionan la medicin del campo cerca de la superficie y muestran su direccin, pero indican la componente H. Algunas investigaciones muestran que los instrumentos que operan por Corrientes Eddy pueden ser calibrados para medir la densidad de flujo y para determinar la direccin del campo sin efectos de flujos estticos externos. Un documento de uso en la inspeccin por partculas magnticas (ASTM E-709) requiere que la fuerza del campo sea de 30 a 60 Gauss, el equivalente de 2.4 a 4.8 KA/m.

Figura No. 47: Instrumento electrnico para medir densidad de flujo Ha sido desarrollada una variedad de accesorios simples, con el propsito de asegurar que el campo en una pieza particular que est siendo inspeccionada es de magnitud y direccin adecuada.

Estos accesorios son colocados sobre la superficie de la pieza que est siendo magnetizada, funcionan provocando que parte del campo salga de la superficie de la pieza inspeccionada, que pase a travs del accesorio externo de prueba y que regrese otra vez a la pieza inspeccionada. Algunos de estos accesorios son: El indicador de campo magntico tipo pastel El indicador de campo del Prof. Berthold, y Los indicadores de magnetizacin de tipo placas con ranuras.

Estos indicadores consisten de piezas de hierro suave, dentro de las cuales ha sido maquinado o insertado un defecto artificial normalmente en forma de ranura. La figura No. 48, 49 y 50 ilustran cada uno de estos tipos de indicadores.

Figura No. 48: Indicador de campo magntico tipo pastel

Figura No. 49: Indicador de campo magntico Berthold

Figura No. 50: Placas con ranuras La pieza se magnetiza y las partculas son aplicadas normalmente. Si es mostrado el defecto artificial, entonces se considera que la magnetizacin es adecuada, como se puede observar en la figura No. 51. El nivel adecuado de sensibilidad para varios tamaos de discontinuidades es alcanzado variando el ancho y profundidad del defecto artificial. Si son usados adecuadamente estos accesorios son muy valiosos.

Figura No. 51: Uso de un indicador de campo magntico Otra forma prctica para determinar, en forma cualitativa, la densidad de flujo magntico es utilizando discontinuidades conocidas. Esto es, realizando pruebas con piezas similares o idnticas a las piezas que sern inspeccionadas que contengan discontinuidades conocidas.

Para usarse, el indicador es colocado sobre la pieza inspeccionada, de tal forma que el defecto artificial est en la direccin de las discontinuidades que se espera encontrar en la pieza. La pieza se magnetiza y las partculas son aplicadas normalmente. Si es mostrado el defecto artificial, entonces se considera que la magnetizacin es adecuada, como se puede observar en la figura No. 51. El nivel adecuado de sensibilidad para varios tamaos de discontinuidades es alcanzado variando el ancho y profundidad del defecto artificial. Si son usados adecuadamente estos accesorios son muy valiosos.

Figura No. 51: Uso de un indicador de campo magntico 6. MATERIALES DE INPECCION Las partculas magnticas que forman una indicacin, tambin conocidas como polvo o medio de inspeccin, son tan importantes como el propio equipo de magnetizacin. Estas partculas no actan como una sola unidad, se amontonan cuando son magnetizadas. Sin embargo, un amontonamiento excesivo reduce su capacidad para moverse hacia las fugas de flujo para formar indicaciones. Algunas partculas se suministran en forma de polvo seco, algunas como una pasta y otras como concentrados. 6.1 CARACTERSTICAS DE LAS PARTCULAS MAGNTICAS Las partculas magnticas son fabricadas de materiales ferromagnticos, con propiedades fsicas y magnticas que afectan su funcionalidad como medio para formar indicaciones. 1. Propiedades fsicas

Las propiedades fsicas principales de las partculas magnticas son el tamao, forma, densidad y color. Tamao de las partculas magnticas

stas partculas son mucho ms pequeas que las limaduras de hierro, por lo que, cuando estn secas parecen polvo. Sus dimensiones varan dentro de un rango, para permitir que las fugas de flujo con diferentes fuerzas puedan atraer las partculas de diferentes masas. El rango de dimensiones de las partculas comercialmente disponibles es de entre 0.125 a 60 micras (0.000005 a 0.0025 pulgadas). Las partculas muy finas no tienden a moverse como unidades separadas, se aglomeran para formar grandes acumulaciones. Forma de las partculas magnticas

La forma de la partcula es importante. En la actualidad, las partculas magnticas son una mezcla de formas esfricas y alargadas, unas proporcionan movilidad adecuada y las otras polarizacin magntica. Juntas se enlazan para formar cadenas o puentes pequeos para los campos de fuga, con lo que se forman las indicaciones visibles. Densidad de las partculas magnticas

