Manual de Liquidos Penetrantes. VISITE http://bib-ciata.blogspot.com

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LIQUIDOS PENETRANTES INTRODUCCION

El Método por Líquidos Penetrantes se basa en el principio de CAPILARIDAD y se aplica en la detección de discontinuidades abiertas a la superficie (fisuras, poros, etc.), en metales ferrosos y no ferrosos y otros materiales sólidos tales como cerámicos, plásticos y vidrios que no sean porosos ni presenten rugosidad excesiva.

De manera general se puede decir que este Método se caracteriza porque es prácticamente

independiente de la forma de la pieza a ensayar; la mayoría de los casos se pueden resolver con un equipamiento mínimo y tiene gran sensibilidad para la detección de fisuras.

Para lograr resultados satisfactorios es muy importante:

- La experiencia, habilidad y la responsabilidad del operador; así como se puede decir que es relativamente fácil comprender las diferentes técnicas de LP, se puede afirmar que la

implementación de éstas pueden resultar laboriosa y suele suceder que operadores diferentes no obtengan exactamente el mismo resultado.

- La calidad, tipo y estado de los productos utilizados; la calidad está relacionada al fabricante del producto, a su vez cada fabricante vende productos de sensibilidades diferentes. La sensibilidad del sistema penetrante a utilizar, estará relacionada a la importancia de la función de la pieza. Se debe esperar que con un líquido penetrante fluorescente sin el agente emulsivo incorporado, se pueda lograr mayor sensibilidad que con un líquido penetrante coloreado con el agente emulsionante incorporado, debiéndose asegurar que el estado de los productos mantienen sus condiciones originales.

- Disponer de instrumentos de medición y control; se necesita disponer de estos elementos, con el propósito de uniformizar y tener controladas las variables del ensayo y en consecuencia asegurar la repetibilidad de los resultados y la sensibilidad del Sistema Penetrante. Los instrumentos de

medición y control que normalmente se requieren cuando se deben implementar todas las técnicas de LP son: termómetro, cronómetro, luxómetro, medidor de intensidad de luz negra, refractómetro, balanza, manómetro, hidrómetro, cinta métrica, calibre tipo pie de rey, rugosímetro. Todos estos elementos deben estar calibrados, garantizando trazabilidad, cuando sea aplicable, a patrones nacionales o internacionales

- Piezas de referencia; la efectividad de la inspección con LP, depende del cuidado con que se desarrolla el proceso, de las propiedades de los materiales del sistema de inspección y la técnica aplicada. Todos los materiales del sistema de inspección serán sometidos a “ensayos de

calificación”. El usuario realizará ensayos comparativos con piezas de referencia, para controlar la sensibilidad del sistema penetrante, siendo este un control operativo y adicional a los ensayos de calificación y calidad de los productos. La sensibilidad obtenida en la pieza de referencia, no es indicativa de la sensibilidad que se puede obtener en la pieza que se está ensayando.

“En los patrones de latón o cobre – níquel – cromo, las fisuras se clasifican en finas, medianas y gruesas, el ancho de la mismas varían de 0,5 a 2,5 μm, con profundidades que oscilan de 5 a 50 μm aproximadamente.”

“Algunos patrones tienen terminaciones superficiales diferentes (rugosidad), lo que permite hacer un control de la capacidad de lavado.”

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“El ensayo de LP, se puede considerar que como una mejora a la inspección visual, pero un ensayo de LP mal realizado, puede no detectar discontinuidades observables mediante la inspección visual.”

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES

El Método por Líquidos Penetrantes se aplica sobre la superficie preparada de un componente, luego de un cierto tiempo penetrará en la discontinuidad por CAPILARIDAD. Después de eliminar el “exceso de líquido penetrante” de la superficie del componente se aplica el “revelador” quien absorberá al líquido penetrante que se introdujo en la discontinuidad, sacándolo a la superficie por CAPILARIDAD, produciendo una indicación o marca visual. Como vemos la CAPILARIDAD interviene dos veces: para la entrada del penetrante en la discontinuidad y para la absorción del penetrante por el revelador.

DESCRIPCION DEL PROCESO DE LIQUIDOS PENETRANTES

En la inspección por Líquidos Penetrantes se requiere realizar las siguientes etapas básicas siguientes.

• Preparación de la superficie.

• Aplicación del líquido penetrante.

• Intervalo de penetración.

• Pre-enjuague (En caso de ser necesario).

• Aplicación de Emulsificador (En caso de ser necesario).

• Intervalo de emulsificacion (En caso de ser necesario).

• Post-enjuague “Remoción del exceso”.

• Secado (En caso de ser necesario).

• Aplicación del revelador.

• Secar (En caso de ser necesario).

• Inspeccionar.

• Limpieza final.

PRINCIPIOS DEL METODO POR LIQUIDOS PENETRANTES ACCION CAPILAR

Es un principio generalmente aceptado que el líquido penetrante halla su camino hacia

discontinuidades pequeños o aberturas mediante la "acción capilar". Esta acción se ilustra por el ejemplo del tubo de un termómetro de pequeño diámetro.

Si tomamos el tubo vacío de un termómetro y lo invertimos, colocando la parte abierta en un

líquido, este ascenderá a lo largo del tubo, de la misma manera que las plantas llevan desde el piso a cada una de sus hojas el agua que absorben de sus raíces. Este fenómeno es debido a la acción capilar. La distancia que recorrerá de líquido en el tubo queda mayormente determinada por la tensión superficial y por la propiedad humectante del líquido. Asimismo, la acción elevadora, debida a la acción capilar, aumenta en la medida que disminuye el diámetro.

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MATERIALES PENETRANTES Y SUS PROPIEDADES INTRODUCCIÓN

En el método de inspección por líquido penetrante, el penetrante es un líquido que tiene la

propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio que se abra ante el. No obstante y a fines de la inspección, se requiere mucho más que la habilidad de esparcirse y penetrar las aberturas y orificios de la superficie.

Para que realice bien su función, el penetrante ideal deberá reunir los requisitos siguientes: - Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeños y estrechos

- Habilidad de permanencia en aberturas grandes - Resistencia a la evaporación

- Deberá ser de fácil eliminación de la superficie

- Deberá ser difícil de eliminar una vez dentro de las discontinuidades - Facilidad de salida de las discontinuidades

- Habilidad para extenderse en capas muy finas - Habilidad para mantener el color o la fluorescencia

- No deberá facilitar la corrosión de materiales y recipientes

- Deberá ser inodoro, antiinflamable, y estable bajo condiciones de almacenamiento - Deberá ser atoxico y de costo razonable

Como no existe una sustancia única que reúna todas las propiedades, los líquidos penetrantes comerciales son una mezcla de sustancias diversas, que se aproxima a los descriptos anteriormente considerando las propiedades físicas siguientes

- Viscosidad - Tensión superficial - Poder humectante - Capilaridad - Gravedad específica - Volatilidad - Inflamabilidad

- Inactividad química y propiedades anticorrosivas VISCOSIDAD

El coeficiente de viscosidad es característico de cada líquido y es la resistencia que opone un líquido a fluir, como resultado de la fricción molecular o interna.

La viscosidad de los líquidos, disminuye al aumentar la temperatura y viceversa. Fundamentalmente la viscosidad

VISCOSIDAD

ALTA Afecta a la velocidad de penetración requiriendo de largos períodos para introducirse en las discontinuidades mas estrechas, pero el líquido atrapado en las discontinuidades, no tendrá tendencia a salir de ellas.

BAJA

Requerirá un tiempo de penetración menor pero tenderá a salir mas

fácilmente de las continuidades, por lo tanto se puede arrastrar en la etapa de remoción del exceso de líquido penetrante.

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Por estos motivos, es conveniente que los líquidos tengan un valor de viscosidad intermedio. Este valor de viscosidad se mide con un instrumento llamado viscosímetro.

TENSIÓN SUPERFICIAL

“Se denomina tensión superficial a la resistencia que ofrecen los líquidos a la rotura de la superficie”

Esta es una característica intrínseca del líquido, la cual es producida por la cohesión entre sus moléculas. Esta propiedad le permite a un líquido humedecer la superficie de un sólido.

TENSIÓN SUPERFICIAL

ALTA Son buenos disolventes, lo que facilita la disolución de los pigmentos y/o colorantes que forman parte en la composición de los líquidos penetrantes, pero

BAJA Tienen buenas propiedades de penetración.

Las sustancias que disminuyen la tensión superficial son denominadas “tenso activas” , y entre ellas están los alcoholes, jabones, detergentes, etc.

