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Introducción a los
Líquidos
Penetrantes
M. En C. José Antonio González Moreno
Ensayos No Destructivos
Febrero del 2016
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.
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).
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 500 1001 Ensayos no destructivos. Inspección con líquidos penetrantes. Principios generales.
• IRAM-CNEA Y 500 1004 Ensayos no destructivos. Líquidos penetrantes. Calificación y evaluación de los productos para el ensayo.
Normativa aplicada a los LP: • IRAM-ISO 12706 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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/m2 o en N/m.
• La expresión más básica para
objetos circulares, es:
Table de valeurs de ɣ
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.
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.
Tabla de
Viscosidades
Curvas de Flujo:
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.
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.
Tabla de
Densidades
:
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.
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.
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.
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
Sistema de
Clasificación de los LP:
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.
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.
Sistemas Penetrantes: Sistema penetrante post-
emulsificable 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.
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
Tiempo de Penetración de LP’s
en algunos materiales:
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.
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 .
Sistemas Penetrantes:
Sistema penetrante post-
emulsificable 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.
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".
En Resumen:
SECAR LA SUPERFICIE
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.
Referencias Bibliográficas: • 1. Leak Testing, in Nondestructive Testing
Handbook, R.C. McMaster, Ed., Vol 1, 2nd ed.,
American Society for Nondestructive Testing, 1982
• 2. Encyclopedia of Materials Science and
Engineering, Vol 4, MIT Press, 1986
• 3. ASM International Handbook “Non Destructive
Evaluation and Quality Control”, Volume 17. (1997).
B-H Press
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 E165
4. Describir qué significan las siglas IRAM y CNEA.
R =IRAM= Instituto de Racionalización Argentina de
Materiales y CNEA = Comisión Nacional de Energía
Atómica
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 = No tóxico, viscosidad media, inactivo con
metales y plásticos, No inflamable, etc.
7. ¿Qué es la Tensión Superficial?
R = Es la fuerza de empuje de un fluido sobre un
sólido.
8. ¿En qué unidades del SI se mide la Tensión
Superficial?
R = en J/m2 y N/m.
Cuestionario: Preguntas Complementarias.
9) Describa lo que es la Humectación.
R = Es la capacidad que tiene un líquido de
impregnar un cuerpo sólido o material.
10) Describa lo que es la Viscosidad.
R = Es la capacidad que presenta un fluido a fluir
por acción de la gravedad o de una fuerza externa.
11) ¿En qué unidades se mide la Viscosidad
Dinámica?
R = Se mide en cP (centi-Poise) o en Pa*s (Pascal-
segundo) que son los Kg/(m*s)
12)¿Qué es la Volatilidad?
R = Es la evaporación excesiva de un solvente o
líquido y puede ser peligrosa.
Cuestionario: Preguntas Complementarias.
13) ¿Qué es la Gravedad Específica?
R = Es la propiedad de densidad de una sustancia
dividida entre una densidad de referencia.
14) ¿En qué unidades del SI se mide la Gravedad
Específica?
R = Es Adimensional
15) ¿Qué es el punto de inflamación de una
sustancia?
R = Es la temperatura a la cual los vapores de un
fluido comienzan a generar flama o se incendia.
16) ¿En qué unidades del SI se mide el punto de
Inflamación de una sustancia?
R = En °C