Es una propiedad que afecta la movilidad de las partculas. Por ejemplo, los polvos de tipo metlico y xido son ms densos que el agua, por lo que las partculas hmedas, preparadas en agua o aceite, tienden a asentarse cuando no son agitadas. Color de las partculas magnticas Las partculas son coloreadas para proporcionar un color contrastante con la superficie de la pieza inspeccionada, para resaltar la visibilidad de indicaciones pequeas. La presentacin de las partculas es en diferentes colores, con el objeto de proporcionar un contraste adecuado. 2. Propiedades magnticas Las partculas magnticas deben ser muy sensibles al magnetismo, por lo que deben tener caractersticas magnticas similares a los materiales ferromagnticos. Las caractersticas de las partculas magnticas son, esencialmente, una alta permeabilidad y una baja retentividad. Alta permeabilidad

La alta permeabilidad de las partculas permite que puedan ser rpidamente magnetizadas, para que sean fcilmente atradas y retenidas por campos de fuga dbiles. Baja retentividad

Se requieren partculas de baja retentividad, esto significa que no retendrn prcticamente ningn magnetismo residual, para que no se queden sobre la pieza cuando no son retenidas por un campo de fuga, lo que permite que sean fcilmente removidas de la superficie de la pieza inspeccionada. Clasificacin de las partculas magnticas Las partculas magnticas pueden ser clasificadas en: 1. Mtodos, por la forma de ser transportadas Partculas secas (aire) Partculas va hmeda (agua o petrleo ligero)

2. Tipos, por el contraste con la superficie Partculas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas Partculas fluorescentes

Es importante utilizar el mtodo y tipo adecuado de partculas magnticas para asegurar que las indicaciones de discontinuidades prevalezcan en cualquier caso dado. 6.2 CLASIFICACIN DE LAS PARTCULAS MAGNTICAS Las partculas magnticas pueden ser clasificadas en: 1. Mtodos, por la forma de ser transportadas Partculas secas (aire) Partculas va hmeda (agua o petrleo ligero)

2. Tipos, por el contraste con la superficie Partculas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas Partculas fluorescentes

Es importante utilizar el mtodo y tipo adecuado de partculas magnticas para asegurar que las indicaciones de discontinuidades prevalezcan en cualquier caso dado. 1. Mtodos a) Partculas secas El requisito bsico para las partculas secas es que tengan las propiedades magnticas adecuadas, adems que sean ligeras y mviles. Las partculas empleadas en el mtodo seco tienen caractersticas similares a las del mtodo hmedo, excepto que se utilizan secas, en forma de polvo. Las partculas secas dependen de que el aire las lleve a la superficie de la pieza, por lo que se pueden utilizar pistolas, bulbos o aplicadores racionadores en forma de pera o tipo salero, ver la figura No. 52.

Figura No. 52: Aplicadores de partculas secas El mtodo para aplicar las partculas secas es dispersarlas en forma de una nube ligera de polvo, como se muestra en la figura No. 53, lo cual les proporciona un alto grado de movilidad. Como las partculas flotan hacia abajo, por encima de la pieza que est siendo magnetizada, tienen libertad para moverse en cualquier direccin, por lo que pueden ser atradas por campos de fuga dbiles. La mejor forma para proporcionarles movilidad a las partculas secas es utilizando campos magnticos pulsantes. Las partculas utilizadas en el mtodo seco pueden ser de diferentes colores, como rojo, negro, gris, azul, amarillo o anaranjado.

Figura No. 53: Aplicacin de partculas secas En resumen, a continuacin se indican las ventajas y desventajas del uso del mtodo seco: Ventajas: Excelente para detectar discontinuidades subsuperficiales Fcil de usar en la inspeccin de objetos grandes con equipo porttil Adecuado para la inspeccin de materiales con superficie rugosa Las partculas tienen una alta resistencia al calor, por lo que pueden usarse a altas temperaturas, de hasta 315C. Fcil de usar en inspecciones en campo con equipo porttil Buena movilidad cuando es usado con CA o CDRMO. No es tan sucio como el mtodo hmedo El equipo utilizado es menos costoso

Desventajas: No es tan sensible como el mtodo hmedo para grietas poco profundas y muy finas No es fcil cubrir toda la superficie adecuadamente, especialmente de piezas con forma irregular o grandes Ms lento que el mtodo hmedo para la inspeccin de una gran cantidad de piezas pequeas No es fcil de utilizar para tiempos de inspeccin cortos, con la tcnica de disparos en el mtodo continuo