La tensión superficial se mide en unidades de fuerza por unidad de longitud (dinas/cm) y disminuye al aumentar la temperatura.

HUMECTABILIDAD / MOJABILIDAD / PODER HUMECTANTE

Esta propiedad física importante “es una característica intrínseca del líquido pero también depende de la superficie a mojar”. Afecta las características de penetración y de sangrado de los líquidos penetrantes. Está controlada por el ángulo de contacto, la tensión superficial del penetrante y el estado superficial del componente.

“El poder humectante se puede definir como el ángulo de contacto que forma la gota líquida con la superficie del material”

Cabe aclarar que cuanto menor sea el ángulo de contacto, mayor será el poder humectante, por lo tanto un líquido penetrante debe de tener un ángulo de contacto pequeño. La adición de sustancias tenso activas, además de disminuir la tensión superficial, disminuye el ángulo de contacto. El poder humectante y la tensión superficial, son determinantes en la caracterización del líquido penetrante. En la figura siguiente se muestran las características de humectabilidad en función del ángulo de contacto entre la gota de un líquido y la superficie de un sólido.

A) Cuando el ángulo θ es menor de 90º se obtiene una buena humectabilidad. B) y C) Cuando el ángulo θ es igual o mayor de 90º la humectabilidad va decreciendo hasta llegar a un valor mínimo, como en el caso del mercurio.

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“la relación entre ángulo de contacto, tensión superficial y viscosidad puede ser establecida mediante la observación del fenómeno de capilaridad”

CAPILARIDAD

La capilaridad, junto con la humectabilidad, determina el poder de penetración de un líquido a través de las discontinuidades. Cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida. Como se muestra el la figura 3.2 la altura o depresión de un tubo capilar vertical esta determinada por el ángulo de contacto formado entre el líquido y la pared de un tubo capilar. Si el ángulo de contacto es menor de 90º (A) el menisco del líquido en el tubo es cóncavo, entonces el líquido asciende por el tubo. Si el ángulo es igual a 90º (B) no existe aumento no disminución capilar. Si el ángulo de contacto es mayor a 90º (C) el líquido no humedece la pared del tubo, el menisco formado es convexo y el líquido desciende en el tubo.

Es obvio que las discontinuidades que se presentan no son precisamente tubos capilares. Sin embargo, el análisis hecho anteriormente ejemplifica la forma en que interactúan el líquido penetrante y una superficie sólida.

Esto nos indica que para obtener un buen liquido penetrante se debe buscar un equilibrio entre todos estos factores ya que por lo explicado anteriormente dependiendo de la superficie a examinar, el líquido mojara o no la misma acordándonos que si el coseno del ángulo de contacto es alto y la tensión superficial también el liquido no asciende por el capilar lo que nos haría suponer que las pequeñas discontinuidades no serían detectables

GRAVEDAD ESPECÍFICA

La gravedad específica es una comparación entre la densidad de un penetrante y la densidad del agua destilada a 4º C tiene un valor de 1 (uno). El penetrante debe tener una gravedad específica menor que 1 (uno) para evitar que en un recipiente por ejemplo, el agua flote en la superficie del penetrante, ya que puede afectar la sensibilidad del ensayo.

VOLATILIDAD

Está definida por la presión de vapor y el punto de ebullición de un líquido. Es recomendable una baja volatilidad del penetrante para evitar las pérdidas por evaporación especialmente en tanques abiertos. Un penetrante de alta volatilidad también se secará más rápidamente en la superficie de la pieza de ensayo. Si los líquidos contienen disolventes muy volátiles, pueden desequilibrar la

formula original, reducir su extensión n la superficie, causando con ello el secado del penetrante. De estos dos ejemplos, se puede deducir que la sensibilidad puede resultar afectada.

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Cuando se utilicen materiales con bajo punto de inflamación y/o tóxicos, la volatilidad será una consideración de seguridad.

INFLAMABILIDAD

La inflamabilidad de los aceites, valga la redundancia, está relacionada con su punto de

inflamación. De acuerdo a las especificaciones, se requiere un mínimo de 51,6 ºC (125 ºF) como punto de inflamación. Los fabricantes consideran por lo general una temperatura mínima de 57 ºC (135º F). En las especificaciones ASTM D-93 y D-92, aparecen algunas otras consideraciones sobre el punto de inflamación.

Existen reveladores en aerosol, que contienen alcohol, sustancia que es inflamable a la temperatura ambiente. En el mercado existen reveladores no-inflamables.

ACTIVIDAD QUIMICA

Es importante que los penetrantes sean químicamente compatibles con el material a ser

inspeccionado y con los recipientes que los contienen. Los penetrantes que contienen elementos tales como sodio, sulfuro y los alógenos (cloro, fluor) están restringidos para la inspección de aceros austeníticos, aleaciones de titanio y aceros de alto níquel.

TIPOS DE PENETRANTES Y SISTEMAS PENETRANTES INTRODUCCION

Existen dos tipos básicos de líquidos penetrantes, fluorescentes y visibles. La característica dis-tintiva principal entre los dos tipos es:

a) Los líquidos penetrantes fluorescentes contienen un colorante que fluoresce bajo la luz negra o ultravioleta.

b) Los líquidos penetrantes visibles contienen un colorante de alto contraste bajo luz blanca. c) Existen los líquidos denominados duales, ya que los mismos se pueden comportar tanto como fluorescentes o como visibles.

SISTEMAS PENETRANTES

Los sistemas penetrantes generalmente se identifican por el método empleado en su eliminación. Los tres métodos generales son los siguientes:

(a) Lavables con agua (b) Post-emulsificables

(c) Removibles con disolvente.

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SISTEMAS PENETRANTES FLUORESCENTES Sistema Penetrante Fluorescente Lavable CON Agua:

Este sistema consiste en un líquido penetrante lavable al agua que al ser aplicado sobre la superficie de la pieza y después de haberlo dejado un tiempo de penetración suficiente, se retira de la

superficie de la pieza mediante lavado con agua. Los penetrantes empleados en los procesos lavables con agua no son soluciones simples sino más bien formulas de ciertos sustancias. Estas comprenden aceites penetrantes, colorantes, agentes emulsificadores y agentes estabilizadores

VENTAJAS DESVENTAJAS

Aumenta la visibilidad de las indicaciones. No es seguro para la detección de defectos abiertos y/o de poca profundidad.

La aplicación del revelador húmedo se efectúa inmediatamente después de la remoción del exceso de líquido penetrante. Esto permite una mayor facilidad de operación y economía de costos.

Riesgo de "lavado-excesivo" por la eliminación del penetrante de las discontinuidades por la acción prolongada del lavado.

Rapidez, especialmente en el control de una

producción de piezas pequeñas. Susceptible de deterioro por contaminantes, especialmente agua, debido a formulaciones complejas de los penetrantes.

De uso fácil y económico en cuanto al costo de

materiales. La sensibilidad es afectada por la presencia de ácidos (especialmente acido crómico) y cromatos.

Aplicable a gran variedad de piezas (tamaño, forma, material) y para la localización de una amplia variedad de defectos.

Si se necesita repetir el proceso después de la primera inspección, no es muy seguro, ya que las indicaciones podrían no reproducirse. Cuando los penetrantes lavables al agua entran en una discontinuidad, el emulsicador también penetra, y al intentar limpiar tal abertura, por ejemplo, con un desengrasado al vapor, el emulsificador tiende a separarse del penetrante y parte de este no se elimina del todo, dado que no es soluble en el disolvente desengrasador. Esto deja entonces un residuo en la grieta que obstaculiza la entrada de un nuevo líquido penetrante al repetir el proceso.

Adecuado para superficies rugosas o ásperas. Al igual que todos los procesos fluorescentes, la inspección requiere de luz negra y debe

realizarse un área o cámara oscura. Sistema Penetrante Fluorescente Post Emulsificable:

Este método consiste en la aplicación de un penetrante post-emulsionable a la superficie de la pieza. Después de un período de penetración adecuado, el penetrante se hace lavable al agua por la

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VENTAJAS DESVENTAJAS Aptitud para detectar defectos abiertos y poco

profundos no detectables por el método de lavado al agua. Esto se hace posible por la separación de la fase de emulsificación, que permite el control del grado de lavado aplicado.

