Liquidos Penetrantes(MEC225).pptx

Ciencia de materiales

1. END Líquidos Penetrantes & Partículas Magnéticas

2. Monografía: “Líquidos Penetrantes” Ing. Ricardo Echevarria Universidad de Comahue , Chile

3. El ensayo de líquidos penetrantes se aplica para poder descubrir discontinuidades (fisuras, grietas) prácticamente en todas las superficies NO POROSAS y con pocas rugosidades, como metales, vidrios plásticos, cerámicos y otros materiales. Fue desarrollado después de la 2ª guerra mundial, como alternativa para la técnica Partículas Magnéticas; su ventaja consiste en que puede utilizarse en cualquier tipo de material, sea éste magnético o no. En la actualidad los LP, (bajo condiciones específicas) permiten una detección de fisuras de décimas de micrón (1x10 -6 m) Líquidos Penetrantes

4. El principio físico del ensayo es la capacidad del líquido de penetrar por capilaridad fisuras y grietas y ser retenidos en su interior. Para este efecto se deben considerar varios fenómenos físicos de importancia, principalmente: Tensión superficial Mojabilidad o poder de humectación Capilaridad Viscosidad, densidad y otros Líquidos Penetrantes Principios Físicos

5. Líquidos Penetrantes Ventajas y Desventajas

6. Líquidos Penetrantes DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÉTODO Limpieza de la superficie Aplicación del LP y tiempo de Penetración Limpieza intermedia (agua, emulsionante, solventes Secado (puede obviarse) Aplicación del revelador, para identificar las discontinuidadaes Inspección, evaluación, limpieza final

7. La tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área, entonces sus unidades son N/m o Dina/cm (1 N/m = 10 3 Dina/cm). Se debe a la atracción entre las moléculas de los líquidos. Líquidos Penetrantes Tensión Superficial L as moléculas superficiales tienden a ser atraídas hacia el interior del líquido

8. Los sistemas siempre tienden a la mínima energía, los líquidos con alta tensión superficial tienden minimizar su superficie evitando al máximo esta descompensación y formando gotas o esferas en ingravidez. Al añadir jabón, un alfiler, que podía flotar en el agua, cae . En efecto, estos ciertos agentes tensioactivos minimizan la tensión superficial creando espumas permitiendo la formación de las pompas de jabón. Líquidos Penetrantes Tensión Superficial

9. Mientras mayor la tensión superficial, mayor la “fuerza de resistencia” del líquido Líquidos Penetrantes Tensión Superficial En este sentido, es necesario que los LP posean una baja tensión superficial, lo que les permite ser más penetrables en fisuras y grietas que se desean detectar en el ensayo. La TS de los LP está en el orden de 0,025 – 0,030 N/m

10. La mojabilidad o poder de humectación es la capacidad de los líquidos de expandirse por adhesión; se determina a partir del ángulo que el líquido forma en la superficie de contacto con el sólido, denominado “ángulo de contacto” y depende de la naturaleza del líquido y del sólido en contacto. Líquidos Penetrantes Mojabilidad o poder de humectación Este ángulo que forma el líquido respecto a la superficie de contacto con el sólido está determinado por la resultante de las fuerzas adhesivas (L-S) y cohesivas (L-L).

11. Líquidos Penetrantes Mojabilidad o poder de humectación

12. Líquidos Penetrantes Capilaridad Los líquidos, en contacto con superficies, forman una especie de curvatura en la frontera líquido-sólido, aunque la gran parte de la superficie líquida sea plana. En caso que las dimensiones del envase contenedor del líquido sea pequeño, entonces parecerá que toda la superficie se curvea, ya sea hacia arriba o hacia abajo.

13. Líquidos Penetrantes Capilaridad A los recipientes donde la curvatura se hace total en toda su sección se llama “capilares” y a los fenómenos que suceden en ellos “fenómenos de capilaridad”.