Difcil de adaptar a sistemas de inspeccin mecanizados

b) Partculas hmedas La presentacin de estas partculas puede ser en forma de pastas, polvo y concentrados. Pastas En forma de pasta las partculas magnticas deben ser disueltas en aceite para conseguir el tamao de partcula y la consistencia adecuada. La pasta es difcil de deshacer y no se puede evitar que se formen terrones que puedan mezclarse con la suspensin. Actualmente, casi ya no se suministran las partculas en forma de pastas. Polvo Con el uso del agua como vehculo, las partculas en forma de pasta son ms difciles de dispersar, por lo que actualmente las partculas son producidas en forma de un polvo concentrado seco, que puede ser para suspensiones en aceite o en agua. Las partculas en polvo tienen la necesidad de mezclarse con agentes que faciliten su dispersin, agentes humectantes, agentes inhibidores de corrosin, etc. Las partculas en forma de polvo pueden ser vertidas directamente en el tanque para preparar el bao, sin la necesidad de mezclarlas previamente Concentrados Las partculas usadas en concentrados son recubiertas con agentes humectantes, un tipo de detergente, que les permite combinarse fcilmente con el vehculo. Los concentrados de partculas que son diseados para utilizarse en agua, vienen premezclados con un acondicionador para que puedan ser vertidas directamente en el agua y para mejorar las caractersticas de la solucin. La figura No. 54 ilustra la presentacin comercial de partculas magnticas en forma de un concentrado. Las partculas utilizadas en el mtodo hmedo pueden ser de diferentes colores, como rojo, negro o fluorescentes (verde-amarillo). Las partculas hmedas pueden ser aplicadas en forma manual o automtica, bombeadas a travs de boquillas, pistolas y aspersores. Las partculas hmedas normalmente son aplicadas sobre las piezas inspeccionadas y posteriormente son recolectadas en recipientes o tanques abiertos en donde son agitadas y bombeadas, todo esto se hace en equipos de magnetizacin estacionarios.

Figura No. 54: Partculas hmedas en forma de concentrado Cuando se utiliza el mtodo hmedo las partculas se encuentran suspendidas en un vehculo, el cual puede ser agua o aceite (petrleo ligero o queroseno). El vehculo de las partculas hmedas les permite flotar para que sean fcilmente atradas hacia las fugas de flujo, pero cuando no existen fugas salen de la pieza junto con el lquido. Caractersticas de las suspensiones en aceite El aceite tiende a proporcionar una buena humectabilidad para las piezas metlicas. Sin embargo, debe tener otras caractersticas para que acte como un buen vehculo para las partculas. Estas caractersticas son: Viscosidad.- Para que la partcula tenga buena movilidad la viscosidad mxima a temperatura ambiente debera ser de aproximadamente 5 centiestokes. Punto de ignicin.- Como el aceite (petrleo ligero o queroseno) es un combustible, es preferible que la temperatura mnima para que produzca flama sea de 57 C (135F). Los aceites que producen flama por debajo de esta temperatura tienen baja presin de vapor y se evaporan rpidamente, por lo que se requiere reemplazarlos frecuentemente para que no se formen vapores nocivos y se presente el riesgo de producirse flama. Color.- El color es un indicador de la presencia de contaminantes como el azufre. Olor.- El olor es una objecin para muchos operadores que trabajan todo el da con recipientes abiertos que contienen partculas. El olor puede ser un indicador de la presencia de contaminantes indeseables, tal como el azufre.

Fluorescencia.- La mayora de suspensiones hmedas utilizan partculas fluorescentes y muchos aceites tambin son fluorescentes, por eso es mejor utilizar aceites con bajo nivel de fluorescencia natural. Reaccin qumica.- La suspensin no debe reaccionar con los materiales que son inspeccionados. Contaminacin.- La suspensin puede ser contaminada con polvo, grasa y aceite que permanece en las piezas inspeccionadas. Estos contaminantes pueden provocar acumulacin de partculas y producir indicaciones como de discontinuidades. Adems, en la prueba de asentamiento de las partculas, los contaminantes pueden provocar que sea difcil medir el nivel y la concentracin de las partculas. Tambin, los contaminantes pueden elevar la fluorescencia del aceite y producir una alta fluorescencia de fondo durante la inspeccin. Finalmente, los contaminantes pueden aumentar la viscosidad del aceite. Caractersticas de las suspensiones en agua El agua es bastante popular como vehculo de suspensin para las partculas magnticas. Las suspensiones con agua tienen ciertas caractersticas: Con el agua se elimina completamente el riesgo de producirse flama. Obviamente, las suspensiones con agua deben ser utilizadas cuando la temperatura se encuentra por debajo del punto de evaporacin y por encima del punto de congelacin. Debido a que el agua es un buen conductor elctrico, el equipo debe ser adecuadamente conectado a tierra. Como el agua se evapora ms rpidamente que los aceites, la suspensin debe ser verificada frecuentemente. Tambin, puede ser necesaria una prueba frecuente de rompimiento del agua para asegurar que hay suficiente agente humectante en la suspensin.