La desventaja principal reside en que el método de post-emulsificación es un proceso de dos etapas, anterior al lavado final. Evidentemente, a fin de aprovechar la ventaja de poder localizar defectos amplios y abiertos, es necesario la separación de las dos fases de penetración y emulsionamiento. Esto significa, no obstante, que para ejecutar y controlar estos dos procesos se puede llegar a requerir más tiempo, más mano de obra y más equipo.

Alta sensibilidad a los defectos muy pequeños. La formulación sin el emulsificador por lo general favorece la máxima penetración por el penetrante.

El "Tiempo de permanencia" o tiempo de contacto en la fase de emulsionamiento es crítico a la sensibilidad del proceso. Para

asegurar resultados satisfactorios y constantes es preciso un meticuloso control del tiempo de contacto. Esto es particularmente crítico con los emulsificadores convencionales a base de aceite. Brillo alto, dado que la formula permite el use

de altas concentraciones de colorantes fluorescentes.

Pudiera ser difícil limpiar bien ranuras tales como nervios, roscas, chaveteros, etc., ya que el emulsificador podría no tener tiempo de

extenderse en el penetrante en los puntos críticos. Se deberá tener cuidado especial en tales puntos para asegurar un buen escurrido antes de la emulsificación.

Corto periodo de penetración. El penetrante sin emulsificador penetra en las discontinuidades con más rapidez.

El costo total del proceso de dos fases en cuanto a tiempo, mano de obra y materiales, es por lo general mas alto que el del método soluble en agua. El gran uso comercial que se hace hoy de penetrantes post-emulsificables parece indicar que la calidad de los resultados justifica con mucho el tiempo y cuidado adicionales y por lo tanto, el costo adicional del proceso.

Los ácidos y los cromatos no dificultan tanto al proceso como sucede con los Sistemas

Penetrantes Fluorescentes Lavable con Agua. Esto se debe a que los ácidos y los agentes oxidantes reaccionan con los colorantes fluorescentes solamente en presencia de agua. Dado que los penetrantes del proceso post-emulsificable no contienen o toleran el agua, no existe posibilidad de que los ácidos o los

cromatos presentes puedan reaccionar con los colorantes.

Se puede repetir la inspección de las piezas obteniendo casi siempre buenos resultados. El penetrante no absorbe o tolera el agua por lo que la contaminación con agua no representa problema con respecto a la vida del penetrante.

La eliminación del emulsificante de los penetrantes permite una latitud mucho mayor en su selección. Ya no existe la restricción impuesta por la necesidad de tener que preparar una mezcla

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homogénea de dos materiales frecuentemente incompatibles, el líquido penetrante y el

emulsificador. En consecuencia, el líquido penetrante puede constituirse combinando propiedades deseables no solamente sobre penetrabilidad sino en lo que respecta a tales características tales como viscosidad, solubilidad del colorante, grado de volatilidad, etc. Esto permite una mayor libertad para conseguir retención óptima, o casi optima, en discontinuidades después de la limpieza y concentración en las discontinuidades y mayor definición de las discontinuidades durante el proceso de revelado.

Sistema Penetrante Fluorescente Removible con Disolvente:

Los penetrantes fluorescentes removibles con disolvente solo se deberán emplear para inspecciones puntuales. Por este método se pueden inspeccionar pequeñas cantidades de piezas.

En este método, el exceso del penetrante se elimina en dos etapas. Primero, se elimina todo el penetrante posible limpiando la superficie de la pieza con un paño limpio y seco, exento de pelusa. La capa superficial del penetrante que queda se elimina a continuación pasando por la pieza un paño humedecido en un disolvente apropiado. Es preciso tener cuidado de no emplear demasiado

disolvente con objeto de minimizar la posibilidad de eliminar el penetrante contenido en las discontinuidades.

SISTEMAS PENETRANTES COLOREADOS

Estos penetrantes se identifican por los tres métodos de eliminación del penetrante anteriormente descritos. Con excepción de las características de fluorescencia, inherentes a los penetrantes fluorescentes, las mismas ventajas y desventajas de los sistemas son comunes a los dos tipos básicos de penetrantes.

Penetrantes Coloreados Removibles con Disolvente

Se deberán utilizar en inspecciones puntuales. Por este método se pueden inspeccionar pequeñas cantidades de piezas.

El penetrante coloreado mas utilizado es del tipo removible con disolvente. En este caso, el exceso del liquido penetrante se elimina de la superficie de la pieza empleando un disolvente que disuelve tanto el penetrante como el colorante. Generalmente se emplean tres variantes:

(a) El tipo de bajo punto de inflamabilidad en el que el líquido penetrante es principalmente un aceite inflamable relativamente volátil.

(b) El tipo de alto punto de inflamabilidad, en el que el penetrante consiste en líquidos orgánicos que pueden ser combustibles pero que ofrecen mucho menos riesgo de incendio que el tipo de bajo punto de inflamabilidad.

(c) El tipo no combustible en el que el líquido penetrante consiste en un líquido orgánico o en una mezcla de líquidos orgánicos que son esencialmente incombustibles y no inflamables.

La ventaja de los líquidos penetrantes coloreados reside precisamente en su extrema simplicidad de operación ya que por lo general, se pueden emplear en cualquier sitio.

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Deberán utilizarse cuando no es necesario obtener un nivel elevado de sensibilidad y cuando se inspeccionan grandes volúmenes de piezas.

Penetrantes Coloreados Post-emulsificables

Se deberán utilizar cuando se desea obtener una sensibilidad mayor que la que pueden proporcionar los penetrantes coloreados lavables al agua. También se utilizan cuando se inspeccionan grandes cantidades de piezas.

En la familia de los métodos por líquidos penetrantes, los penetrantes coloreados tienen un campo bien definido de utilidad. Como sucede con los todos los métodos de END, la decisión sobre la mejor técnica a utilizar ante un problema de inspección dado, se deberá efectuar en base a las exigencias del problema y a la capacidad de la técnica.

GUIA PARA LA SELECCION DE LA TECNICA PARA LA INSPECCION POR LÍQUIDO PENETRANTE

En el resumen siguiente se da una guía orientativa para la selección en la aplicación de los sistemas penetrantes.

PENETRANTES FLUORESCENTES

1.- Penetrantes Fluorescentes, Lavables con Agua, recomendados para su uso cuando: - Se inspeccionan grandes volúmenes de piezas

- Las discontinuidades son mas estrechas que su profundidad - Las superficies son muy ásperas

- Se inspeccionan roscas y chaveteros

- La sensibilidad del penetrante fluorescente lavable al agua es suficiente para detectar defectos propios de la pieza

2.- Penetrantes Fluorescentes Post-Emulsificables, recomendados para su uso cuando: - Se inspeccionan grandes volúmenes de piezas

- Se requiere una mayor sensibilidad que la proporcionada por penetrantes fluorescentes lavables con agua

La pieza está contaminada por ácido u otros químicos que perjudicarán a los penetrantes lavables con agua.

Se inspeccionan piezas que pudieran contener defectos contaminados por tipos diferentes de impurezas.

- Se realiza la inspección para detectar corrosión bajo tensiones o corrosión intergranular, ya que se requiere utilizar el penetrante de mayor sensibilidad.

- Cuando se requiere detectar grietas de amolado.

3.- Penetrantes Fluorescentes Removibles con Disolvente

- Recomendado para inspección puntual y cuando el sistema de lavado con agua no es factible. - Para revelar grietas por fatiga, corrosión bajo tensiones y corrosión intergranular solo deberán emplearse penetrantes fluorescentes de la mas alta sensibilidad.

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1.- Penetrantes Coloreados Solubles en Agua Recomendados para su uso cuando:

- no se requiere una sensibilidad elevada - se inspeccionan grandes volúmenes de piezas. 2.- Penetrantes Coloreados Post-emulsificables. Recomendados para su uso cuando:

- Se desea obtener mayor sensibilidad que la brindada por los penetrantes visibles lavables con agua - Se inspeccionan grandes volúmenes de piezas

3.- Penetrantes Coloreados Lavables con Disolvente

- Recomendados para inspección puntual y cuando el método de remoción con agua no es factible. - - Por este sistema no se pueden inspeccionar cantidades grandes de piezas.

