Líquidos Penetrantes

2. Introducción a los Líquidos Penetrantes
3. Características de los líquidos penetrantes
4. Método de aplicación de los líquidos penetrantes en Pruebas No Destructivas
5. Tiempo de Penetración
6. Guía de Selección del proceso
7. Diagramas

Introducción a los Líquidos Penetrantes

Discontinuidades que detecta, defectos superficiales como: poros, grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones, etc.

Materiales: Sólidos metálicos y no metálicos

VENTAJAS

• Muy económico
• Inspección a simple vista
• No se destruye la pieza
• Se obtiene resultados inmediatos.

DESVENTAJAS

• Solo detecta fallas superficiales
• Difícil establecimiento de patrones
• La superficie a inspeccionar debe estar limpia y sin recubrimientos
• No se puede inspeccionar materiales demasiado porosos

PRINCIPIOS FÍSICOS

• Capilaridad: Es la acción que origina que un liquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares.
• Cohesión: Es la fuerza que mantiene a las moléculas de un cuerpo a distancias cercanas unas de las otras.
• Adherencia: Es la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes.
• Viscosidad: Es la resistencia al deslizamiento de una capa de un fluido sobre otra capa.
• Tensión superficial: Es la fuerza no compensada que ejerce la superficie del liquido debido a la tensión no compensada de las moléculas subsuperficiales sobre la membrana superior.

Características de los líquidos penetrantes

El liquido 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 pequeñas 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 evaporación.
• De fácil remoción de la superficie.
• De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad.
• De fácil absorción de la discontinuidad.
• Atoxico.
• Inoloro.
• No corrosivo.
• Antiinflamable.
• Estable bajo condiciones de almacenamiento.
• Costo razonable.

• Tensión superficial: Es una de las propiedades mas importantes. Se requiere una tensión superficial baja para obtener buenas propiedades de penetración y mojado
• Poder humectante: El penetrador debe ser capaz de mojar completamente la superficie del material y es una de las propiedades mas importantes. Esto se refiere al ángulo de contacto del líquido con la superficie, el cual debe ser lo mas bajo posible.
• Viscosidad: Esta propiedad no produce efecto alguno en la habilidad del liquido para penetrar, aunque afecta la velocidad de penetración. Los penetrantes de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja viscosidades escurren muy rápido y tiene la tendencia a no ser retenidos en los defectos de poca profundidad; por lo tanto se recomienda una viscosidad media.
• Volatilidad: Los líquidos penetrantes no deben ser volátiles. Si existe una evaporación excesiva se los productos del penetrante, se verá afectada la sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de la formula, como a la perdida del poder humectante.
• Gravedad especifica o densidad relativa: No juega un papel directo sobre el comportamiento de un penetrante dado; sin embargo, con densidades bajas se facilita el transporte de materiales extraños que 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, por lo general la densidad es menor a 1.
• Punto de inflamación: Como medida de seguridad practica los líquidos penetrantes deberán poseer un punto de inflamación elevado con el fin de reducir 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: Los productos usados en la formulación de los líquidos penetrantes deben se inertes y no corrosivos con respecto a los materiales a ser ensayados y a los recipientes que los contienen.
• Capacidad de disolución: El penetrante debe tener una elevada capacidad para contener grandes concentraciones de pigmentos coloreados o fluorescentes usados y mantenerlos en solución.

Método de aplicación de los líquidos penetrantes en Pruebas No Destructivas

Se aplica el liquido penetrante a la superficie de la pieza a ser examinada, permitiendo que penetre en las aberturas del material, después de lo cual el exceso del liquido es removido. Se aplica entonces el revelador, el cual es humedecido o afectado por el penetrante atrapado en las discontinuidades de esta manera se incrementa la evidencia de las discontinuidades, tal que puedan ser vistas ya sea directamente o por medio de una lámpara o luz negra.

Tipo I = Penetrante fluorescente

Tipo II = Tintas permanentes o visibles

Proceso A = Penetrante lavable en agua

Proceso B = Penetrante postemulsificado

Proceso C = Penetrante removido con solvente

Revelador seco: Grano fino se aplica por espolvoreado, rociado o sumergido.

Revelador no acuoso: Es una suspensión absorbente, aplicado por rocío

Revelador húmedo: Es una suspensión absorbente de polvo en agua, se aplica por inmersión.

Portátil ( atomizador )

Estacionario ( inmersión )

Simple vista Spoteheck (portátil)

Luz negra Syglo (estacionario)

PREPARACIÓN Y LIMPIEZA DE LA PIEZA:

Limpiar cuidadosamente la superficie a inspeccionar de pintura, aceite, grasa y otros contaminantes. Será necesario eliminar los restos de óxidos, pinturas, grasas, aceites, taladrinas, carbonilas, etc. Y esto se hace por métodos químicos, ya que los mecánicos, están prohibidos por la posibilidad que tiene su aplicación de tapar defectos existentes.