Control del bao de suspensin Conforme el bao de suspensin va siendo utilizado para realizar inspecciones sufre de ciertos cambios, algunos de los cuales son:

La prdida de partculas magnticas, porque se adhieran mecnica o magnticamente a las piezas, lo que tiende a reducir la concentracin del bao La prdida del lquido debido a la pelcula que se adhiere sobre la superficie de las piezas La prdida del lquido por evaporacin, lo que tiende a incrementar la concentracin de las partculas La acumulacin gradual de polvo, suciedad, xido, aceite y grasa de piezas sin limpieza adecuada, y por pelusa que se desprende del trapo usado para limpiar

Por lo anterior, es muy importante y necesario verificar el bao frecuentemente y realizar las correcciones necesarias. Una de las verificaciones que debera realizarse peridicamente es para determinar la concentracin del bao. La concentracin o fuerza del bao es el nmero de partculas magnticas hmedas en un recipiente. La concentracin del bao es un factor de importancia mayor para determinar la calidad de las indicaciones obtenidas. Por ejemplo, concentraciones muy elevadas de partculas dan como resultado un fondo confuso y una adherencia excesiva de partculas, que puede interferir con indicaciones de discontinuidades muy finas. O, por el contrario, pueden producirse indicaciones muy finas que pueden llegar a perderse completamente, por un bao con una concentracin de partculas muy reducida. La concentracin del bao se determina midiendo el volumen de partculas asentadas. Para realizar esta prueba se utiliza un Tubo centrfugo ASTM tipo pera, como el que se muestra en la figura No. 55, que puede tener una espiga de 1 ml y divisiones de 0.05 ml para suspensiones con partculas fluorescentes o con espiga de 1.5 ml y divisiones de 0.1 ml para suspensiones con partculas visibles o no fluorescentes.

Figura No. 55: Tubo centrfugo ASTM tipo pera A continuacin, se incluyen los pasos que se deben seguir en el proceso para preparar las soluciones y para determinar la concentracin del bao. 1. Se pesa la pasta o el polvo, o se mide el volumen de concentrado. La cantidad en peso o volumen vara segn las partculas, sean fluorescentes o visibles, y si el vehculo es agua o petrleo ligero; generalmente la cantidad la recomienda el fabricante. 2. Se agrega lentamente el polvo o el concentrado en el recipiente que contenga la cantidad adecuada de vehculo. 3. Se mezcla y agita la suspensin, durante un mnimo de 30 minutos, para asegurar una distribucin uniforme de partculas. 4. Se toma una muestra de 100 ml en el tubo centrfugo tipo pera o un tubo de decantacin. 5. Se deja reposar la muestra para que se asienten las partculas, durante 30 minutos si el bao es preparado con agua o durante 60 minutos si el bao es preparado con petrleo, en un lugar libre de vibraciones. 6. Se mide el volumen de las partculas asentadas en el fondo de la espiga del tubo centrfugo. Si la lectura es mayor que la requerida, en general de 0.1 a 0.4 ml para partculas fluorescentes, y de 1.2 a 2.4 ml para partculas visibles, se debe agregar ms vehculo al bao, agua o petrleo, y si la lectura es menor a la requerida, se agregan ms partculas al recipiente.

Las determinaciones de la concentracin del bao, despus de un tiempo de haberlo preparado y de realizar inspecciones, pueden no ser tan confiables como se espera, esto se debe a la contaminacin del bao con diferentes materiales como polvo, xido, etc., lo que causa lecturas de volumen falsas. Despus de un cierto tiempo de uso, el bao puede verificarse con el Bloque MTU, que se ilustra en la figura No. 56, con el cual se puede verificar, en forma cualitativa, que el bao contiene suficientes partculas magnticas, ya que al bloque no se adhieren materiales contaminantes. Las determinaciones de la concentracin del bao, despus de un tiempo de haberlo preparado y de realizar inspecciones, pueden no ser tan confiables como se espera, esto se debe a la contaminacin del bao con diferentes materiales como polvo, xido, etc., lo que causa lecturas de volumen falsas. Despus de un cierto tiempo de uso, el bao puede verificarse con el Bloque MTU, que se ilustra en la figura No. 56, con el cual se puede verificar, en forma cualitativa, que el bao contiene suficientes partculas magnticas, ya que al bloque no se adhieren materiales contaminantes.