CLASIFICACION DEL SISTEMA PENETRANTE DE ACUERDO A ASTM E 165 La clasificación de acuerdo a la Norma ASTM E 165 es la siguiente:

Tipo I – Inspección con Líquido Penetrante Fluorescente Método A (técnica A) – Lavable con agua (ver ASTM E 1209) Método B – Post emulsificable lipofílico (ver ASTM E 1208) Método C – Removible con solvente (ver ASTM E 1219) Método D – Post emulsificable hidrofílico ( ver ASTM 1210)

Tipo II – Inspección con Líquido Penetrante Visible Método A (técnica A) – Lavable con agua (ver ASTM E 1418) Método C – Removible con solvente (ver ASTM E 1220)

Combinando ambas clasificaciones resultan 6 (seis) procesos básicos de líquidos penetrantes

Lavables con agua o autoemulsificables COLOREADOS Post emulsificables (lipofílico - hidrofílico) Removibles con disolventes

Lavables con agua o autoemulsificables FLUORESCENTES Post emulsificables (lipofílico - hidrofílico) Removibles con disolvente

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El proceso y materiales de la inspección mediante líquidos penetrantes clasificada de acuerdo a la Norma MIL - I - 25135 o AMS 2644 es la siguiente:

TIPO

Tipo I Líquido Penetrante fluorescente Tipo II Líquido Penetrante coloreado METODO (TECNICA)

Método A Lavable con agua.

Método B Post emulsificable (no se eliminan con agua), lipofílico (emulsificador base aceite). Método C Removible con disolvente

Método D Post emulsificable (no se eliminan con agua), hidrofílico (emulsificador base agua). SENSIBILIDAD (estos niveles son aplicables al Tipo I)

Nivel de sensibilidad ½ - muy baja Nivel de sensibilidad 1 - baja Nivel de sensibilidad 2 - media Nivel de sensibilidad 3 - alta Nivel de sensibilidad 4 - ultra alta REVELADORES

Forma a Polvo seco Forma b Soluble en agua Forma c Suspendible en agua

Forma d Húmedo no acuoso para penetrantes fluorescentes (Tipo I) Forma e Húmedo no acuoso para penetrantes coloreados (Tipo II) Forma f De aplicación específica

Disolventes-eliminadores Clase 1 Halogenados Clase 2 No halogenados

Clase 3 De aplicación específica

El sistema de inspección mas adecuado, se elige en función del tipo de discontinuidad a detectar, del material, terminación superficial, geometría de la pieza y sensibilidad requerida etc.

REQUERIMIENTOS DE ILUMINACION PARA APLICAR EL METODO DE LIQUIDOS PENETRANTES

LA ILUMINACION DURANTE LA INSPECCIÓN

En la etapa de remoción del LP y después de un tiempo determinado en el que actúa el revelador, se procede a la inspección de la muestra, esto se lleva acabo observando el contraste de color entre el penetrante extraído de la discontinuidad y la superficie de fondo.

La iluminación empleada en la inspección está determinada por el proceso utilizado. Cuando el Sistema Penetrante utilizado es el de penetrante visible, la inspección se efectúa bajo luz blanca y para el método de penetrantes fluorescentes, la observación se realiza bajo luz negra en una zona preparada de oscuridad adecuada bajo luz negra.

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Para asegurar la máxima eficiencia en la inspección, el operador debe entrar al área oscura minutos antes de la inspección a fin de acostumbrarse a la luz negra.

Debido a que los resultados obtenidos en la inspección por cualquiera de los métodos de líquidos penetrantes dependen en gran parte de la capacidad del técnico para observar las indicaciones, la iluminación empleada en la inspección visual y su adaptación al medio es de gran importancia. LUZ NEGRA, NATURALEZA, FUENTES Y REQUERIMIENTOS

INTRODUCCION

La luz negra se utiliza cuando se aplican las técnicas de líquidos penetrantes fluorescentes y duales. La luz negra tiene una longitud de onda aproximada de 360 nm. Esta está contenida dentro del espectro ultravioleta. Se considera que la luz en este intervalo no es perjudicial a la piel o a los ojos. Por lo general se obtiene una intensidad adecuada para la inspección, empleando una lámpara de vapor de mercurio de 100 w del tipo de reflector sellado y un filtro especial, que filtra la mayor parte de la luz visible. Se pueden también utilizar luces de 400 w. Estas lámparas iluminan

adecuadamente una área diez veces mayor que la iluminación de 100w. La intensidad de luz negra durante la inspección, deberá cumplir con los requisitos establecidos en las normas, códigos, etc. CONCEPTOS FUNDAMENTALES

La luz negra, es un término aplicado a la radiación dentro del espectro ultravioleta. Tiene una longitud de onda mas corta que la luz visible y tiene la capacidad de hacer fluorescer ciertas sustancias, como ser ciertos minerales y tintes. La fluorescencia, es la propiedad que tienen, por ejemplo los líquidos penetrantes fluorescentes, de emitir una radiación detectable para el ojo humano cuando se produce la absorción de otra fuente de radiación. Esta cesa cuando la radiación que la produce desaparece.

Específicamente en nuestra aplicación los tintes que son usados, absorben la radiación no visible (luz negra) de onda corta y reemiten esta energía en longitudes de onda más larga en el rango visible.

Los tintes utilizados en los líquidos penetrantes más habituales, son los que reemiten la luz en el rango del amarillo-verde del espectro visible, ya que el ojo humano ve mejor ese tipo de color aunque también, en ciertas formulaciones y aplicaciones, existen tintes que fluorescen con otro color.

LUZ ULTRAVIOLETA

Este término es aplicado para caracterizar a la radiación que tiene una longitud de onda más corta que la más corta de la luz violeta visible. Su longitud de onda se encuentra en el rango de 4000 A a los 2000 A. En general cuanto mas corta es la longitud de onda mas penetrante y activa es la radiación. En el cuadro siguiente se esquematiza el espectro de radiación electromagnética.

ESPECTRO DE RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA Rayos

Cósmicos GammaRayos Rayos X Ultravioleta Visible Infrarrojos Ondas de Radio

UV - C UV - B UV - A

Onda Corta Onda Media Onda Alta Germicida Bronceado Luz Negra Luz de WOOD´S

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En estos casos la luz negra que se utiliza, es producida por una lámpara de vapor de mercurio a la que se le coloca un filtro para atenuar lo máximo posible las ondas de luz visible y las ondas mas cortas del espectro ultravioleta y dejar pasar lo máximo posible, la luz cuya longitud de onda activa los tintes del liquido penetrante fluorescente. Las longitudes de onda que se desea que pasen son las que están entre 3500 y 4000 A, esta es la llamada radiación UV-A.

FUENTES DE LUZ NEGRA

La intensidad más alta en el rango del ultravioleta se obtiene por el arco eléctrico producido entre dos electrodos de metal o carbón. Las lámparas de vapor de mercurio ofrecen una conveniente fuente alta en la onda deseada de luz negra (3650 A, tintes amarillos fluorescentes). Las fuentes más comunes son las lámparas de 100 w en configuración PAR 38. Hay lámparas de 125 w pero estas no son recomendadas por algunas compañías aeroespaciales porque producen más luz visible. Se encuentran en otros formatos como tubos fluorescentes pero estos tampoco son recomendados ya que la potencia es un poco baja para las inspecciones y además el área de los tubos no concentra la potencia en un área específica como lo hacen las lámparas de 100 w.

Fig. Nº 1: Esquema de construcción de lámpara de 100 w de vapor de mercurio Funcionamiento de la lámpara:

Esta lámpara utiliza vapor de mercurio a alta presión como fuente de radiación ultravioleta. En las lámparas de este tipo la luz negra se genera en una cápsula de cuarzo. Esta contiene una cantidad de gas inerte como Argón y una gota de mercurio. En el arranque la resistencia limitadora regula la corriente de arranque para que entre el electrodo de arranque y uno de los electrodos principales se establezca un pequeño arco eléctrico, este calienta el mercurio hasta alcanzar la temperatura en la que entre los dos electrodos principales se produzca el arco eléctrico cuya corriente es limitada por un transformador. A medida que aumenta la presión de vapor de mercurio se libera luz negra, así hasta alcanzar la intensidad máxima.

FILTROS DE LUZ NEGRA

Los filtros de vidrio universalmente usados son de color rojo-púrpura denso. Estos remueven prácticamente toda la luz visible de la energía obtenida de la lámpara de vapor de mercurio. Al mismo tiempo elimina toda la radiación de longitud de onda menor a 3000 A, eliminando toda la onda corta que produce daño del espectro ultravioleta. Solo pasa radiación en el rango de 4000 A (limite inferior de la luz visible violeta) hasta 3200. La radiación emitida tiene un pico de 3650 A de

E1 y E2 electrodos Q: tubo de cuarzo

Es: electrodo de calentamiento B: tubo de vidrio

R: resistencia de limitación del electrodo de calentamiento

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longitud de onda siendo esta la ideal para la inspección por el método de líquidos penetrantes. El filtro que se usa para esta lámpara es el Koop 10413 UV.

