Introducción a los Líquidos Penetrantes. M. En C. José Antonio González Moreno Ensayos No Destructivos Febrero del 2016

Transcripción

1 Introducción a los Líquidos Penetrantes M. En C. José Antonio González Moreno Ensayos No Destructivos Febrero del 2016

2 Introducción: El ensayo No destructivo por líquidos penetrantes es uno de los más utilizados, después del de inspección visual, debido a su simplicidad y economía, comparado con otras técnicas. En esta presentación se estable las bases para entender el concepto de los líquidos penetrantes desde un punto de vista ingenieril.

3 Antecedentes: Antes los LP se aplicaban simplemente calentando alguna pieza metálica (generalmente acero) y después se sumergía en aceite quemado, se dejaba unos minutos y se sacaba la pieza, se secaba y se hacía rodar por una cama de Cal [Ca(OH) 2 ], la cual actuaba como revelador que mostraba dónde se encontraban las discontinuidades por medio de una lámpara (1880 a 1890), que después cambio a luz negra o UV (años 50 s).

4 Normativa aplicada a los LP: ASTM E165 Standard Test Method for Liquid Penetrant Examination ASTM E1417 Standard practice for Liquid Penetrant Examination IRAM 760 Ensayos no destructivos. Acero fundido. Examen por líquidos penetrantes. IRAM-CNEA Y Ensayos no destructivos. Inspección con líquidos penetrantes. Principios generales. IRAM-CNEA Y Ensayos no destructivos. Líquidos penetrantes. Calificación y evaluación de los productos para el ensayo.

5 Normativa aplicada a los LP: IRAM-ISO Ensayos no destructivos. Terminología. Términos utilizados en el ensayo por líquidos penetrantes. Non-destructive testing. Terminology. Terms used in penetrant testing. Nota: IRAM = Instituto de Racionalización Argentina de Materiales. CNEA = Comisión Nacional de Energía Atómica.

6 Topic development There are two basic types of penetrate liquids: fluorescent and non-fluorescent. Fluorescent penetrate liquids containing a colorant that glows under black or ultraviolet light. Non fluorescent penetrate liquids contain a colorant that contrasts with another white liquid.

7 Topic development Exist another classification that is calling Penetrate Powder, it is the same protocol, only that the revelator is in powder. In generally is more common use liquid that this kind of tool. One limit is the effect of porous media in solid surface.

8 LP Ideal: El penetrante ideal para fines de inspección deberá reunir las siguientes características: 1. Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas. 2. Habilidad para permanecer en aberturas amplias. 3. Habilidad de mantener color o la fluorescencia. 4. Habilidad de extenderse en capas muy finas. 5. Resistencia a la evaporación.

9 LP Ideal (Continuación): Características de un LP ideal (Continuación) 6. De fácil remoción de la superficie. 7. De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad. 8. De fácil absorción de la discontinuidad. 9. Atóxico, incoloro, no corrosivo, anti-inflamable, estable a casi todas las condiciones de almacenamiento y de costo razonable.

10 Desarrollo del tema: Para cumplir los requisitos anteriores, deberán combinarse diferentes ingredientes que posean adecuadas propiedades, entre las cuales las más importantes son la tensión superficial, el poder humectante, la viscosidad, la volatilidad, tolerancia a la contaminación, gravedad especifica, punto de inflamación, inactividad química y capacidad de disolución.

11 Tensión Superficial En cuanto a estas propiedades se tendrá: Tensión superficial: Es una de las propiedades más importantes y se define como la fuerza de empuje de un fluido sobre un sólido. Se requiere una tensión superficial baja para obtener buenas propiedades de penetración y mojado. La Tensión superficial se mide en J/m 2 o en N/m. La expresión más básica para objetos circulares, es:

12 Table de valeurs de ɣ

13 Poder Humectante: Poder humectante: El penetrador debe ser capaz de mojar completamente la superficie del material y es una de las propiedades más importantes. Ésto se refiere al ángulo de contacto del líquido con la superficie, el cual debe ser lo más bajo posible.

14 Viscosidad: Viscosidad: Esta propiedad no produce efecto alguno en la habilidad de un líquido para penetrar, aunque afecta la velocidad de penetración. Los penetrantes de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja viscosidad se escurren muy rápido y tiene la tendencia a no ser retenidos en los defectos de poco profundidad; por tanto se recomienda una viscosidad media.

15 Tabla de Viscosidades

16 Curvas de Flujo:

17 Volatilidad: Volatilidad: No deben presentar volatilidad. Si presenta evaporación excesiva de los productos del penetrante, afecta la sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de la fórmula, como a la pérdida del poder humectante. En este aspecto interviene la Presión vapor del penetrante.

18 Gravedad Específica Gravedad específica o densidad relativa: No juega un papel directo sobre el comportamiento de un penetrante dado; sin embargo, con densidades bajas se facilita el transporte y los materiales extraños tenderán a sedimentar en el fondo cuando se usan tanques abiertos. La mayoría de los líquidos penetrantes tienen densidades relativas que varían entre 0.86 y 1.06 a 16 C y por lo general la densidad es menor que 1.

19 Tabla de Densidades :

20 Punto de Inflamación Punto de inflamación: Como medida de seguridad práctica, los líquidos penetrantes deberán poseer un punto de inflamación elevado con el fin de deducir los peligros de incendio. Generalmente el punto de inflamación es mayor de 95 C y en recipientes abiertos no debe ser menor de 65 C.

