INDICE
Introducción
Definición
de corrientes Eddy
Aplicaciones
de las corriente Eddy en Pruebas No Destructivas
Corrientes
Inducidas
Principios
para la generación de corrientes de Eddy
Principales
aplicaciones de la inspección por corrientes de Eddy
Otras
Publicaciones del autor
Autor
Ing. Iván Escalona
Bibliografía
Las
corrientes de Eddy empezaron a mencionarse desde 1824 por Dambey Argo y Jean B
Focoult; pero su primera aplicación a las pruebas no destructivas data de 1879
con D. E. Hughes, quien las empleó para diferenciar tamaños, formas y
composición de diferentes metales y aleaciones. Sin embargo, no fue hasta 1948
cuando el Instituto Reutlingen de Alemania, empezó el desarrollo de la actual
instrumentación de corrientes de Eddy.
Esta
basada en los principios de la inducción electromagnética y es utilizada para
identificar o diferenciar entre una amplia variedad de condiciones físicas,
estructurales y metalúrgicas en partes metálicas ferromagnéticas y no
ferromagnéticas, y en partes no metálicas que sean eléctricamente
conductoras.
Las
corrientes de Eddy son creadas usando la inducción electromagnética, este método
no requiere contacto eléctrico directo con la parte que esta siendo
inspeccionada.
- Medir
o identificar condiciones o propiedades tales como: conductividad eléctrica,
permeabilidad magnética, tamaño de grano, condición de tratamiento térmico,
dureza y dimensiones físicas de los materiales.
- Detectar
discontinuidades superficiales y subsuperficiales, como costuras,
traslapes, grietas, porosidades e inclusiones.
- Detectar
irregularidades en la estructura del material.
- Medir
el espesores de un recubrimiento no conductor sobre un metal conductor, o el
espesor de un recubrimiento metálico no magnético sobre un metal magnético.
Ventajas:
Ø
Se aplica a
todos los metales, electroconductores y aleaciones.
Ø
Alta
velocidad de prueba.
Ø
Medición
exacta de la conductividad.
Ø
Indicación
inmediata.
Ø
Detección
de áreas de discontinuidades muy pequeñas. ( 0.0387 mm2
–0.00006in2 )
Ø
La mayoría
de los equipos trabajan con baterías y son portátiles.
Ø
La única
unión entre el equipo y el articulo bajo inspección es un campo magnético, no
existe posibilidad de dañar la pieza.
Limitaciones:
v
La capacidad
de penetración esta restringida a menos de 6 mm.
v
En algunos
casos es difícil verificar los metales ferromagnéticos.
v
Se aplica a
todas las superficies formas uniformes y regulares.
v
Los
procedimientos son aplicables únicamente a materiales conductores.
v
No se puede
identificar claramente la naturaleza especifica de las discontinuidades.
v
Se requiere
de personal calificado para realizar la prueba.
Esta
técnica consiste en generar corriente eléctrica en un material conductor
La
bobina A esta conectada a una batería a través de un interruptor. Una segunda
bobina B conectada a un galvanómetro, esta colocada cerca cuando se cierra el
interruptor produciendo una corriente en la bobina A. Una corriente momentánea
es inducida en la bobina B.
El
principio de la prueba se basa en el proceso de inducción electromagnética. El
cual incluye una bobina de prueba a través de la cual se hace pasar una
corriente alterna. El flujo de la corriente variante en una bobina de prueba
produce un campo magnético variante alrededor de la bobina, el cual es conocido
como campo primario.
Cuando
un objeto de prueba eléctricamente conductor es colocado en el campo primario,
una corriente eléctrica será inducida en el objeto.
Las
corrientes de Eddy son corrientes eléctricas circulantes inducidas por un campo
magnético alterno en un conductor aislado . También se le conocen como
corrientes parásitas o corrientes de Focault.
En
un material aislante no se induce las corrientes de Eddy sin embargo el campo
magnético de la bobina atraviesa dicho material no conductor.
El
campo producido en la bobina es directamente proporcional a la magnitud de la
corriente aplicada, a la frecuencia y a los parámetros de la bobina como:
a)
Inductancia
b)
Diámetro.
c)
Longitud.
d)
Espesor
(ancho de la bobina)
e)
Numero
de vueltas del alambre.
f)
Metal
del corazón de la bobina
-
Conductividad.
La conductividad del material varia de acuerdo a su composición química.
-
Cambios
de temperatura.
Cuando aumenta la temperatura la conductividad disminuye.
-
Esfuerzos.