MEDICION DE LA LUZ NEGRA SOBRE LA PIEZA

La norma A.S.T.M E 165 indica que sobre la pieza tienen que haber como mínimo 1000 µw/cm² La mayoría de las lámparas cuando son nuevas poseen aproximadamente 5000 µw/cm² a 38 cm. desde el foco de la lámpara a la superficie del objeto a examinar. Se debe medir de la siguiente forma: se coloca la lámpara a 38 cm como se describió anteriormente, buscando la lectura máxima que indique el instrumento de medición (generalmente se obtiene cuando el foco de la lámpara se encuentre de manera perpendicular al sensor del instrumento), verificando que durante la medición, no se produzcan sombras. Se debe comprobar que la lámpara tenga la potencia mínima citada anteriormente, si es menor se puede acercar más la lámpara y ver a que distancia se obtiene los 1000µw/cm². Esta será la distancia máxima de trabajo. Si tengo que colocar la lámpara muy cerca se deberá cambiar la lámpara ya que si la distancia es corta obstruirá la observación de la falla, esto es natural ya que la lámpara envejece y pierde su capacidad. Esta medición debe tomarse al menos una vez por día y así controlar el envejecimiento.

ADAPTACIÓN VISUAL A LA OSCURIDAD

El ojo normalmente se habitúa por si mismo a los cambios de intensidad luminosa por medio de la variación del tamaño de la pupila y por el aclaración del humor vítreo. Esta adaptación es un ajuste natural en la visión normal y no es un factor peculiar de la inspección con penetrantes fluorescentes. Sin embargo, el cambio de un área iluminada a un área oscura requiere al menos de un minuto para que se acostumbren los ojos del técnico a la oscuridad.

La intensidad de luz blanca máxima admitida será de 20 lux.

CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD PARA LAS LÁMPARAS DE UV-A (LUZ NEGRA) El personal que este usando la fuente de luz negra no deberá mirar hacia la lámpara ya que puede causar fluorescencia ocular con la aparejada disminución de la capacidad para detectar una falla. Si el personal esta trabajando continuamente es aconsejable usar lentes especiales transparentes que bloquean la radiación UV-A, también es aconsejable usar guantes y gorras que protejan a la piel de la radiación. Por ultimo se debe mantener en estado el filtro, este no tiene que tener fisuras o

rajaduras por la cual pase luz visible o radiación de longitudes de onda cercana a los 300 nanómetros 3000 A.

FUENTES DE LUZ BLANCA

Las fuentes de luz blanca utilizadas en las pruebas de inspección con penetrantes visibles no difieren de las empleadas en otras aplicaciones de inspección visual. Algunos medios de iluminación son:

a) Luz solar.

b) Lámparas incandescentes. c) Lámparas fluorescentes.

d) Lámparas de vapor de mercurio.

Con una lámpara incandescente blanca de 150 w, con una pantalla adecuada, produce una

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la superficie de ensayo. Este valor es solo de referencia, ya que cambia, entre otros factores con el fabricante y la forma de la lámpara.

NIVELES DE ILUMINACION PARA EL PENETRANTE VISIBLE.

La intensidad de la iluminación esta determinada por la naturaleza de la inspección a realizar, para discontinuidades densas o gruesas, donde las indicaciones son grandes, por lo general es suficiente un nivel de iluminación de 300 a 550 luxes (30 a 50 candelas/pie) sobre la superficie de la muestra. Para inspecciones críticas se requieren intensidades mayores, donde los niveles de iluminación deben estar en el rango de 1000 lux (100 candelas/pie). Como citamos anteriormente la norma A.S.T.M E 165 indica un mínimo de 1000 lux sobre la zona de la superficie de la pieza a inspeccionar.

CARACTERISTICAS Y TIPOS DE REMOVEDORES

Se entiende por exceso de líquido penetrante todo aquel que no se ha introducido en la discontinuidad y permanece sobre la superficie a inspeccionar.

La eliminación del exceso de líquido penetrante es una tarea delicada y del cuidado con que se realice dependerá en gran parte el resultado final del ensayo. Hay que eliminar el exceso de líquido penetrante de la superficie de la pieza, sin sacar el penetrante introducido en la discontinuidad. Se recomienda dejar un fondo mínimo que asegure una buena relación señal – ruido.

Para eliminar el exceso de líquido penetrante hay que tener en cuenta los tres tipos de líquidos penetrantes que existen.

- Líquidos Penetrantes auto emulsificables - Líquidos Penetrantes post emulsificables

- Líquidos Penetrantes removibles con disolventes

Tanto los líquidos penetrantes auto emulsificables como los post emulsificables se eliminan con agua; los primeros llevan incorporado un emulsificador por lo que sólo necesitan agua, mientras que a los segundos es necesario aplicar un emulsificador antes de lavar con agua.

EMULSIFICADORES LIPOFÍLICOS

Los emulsificadores lipofílicos contienen agentes disueltos en base aceite y trabajan por difusión, una vez aplicados, emulsifican el exceso de penetrante de base aceite, haciéndolo lavable con agua. Se aplican puros. El tiempo de emulsificación, se determina experimentalmente.

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Los emulsificantes lipofílicos poseen tres propiedades básicas, las cuales se deben equilibrar para asegurar las características de uso:

1.- Actividad. 2.- Viscosidad.

3.- Tolerancia al agua.

Estas propiedades deben ser compatibles con las características del penetrante, si este es altamente insoluble en agua, es necesario utilizar emulsificantes mas activos.

La actividad se define como la rapidez con la cual emulsifica al penetrante, de tal forma que se pueda remover con agua. Esta interacción se relaciona con la capacidad del emulsificante para actuar como dispersante del aceite de penetrante.

La viscosidad y la actividad están interrelacionadas, un emulsificante muy viscoso se difunde en el penetrante a menor velocidad que un emulsificante poco viscoso. Balanceando la actividad con la viscosidad se obtienen las características para lograr tiempos de emulsificación adecuados. La viscosidad puede variar entre 10 y 100 centistokes. Por lo que es más económico emplear un emulsificante de menor viscosidad para producir los mismos resultados.

La tolerancia al agua es otra propiedad importante del emulsificante. Este debe tolerar la adición de agua por lo menos del 5%. En la práctica, generalmente el tanque de emulsificante se encuentra localizado cerca de un lugar de lavado. Si por accidente se agrega agua al emulsificante, este toma una apariencia turbia, lo que es consecuencia del grado de tolerancia al agua. Al agregar agua se reduce la actividad y la viscosidad del emulsificante.

Se puede efectuar una prueba de comparación entre el emulsificante recién preparado y el emulsificante sin diluir para determinar el efecto del agua sobre los mismos. Esta comparación indica como afecta a la viscosidad del emulsificante el agregar agua y observar al emulsificante bajo la luz. Si se afecta la viscosidad del emulsificante al agregar agua, se observa que el emulsificante tiende a volverse turbio.

Este experimento puede realizarse también con emulsificante usado, comparándose la cantidad de agua necesaria para enturbiar el emulsificante usado con la cantidad de agua necesaria para enturbiar el emulsificante recién preparado. Hay emulsificantes que muestran una ligera turbiedad antes de alcanzar la tolerancia establecida, la turbiedad es más notable al adicionar mas agua. Algunos emulsificantes se espesan pero no se enturbian, otros presentan ambos fenómenos. La volatilidad de un emulsificante debe ser baja para reducir la pérdida de evaporación y a la vez prevenir en exceso de vapores en el tanque.

La tolerancia al penetrante es un requisito esencial de un emulsificante ya que las partes cubiertas con penetrante se sumergen en el emulsificante. El emulsificador debe tolerar un 20% de penetrante por volumen manteniendo la sensibilidad requerida.

EMULSIFICANTES HIDROFÍLICOS

Los emulsificadores hidrofílicos contienen esencialmente agentes tensoactivos y su acción es decapante y detergente. Actúan desplazando el exceso de penetrante en la superficie. Una vez aplicados, emulsifican el exceso de penetrante de base aceite, haciéndolo lavable con agua. Se aplican diluidos.

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El procedimiento de inspección varía cuando se utiliza emulsificadores hidrofílicos debido a que se realiza un enjuague previo a la pieza, con el propósito de remover la mayor cantidad posible del exceso de penetrante antes de aplicar el emulsificador.