Figura No. 56: Bloque MTU El mtodo hmedo tiene sus ventajas y desventajas. Las ventajas ms importantes, las cuales constituyen la razn para ser un mtodo usado ampliamente, son: Es el mtodo ms sensible para grietas superficiales muy finas Es el mtodo ms sensible para grietas superficiales finas y muy poco profundas

Las partculas magnticas cubren rpida y completamente todas las superficies de piezas con forma irregular, grandes o pequeas Es el mtodo ms rpido y completo para la inspeccin de lotes grandes de piezas pequeas El bao se puede recuperar fcilmente y se puede re-utilizar Las partculas magnticas tienen excelente movilidad en el lquido de suspensin Es fcil medir y controlar la concentracin de partculas en el bao, lo que hace ms uniforme y segura la reproduccin de resultados Se adapta a tiempos de inspeccin cortos, con la tcnica de disparos de magnetizacin para el mtodo continuo Se adapta fcilmente a la operacin en unidades automticas

Algunas de las desventajas del mtodo hmedo son: Normalmente no es capaz de detectar discontinuidades subsuperficiales Es sucio para trabajar, especialmente cuando no se recuperan las partculas y en inspecciones en campo Cuando se utiliza aceite para el bao y la magnetizacin circular por contacto directo, se presenta un riesgo potencial de producirse fuego Se requiere un sistema de recirculacin diseado adecuadamente para mantener las partculas en suspensin En ocasiones, en la limpieza posterior es un problema remover las partculas magnticas adheridas a la superficie

2. Tipos An desarrollando un sistema de inspeccin altamente sofisticado, sin embargo, si el inspector tiene dificultades para observar las indicaciones, entonces el sistema es inadecuado. La mejor visibilidad para el ojo humano es proporcionada por condiciones de alto contraste. Uno de los requisitos principales para observar la presencia de indicaciones es contar con una buena iluminacin.

a) Partculas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas Las indicaciones de partculas visibles son examinadas con luz blanca, que puede ser natural, proveniente del sol, o artificial, proveniente de lmparas, focos, etc. Con partculas visibles la seleccin del color de la partcula a utilizar depende nicamente de cul proporcione el mayor contraste con el color de la superficie de la pieza inspeccionada, como en el caso de una hoja blanca, la impresin de color negro es una condicin con alto contraste. Por ejemplo, polvos blancos o grises sobre la superficie gris de fundiciones de arena son difciles de ver, por el contrario, polvos de color rojo proporcionan buen contraste. Algunas partculas son cubiertas con tintes que proporcionan colores brillantes, con los cuales se tiene un mejor contraste que los colores naturales menos brillantes. En algunos casos, se puede utilizar un tipo de recubrimiento sobre la superficie de la pieza inspeccionada, conocido como tinta de contraste, con el objeto de proporcionar una superficie que contraste con el color de las partculas. Su espesor debe ser el menor posible (no mayor de 0.05 mm) para que no ocasione interferencias con la formacin de indicaciones, no debe interferir con la movilidad de las partculas, no debe interferir con los puntos de contacto elctrico y no deben ser solubles en el vehculo de las partculas hmedas. Para efectuar la inspeccin utilizando partculas visibles se debe contar con una intensidad mnima de luz sobre la superficie de la pieza inspeccionada. Por ejemplo, de acuerdo con el Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 7, se requiere una intensidad mnima de 1000 lux (100 pies-candela, fc) sobre la superficie inspeccionada para asegurar una sensibilidad adecuada durante el examen y evaluacin de las indicaciones, y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709 considera esa intensidad como una recomendacin. b) Partculas fluorescentes Existen partculas magnticas cubiertas con un tinte fluorescente, el cual proporciona el mximo contraste para el ojo humano. En partculas magnticas, Fluorescencia es la propiedad que tienen ciertas sustancias para emitir luz blanca, dentro del rango de luz visible, cuando son iluminadas o expuestas a la luz ultravioleta.

La luz visible y la luz ultravioleta pertenecen a una familia de ondas llamadas Ondas Electromagnticas. El espectro electromagntico puede describirse con base en la longitud de onda, como se ilustra en la figura No. 57.

Figura No. 57: Espectro electromagntico La luz ultravioleta utilizada es conocida como luz negra, la que se encuentra en un rango de longitudes de onda de 330 a 390 nanmetros (1 nm = 10-9 metros), cercano a las longitudes de onda de la luz visible, siendo la predominante de 365 nanmetros, que es equivalente a 3650 ngstrom (1 nm = 10 ngstrom). Normalmente las partculas fluorescentes tienen una coloracin verdeamarilla, la cual tiene la particularidad de ser la ms fcilmente visible para el ojo humano, por encontrarse al centro del espectro visible. La figura No. 58 muestra la respuesta del ojo humano al espectro de colores del rango de luz visible. Con los colores de los extremos del espectro la apariencia es mucho ms atenuada que con los colores en el centro. Con excepcin de algunas aplicaciones, las partculas fluorescentes son usadas en el mtodo hmedo. Con ello, la inspeccin con partculas fluorescentes es ms rpida, ms confiable y ms sensible para discontinuidades muy finas, en la mayora de aplicaciones.