14. Líquidos Penetrantes Capilaridad Un análisis matemático de estos fenómenos nos llevan a conclusiones interesantes.

15. Líquidos Penetrantes Capilaridad Las fisuras que se examinan usando LP por lo general no son “pasantes”, por lo que los LP deben vencer una presión extra debido a la presión del aire que se encuentra dentro de la fisura

16. Líquidos Penetrantes Capilaridad En general, la presión que debe ejercer un LP para poder penetrar en una fisura se denomina “Presión de Penetración” y se calcula como: Lo que significa que: P sube, si W (longitud de la discontinuidad) disminuye P sube, s i γ aumenta, P sube, si θ disminuye,

17. Líquidos Penetrantes Viscosidad Es la fuerza necesaria para separar dos capas de líquido adyacentes, la inversa a la VISCOCIDAD es la FLUIDEZ. Se caracteriza por el coeficiente de viscosidad: η = dina/cm 2 .s En la práctica de los LP se utiliza el término “Parámetro de Penetrabilidad Cinemática”, que es inversa a la viscosidad:

18. Líquidos Penetrantes Viscosidad En la práctica, esto significa que un líquido viscoso tarda más tiempo de penetrar en las fisuras, lo que trae consigo ciertos aspectos prácticos Esto significa que LP con baja viscosidad necesitan menor tiempo de inspección, lo que aparentemente es bueno en la práctica de LP, pero….

19. Líquidos Penetrantes Densidad, volatilidad, punto de inflamación La densidad de los LP es generalmente menor a la densidad del agua (0,85 -0,9 g/cm3). La volatilidad es la propiedad del liquido para pasar al estado gaseoso, esto puede conllevar al cambio de propiedades del líquido. El punto de inflamación es la temperatura en la que los vapores que se forman encima del líquido producen una mezcla capaz de explotar bajo cualquier estímulo externo adecuado.

20. Líquidos Penetrantes DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÉTODO Limpieza de la superficie Aplicación del LP y tiempo de Penetración Limpieza intermedia (agua, emulsionante, solventes Secado (puede obviarse) Aplicación del revelador, para identificar las discontinuidadaes Inspección, evaluación, limpieza final

21. Líquidos Penetrantes

22. Líquidos Penetrantes INSPECCIÓN Y EVALUACIÓN Esta fina capa de revelador identificará las discontinuidades presentes para posibilitar la visualización de los posibles defectos en la superficie inspeccionada. Esta identificación puede realizarse por contraste o por fluorescencia

23. Líquidos Penetrantes PROCEDIMIENTOS GENERALES

24. Líquidos Penetrantes PROCEDIMIENTOS GENERALES

25. Líquidos Penetrantes LOS EMULSIFICANTES

26. Líquidos Penetrantes EL REVELADOR. ACCIÓN El Revelador tiene como función principal el de absorber y llevar a la superficie al penetrante para que éste sea más visible. Pueden ser: Polvos secos (para penetrantes con contraste) Soluciones acuosas Suspensiones de polvos en medios no acuosos Su granulometría es el orden de las unidades de micrón

27. Líquidos Penetrantes NORMAS

28. Líquidos Penetrantes FLUORESCENCIA En el espectro de radiación electromagnética se encuentra un pico a 365 nm que es utilizado para la inspección de LP (Luz negra)

29. Líquidos Penetrantes FLUORESCENCIA La fluorescencia es la radiación electromagnética de cierto tipo de materiales que tiene una energía mayor de la que la excitó. En el espectro de radiación electromagnética se encuentra un pico a 365 nm que es utilizado para la inspección de LP (Luz negra). En este caso, el efecto de fluorescencia se mantiene mientras se mantiene la fuente de la radiación primaria y la luz obtenida posee siempre menor energía, vale decir mayor longitud de onda y se torna visible. En caso de lámparas se usa 20 lux de luminiscencia.