Se venden en como concentrados líquidos para su dilución posterior en concentraciones que varían aproximadamente entre el 5al 33%, cuando se aplique por inmersión y del 0,5 a 5% para cuando se aplique por rociado.

Como la concentración del emulsificador esta relacionada a la sensibilidad del ensayo, se deberá determinar la concentración mas adecuadas en piezas con terminaciones superficiales diferentes. Existe una relación entre la terminación superficial, concentración, modo de aplicación y el tiempo de emulsificación. Este se deberá determinar experimentalmente y no es tan crítico como cuando se utilizan emulsificadores lipofílicos.

Los emulsificantes hidrofílicos con frecuencia se drenan a través de los sistemas de desagüe. En este caso, deben ser biodegradables, especialmente libre de espuma. Además, estos no deben contener compuestos fenólicos, cromatos o algún otro metal pesado, como ser cianuros, sulfatos o hidrocarburos clorados.

Los emulsificadores lipofílicos se aplican por inmersión o inundación y los hidrofílicos por inmersión, inundación o rociado, pero ambos no se deben aplicar con pincel o rodillo. VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LOS DOS TIPOS DE EMULSIFICADORES

El costo inicial del concentrado hidrofílico es similar al del emulsificador lipofílico: sin embargo, la alta dilución con agua del hidrofílico proporciona una considerable reducción del costo.

Los emulsificadores hidrofílicos tienen gran tolerancia al agua, esto permite el prelavado de las piezas, que remueve aproximadamente un 80% del penetrante antes de la emulsificación, con los cual se reduce considerablemente la contaminación del emulsificantes por el penetrante. El agua del prelavado puede recolectarse y separarse para recuperar el penetrante.

La baja viscosidad del emulsificante hidrofílico provoca que este drene más rápidamente de las piezas, dando como resultado una adherencia mínima del emulsificante hidrofílico con respecto al emulsificante lipofílico que tiene mayor viscosidad.

Los emulsificantes hidrofílicos diluidos no son inflamables y son poco tóxicos. Los emulsificantes lipofílicos tienen un alto punto de inflamación.

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HIDROFILICO LIPOFILICO Se suministra como concentrado. Se suministra listo para usarse.

Base agua. Base aceite

Baja viscosidad Alta viscosidad

Tolerancia limitada al penetrante. Tolerancia limitada al agua. Miscible con agua en cualquier

concentración. Miscible con el penetrante en cualquier concentración. Mayor variedad en la forma de aplicación

que el emulsificador lipofílico

Menor variedad en la forma de aplicación que el emulsificador hidrofílico

Acción detergente. Acción difusión activada por la agitación.

Los líquidos penetrantes removibles con disolventes requieren de un removedor, que es un preparado constituido por disolventes orgánicos adecuados a cada tipo de líquido penetrante. La forma de realizar la remoción del exceso de líquido penetrante, depende del tipo de líquido penetrante utilizado (lavable con agua, post-emulsificable o removible con solvente) y del tipo de emulsificador utilizado (hidrofílico o lipofílico).

La etapa de remoción del exceso de líquido penetrante, se debe realizar en condiciones de iluminación apropiada.

CARACTERISTICAS Y TIPOS DE REVELADORES INTRODUCCION

El revelador es el medio que pone de manifiesto los lugares donde se encuentra retenido el líquido penetrante. Está constituido por yeso o talco finamente dividido o mezcla de silicatos y carbonatos de gran absorción y blancura, que se extienden sobre la superficie a inspeccionar después de haber eliminado el exceso de Líquido Penetrante. Las funciones y características del revelador son las siguientes:

- Debe ser un buen absorbente para extraer el líquido penetrante de la discontinuidad. - Debe tener un buen poder cubriente.

- Generar un buen contraste entre la indicación y el fondo de la pieza. - Brindar una buena definición del contorno de las discontinuidades. - Debe acortar el tiempo necesario para que la indicación resulte visible.

- Al aplicarse, se debe poder lograr fácilmente una capa continua de espesor uniforme. - Se debe poder eliminar fácilmente después de la inspección.

- No debe contener productos nocivos o tóxicos.

Las formas más comunes de aplicar los reveladores son: - Por inmersión;

- Por pulverización (pistola, aerosol).

Una capa de revelador muy fina puede hacer que no se observen las discontinuidades por falta de contraste (visibles).

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Una capa de revelador muy gruesa puede hacer que no se observen las discontinuidades por enmascaramiento.

Los reveladores pueden ser: - Reveladores secos

- Reveladores húmedos, que pueden ser: soluciones de polvo en agua; suspensiones de polvo en agua; suspensiones de polvo en disolventes

- Reveladores tipo película.

Los reveladores húmedos no dan lugar a nubes de polvo y son de fácil aplicación cubriendo con facilidad superficies difícilmente accesibles al polvo seco.

Los reveladores húmedos acuosos, son suspensiones y soluciones de polvo en agua, tienen el inconveniente de que es necesario un cierto tiempo para que se evapore el agua de la capa de revelador, lo que prolonga la duración del ensayo.

Este proceso es cómodo para instalaciones automáticas ya que no hay peligro de toxicidad. Los reveladores húmedos acuosos en suspensión, se deben agitar para evitar la formación de grumos.

Los reveladores húmedos no acuosos son suspensiones de polvo en disolventes, generalmente se presentan en forma de aerosoles y se aplican por pulverización sobre la superficie de la pieza. Se deben agitar continuamente. El disolvente se evapora instantáneamente y el polvo queda sobre la pieza como una película homogénea, seca y sin cráteres.

El problema de eliminación del revelador después de la inspección es más difícil en el caso de los reveladores húmedos, siendo necesario chorros de agua a presión sobre todo en superficies de cierta rugosidad.

El tiempo de revelado es el tiempo que transcurre entre la aplicación del revelador y la inspección final, este tiempo no es crítico pero debe estar controlado. Las observaciones de las

discontinuidades se deben realizar de acuerdo a los tiempos que se fijen en el procedimiento o instrucción escrita.

COMENTARIOS SOBRE LOS TIPOS DE REVELADORES REVELADORES SECOS

Se aplican sobre la superficie seca por: aspersión, aspersión electrostática o inmersión.

Se utilizan solo con penetrantes fluorescentes ya que con los visibles no producen un contraste satisfactorio.

Están constituidos de un polvo fino que, al aplicarse sobre la superficie, tiene la capacidad de adherirse en ella y formar una película muy delgada.

La tendencia a fijarse no debe ser excesiva, ya que en el caso de discontinuidades muy finas, el penetrante no puede formar indicaciones nítidas sobre una capa gruesa de polvo. El color del revelador seco es generalmente blanco.

En muchos casos la cantidad de polvo adherido a la superficie es tan pequeña que no es necesaria su remoción después de la inspección: especialmente cuando se trabajan piezas fundidas.

Sin embargo en algunos casos, es esencial la remoción del revelador. En ocasiones, es suficiente eliminarlo con agua o con solvente. Los reveladores secos no deben ser higroscópicos, pues durante su manejo y almacenamiento pueden perder su habilidad de fluir al ser humedecidos.

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REVELADORES EN SOLUCION ACUOSA

Con la utilización de este tipo de reveladores, se han eliminado muchos problemas inherentes a las suspensiones, ya que proveen una capa uniforme y adecuada para la inspección.

Una limitante de este tipo de revelador es que la capa formada en la superficie se compone de material cristalizado que disminuye la capacidad de absorción del penetrante, comparada con la del revelador en suspensión. Además la capa de revelador es mas delgada, motivo por el que deben emplearse penetrantes mas coloridos o brillantes para observar mejor las indicaciones.

Los cambios de concentración debido a la evaporación, deben controlarse. La distribución del revelador sobre la superficie y su remoción después de la inspección son fáciles de llevar a cabo. Estos son utilizados tanto para visibles como para fluorescentes en los penetrantes removibles con solvente o post-emulsificables ya que en los lavables con agua pueden sacar el penetrante de las discontinuidades.

Estos se suministran en forma de polvo para disolver en agua en concentraciones que varían de 0.12 a 0.24 kilogramos por litro de agua destilada.

La medición de la concentración se debe realizar con un hidrómetro apropiado. REVELADORES EN SUSPENSIÓN

Existen dos tipos de reveladores en suspensión, el más empleado es una suspensión de revelador en agua y el otro es una suspensión en un solvente adecuado.

“La formulación del material para el revelador en suspensión es más complicada que para el revelador seco. Este debe contener agentes que logren una buena suspensión. Son necesarios agentes que retarden el aglutinamiento, así como inhibidores de la corrosión”.