Figura No. 58: Respuesta del ojo humano a los colores Con el uso de partculas fluorescentes se requiere cumplir con varias condiciones. Una de ellas es contar con un rea de trabajo con cierto nivel de oscuridad y otra es utilizar una fuente de luz negra, con lo que se obtiene un muy alto contraste. Para llevar a cabo la inspeccin utilizando partculas fluorescentes es necesario cumplir con ciertos requisitos: Se debe contar con una intensidad mnima de luz negra sobre la superficie de la pieza inspeccionada.

Por ejemplo, de acuerdo con el Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 7 y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709, la intensidad de luz negra sobre la superficie inspeccionada no debe ser menor a 1000 mW/cm2. Esto se debe a que la intensidad de luz negra utilizada para energizar un material fluorescente determina la cantidad de luz visible emitida. La intensidad de la luz negra debe medirse peridicamente con un medidor de luz negra adecuado. Se debe permitir que la lmpara de luz negra se caliente durante un tiempo mnimo de 5 minutos antes de usarla o de medir la intensidad de la luz negra emitida. Se recomienda que el tcnico adapte sus ojos a las condiciones del rea oscura, por ejemplo, de acuerdo con el Cdigo ASME

para Recipientes a Presin y Calderas, Seccin V, Artculo 7, debe esperar al menos 5 minutos y del Volumen 03.03 de ASTM el documento E-709, recomienda esperar al menos 1 minuto, antes de iniciar el trabajo de inspeccin. Se recomienda que la intensidad de luz blanca ambiental, dentro del rea oscura, no sea mayor a 20 luxes (2 pies candela).

Lmparas de luz negra Existen diferentes tipos de lmparas de luz negra comercialmente disponibles, dentro de las que se encuentra a las lmparas tubulares, las lmparas incandescentes y las lmparas de vapor de mercurio. Lmparas tubulares.- Son similares, en construccin y operacin, a las lmparas tubulares fluorescentes para iluminacin general. Emplean el arco de vapor de mercurio de baja presin. El interior del tubo est cubierto con fsforo que produce fluorescencia con la energa de descarga del vapor de mercurio. Los tubos pueden ser de diferentes longitudes, los ms largos (de hasta 36) no son porttiles como los de 5 o 6, pero proporcionan ms luz sobre reas grandes. Pueden ser montados en bancos de 4 a 6 tubos. Un problema inherente es que su salida cae rpidamente con el uso. Lmparas incandescentes.- Son similares a las lmparas fotoreflectoras ordinarias, excepto que son fabricadas con vidrio rojoprpura. Producen luz de baja intensidad, su tiempo de vida es corto y generan una gran cantidad de calor. Lmparas de vapor de mercurio.- La lmpara de arco de vapor de mercurio de alta presin es la fuente de luz negra ms importante para la inspeccin con partculas fluorescentes. Casi es la lmpara universalmente utilizada, la figura No. 59 muestra este tipo de lmpara. Por el proceso para el funcionamiento interno de la lmpara, al encenderla le toma cerca de 5 minutos para alcanzar la mxima intensidad de luz. Estas lmparas utilizan bulbos de 100 vatios (watts) identificados como iluminadores spot o flood (puntuales o de inundacin). Las lmparas con bulbos spot concentran su energa en reas relativamente pequeas, lo que proporciona la mxima iluminacin en el sitio hacia donde se dirige y en el cual se observan las indicaciones. En otras palabras, proporciona la intensidad adecuada para casi todas las inspecciones en el rea de un crculo de 6 de dimetro a una distancia de 15 del filtro de la lmpara.

Las lmparas con bulbos flood proporcionan ms iluminacin sobre reas grandes, pero no son tan adecuadas para utilizarse en inspecciones crticas. El nivel de iluminacin es menor que el mnimo requerido normalmente, a menos que la lmpara se mantenga extremadamente cerca de la superficie de inters.

Figura No. 59: Lmpara de vapor de mercurio Cuando una lmpara de luz negra se apaga, por cualquier razn, los bulbos no responden inmediatamente cuando son encendidas nuevamente. Debe permitirse que transcurra un tiempo para que la lmpara se enfre y se restablezca el arco, lo cual puede tardar varios minutos. Por lo anterior, una vez que la lmpara de luz negra est en operacin, es mejor dejarla encendida todo el tiempo aunque no sea utilizada en forma continua. Otra razn para dejar la lmpara encendida es porque cada vez que se enciende se afecta la vida til del bulbo, posiblemente reducindola hasta tres horas cada que se enciende, y la vida del bulbo es limitada. La expectativa de vida nominal para un bulbo es de aproximadamente 1000 horas. Filtros para lmparas de luz negra Todas las lmparas de luz negra utilizan un filtro de vidrio, de color rojo-prpura oscuro, que tiene la funcin de remover efectivamente toda la luz visible y la radiacin de onda corta daina, igualmente producidas por la lmpara. El filtro permite el paso de la radiacin ptima (de 365 nm) para energizar la mayora de tintes fluorescentes usados. Medidores de intensidad de luz negra