30. Líquidos Penetrantes TIEMPOS DE PENETRACIÓN

31. Partículas Magnetizables La técnica partículas magnetizables (magnéticas) es un procedimiento destinado a encontrar discontinuidades superficiales y subsuperficiales (hasta 5 mm) en materiales ferromagnéticos. En principio se debe magnetizar la superficie en inspección, luego aplicar partículas ferromagnéticas y estas formarán indicaciones en los lugares donde existan imperfecciones estructurales, debido a la interrupción del campo electromagnético creado. Los materiales ferromagnéticos esencialmente son los que están a base de Fe, Co, Ni.

32. Partículas Magnetizables Los usos principales del método son: Inspección final Inspección de recepción Mantenimiento Control de calidad Control de inspección, y otros Una gran ventaja es que se pueden encontrar fisuras en su desarrollo, es decir antes que salgan a la superficie

33. Partículas Magnetizables Las partículas que se utilizan son principalmente de magnetita y limaduras de hierro, pueden tener un tamaño de hasta 150 µm. Materiales no ferromagnéticos no pueden ser inspeccionados por este método (aluminio, cobre, plomo, titanio y aceros inoxidables austeníticos ). La inspección es más rápida que los líquidos penetrantes y más económica. •Requiere menor limpieza que Líquidos Penetrantes.

34. Partículas Magnetizables La corriente utilizada en este método de inspección puede ser alterna (penetración máxima de 2 mm) o corriente rectificada de media onda (penetración hasta 6 mm). Se requerirá un promedio de 600A de CA por pulgada de diámetro o espesor y de 900A de CRMO para la misma dimensión. .

35. Partículas Magnetizables Esta método se aplica a materiales ferromagnéticos, tales como : Piezas de fundición, forjadas, roladas. Cordones de soldadura. Inspección en servicio de algunas partes de avión, ferrocarril, recipientes sujetos a presión, Ganchos y engranes de grúa , estructuras de plataforma, etc. Es sensible para la detección de discontinuidades de tipo lineal, tales como; Grietas de fabricación o por fatiga. Desgarres en caliente. Traslapes. Costuras , faltas de fusión. Laminaciones, etc.

36. Partículas Magnetizables Ventajas: + Es posible encontrar fisuras bajo la superficie metálica, aunque esta ventaja es limitada. + No necesita de limpieza profunda para su aplicación. Desventajas: Se debe considerar las superficies no magnéticas Se debe magnetizar en diferentes direcciones Se precisa desmagnetizar la pieza después del ensayo Destreza del inspector Relativos altos gastos energéticos en piezas grandes

37. Partículas Magnetizables Al igual que en la mayoría de los Ensayos No Destructivos, en la inspección con Partículas Magnéticas intervienen muchas variables (corriente eléctrica, dirección del campo, tipo de materiales usados, etc.), las cuales deben ser correctamente manejadas por el inspector para obtener los mejores resultados. Por esta razón las normas MIL, ASTM, API, AWS y ASME entre muchas otras, y los manuales de mantenimiento de las aeronaves, exigen la calificación y certificación del personal que realiza este tipo de pruebas, con el fin de garantizar la confiabilidad de los resultados y así contribuir a la calidad del producto. Entre las regulaciones más conocidas de certificación de personal se encuentran: NAS-410, ISO 9712, SNT– TC–1A, ANSI/ASNT CP-189 y EN-473.

38. Partículas Magnetizables El campo magnético:

39. Partículas Magnetizables El campo magnético:

40. Partículas Magnetizables E l Yugo: Los yugos pueden ser con imanes permanentes o electroimanes, con CC y CA, se utilizan en superficies planas

41. Partículas Magnetizables Las Bobinas: Las bobinas se utilizan para inspecciones cilíndricas

42. Partículas Magnetizables Los Conductores Centrales: Se utilizan para inspecciones de tubos o anillos

43. Partículas Magnetizables Contacto Directo: Se utilizan para inspecciones de pequeñas piezas

44. Partículas Magnetizables Contacto con Puntas: Se utilizan para inspecciones de piezas grandes