REVELADORES EN SUSPENSIÓN ACUOSA

El revelador suspendido en agua fue una solución al problema de agilizar la aplicación en la inspección de piezas de tamaño mediano y pequeño, mediante el proceso fluorescente.

El material para los reveladores en suspensión se suministra como polvo seco, al cual se le adiciona agua, por lo general en porciones de 50 a 150 gramos de polvo por litro de agua. Antes de secarse sobre la superficie de la pieza, la película del revelador debe poseer, en general, las mismas características del revelador seco: esto es, la habilidad de absorber el penetrante que emerge de la discontinuidad.

Este revelador se puede aplicar a cualquier técnica de líquidos penetrantes. REVELADORES EN SUSPENSION NO ACUOSA

La técnica de la suspensión en solvente es un medio efectivo para proporcionar una capa ligera de revelador sobre la superficie, ya que los solventes usados son de secado rápido.

El solvente puede o no disolver al penetrante. En ocasiones, puede servir como solvente parcial para los penetrantes coloreados visibles. Tiene la función de ayudar a extraer el penetrante de la

discontinuidad y lo disuelve dándole mayor movilidad y produciendo una mancha en el revelador. En superficies rugosas, este tipo de reveladores no es adecuado. Ya que extrae todo indicio de penetrante de la superficie.

Los reveladores suspendidos en solventes, generalmente se emplean para mostrar discontinuidades muy finas. Si el rociado se hace en forma rápida y ligera sobre la superficie, el penetrante es extraído de las discontinuidades, pero su difusión es minimizada por la rápida evaporación del solvente. Los solventes utilizados con mayor frecuencia son el alcohol y los solventes clorados, que tienen la ventaja de no ser inflamables.

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VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LOS REVELADORES EN SUSPENSION

Pueden aplicarse mediante inmersión o por rociado. Se debe tenerse especial cuidado de que las suspensiones estén perfectamente bien agitadas para conservar las partículas en suspensión. Sin lo anterior no es posible controlar el espesor de capa, lo que es de gran importancia para asegurar una inspección uniforme.

La principal ventaja del revelador húmedo no acuoso es que la evaporación del solvente es más rápida por lo que no se requiere de hornos de secado. Es recomendable en superficies largas y lisas como las alas de un avión ya que su rápido secado mejora la tersura superficial del revelador. Este tipo de revelador no se recomienda para rociado electrostático.

Los reveladores no acuosos no tienen problemas de congelación pero si de evaporación, sobre todo si se tienen en tanques para inmersión. Este problema se reduce aplicando por rociado en cualquiera de sus variantes.

La aplicación del revelador acuoso en suspensión se realiza después del lavado y antes del secado. Posteriormente, las piezas se colocan en el secador, las superficies secas se cubren uniformemente con una capa fina de revelador, reduciéndose considerablemente el tiempo de revelado ya que el calor del secado ayuda a extraer el penetrante. Con la película de revelador distribuida

uniformemente, la acción de revelado se efectúa de manera más eficiente.

Las ventajas de emplear revelador en suspensión acuosa se visualizan mejor cuando se utiliza equipo automático de inspección, ya que las canastas portadoras de piezas o partes individuales pueden recubrirse completamente con revelador mediante inmersión.

Puesto que el líquido de suspensión es agua, se tienen dificultades al operar el equipo a

temperaturas inferiores a la temperatura de congelación. Si se realizan inspecciones en lugares con altas temperaturas, se puede prevenir la evaporación del agua.

La remoción del revelador se realiza mediante un lavado con agua, ya sea por rociado de agua caliente o por lavado mecánico utilizando detergentes.

SENSIBILIDAD DE LOS REVELADORES

Cada tipo de revelador posee ciertas ventajas respecto a su sensibilidad bajo ciertas condiciones operativas. Estudios de laboratorio han demostrado que el revelador en suspensión puede ser ligeramente menos sensible que el revelador seco, sobre todo al mostrar los límites de las indicaciones.

La sensibilidad del revelador en suspensión puede ser afectada seriamente, si el espesor de la capa aplicada tiende a ser muy gruesa, razón por la cual es necesario mantener la concentración adecuada de las suspensiones.

MANEJO DE LOS AEROSOLES

Se deben manejar con mucho cuidado y comprobar el buen funcionamiento de la válvula antes de aplicar los productos sobre el material a inspeccionar.

Los penetrantes y los disolventes en aerosol no necesitan agitarse ya que son soluciones homogéneas.

Los reveladores en aerosol son suspensiones por lo que se deben agitar bien; llevan incorporada una bolita que facilita la homogenización y evita la formación de grumos.

Se deben aplicar a una distancia adecuada para cubrir bien la pieza pero sin ensuciar demasiado la zona operacional.

La práctica aconseja que se aplique mediante pasadas sucesivas e incentivando el aclarado. No deben situarse nunca cerca de fuentes de calor ni someterlos a golpes ni perforarlos.

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CLASIFICACION Y CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS EQUIPOS EMPLEADOS EN LA INSPECCION POR LIQUIDOS PENETRANTES

La selección del equipo utilizado en la inspección con líquidos penetrantes está determinada por la cantidad y tamaño de las piezas a inspeccionar, la sensibilidad requerida, el lugar donde se efectúa la prueba, etc., tomando en cuenta estos puntos, el equipo se clasifica en tres categorías:

- Equipo portátil. - Equipo estacionario.

- Unidades especiales (proceso automático). EQUIPO PORTATIL

Equipo sencillo, de tamaño y peso reducidos, puede ser transportado a cualquier lugar remoto y ser operado manualmente. Está compuesto por envases a presión (en forma de aerosol), que contienen limpiador/removedor, penetrante visible o fluorescente, revelador no acuoso y seco, paños o trapos y brochas (Figura 7.1)

Si la inspección requiere el uso de penetrante fluorescente, se incluye una lámpara de luz negra portátil y una cabina que proporciona un área oscura para la observación de las indicaciones. El sistema de luz negra portátil consiste de un transformador de corriente regulada, una caja para la lámpara, un bulbo o lámpara de vapor de mercurio de 100 watts y un filtro de alta densidad rojo púrpura (Figura 7.2)

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EQUIPO ESTACIONARIO

Es un equipo que se localiza en un lugar determinado, caracterizándose por la versatilidad en el tamaño y forma de las piezas que se pueden inspeccionar. Consta de unidades o estaciones capaces de manejar varias piezas por hora. Normalmente un equipo de inspección está compuesto por: - Estación de prelimpieza (separada de la estación del penetrante).

- Estación del penetrante.

- Estación de drenado (opcional). - Estación del emulsificador (opcional).

- Estación de remoción del exceso de penetrante (incluye equipo de rociado). - Estación de secado – generalmente del tipo de horno – (opcional).

- Estación del revelador (incluye equipo de rociado o cámara de polvos). - Estación de inspección (cabina con luz negra o mesa con luz visible) - Estación de limpieza posterior (separada del resto de la unidad).

El número de estaciones y la disposición de las mismas dependen del penetrante utilizado, del método de remoción del penetrante y del tipo de revelador. Así, en la Figura 7.3 se muestra el arreglo y disposición de un equipo estacionario para una prueba con penetrante visible y revelador seco.

En caso de utilizar revelador en suspensión, la estación de revelado estará después que la de secado.

A continuación se muestran diferentes arreglos del equipo estacionario, dependiendo del tipo de penetrante y revelador utilizado.

Dentro del equipo adicional se encuentran las bombas que están instaladas en las estaciones del penetrante, del emulsificador y del revelador húmedo para agitar las soluciones. Los termostatos y termómetros proporcionan el control de temperatura en el líquido penetrante en el secado; el cronómetro controla el ciclo del penetrante, emulsificante, revelador y secado.

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EQUIPO ESTACIONARIO PARA PROPÓSITOS GENERALES

El equipo estacionario para propósitos generales se compone de varias estaciones que manejan sólo algunas partes por hora, así como también combinaciones de grandes unidades. El equipo,

independientemente del tamaño o la capacidad, generalmente tiene las siguientes características: El equipo es una colección de unidades pequeñas y simples, las cuales pueden ser arregladas en varias secuencias.

El proceso es realizado manualmente o mediante dispositivos manuales como transportadores de rueda y polipastos.

Teniendo como limitante sólo las dimensiones de una unidad en particular, la forma o tipo de artículos que pueden ser inspeccionados es limitado.

