Pruebas por Corrientes Inducidas Explicadas: 5 Claves para una Inspección Metálica Fiable

Aspectos a conocer y factores a considerar

Como empresa que realiza una cantidad significativa de trabajo con metales especiales, Metal Cutting Corporation a menudo emplea pruebas por corrientes inducidas (ECT) para inspeccionar materiales en busca de defectos como grietas o vacíos. Este método utiliza inducción electromagnética para detectar y caracterizar fallas en la superficie o subsuperficie de materiales conductores, incluyendo metales. Además de detectar fallas, el procedimiento de pruebas por corrientes inducidas puede usarse para medir espesor y conductividad.

A continuación, presentamos 5 aspectos interesantes que debe saber sobre las pruebas por corrientes inducidas.

Las pruebas por corrientes inducidas son ensayos no destructivos

Las pruebas por corrientes inducidas son un importante método de ensayos no destructivos (END) —una de las técnicas utilizadas en la ciencia y la industria para realizar inspecciones y tomar mediciones con el fin de garantizar que:

• Los componentes y sistemas estructurales funcionen de manera confiable, segura y rentable
• El propio ensayo se realice de forma que no dañe las piezas ni los materiales, ni afecte su uso y función futuros

De hecho, existe una variedad de técnicas de END, con nuevas desarrollándose constantemente. El método más básico es el examen visual, que puede significar simplemente observar una pieza en busca de imperfecciones superficiales visibles o usar sistemas ópticos controlados por computadora para detectar y medir las características de un componente.

Algunas de las tecnologías usadas en END son familiares porque también se usan en medicina, como la radiografía (RT), que usa radiación gamma o rayos X para buscar defectos o ver características internas. Otro ejemplo es el ensayo por ultrasonidos (UT), que usa ondas sonoras de alta frecuencia para detectar imperfecciones o cambios en las propiedades del material.

El ensayo por partículas magnéticas (MT) usa un campo magnético en un material ferromagnético y una capa de partículas de hierro para producir un indicador visible de defectos superficiales. El ensayo de fugas (LT) encuentra fugas en piezas presurizadas usando diversos métodos que van desde dispositivos de escucha electrónicos hasta manómetros, hasta pruebas simples de burbujas de jabón.

Otro método es el ensayo por emisión acústica (AE), que encuentra imperfecciones detectando ráfagas de energía acústica. A menudo nos encontramos con pruebas de fuga de helio, que usan el segundo elemento más ligero para encontrar una ruta de fuga, con o sin el uso de ensayos por penetrantes (PT), que usan tintes visibles o fluorescentes.

En las pruebas por corrientes inducidas —la técnica de END en la que nos centramos aquí en Metal Cutting— se generan corrientes eléctricas (corrientes inducidas) en un material conductor al exponerlo a un campo magnético en expansión y colapso. La fuerza de estas corrientes inducidas puede medirse; los defectos o cambios en el material causan interrupciones en el flujo de las corrientes, alertándonos sobre problemas en el material o pieza que se está probando.

Es críticamente importante en la vida diaria

Aunque no todos han oído hablar de las pruebas por corrientes inducidas y los END, estos métodos tocan todas nuestras vidas, quizás incluso a diario. Esto se debe a que estas técnicas se usan en una amplia gama de industrias —no menos importante, en aquellas donde el fallo de un componente podría causar daños y pérdidas devastadoras.

Por ejemplo, las pruebas por corrientes inducidas se usan para inspeccionar tuberías y otras estructuras para aplicaciones como oleoductos y gasoductos, reactores nucleares, fabricación química y sistemas municipales de agua. Los equipos portátiles de ECT se usan para inspecciones in situ en el campo, como buscar grietas en puentes y en componentes de aviones, desde alas hasta tren de aterrizaje. Eso hace que la ECT, así como otros métodos de ensayos no destructivos, sean vitalmente importantes para la seguridad pública —desempeñando un papel en la prevención de eventos catastróficos como roturas de tuberías, colapsos de puentes y accidentes aéreos.

Incluso en un mundo de piezas pequeñas, como los componentes metálicos que producimos aquí en Metal Cutting, las pruebas por corrientes inducidas tienen un impacto en la seguridad, de formas menos visibles pero aún críticamente importantes. Por ejemplo, usamos este método para inspeccionar sellos vidrio-metal en piezas para gafas de visión nocturna que finalmente son usadas por personal militar, quien puede necesitarlas mucho después de su fabricación y lejos de casa.

Existen diferentes sondas para diferentes modos

El equipo de pruebas por corrientes inducidas incluye sondas de prueba, disponibles en una variedad de formas, tamaños y configuraciones. Estas sondas también tienen diferentes modos de operación, dependiendo de cómo estén cableadas las bobinas de prueba y cómo interactúen con la muestra de prueba.

Por ejemplo, una sonda de medición absoluta usa una sola bobina para generar corrientes inducidas, detectar cambios en el campo de corriente y proporcionar una lectura desde un solo punto en la muestra de prueba. Una sonda diferencial usa dos bobinas para proporcionar una base de comparación para detectar fallas, incluso en materiales que pueden tener inconsistencias; cuando una bobina está sobre un defecto y la otra sobre material bueno, se produce una señal diferencial. También existen modos de sonda de reflexión e híbridos.

