Mtodos de aplicacin de los lquidos penetrantes
Mtodos de aplicacin de los lquidos penetrantesDefinicin de
Lquidos Penetrantes El ensayo por lquidos penetrantes es un mtodo
no destructivo que permite la deteccin de discontinuidades en
materiales slidos no porosos tales como metales cermicos vidrios y
plsticos y siempre que las discontinuidades se encuentren abiertas
a la superficie. Este mtodo esta basado en la penetracin de un
liquido dentro de las fisuras y esto ocurre debido al fenmeno de la
Capilaridad que es la propiedad de penetracin de un liquido en
lugares extremamente pequeos debido a sus caractersticas
fsico-qumicas, tal como la tensin superficial de este liquido
mencionado. Una vez dentro de la fisura se provoca la absorcin de
este lquido hacia la superficie del material a travs del uso de un
agente absorbente denominado ReveladorEn comparacin con otros
mtodos de ensayo no destructivo (Radiografa, Ultrasonidos,
Corrientes Inducidas...), la aplicacin prctica del ensayo por
lquidos penetrantes, en general, es menos compleja y no requiere el
empleo de equipos complicados o costosos. Pero no hay que cometer
el error de pensar por esto que su ejecucin se pueda realizar de
forma menos cuidadosa. Caractersticas de los Lquidos Penetrantes El
lquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier
abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante
ideal debe reunir lo siguiente: Habilidad para penetrar orificios y
aberturas muy pequeas y estrechas. Habilidad de permanecer en
aberturas amplias. Habilidad de mantener color o la fluorescencia.
Habilidad de extenderse en capas muy finas. Resistencia a la
evaporacin. De fcil remocin de la superficie. De difcil eliminacin
una vez dentro de la discontinuidad. De fcil absorcin de la
discontinuidad. Atoxico. Inoloro. No corrosivo. Antiinflamable.
Estable bajo condiciones de almacenamiento. Costo
razonablePrincipios Fsicos de Ensayo (LP) Las propiedades fsicas
del lquido penetrante que hacen que obtenga las caractersticas
sealadas en el apartado anterior, son las siguientes: a) Fuerza de
cohesin y adherencia Los lquidos se componen de molculas (las
partculas separables fsicamente ms pequeas que tienen las
caractersticas propias del lquido que integran). Las molculas se
atraen entre s por fuerzas de cohesin mientras que en la superficie
lmite de separacin entre dos substancias diferentes (slido lquido),
o en el interior de una mezcla, las molculas de distinta naturaleza
se atraen por fuerzas de adherencia. Las fuerzas de adherencia del
aire sobre el lquido son muy pequeas y se suelen despreciar.En el
interior del lquido, cada molcula atrae y es a su vez atrada por
todas las que la rodean. Como hay homogeneidad, las fuerzas iguales
que actan en todas las direcciones y sentidos sobre una molcula,
como las sealadas con A, se equilibran.