ESTACION DE PENETRANTE Puede ser de dos tipos:

- Por rociado en cualquiera de sus variantes. - Por inmersión.

ESTACION DE ROCIADO

El penetrante es aplicado por aspersión, el cual cuenta por lo general con un sistema de ventilación para evitar la acumulación de vapores. Normalmente, la misma estación es empleada para el drenado del exceso de penetrante.

ESTACION DE INMERSIÓN Y DRENADO DEL PENETRANTE

El penetrante está contenido en un tanque localizado generalmente en el extremo izquierdo de la unidad y se puede aplicar a la pieza de inmersión, por vaciado o con brocha. La sección de drenado se localiza cerca del tanque que contiene al penetrante.

Después de que las piezas han sido cubiertas con penetrantes, se colocan sobre el emparrillado en el área de drenado, con el objetivo de que se escurra el penetrante hacia el interior del tanque,

dejándolas el tiempo suficiente para permitir que el penetrante se introduzca en las discontinuidades.

ESTACIÓN DE REMOCIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE Puede ser de tres tipos:

- Para removibles con solvente. - Para removibles con agua. - Para postemulsificables.

Por lo regular se localiza en la parte central del tren de inspección y adyacente a la zona de aplicación del penetrante.

ESTACION PARA PENETRANTES REMOVIBLES CON SOLVENTE

Está compuesta por una mesa de trabajo, un sistema de distribución o almacenamiento de material absorbente para la limpieza; un depósito para el material de limpieza usado y un sistema dosificador

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del líquido removedor. Puede contar con sistemas de iluminación blanca o negra, dependiendo del penetrante empleado.

ESTACION PARA LA APLICACIÓN DEL EMULSIFICADOR

Es similar a la estación de inmersión, ya que cuenta con un tanque abierto que contiene al

emulsificador y un área de drenado del exceso. Suele estar colocada entre la estación de aplicación y la de remoción del excedente (figura 7.4)

ESTACION PARA PENETRANTES REMOVIBLES CON AGUA

Está equipada con un sistema de drenado y una manguera con una boquilla especial para lavar las piezas manualmente. También está equipada con un sistema de iluminación con luz blanca o negra montada sobre el tanque de lavado, de tal forma que el técnico pueda observar cuando todo el exceso del penetrante ha sido removido (Figura 7.5).

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ESTACION DE SECADO

Está constituida por secadores que recirculan el aire caliente, los cuales se localizan en la parte posterior de la unidad. La temperatura del secado es controlada por medio de un termostado.

Pueden secarse rápidamente piezas grandes y complicadas, la parte frontal del secador está cubierta con cortinas que retienen el calor y mantienen una circulación adecuada del aire en el interior de la estación (Figura 7.6). Esta estación es recomendable cuando se emplean penetrantes loables con agua o postemulsificables.

ESTACION DEL REVELADOR

Está diseñada para emplearse con revelador seco o en suspensión. Cuando se emplea revelador seco, las piezas se lavan para eliminar el exceso de penetrante y se secan completamente antes de aplicar el revelador. El revelador está contenido en un tanque cercano a la esquina de la zona de trabajo (Figura 7.6). Por lo general el revelador en forma de polvo se aplica mediante inmersión, aunque también puede ser por aspersión sobre la pieza.

La técnica de inmersión también puede ser empleada con el revelador húmedo. Existe un

emparrillado removible sobre el tanque de revelado en el que pueden ser colocadas las piezas para que escurra el revelador húmedo después de que ha sido aplicado. En este último caso, el tren de secado se coloca después de la estación de revelado.

ESTACION DE INSPECCIÓN

Es común que se ubique a la derecha y al final del tren de inspección y que cuente con sistemas de iluminación tanto estacionarios como móviles de luz blanca y negra. Cuando se emplean líquidos fluorescentes, esta estación es una cabina cerrada para impedir la entrada de luz.

UNIDAD ESTACIONARIA DE TAMAÑO REDUCIDO

Aunque las unidades estacionarias pequeñas proporcionan los suficientes medios para llevar a cabo todas las etapas de inspección, éstas tienen ciertas limitaciones:

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Debido a que el equipo es pequeño, las piezas de dimensionas mayores a las del tanque no pueden ser introducidas.

Existe un límite en el número de piezas que pueden ser inspeccionadas en un tiempo determinado, debido al tamaño del equipo.

UNIDADES ESPECIALIZADAS PARA GRANDES VOLUMENES DE PRODUCCION En las operaciones de manufactura en donde se producen grandes cantidades de piezas, la

inspección de las mismas se realiza introduciendo bandas transportadoras. El método de líquidos penetrantes se presta por sí mismo a la mecanización. En tal caso, es necesario diseñar un equipo especial tal que su operación se coordine con el sistema de producción; generalmente contiene transportadores y accesorios para la fijación. Este tipo de equipo únicamente requiere los servicios de un operador, para cargar las piezas en el transportador.

La rapidez con que se lleve a cabo la inspección está determinada por la línea de producción y el tamaño de la cabina. El tiempo de inspección para una pieza puede ser reducido al mínimo mediante dispositivos que faciliten al técnico la observación de la pieza.

UNIDADES AUTOMATICAS EQUIPADAS CON TRANSPORTADORES

Existen equipos especialmente diseñados para la inspección de piezas fundidas, las cuales después de ser colocadas en el transportador, pasan automáticamente por las estaciones y son colocadas finalmente en la cabina de inspección.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCION DEL EQUIPO

Para determinar los requisitos del equipo de proceso, debe tenerse en cuenta la capacidad de la línea de producción y considerar factores como:

1.- Manejo de piezas pequeñas

Cuando se maneja una cantidad significativa de piezas pequeñas en unidades de este tipo, el método mas práctico para inspeccionarlas es empleando canastas de alambre con mallas abiertas. Las canastas cuadradas son más convenientes, en donde se realiza un lavado manual, pero las redondas proporcionan un mejor balance cuando se usa un lavador automático.

Mediante la utilización de las canastas y del uso de un lavador automático, el técnico puede inspeccionar miles de pequeñas piezas por hora.

2.- Tipo de piezas a inspeccionar Tipo de material.

Forma, tamaño y peso de las piezas. Volumen de inspección.

Etapa del proceso de manufactura en la que se efectúa la inspección. Aplicación crítica o no crítica.

3.- Tipos de defectos que se buscan Naturaleza de los defectos buscados. Requisitos de la especificación de proceso.

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Como llegan las piezas para su proceso. Equipo existente para el manejo de las piezas. Número y nivel de habilidad de los operadores. Equipo requerido para la descarga de las piezas. 5.- Requisitos particulares del proceso

Temperatura máxima y/o mínima de las piezas. Tratamiento de prelimpieza y poslimpieza.

6.- Requisitos del equipo o facilidades necesarias para cumplir con las especificaciones de los diferentes códigos y normas de seguridad y de salud

Control de los contaminantes.

Requisitos de seguridad del medio ambiente. Protección contra problemas eléctricos.

7.- Condiciones especiales de operación y selección del sitio de emplazamiento Espacio disponible.

Requisitos del nivel de ruido en el área general.

Acceso por medio de transportadores u otro equipo similar.

Una vez definidos los factores antes descriptos, es posible seleccionar cual es el método y tipo de Líquidos Penetrantes a ser empleados, así como el grado de automatización o mecanización que se requiere para optimizar la Inspección No Destructiva.

Si bien cada proceso y cada material tienen características particulares, que no pueden detallarse en un texto como el presente; el ensayo, la práctica y la experiencia permitirán conocer la información específica necesaria que conduzcan a la finalidad de los Ensayos No Destructivos: Mejorar el producto, a fin de competir en los mercados con el mayor recurso; Alta confiabilidad, resultado de un eficiente control de calidad.

METODOS DE EVALUACION DE LOS SISTEMAS DE LIQUIDOS PENETRANTES INTRODUCCION

En esta sección se describen los métodos empleados para evaluar la sensibilidad de los sistemas penetrantes, bajo condiciones específicas de prueba.

Todos los materiales del sistema penetrante deberán ser sometidos a “ensayos de calificación”. Este es un control operativo y adicional a los ensayos de calificación y calidad de los productos. La sensibilidad obtenida en la pieza de referencia, no es indicativa de la sensibilidad que se puede obtener en la pieza que se está ensayando.

Un componente con una discontinuidad conocida y calificada, se puede tomar como una pieza de referencia. Existen otras piezas de referencia como los bloques o patrones fabricados de acuerdo a

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