Se pueden usar todos aquellos procesos que dejen a la superficie limpia y seca; que no dañen al espécimen y que no empleen productos que sean incompatibles con los componentes.

Soluciones detergentes en caliente por inmersión, desengrase en fase de vapor o desengrase mediante disolvente, son los principales métodos para eliminar grasas y aceites. Los óxidos y las carbonillas térmicas se eliminaran con desoxidantes alcalinos o ácidos y a veces, principalmente en superficies rectificadas se hace un ataque ácido a fondo que abre las grietas durante la operación. Las pinturas se eliminan con productos cáusticos en caliente o basados en ellos.

APLICACIÓN DEL PENETRANTE.

Los penetrantes se aplican por inmersión, rociado con un cepillo o brocha, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método, vertiendo el liquido sobre la pieza o cualquier otro método que cubra la zona que se inspecciona.

Será necesario obtener una película fina uniforme en toda la superficie y se deberá esperar un tiempo llamado tiempo de penetración para que el liquido penetre en grietas. Este tiempo oscila entre los 5 y 15 minutos dependiendo del material y la clase de grietas.

ELIMINACIÓN DEL EXCESO DE PENETRANTE.

Se debe retirar la capa superficial del penetrante de forma que lo único que permanezca sea el que se hubiera alojado en las discontinuidades.

Se entiende por exceso de penetrante todo liquido que no se ha introducido en los defectos y que permanece sobrante sobre la superficie de la pieza a inspeccionar..

Esta etapa es critica y de su correcta realización dependerá el resultado final de la inspección, ya que es necesario eliminar y limpiar el exceso de penetrante de tal modo que no extraigamos el penetrante introducido en los defectos. Si no se ha eliminado perfectamente el liquido penetrante, en la inspección final aparecerán manchas de penetrante produciendo indicaciones falsas e incluso, el enmascaramiento de las grietas. Para saber si hemos eliminado bien el exceso de penetrante es necesario hacer una inspección visual. Es aconsejable quitar en primer lugar la mayor parte del penetrante con trapos o papel absorbente y después eliminar el resto utilizando trapos o papel ligeramente impregnados en disolvente.

APLICACIÓN DEL REVELADOR.

Aplicar el revelador y dejarlo actuar.

El revelado es la operación que hace visible al ojo humano la posición del defecto. El revelador es básicamente un producto en polvo de compuestos químicos blancos, inertes y con una granulometría tal que dispone de un gran poder de absorción. Una vez aplicado el revelador, hay que esperar un tiempo para que absorba el penetrante, este tiempo oscila entre 5 y 15 minutos.

Durante la preparación de las piezas para la inspección es necesario secarlas después de la aplicación del revelador húmedo o eliminar el remanente antes del uso del polvo revelador seco.

INSPECCIÓN FINAL DE LA PIEZA.

Una vez transcurrido el tiempo de revelado, se procede a la inspección de los posibles defectos de las piezas procesadas.

El tiempo de revelado depende del tipo de penetración, del revelador y del defecto, pero deberá permitirse tiempo suficiente para que se formen las indicaciones. La inspección se realiza antes de que el penetrante comience a exudar sobre el revelador hasta el punto de ocasionar la perdida de definición.

El proceso de inspección se compone de tres etapas.

1. Inspección.
2. Interpretación.

   Una regla práctica es que el tiempo de revelado nunca debe ser menor a siete minutos.

   • Indicaciones relevantes. Son las causadas por discontinuidades que están generalmente presentes en el diseño.
   • Indicaciones falsas. Son el resultado de alguna forma de contaminación con penetrantes, estas indicaciones no pueden referirse a ningún tipo de discontinuidad.

   

   LIMPIEZA FINAL.

   Se debe llevar a cabo en razón de los productos usados en el ensayo.