Capilaridad La capilaridad est estrechamente relacionada con la
tensin superficial y el poder humectante. Debido a este fenmeno
fsico, si se introduce un tubo de pequeo dimetro interior (tubo
capilar) en un liquido, puede ocurrir alguno de los casos que se
representan en la Ilustracin 2: (a) si el ngulo de contacto a entre
el lquido y la pared del tubo capilar es inferior a 90 el lquido
moja la pared, asciende por el tubo y forma un menisco cncavo, (b)
si = 90 no moja y no se forma menisco y (c) si es superior a 90 el
lquido no moja, desciende por el tubo y su menisco es convexo
En el caso (a), la fuerza resultante Fa dirigida hacia arriba y
que obliga al lquido a ascender por el interior del tubo, es igual
al producto de la longitud de la pelcula (longitud de la
circunferencia de la seccin interior del tubo), por la componente
vertical G.Cosa de la tensin superficial:
= ngulo de contacto r = radio interior del tubo capilar (m) =
densidad del lquido (Kg/m3) g = aceleracin de la gravedad (m/s2) h
= altura a la que asciende el lquido (m) A esta fuerza ascendente
se opone el peso del lquido elevado, que ser: p= -*r*p*h Se alcanza
el equilibrio cuando sea Fa = P es decir: 2..r.G.cosa == .r. p.g.h
Despejando h, la altura de lquido es:h= 2GCOS rpg
siendo: G = tensin superficial del lquido (N/m) Glosario de
smbolos: c) Tensin superficial Es una de las propiedades ms
importantes. Se requiere una tensin superficial baja para obtener
buenas propiedades de penetracin y mojado d) Viscosidad Esta
propiedad no produce efecto alguno en la habilidad del lquido para
penetrar, aunque afecta la velocidad de penetracin. Los penetrantes
de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja
viscosidades escurren muy rpido y tiene la tendencia a no ser
retenidos en los defectos de poca profundidad; por lo tanto se
recomienda una viscosidad media. e) Volatilidad Los lquidos
penetrantes no deben ser voltiles. Si existe una evaporacin
excesiva se los productos del penetrante, se ver afectada la
sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de
la formula, como a la perdida del poder humectante. Propiedades
fsicaspenetrantereveladorcapilaridadbajaaltaTensin
superficialbajabajaadherenciabajaaltaviscosidadbajaAlta
Clasificacin de los lquidos penetrantes La clasificacin bsica de
los tipos de lquidos penetrantes existentes es la que los agrupa en
funcin de la fuente de luz que se precisa para la observacin de las
indicaciones que proporciona el ensayo. Se clasifican en tres
grupos o familias que son: 1. Lquidos penetrantes coloreados,
observacin con luz visible blanca. 2. Lquidos penetrantes
fluorescentes, observacin con luz negra (ultravioleta). 3. Lquidos
penetrantes mixtos (fluorescentes -coloreados), observacin bajo los
dos tipos de luz anteriores. Paralelamente, en cada familia, se
pueden encontrar tres casos posibles de empleo en funcin de la
forma de eliminar de la superficie el exceso de penetrante: a.
Lquidos penetrantes lavables con agua. b. Lquidos penetrantes
postemulsionables. c. Lquidos penetrantes eliminables con
disolventes. Los penetrantes postemulsionables se llaman as porque
necesitan la adicin posterior de un emulsionante para hacerlos
lavables con agua. Lquidos penetrantes coloreados visibles
Contienen pigmentos coloreados disueltos que los hacen visibles con
luz natural (de da) o con luz artificial blanca (lmparas
elctricas). El color ms utilizado es el rojo que hace claramente
visibles las indicaciones sobre el fondo normalmente blanco del
revelador. Aunque la sensibilidad de estos penetrantes rojos suele
ser inferior a la de los fluorescentes, resultan adecuados para un
gran nmero de aplicaciones. As, los ms empleados en general en los
talleres y en inspecciones que se realizan a pi de obra son los
penetrantes rojos eliminables con disolvente, suministrados en
botes aerosol por ser los de aplicacin ms sencilla (pulverizacin
sobre la zona de ensayo) y no requieren agua para lavado ni lmparas
especiales para la observacin, como los fluorescente Lquidos
penetrantes fluorescentes Este tipo de lquido penetrante incorpora
en su composicin pigmentos fluorescentes de color generalmente
amarilloverdoso, que son sensibles a una iluminacin especial
llamada luz negra que los hace fluorescer. En general, estos
lquidos penetrantes fluorescentes tienen una mayor sensibilidad que