Para cumplir con el control del proceso de inspeccin, y porque una intensidad de luz menor a la ptima puede afectar seriamente los resultados de las inspecciones, la intensidad de la luz negra debe medirse a intervalos regulares de tiempo. Tales mediciones pueden realizarse fcil y rpidamente con equipo muy simple, como el que se ilustra en la figura No. 60.

Figura No. 60: Medidor de intensidad de luz negra 6.3 CONDICIN DE LA SUPERFICIE Sin tener en cuenta las partculas que se van a utilizar, bien sean hmedas o secas, es primordial que las piezas examinadas estn bien limpias y libres de grasa, aceite, polvo, etc. Si las piezas no estn limpias, puede disminuirse la movilidad de las partculas y provocar que no sean atradas hacia los campos de fuga. Si la pieza no est limpia, un bao hmedo puede dar como resultado una superficie grasosa o aceitosa, ya que la grasa, aceite y polvo tambin pueden contaminar el recipiente. Tambin, las partculas secas se pegarn a una superficie sucia o hmeda, por lo cual, las piezas adems de estar limpias tambin deben encontrarse secas. 6.4 SENSIBILIDAD DE LOS MTODOS Anteriormente se explic que la corriente alterna (CA) es la corriente ms efectiva para detectar discontinuidades superficiales, lo cual es cierto porque la CA tiene la tendencia de fluir cerca de la superficie de las piezas (efecto de piel), por lo que crea el campo magntico mximo en la superficie. Ahora bien, ya que se ha establecido que la CA es superior para detectar discontinuidades superficiales, ahora se enfocar el tema a la deteccin de discontinuidades subsuperficiales.

La figura No. 61 muestra un anillo de prueba de acero (ketos) que contiene 12 barrenos localizados a distintas profundidades. Este anillo de prueba puede ser utilizado para evaluar y comparar la funcionalidad y sensibilidad del mtodo hmedo y seco, de las tcnicas de partculas no fluorescentes y fluorescentes, y de los diferentes tipos de corrientes de magnetizacin.

Figura No. 61: Anillo de prueba A continuacin, la figura No. 62 ilustra en forma grfica los resultados de pruebas realizadas en un anillo de prueba. Estas pruebas tienen el fin de comparar la capacidad de diferentes tipos de corrientes de magnetizacin para detectar discontinuidades localizadas por debajo de la superficie.

Cada prueba se realiz usando un conductor central y una cantidad mnima de corriente de cada tipo, para producir una cantidad apreciable de partculas en la superficie exterior del anillo de prueba, figura No. 63, para cualquier profundidad de barreno dado.

Figura No. 62: Grfica de resultados de prueba

Figura No. 63: Pruebas para determinar la capacidad de deteccin Con corriente alterna, utilizando ambos tipos de partculas, se necesit entre 700 y 900 amperios para provocar fugas de flujo suficientes para que fueran atradas las partculas y formaran la indicacin correspondiente al primer barreno, ver figura No. 64.

Figura No. 64: Resultados de las pruebas con corriente alterna La cercana entre las lneas de CA y partculas hmedas, y CA y partculas secas, indica que existe muy poca diferencia entre ambos mtodos. Tambin se muestra que la CA no se debera usar normalmente para detectar discontinuidades subsuperficiales. A pesar de la falta de penetracin, cuando se utiliza CA, el mtodo ms efectivo es con partculas secas. Como la lnea de CA y partculas secas est a la derecha de la lnea de CA y partculas hmedas, se puede ver que se requiere una cantidad menor de corriente para provocar fugas de flujo suficientes para atraer partculas secas hacia la superficie del anillo, en la proximidad del primer barreno. Ahora, se van a comparar las partculas secas y hmedas utilizando CD en lugar de CA, ver figura No. 65.

