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• laura moreno

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TINTAS PENETRANTES

NIVEL I/II INSTRUCTOR:

Geovanny Alvarez G. ASNT NDT Level II

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1. INTRODUCCIÓN AL MÉTODO 1.1. Principios del ensayo La evaluación por Líquidos Penetrantes es un medio de Ensayo No Destructivo por el cual se localiza discontinuidades en base a la acción capilar de los líquidos. En el método de Líquidos Penetrantes, el líquido es aplicado a la superficie de un componente dejándolo por un tiempo suficiente para que penetre en las discontinuidades, así sean pequeñas o angostas.

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Capilaridad La Capilaridad, Es la capacidad de un líquido de penetrar (por capilaridad y no por gravedad) y ser retenido en las discontinuidades como fisuras y poros abiertos a la superficie. La capilaridad viene generalmente entendida cuando se analiza el particular fenómeno por el cual, cuando se sumerge un tubo capilar en un liquido, se obtiene una diferencia de niveles entre el liquido contenido en el tubo y aquel que permanece afuera, formando el liquido un menisco.

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La presión ejercida por el penetrante para introducirse en la discontinuidad, se denomina Presión de Capilaridad, y se calcula mediante

P= (2γCos θ)/L P: Presión de capilaridad. γ: Tensión superficial del liquido. θ: Angulo de contacto. L: Longitud de la discontinuidad.

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De lo expuesto anteriormente la capacidad de un líquido de penetrar en una discontinuidad depende principalmente de dos propiedades.

Capilaridad

Tensión superficial

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Mojabilidad

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Tensión superficial La tensión superficial es una de las dos propiedades más importantes, ya que determina si un líquido tendrá la capacidad de alta penetración o no, y se define como la capacidad de cohesión que tienen las moléculas de la superficie de un líquido. Si un líquido tiene una alta tensión superficial este será un mal penetrante, tal como lo es el agua. La tensión superficial depende de la temperatura, y disminuye con el aumento de la energía cinética de las moléculas del líquido. La tensión superficial también depende del estado superficial del componente.

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Capacidad Humectante La capacidad humectante (relacionada con el ángulo de contacto), es la segunda propiedad más importante requerida en un líquido. Si un líquido tiene una buena capacidad de humectación, deberá tener la capacidad de mojar la superficie de un componente. La capacidad de humectación está estrechamente relacionada con la tensión superficial y esta determinada por el ángulo de contacto θ. CH&M © Copyright 2015

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Un liquido penetrante de buena calidad deberá necesariamente poseer un bajo ángulo de contacto a fin de asegurarse una buena mojabilidad en la superficie del componente a evaluar y una optima penetración en las posibles discontinuidades CH&M © Copyright 2015

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Otras propiedades no determinantes VISCOCIDAD: De por si la viscosidad no influye directamente sobre la valoración del penetrante, pero asume una importancia en la fase operativa del ensayo. El penetrante deberá poseer la suficiente fluidez para entrar con facilidad y rapidez en las discontinuidades y tanto como para salir de ellos cuando se requiera. Al mismo tiempo deberá ser lo suficientemente viscoso para no ser extraíble fácilmente de las discontinuidades.

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DENSIDAD: La densidad no incide directamente en la Confiabilidad del Ensayo, pero son más adecuados los Líquidos Penetrantes de Baja Densidad (menor a 1), ya que un eventual contaminante se depositara en el fondo de la discontinuidad, no interfiriendo de manera irreparable en la ejecución del ensayo.

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VOLATILIDAD: Es evidente que para un Liquido Penetrante ideal, la volatilidad deberá ser la mínima posible e igual o similar para cada componente con el objeto de mantener la composición química original. Un Líquido Penetrante muy volátil no resultara ser confiable para la evaluación de componentes mediante esta técnica, pues el líquido depositado en las posibles discontinuidades se evaporaría fácilmente.

PUNTO DE INFLAMACIÓN: En la inspección se requiere que el Líquido Penetrante tenga un alto punto de inflamabilidad, además de una baja volatilidad para trabajar en condiciones de una adecuada seguridad.