los coloreados, es decir, son capaces de detectar indicaciones ms
finas. Lquidos penetrantes lavables con agua Este tipo de
penetrante es de uso muy cmodo y su empleo est bastante extendido,
a pesar de su menor sensibilidad. 1 Los lquidos penetrantes
(lquidos tipo aceite ligero, derivados del petrleo) por s mismos no
son solubles en agua. El tipo de penetrante Iavable con agua
incorpora en su composicin un agente emulsionante que permite que
el producto se pueda eliminar por lavado con agua. Una emulsin es
un lquido formado por al menos dos sustancias que no son miscibles,
de las cuales una est dispersa en la otra (fase continua) en estado
de gotas muy finas. (A, 1996) Por ejemplo, si se agita agua que
contiene una pequea cantidad de aceite, la agitacin mecnica hace
que ste se dispersa en el agua y forma una emulsin de aceite en
agua, que es aqu la fase continua. Una emulsin as no es estable y
los dos lquidos se separarn de nuevo despus de un tiempo. La
estabilidad se consigue aadiendo un tercer elemento Gabn, o
detergente que es aqu el emulsionante) y que es un elemento
tensoactivo que disminuye la tensin entre caras y permite obtener
una emulsin estable y finamente dividida.Lquidos penetrantes post
emulsionables Como este tipo de penetrantes no llevan en su
composicin el emulsionante, necesitan una etapa intermedia (despus
de transcurrido el tiempo de penetracin y antes de la eliminacin
del exceso de penetrante con agua) en la que se aplica el
emulsionante. La mezcla penetrante-emulsionante es ya una emulsin
que se puede eliminar por lavado con agua. El tiempo de contacto
entre el penetrante y el emulsionante es crtico y debe ser el ms
corto posible, conforme al especificado por el fabricante del
producto. Si se incrementa el tiempo de contacto, el emulsionante
se mezclar, adems de con el penetrante de la superficie, con el que
se encuentra en el interior de la discontinuidad. Esto puede
ocasionar que en la etapa de lavado del exceso de penetrante de la
superficie se extraiga a la vez penetrante del interior de la
discontinuidad, alterando el resultado del ensayo.
Lquidos penetrantes eliminables con disolventes Estos
penetrantes requieren para su eliminacin el empleo de un disolvente
que se denomina eliminador. Por lo general los eliminadores a base
de disolventes son productos especiales, particularmente formulados
por cada fabricante y apropiados para eliminar sus propios
penetrantes. Al igual que en el caso anterior, el eliminador debe
estar en contacto con el penetrante el tiempo suficiente para
eliminar el exceso del mismo, pero este tiempo debe ser el mnimo
para no correr el riesgo de eliminar parcial o totalmente el
penetrante del interior de las discontinuidadesMtodo de Aplicacin
de los Lquidos Penetrantes (LP) 1. Limpieza Previa Es necesaria la
Limpieza Previa de la superficie antes de la aplicacin del Liquido
Penetrante, pues si la superficie de la pieza estuviera conteniendo
aceites, grasas u otras suciedades que puedan obstruir la abertura
de la fisura, el Liquido Penetrante cuando es aplicado en la
superficie no conseguir penetrar en la fisura por lo que el ensayo
estar totalmente comprometido. Aplicacin de Lquido Penetrante El
Liquido Penetrante puede ser aplicado en la superficie de la pieza
de varias maneras, pues el objetivo principal es formar un filme
sobre esta superficie, para que en cualquier parte del material a
ensayar este cubierto con Liquido Penetrante y por lo tanto pueda
ser posible detectar una fisura. Las tcnicas de aplicacin ms
utilizadas son la aplicacin a pincel, pistola de pintura, aerosol.
La inmersin, se utiliza cuando se analizan piezas pequeas,
aplicndose normalmente a un proceso de produccin seriada. El Lquido
penetrante deber estar sobre la superficie en inspeccin por un
periodo denominado Tiempo de Penetracin, que es el tiempo necesario
para que el Lquido penetre en el interior de la fisura. Este tiempo
en promedio varia entre 10 a 30 minutosRemocin de Lquido Penetrante
Luego de terminar el tiempo de penetracin, el lquido penetrante
debe ser removido de la superficie de inspeccin. El modo como es
realizada la remocin tambin es una forma de clasificacin del tipo
del lquido penetrante: a) Lavable al Agua: Se remueve el exceso de
Liquido Penetrante de la superficie a travs de un lavado con agua.