Una corriente alterna (CA) pasa a través de la bobina o bobinas para crear un campo magnético en expansión y colapso dentro y alrededor de la(s) bobina(s). Cuando la sonda se posiciona junto a un material conductor —la muestra de prueba— este campo magnético cambiante es lo que genera las corrientes inducidas dentro de la muestra. A través de la interacción del campo magnético de la bobina y las corrientes inducidas, podemos observar y medir cambios en frecuencia, amplitud, sensibilidad, impedancia y otras características que indican la presencia de una grieta, vacío u otros defectos en la muestra de prueba.

Muchos factores afectan las pruebas por corrientes inducidas

Además de ajustes como frecuencia, amplitud, sensibilidad, etc., que componen la "receta" para las pruebas por corrientes inducidas, hay otros factores a considerar —cosas que pueden afectar el flujo de las corrientes inducidas, incluyendo las propiedades del material o pieza que se prueba. Algunos son beneficiosos mientras que otros pueden requerir ajustes en la configuración o el uso de otras técnicas para compensar sus efectos.

Obviamente, la conductividad eléctrica del material que se prueba —o lo que podemos pensar como la facilidad con la que fluyen los electrones en el material— tiene un efecto en el flujo de corrientes inducidas que produce, al igual que la permeabilidad magnética. Si bien la medición de permeabilidad puede ser útil para clasificar materiales, esta propiedad puede plantear problemas. Por ejemplo, el llamado "ruido" creado por cambios en la permeabilidad al probar materiales ferrosos dificulta el uso de pruebas por corrientes inducidas en soldaduras de acero al carbono. Sin embargo, los problemas pueden superarse usando saturación magnética, inspección multi-frecuencia o arreglos de bobinas diferenciales.

Hablando de ruido —el ruido real de la sala es un factor físico y ambiental que puede impactar en las pruebas por corrientes inducidas. Sin embargo, el ruido a menudo puede filtrarse para producir una señal más clara. Cuando una muestra de prueba es una pieza con bordes o cambios bruscos de geometría, puede haber lo que se llama un "efecto borde" en las corrientes inducidas; colocar y equilibrar la sonda cerca del borde y escanear a esa distancia puede evitar este efecto. De manera similar, una muestra con geometría compleja podría crear señales falsas, causadas por cambios en la geometría en lugar de un defecto en el material mismo.

Otra consideración importante es el factor de llenado de la bobina, que se usa para establecer cuánto espacio debe ocupar un tubo o varilla inspeccionada dentro de la bobina de inspección. Al determinar la holgura correcta entre la bobina y la muestra de prueba, puede asegurarse de que la muestra pueda moverse libremente durante el escaneo mientras también garantiza que la bobina esté lo suficientemente cerca de la muestra para generar corrientes inducidas y realizar la inspección correctamente.

La frecuencia de CA que pasa a través de una bobina de pruebas por corrientes inducidas afecta la profundidad de penetración del campo de corrientes inducidas en un material de prueba; con mayor profundidad en el material, hay una intensidad decreciente del flujo de corrientes inducidas. La profundidad de una grieta no puede medirse con precisión usando pruebas por corrientes inducidas, y el método tampoco detectará fallas como laminaciones, que corren paralelas al flujo de corrientes inducidas. Sin embargo, grietas, falta de fusión en soldaduras y otras discontinuidades planares que son perpendiculares al flujo de corrientes inducidas serán detectadas.

Metal Cutting es experta en ECT

Aquí en Metal Cutting, usamos frecuentemente el procedimiento de pruebas por corrientes inducidas para inspeccionar varillas de tungsteno y molibdeno y otras piezas metálicas en busca de problemas potenciales como grietas, picaduras y fracturas. También utilizamos ECT para buscar fallas superficiales en varilla redonda, cinta plana y tubos capilares usados en sellos vidrio-metal. (Puede leer más sobre eso en nuestro blog Problemas con el Sello Vidrio-Metal en Electrónica.)

Ya sea que hayamos comprado un material en nombre de un cliente o que el cliente nos haya proporcionado el material para procesar, hablamos con el proveedor o cliente para averiguar qué ajustes usan en sus propios equipos de pruebas por corrientes inducidas. Esto nos permite crear nuestra receta mutua y compartida para una ECT exitosa, ajustando los parámetros según sea necesario, usando mediciones absolutas o diferenciales, y eligiendo entre una variedad de tamaños de bobina y opciones de utillaje. Para pasar varillas a través de una bobina de ECT, también prestamos mucha atención al factor de llenado y usamos un casquillo para posicionar la varilla de modo que esté centrada dentro de la bobina pero nunca la toque.

Además, a menudo buscamos una muestra de referencia como base de comparación —especialmente cuando inspeccionamos defectos internos, que no pueden verse. Una muestra de referencia nos permite verificar si es probable que encontremos los defectos que buscaremos usando nuestros ajustes de ECT establecidos. Usando una muestra con un defecto conocido, podemos ajustar nuestros parámetros de equipo según sea necesario para encontrar ese defecto específico y verificado.

Puede ser difícil encontrar una buena muestra de referencia. Después de todo, no se quiere cortar una muestra para verificar un defecto interno y así destruir la muestra para cualquier uso futuro de ECT. Sin embargo, podemos usar una muestra que nuestro proveedor o cliente cree que tiene un defecto subsuperficial basado en sus pruebas y corroborado por una inspección de ECT fallida previa. Para fallas externas, podemos trabajar con un proveedor o cliente para intentar crear un defecto superficial específico en una pieza, y luego ambos podemos usarla como nuestra muestra de referencia.