Figura No. 65: Resultados de las pruebas con corriente directa

Al comparar los dos mtodos, es importante recordar que fue utilizada la mnima cantidad de cada tipo de corriente para atraer las partculas magnticas. Con el mtodo hmedo y CD las partculas fueron atradas hacia la superficie sobre el barreno No. 2, con una corriente de 735 amperios, y con partculas secas y CD solo se necesitaron 475 amperios para atraer las partculas sobre el mismo barreno No. 2. De lo anterior se puede concluir que, bien se utilice CA o CD, las partculas secas son atradas ms fcilmente hacia las fugas de flujo producidas por discontinuidades subsuperficiales, lo cual es cierto porque las partculas secas estn flotando en una nube y pueden desviarse fcilmente sobre la superficie de la pieza que se est magnetizando, lo cual permite que las partculas secas sean atradas ms fcilmente hacia los campos de fuga dbiles. Utilizando el mtodo hmedo y CD se necesitaron 1,000 amperios para provocar fugas de flujo y atraer partculas hacia el barreno No. 3, mientras que con CD y partculas secas solo se necesitaron 550 amperios para atraer las partculas hacia el mismo barreno No. 3. Dado que las partculas secas son atradas ms fcilmente hacia las fugas de flujo, se puede decir que el mtodo seco y CD es el ms sensible para detectar discontinuidades subsuperficiales, en este caso. Lo que siempre se debe recordar es que las partculas secas son ms sensibles que las partculas hmedas, ya sea con CA o CD, que la corriente alterna es ms efectiva para localizar discontinuidades superficiales y que la corriente directa es ms efectiva para detectar discontinuidades subsuperficiales. En resumen, la CD y las partculas secas son siempre ms sensibles que la CD y las partculas hmedas. Ahora, puede surgir la siguiente pregunta Y que sucede con la CDRMO? Veamos la figura No. 66, en ella se aprecia que con CDRMO y partculas secas se necesitaron solamente unos 400 amperios para crear fugas de flujo en el barreno No. 6 del anillo de prueba. La conclusin es que la CDRMO tiene la mxima cualidad de penetracin. La habilidad de penetracin de la CDRMO se debe a que su accin pulsante continua agita las partculas, lo cual tiende a darles movilidad, por lo que las partculas pueden ser atradas hacia campos de fuga dbiles.

Figura No. 66: Resultados de la prueba con CDRMO Ahora se va a comparar la funcionalidad de los diferentes mtodos de partculas magnticas, secas y hmedas. De acuerdo con los resultados de las pruebas realizadas, se puede asegurar que el mtodo por partculas secas es superior para detectar discontinuidades localizadas por debajo de la superficie (subsuperficiales), lo que se debe a la alta permeabilidad y a la forma favorablemente alargada de las partculas. Tambin, se puede decir que las partculas secas en combinacin con CA son excelentes para detectar grietas superficiales, siempre y cuando no sean excesivamente finas. En la figura No. 67 se puede observar la comparacin de la efectividad del mtodo seco y el mtodo hmedo para detectar discontinuidades localizadas por debajo de la superficie. En la figura se ve claramente que el mtodo seco es superior al mtodo hmedo para este propsito, a cualquier valor utilizado de corriente. Sin embargo, no debemos olvidar que cuando el problema es detectar discontinuidades superficiales muy finas, no hay cuestionamiento alguno acerca de la superioridad del mtodo hmedo, utilizando cualquier tipo de corriente de magnetizacin.

Figura No. 67: Comparacin entre las partculas secas y hmedas 1. PRINCIPIOS DE DESMAGNETIZACION 7.1 MAGNETISMO RESIDUAL Anteriormente se mencion que la permeabilidad magntica de un material es la facilidad con la que puede ser magnetizado. En otras palabras, es la facilidad con la que se producen lneas de fuerza en el interior del material. Los hierros suaves y los hierros de bajo contenido de carbono son sumamente fciles de magnetizar y son altamente permeables. Estos materiales magnticos conducen fcilmente las lneas de fuerza. Los materiales magnticos que son difciles de magnetizar tienen baja permeabilidad. Los aceros duros, con alto contenido de carbono son difciles de magnetizar y tienen baja permeabilidad. Despus de haber sido magnetizados, en todos los materiales ferromagnticos permanece un campo magntico en algn grado.

El campo magntico que retienen los materiales ferromagnticos se conoce como magnetismo residual. La propiedad de un material ferromagntico para retener cierta cantidad de magnetismo residual se conoce como retentividad. Aunque los aceros duros tienen baja permeabilidad y son difciles de magnetizar, conservan algo del magnetismo despus que la corriente de magnetizacin haya sido desconectada. El magnetismo residual es siempre menor que el campo magntico presente cuando est actuando la corriente de magnetizacin y vara con el tipo de material. Por ejemplo, las herramientas de acero, con alto contenido de carbono, retendrn un campo magntico residual mayor que el que retendra un acero con bajo contenido de carbono. En algunos casos este campo puede llegar a compararse con los campos intensos asociados con aleaciones especiales usadas para fabricar imanes permanentes. A diferencia del acero duro, el hierro suave retendr solamente una cantidad pequea de magnetismo, que puede ser imperceptible, despus que la corriente de magnetizacin haya sido suprimida. El hierro suave y el acero de bajo contenido de carbono ret