   Tiempo de Penetración

   Material	Proceso	Tipo de discontinuidad	Tipo I Y II Proceso A	Tipo I Y II Proceso B	Tipo I Y II Proceso C
   Aluminio	Fundición Extrusión y forja Soldadura Todos Todos	Porosidades Traslapes Falta de fusión Porosidades Grietas Grietas de fatiga	5 a 10 min NR 30 30 30 NR	5 min 10 5 5 10 30	3 min 7 3 3 5 5
   Magnesio	Fundición Extrusión y forja Soldadura Todos	Porosidades Traslapes Falta de fusión Porosidades Grietas Grietas de fatiga	15 NR 30 30 30 NR	5 10 10 10 10 30	3 7 5 5 5 7
   Acero	Fundición Extrusión y forja Soldadura Todos Todos	Porosidades Traslapes Falta de fusión Porosidades Grietas Grietas de fatiga	30 NR 60 60 30 NR	10 10 10 10 10 30	5 7 7 7 7 10
   Latón y bronce	Fundición Extrusión y forja Recubrimientos Todos	Porosidades Traslapes Falta de fusión Porosidades Grietas	10 NR 15 15 30	5 10 10 10 10	3 7 3 3 3
   Plásticos	Todos	Grietas	5 a 30	5	5
   Vidrio	Todos	Grietas	5 a 30	5	5
   Herramienta con punta de carburo		Falta de fusión Porosidades Grietas	30 30 30	5 5 20	3 3 5
   Titanio y aleaciones a altas temperaturas	Todos		NR	20 a 30	15
   Todos metales	Todos	Esfuerzos o Granulación Interna	NR	240	240

   NR = no recomendable

   Guía de Selección del proceso

   PROBLEMA	PROCESO TIPO I Y II	OBSERVACIONES
   Alta producción de artículos pequeños	A	Pequeñas cantidades mojadas en canastas
   Alta producción de artículos grandes	B	Grandes forjas, extrusiones, etc.
   Alta sensibilidad para discontinuidades finas	B	Indicaciones mas claras y mas brillantes
   Discontinuidades superficiales, rayones, etc. Deben detectarse	B	Puede controlarse la profundidad de emulsificación.
   Artículos con rugosidad superficial	A
   Artículos con cuerdas y cuñeros.	A	El penetrante podría fijarse en las esquinas.
   Artículos con rugosidad superficial media	A – B	La elección depende de los requerimientos de producción y sensibilidad.
   Prueba por puntos.	C
   Se necesita equipo portátil.	C
   No se dispone de agua y electricidad	C
   Artículos anodizados, agrietados después del anodizado	C – B – A	De preferencia el orden indicado
   Repetir el proceso	C	Cinco a seis repeticiones podrían ser el limite.
   Detección de fugas	A – B

   CARACTERÍSTICAS DEL PENETRANTE FLUORESENTE

   TIPO	VENTAJAS	DESVENTAJAS
   LAVADO CON AGUA	La fluorescencia asegura visibilidad Fácilmente lavable con agua. Grandes cantidades de especimenes pequeños. Superficies rugosas. Cuñeros y cuerdas. Amplio rango de discontinuidades. Rápido. Proceso sencillo.	Requiere luz negra y áreas obscuras. No es seguro en la detección de rayones y fallas superficiales. No es seguro volver a probar. No es seguro en superficies anodizadas. Ácidos y cromatos afectan la sensibilidad. Fácilmente sobre lavado. El penetrante esta expuesto a la contaminación del agua.
   POST EMULSIFICADO	La fluorescencia asegura visibilidad. Alta sensibilidad para discontinuidades muy finas. Bueno para discontinuidades superficiales. Fácilmente lavable con agua después de la emulsificación. Tiempo de penetración corto. No puede ser fácilmente sobre lavado	Requiere luz negra y áreas obscuras. Requiere mas paso. Requiere equipo para la aplicación de emulsivo. Difícil remoción del penetrante en cuerdas, cuñeros, agujeros ciegos y superficies rugosas
   REMOVIDO CON SOLVENTE	La fluorescencia asegura visibilidad Portátil. No requiere agua. Bueno sobre piezas anodizadas. Para verificación por puntos. Las piezas pueden ser re probadas	Requiere luz negra y áreas obscuras. Material inflamable. No puede usarse en tanques abiertos. Difícil su empleo sobre superficies rugosas tales como fundición de magnesio.

    

   Diagrama general de la aplicación de líquidos penetrantes

   

   PROCESO A: PENETRANTE FLUORESCENTE LAVABLE CON AGUA

   

   PROCESO B: PENETRANTE FLUORESCENTE POST – EMULSIFICADO

   

    

   PROCESO C: PENETRANTE FLUORESCENTE REMOVIDO CON SOLVENTE

   

   PROCESO C: PENETRANTE VISIBLE REMOVIDO CON SOLVENTE

   

   PROCESO A: PENETRANTE VISIBLE LAVABLE CON AGUA

   

   PROCESO B: PENETRANTE VISIBLE POST – EMULSIFICADO

   

   Bibliografía

   "Apuntes para el Laboratorio de Pruebas No Destructivas". UPIICSA-IPN, Academia de Laboratorio de Control de Calidad, México D.F., 2002

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   Autor

   Ing. Iván Escalona

   Consultor Logística,

   Ingeniero Industrial

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   – Estudios Universitarios: Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas (U.P.I.I.C.S.A.) del Instituto Politécnico Nacional (I.P.N.)

   – Centro Escolar Patoyac, (Incorporado a la UNAM)

   Origen: México

3. Evaluación.