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Características que debe tener un Buen Líquido Penetrante

• Ser capaz de penetrar en aberturas muy finas. • Ser capaz de no removerse en aberturas gruesas. • No evaporarse o secarse demasiado rápido. • Ser de fácil limpieza de la superficie sobre la cual ha sido aplicado. • Resistir la limpieza de las aberturas, así sean poco profundas o muy finas. • Tener habilidad de propagarse en películas muy finas. • Tener un buen brillo del color o fluorescencia en exposición al calor. • Tener permanencia del color o fluorescente en exposición al calor. 12 CH&M © Copyright 2015

• Ser inerte con respecto al material que viene siendo evaluado. Así como con el envase donde se almacena.

• No tener olor. • No ser inflamable • Ser estable bajo condiciones de almacenaje y uso. • Ser de bajo costo. NOTA: Los líquidos penetrantes solo detectan discontinuidades abiertas a la superficie. CH&M © Copyright 2015

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CONSIDERACIONES EN LA APLIACION DE LIQUIDOS PENETRANTES 1. Antes de las siguientes operaciones:

• • • • • • • •

Arenado o limpieza con vapor Pulido Anodizado

Platinado Revestimientos elastoméricos Pintado Impregnación Enderezado térmico 14 CH&M © Copyright 2015

2. Luego de las siguientes operaciones:

• • • • • • •

Maquinado Esmerilado Enderezado mecánico Balanceo

Pruebas de presión Tratamiento térmico Ataque químico

Excepciones:

Operaciones que tiendan a manchar la superficie del metal, por ejemplo el arenado o la limpieza con vapor, son permisibles antes del FPI siempre y cuando antes del FPI final, se efectúe un lavado químico (etching). CH&M © Copyright 2015

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EFECTO DE ARENADO SOBRE EL PENETRANTE INDICACIONES EN Ti - 6Ai- 4V

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El penetrante responde a efectos de una limpieza con vapor sobre la rajadura de una aleación de aluminio (block de evaluación).

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Efectos de un liquido para maquinado sobre el liquido penetrante, indicaciones en el acero (penetrante lavable en agua sin revelador )

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Efectos del arenado y ataque químico sobre el penetrante indicaciones en especímenes de aluminio 2024 (penetrante lavable en agua sin revelador).

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Efecto de arenado sobre el penetrante indicaciones en acero.

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CARACTERÍSTICAS DE LA PRUEBA DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÉTODO Para asegurar la visibilidad, el líquido penetrante contiene un tinte de color fácilmente visible en la luz blanca, o un tinte fluorescente visible bajo luz negra (luz ultravioleta).

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La siguiente figura esquematiza el ensayo general de manera gráfica

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Cualquier contaminante que pueda bloquear el ingreso del penetrante a la discontinuidad deberá ser removido. Dentro de los contaminantes que pueden ser removidos, se encuentran; el polvo, la grasa, el oxido, incrustaciones, ácidos, alcalinos y hasta el agua. El solvente que es utilizado para la limpieza, deberá ser volátil, es decir que limpie y rápidamente se evapore fuera de la discontinuidad y que no diluya el penetrante que ha ingresado en la discontinuidad mencionada. La preparación de superficie por arenado o granallado no es recomendada, debido a que las discontinuidades que fueron descubiertas a la superficie pueden ser cerradas por los procesos de preparación superficial mencionados. CH&M © Copyright 2015

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Comparación después de limpieza con arenado

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1.2. Tipos de Líquidos disponibles 1. Penetrante visible (contiene un tinte de color, usualmente rojo). 2. Penetrante fluorescente contiene un tinte fluorescente. 3. Penetrantes de sensibilidad dual, contienen una combinación de un tinte fluorescente y visible. El penetrante puede ser también categorizado por los procesos usados para remover el exceso de penetrante de la pieza.

1. Penetrante lavable con agua (auto-emulsificables o removibles simplemente con agua). 2. Penetrante post- emulsificable (requiere de un emulsificador externo para hacer al penetrante lavable). 3. Penetrante removible por solvente - será removido con un solvente (típicas presentaciones de envases presurizados / tintes visibles en sprays) CH&M © Copyright 2015

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La selección del mejor proceso depende de: 1. Sensibilidad requerida. 2. Número de artículos a ser evaluados.