21 Inactividad Química: Inactividad química: Los productos usados en la formulación de los líquidos penetrantes deben ser inertes y no corrosivos con respecto a los materiales a ser ensayados y a los recipientes que los contienen.

22 Disolución: Capacidad de disolución: El penetrante debe tener una elevada capacidad para contener grandes concentraciones de los pigmentos coloreados o fluorescentes usados, y para mantener dichos componentes en solución.

23 Sistemas Penetrantes: Los sistemas penetrantes generalmente se identifican por el método empleado en la remoción del exceso del líquido penetrante. Estos sistemas son: 1. Removible con agua 2. Post- emulsificable lipofílico 3. Removible con solventes 4. Post-emulsificable hidrofílico

24 Sistema de Clasificación de los LP:

25 Sistemas Penetrantes: Sistema penetrante removible con agua: Este sistema consiste en un líquido penetrante lavable con agua, que al ser aplicado a la superficie de la pieza y después de haberlo dejado un tiempo de penetración suficiente, se retira de la superficie mediante lavado con agua.

26 Sistemas Penetrantes: Sistema penetrante removible con agua (Continuación): El objetivo de la formulación es producir un líquido único que contiene características de buena penetrabilidad y solubilidad del colorante con propiedades de lavado bajo la acción del agua y temperatura.

27 Sistemas Penetrantes: Sistema penetrante postemulsificable lipofílico: El penetrante se hace lavable con agua mediante la aplicación de un emulsificador lipofílico, de base oleosa, el cual se mezcla con el penetrante por ser mutuamente solubles. Generalmente los tiempos de emulsificación están comprendidos entre segundos y cinco minutos.

28 Tiempo de Penetración de LP s en algunos materiales: El tiempo de penetración de muchos LP s es crítico y depende de la temperatura de ensay, tipo de discontinuidad y materiales, por lo que el mínimo será el recomendado en las normas o el que determine el experto calificado. La temperatura de trabajo recomendada es en el rango de 16 a 52 C

29 Tiempo de Penetración de LP s en algunos materiales:

30 Sistemas Penetrantes: Sistemas penetrantes removible con solventes: Los líquidos penetrantes removibles con solventes sólo deberán emplearse para inspección puntual y cuando por razón del tamaño de la pieza, masa y condición de la superficie el método de lavado con agua no es factible o práctico.

31 Sistemas Penetrantes: Sistemas penetrantes removible con solventes (Continuación): Primero, se elimina todo el penetrante posible limpiando la superficie de la pieza con un paño limpio y absorbente, exento de pelusa Segundo, la capa superficial de penetrante que queda se elimina después pasando por la pieza un paño ligeramente impregnado de un disolvente apropiado.

32 Sistemas Penetrantes: Sistema penetrante postemulsificable hidrofílico: Después de transcurrido el tiempo de penetración, se aplica un emulsificador, en este caso de base acuosa, el cual no se mezcla con el penetrante por no ser estos solubles, sino que actúa en la interface rompiendo la cadena de carbono de la base oleosa del penetrante, emulsificado gradualmente capa por capa.

33 Final comment: Finally, in the production of the penetrate liquids, the above factors must be considered; So in many cases, some of the properties must be sacrificed in part, to achieve a "good formulation".

34 En Resumen:

35 Conclutions: Is Important to conclude that exist many factors in the liquid penetrate that can influence the effectiveness of the process like temperature, porous media, pressure, superficial tension and viscosity. The liquid penetrate it s a cheap technique but not the best. It is necessary consider the ambient circumstances to try to minimize the inefficiency of the technique. It recommended use another techniques or combination of them.

36 Referencias Bibliográficas: 1. Leak Testing, in Nondestructive Testing Handbook, R.C. McMaster, Ed., Vol 1, 2nd ed., American Society for Nondestructive Testing, Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Vol 4, MIT Press, ASM International Handbook Non Destructive Evaluation and Quality Control, Volume 17. (1997). B-H Press

37 Cuestionario: Contestar las siguientes preguntas 1. Por qué es tan popular el aplicar la técnica de LP? R = Porque es económica, sencilla y rápida. 2. Cómo se aplicaban en un inicio, los LP? R = Utilizando aceite industrial quemado y una cama de Cal aplicada en la porosidad del material. 3. Mencionar la Norma ASTM que aplica para el examen con LP. R = Es la ASTM E Describir qué significan las siglas IRAM y CNEA. R =IRAM= Instituto de Racionalización Argentina de Materiales y CNEA = Comisión Nacional de Energía Atómica

38 Cuestionario: Contestar las siguientes preguntas 5. Cuáles son los tipos básicos de LP que existen? R = Fluorescentes, No Fluorescentes y los llamados polvos penetrantes. 6. Mencionar 3 características que debe de tener un LP ideal. R = libre 7. Qué es la Tensión Superficial? R = Es la fuerza de empuje de un fluido sobre un sólido. 8. En qué unidades se mide la Tensión Superficial? R = en J/m 2 y N/m.

39 Cuestionario: Preguntas Complementarias. 1. Describa lo que es la Humectación. 2. Describa lo que es la Viscosidad. 3. En qué unidades se mide la Viscosidad Dinámica? 4. Qué es la Volatilidad? 5. Qué es la Gravedad Específica y en qué unidades se mide? 6. Qué es el punto de inflamación de una sustancia y en qué unidades se mide?