En un material debido al trabajo en frío producen distorsión en la estructura.
Este proceso mecánico cambia la estructura la estructura de grano y la dureza
del material, cambiando su conductividad eléctrica.
-
Dureza.
La conductividad eléctrica disminuye cuando la dureza aumenta.
-
Permeabilidad.
En cualquier material es la facilidad con la cual pueden establecer líneas de
fuerza magnética. El aire tiene una permeabilidad de 1.
La
permeabilidad no es una constante para un material y depende del campo magnético
que se genere
m
= Permeabilidad
B
= Flujo magnético (Gauss)
H
= Fuerza magnetizante (Oesterd)
-
Efecto
pelicular. Es
el resultado de la interacción mutua entre las corrientes de Eddy, la
frecuencia de operación la conductividad del objeto de prueba y la
permeabilidad.
-
Efecto de
borde. El campo
electromagnético producido por una bobina de prueba excitada se extiende en
todas las direcciones desde la bobina. A medida que la bobina se aproxima a los
limites geométricos del objeto de prueba, estos son detectados por la bobina
antes de que ésta llegue al limite.
-
Efecto de
extremos. Este
tipo de efecto sigue la misma lógica que el efecto de borde, siendo la señal
que se observa cuando la bobina se aproxima al extremo de un producto. Este término
es aplicable a la inspección de barras o productos tubulares.
-
Lift-Off.
El campo electromagnético es mas fuerte cerca de la bobina y se disipa conforme
se aleja de la misma. El acoplamiento electromagnético entre la bobina y el
objeto de prueba es muy importante, este acoplamiento varia cuando existe una
distancia entre la bobina y el objeto de prueba, esta distancia es conocida como
lift-off.
-
Factor de
llenado. Es el
término utilizado para describir que también estará electromagnéticamente
acoplado un objeto a la bobina de que lo rodea, o a la que está insertado. El
factor de llenado puede ser descrito como la relación cuadrática entre los diámetros
del objeto y la bobina, que es una ecuación de la relación de áreas.
h
= Factor de llenado
d
= diámetro de la bobina
D
= diámetro de la pieza
-
Discontinuidades.
Puede ser detectada cualquier discontinuidad que tenga cambios apreciables en el
flujo normal de las corrientes de Eddy. Discontinuidades tales como fracturas,
picaduras, entalladuras. Daño vibracional y corrosión. Las cuales causan que
la conductividad efectiva de un objeto de prueba sea reducido. Las
discontinuidades superficiales son mas fácilmente detectadas que las
subsuperficiales.
-
Relación
señal-Ruido.
Se considera como ruido cualquier variación que altere o interfiera la
respuesta del sistema. Es la relación entre las señales de interés y las no
deseadas. Las fuentes mas comunes de ruido son las variaciones en la rugosidad
de la superficie, la geometría y la homogeneidad. Otros ruidos pueden ser
fuentes externas como, máquinas de soldar, motores eléctricos y generadores.
|
VARIABLE
|
APLICACION
|
|
Conductividad
eléctrica.
|
a)
Clasificación de aleaciones.
b)
Control de tratamientos térmicos ( tamaño de grano, dureza,
esfuerzos residuales).
c)
Espesor de recubrimientos.
d)
Espesor de cadminizados, níquel electroless.
|
|
Permeabilidad
magnética.
|
a)
Separación de aleaciones (materiales magnéticos)
b)
Profundidades de tratamientos superficiales.
c)
Condición de tratamiento térmico. (materiales magnéticos).
d)
Espesor de cadminizados, níquel electroless
|
|
Geometría
( dimensiones).
|
a)
Espesores (materiales delgados)
|
|
Homogeneidad.
|
Detección
de fallas.
a)
Grietas
b)
Segregaciones.
c)
Costuras.
d)
Inclusiones.
e)
Picaduras.
f)
Corrosión.
g)
Estructurales.
|
|
Acoplamiento
magnético.
|
a)
Espesor de aislamientos.
b)
Espesor de recubrimientos no metálicos.
c)
Diámetro. |
PRACTICA.
Medición
de la conductividad s.
1.
Calibrar el equipo con un patrón de cobre s1
= 100 %
2.
Punto de correlación con el patrón de referencia de s2
conocida.
3.
Punto determinado por el material de prueba s3
desconocida.
La
siguiente tabla muestra los trabajos publicados por el Ingenierio Ivan Escalona
para quien este interesado en consultar los diversos temas y bajar los trabajos,
comentarios al correo: ivan_escalona@hotmail.com,