3. Condición de la superficie de las partes a ser inspeccionadas. 4. Configuración del espécimen que será evaluado. 5. Disponibilidad de agua, electricidad, aire comprimido, suficiente área, etc

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CLASIFICACION ESTANDAR DE LIQUIDOS PENETRANTES TIPO: TIPO I TIPO II METODO METODO A METODO B METODO C METODO D

- TINTE FLUORESCENTE. - TINTE VISIBLE

- LAVABLE EN AGUA - POST-EMULSIFICABLE LIPOFILICO - REMOVIBLE CON SOLVENTE - POST EMULSIFICABLE HIDROFILICO

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SENSIBILIDAD SENSIBILIDAD 1/2

-MUY BAJO

SENSIBILIDAD 1 -BAJO

SENSIBILIDAD 2 -MEDIO SENSIBILIDAD 3 -ALTO SENSIBILIDAD 4 -MUY ALTO

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REVELADORES:

FORMA A: POLVO SECO FORMA B:

SOLUBLE EN AGUA

FORMA C: SUSPENDIBLE EN AGUA

FORMA D:

NO ACUOSO

FORMA E:

APLICACION ESPECÍFICA

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Nota En inspecciones aeronáuticas si no se especifica la sensibilidad, se deberá utilizar una sensibilidad nivel 3 en los elementos de la estructura del avión y una sensibilidad nivel 4 para las partes rotativas mayores del motor y componentes auxiliares de potencia. Si no especifica, tipo I método A, C o D, puede ser usado a excepción de los componentes mayores rotativos del motor, que deberá ser solamente inspeccionado usando tipo I, métodos C o D

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EVALUACION POR LIQUIDOS PENETRANTES

• PENETRANTE

LAVABLE: Contiene un agente emulsificable el cual le permite removerse fácilmente enjuagando con agua. Este material penetrante puede ser obtenido con un tinte visible o fluorescente.

• PENETRANTE POST- EMULSIFICABLE: Son altamente penetrantes grasos, visible o penetrante fluorescente, deberá ser tratado con un emulsificador antes de ser removido, pueden ser removidos por enjuague con agua.

• PENETRANTE

REMOVIBLE POR SOLVENTE: Son penetrantes grasos que no contienen un agente emulsificante y son removibles solamente por solventes específicamente diseñados para este propósito. CH&M © Copyright 2015

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• • • •

EMULSIFICADOR: Cuando se aplica al penetrante, lo hace susceptible a ser lavado o enjuagado con agua. El emulsificador tiene la característica de una baja penetración y no remueve indicaciones de la superficie de la pieza evaluada. REMOVEDORES (SOLVENTES): Son diseñados para ser usados con penetrantes específicos. Estos removedores típicos están disponibles a granel o en sprays. REVELADORES SECOS: Es un polvo blanco absorbente que es usado en penetrantes fluorescentes. Su función es absorber el penetrante y dejar ver las indicaciones de la superficie. REVELADORES HUMEDOS: Realizan una función similar a los reveladores secos, siendo una combinación del revelador seco y agua. CH&M © Copyright 2015

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• REMOVEDORES HUMEDOS NO ACUOSOS: Difiere del revelador húmedo en que el revelador en polvo es combinado con un solvente liquido de rápido secado.

• MATERIALES COMPATIBLES CON OXIGENO LIQUIDO (LOX): Deberán ser usados en piezas que luego de la inspección entraran en contacto con el oxigeno liquido o gaseosos (lox). Estos materiales son específicamente diseñados para ser inertes ante la presencia de lox.

• BAJO

AZUFRE Y BAJO CLORO: los materiales penetrantes son específicamente diseñados para evitar un efecto perjudicial (corrosión) que afectan las aleaciones de níquel y de titanio por la presencia del azufre y del cloro.

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Conclusiones

• El principio en el cual se basa la

técnica de PT es la Capilaridad, la cual es la capacidad de un líquido de penetrar.

• La

capacidad de un líquido de penetrar en una discontinuidad depende principalmente de dos propiedades: tensión superficial y mojabilidad.

• La

técnica de inspección por líquidos penetrantes tiene una amplia aplicación cualquier material no poroso.

• Líquidos penetrantes solo detectan discontinuidades abiertas a la superficie. • El arenado o algún otro proceso de limpieza mecánica no es recomendado CH&M © Copyright 2015

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