Este tipo de penetrante ya posee en su composicin un aditivo
emulsionante que facilita su remocin cuando entra en contacto con
el agua. b) Post Emulsificable: (Normalmente para Lquidos
Penetrantes Fluorescente):Como este tipo de Penetrante no posee
ningn emulsionante en su composicin es necesario que el exceso del
Penetrante que esta en la superficie de ensayo entre en contacto
primero con un producto especial llamado Emulsificador. El
emulsificador tiene la funcin de tornar el Penetrante lavable al
agua. Un lavado posterior con agua remueve todo exceso de
Penetrante de la superficie de inspeccin. Es el tipo de penetrante
mas sensible y mas utilizado en el sector aeronutico. c) Removible
al solvente: El exceso de este penetrante normalmente se remueve
con el auxilio de un solvente de limpieza. Con la utilizacin de
paos secos y de algodn se puede remover gran parte del exceso del
Penetrante y posteriormente con el mismo tipo de pao pero ahora
humedecido con un solvente, se remueve el resto del exceso. Este
tipo de Penetrante se torna bastante sensible cuando se aplica en
superficies planas.Revelacin La etapa de la revelacin es la etapa
en que se forman las indicaciones sobre la superficie en inspeccin.
La funcin del Revelador es exactamente la de absorber hacia la
superficie el resto del Liquido Penetrante que quedo contenido
dentro de la discontinuidad (fisura) despus de la etapa de remocin
del exceso. Los Reveladores se presentan en tres formas bsicas: a.
Reveladores Acuosos b. Reveladores No Acuosos c. Reveladores Secos
Siendo que el mas sensible de ellos es el revelador No Acuoso por
propiciar una camada de revelador mucho mas uniforme y que por ser
diluido en un solvente especifico posee un tiempo de secado
adecuado a la mejor definicin de las indicaciones que se formen.
Cuando el Penetrante utilizado es del tipo rojo, se utiliza un
Revelador que forme una pelcula bien blanca y mas espesa, pues as
el color rojo de la indicacin revelada forma un excelente contraste
con la pelcula blanca del revelador. Por otro lado cuando el
Penetrante utilizado es del tipo fluorescente, el revelador
utilizado (seco o acuoso) forma una pelcula menos espesa, pero es
altamente absorbente, pues el contraste visual en el momento de la
inspeccin ( en este caso realizado bajo luz ultravioleta y en cmara
oscura) se deber dar entre la superficie en ensayo ( que aparece
levemente azulada) y el color bajo luz ultravioleta del Penetrante
que formo la indicacin. Inspeccin Final La inspeccin visual que se
realiza despus de la preparacin de la superficie por las etapas
anteriormente explicadas puede ser realizada bajo luz blanca o
visible cuando el Lquido Penetrante utilizado es del tipo rojo. En
este caso la incidencia de la luz visible en el punto de la
inspeccin debe tener una intensidad luminosa de no menos 1000 lux,
segn la recomendacin de la Norma ASTM E 1417. En el caso del uso de
Liquido Penetrante Fluorescente la inspeccin final deber ser
realizada bajo luz ultravioleta (Negra) y tambin en una cabina
oscura exenta de luz visible (luz comn). Para este caso la
intensidad de luz ultravioleta mnima exigida por la Norma ASTM E
1417 es de 1000 uW/ cm2. La inspeccin final todava esta totalmente
ligada al Criterio de Aceptacin utilizado para la aprobacin o no de
una pieza o rea inspeccionada. En un mbito general se utiliza
normalmente como referencia la aplicacin final de la pieza o
informaciones que son transmitidas por el propio departamento de
ingeniera responsable del proyecto. (OSHMA, 2000)
