Pruebas de corrientes inducidas y su (3+) aplicación y ventajas importantes

Prueba de corrientes de Foucault es un método de prueba no destructivo versátil, que es capaz de detectar defectos en la superficie del metal conductor incluso sin quitar el recubrimiento de ese material. Se utiliza una bobina electromagnética para producir un campo magnético. pero antes de discutir este tema debemos conocer las características básicas de las corrientes parásitas y cómo se pueden producir.

¿Cuál es el principio de las corrientes parásitas?

Algunas características de las corrientes de Foucault

Corriente de Foucault Esta corriente que circula en un conductor metálico parece un remolino en una corriente, por eso se le conoce como corriente de Foucault. Actúa en dirección vertical al plano del campo magnético y fluye en bucles cerrados dentro del conductor. La corriente parásita se puede generar y observar si el campo magnético que rodea a un conductor estático es cambiante, es decir, cualquier cosa que lleve al conductor a cambiar la dirección o intensidad de un campo magnético puede crear corrientes parásitas.

"El valor de la corriente de Foucault es proporcional al cambio de campo magnético y, por lo tanto, es un fenómeno de campo magnético cambiante y, con frecuencia, se considera un campo secundario".

Tanto el electroimán como los imanes permanentes pueden generar una corriente de Foucault, además de los transformadores y del movimiento relativo realizado cuando un imán se sitúa junto a una sustancia o placa conductora. Las corrientes de Foucault se utilizan en aplicaciones particulares, como las pruebas no destructivas, conocidas como pruebas de corrientes de Foucault en NDT.

Es inversamente proporcional a la resistividad de la sustancia por la que se generó. Por lo tanto, muchas cosas pueden afectar una corriente de Foucault, lo que también significa que existen muchos métodos mediante los cuales pueden sintonizarse.

Las corrientes de Foucault se crean porque se crea un campo magnético secundario que se opone al primer campo magnético. debido a esto, se produce la creación de un área eléctrica de campo circular. Las áreas de campo magnético generalmente se representan como líneas circulares en las que se dirige el campo magnético. Las líneas del campo eléctrico se mueven en un camino en sentido antihorario hacia las líneas del campo magnético.

En el frenado por corrientes parásitas, utilizado como diseño del sistema de frenado para la herramienta eléctrica giratoria y la montaña rusa, en el que las corrientes parásitas (los campos magnéticos opuestos crean esta resistencia) se han aprovechado en esa aplicación de generación de fuerza de frenado.

¿Por qué la corriente de Foucault se llama Eddy?

Las corrientes de Foucault se denominan “Eddy” ya que parecen remolinos o remolinos. 

¿Quién inventó las corrientes parásitas?

Las corrientes de Foucault fueron observadas en 1824 por científicos y el Primer Ministro de Francia, François Arago. Reconoció que era probable que magnetizara la mayoría de los conductores y fue el primero en observar el magnetismo rotatorio. 

Después de diez años, alrededor de 1834, Heinrich Lenz postuló la Ley de Lenz. 

Sin embargo, no fue hasta 1855 que el físico francés Léon Foucault descubrió formalmente las corrientes de Foucault.

Pruebas de corrientes inducidas y su (3+) aplicación y ventajas importantes
Léon Foucault
Crédito de la imagen: Zátonyi Sándor, (ifj.) BurbujeóCultivo de portre de FoucaultCC BY 3.0

¿Cuál es la fórmula de las corrientes parásitas?

La pérdida por corrientes de Foucault o (I2R), se puede calcular como estándar donde I es el valor de la corriente y R es la resistencia de la ruta de las corrientes parásitas.

Aunque la medición de corrientes parásitas para geometrías complejas grandes es complicada y debe calcularse mediante una solución integral elíptica y considerando la impedancia, también la inductancia mutua entre las bobinas interferentes y contribuyentes.

¿Cuáles son las aplicaciones de las corrientes de Foucault?

Aplicación de corrientes de Foucault

Rotura electromagnética: se utilizó la fuerza de arrastre creada por las corrientes parásitas para ralentizar o detener los objetos en movimiento; por ejemplo, los frenos electromagnéticos se utilizan en varios transportes.

Levitación: 

La aplicación de las corrientes parásitas se realiza en levitación magnética. Los conductores son vulnerables a los campos magnéticos variables, que provocan corrientes de Foucault inducidas dentro del conductor y crean un campo magnético repulsivo, obligando al imán y al conductor a separarse entre sí. Este campo magnético cambiante puede ser provocado por un movimiento relativo entre el imán y el conductor (generalmente el imán está en una posición fija y los conductores se mueven hacia adentro) o usando un electroimán empleado con una corriente variable para cambiar la fuerza del campo magnético.

Pruebas de corrientes inducidas y su (3+) aplicación y ventajas importantes
Tren levitado magnéticamente (maglev) credito de imagen: Wahid145Changsha MaglevCC BY-SA 4.0

¿Qué es la prueba de corrientes parásitas en NDT?

La prueba de corrientes de Foucault es un método de prueba no destructivo versátil, que es capaz de detectar defectos en la superficie del metal conductor incluso sin quitar el revestimiento de ese material. Se utiliza una bobina electromagnética para producir un campo magnético.

Las aplicaciones industriales más comunes se encuentran en ensayos no destructivos NDT y en las aplicaciones que utilizan principios de amortiguación electromagnética.

Prueba de corrientes de Foucault
Prueba de corrientes de Foucault
Grupo de entrenamiento de investigación Lorentz Force Velocimetry y Lorentz Force Eddy Current Testing, LETCC BY-SA 3.0

Corrientes parásitas en ensayos no destructivos (NDT)

Las corrientes de Foucault pueden usarse para descubrir fallas (grietas o hendiduras) o partes defectuosas en los materiales. Esto se puede conocer como prueba de corrientes parásitas no destructivas y se utiliza con frecuencia en el diseño y prueba de subsistemas de aviones. Se cuantifica el campo magnético originado por las corrientes parásitas, donde una alteración en el área muestra la existencia de una irregularidad; un defecto minimizará esta corriente de Foucault, que posteriormente disminuye la fuerza del campo magnético.

Las corrientes de Foucault se emplean en algunos de los enfoques de END electromagnéticos más habituales para determinar si una sustancia o superficie tiene algunas discontinuidades, defectos o grietas sin dañar la sustancia en sí. Los enfoques de END se utilizan ampliamente en todo el edificio de construcción y material civil para examinar varias sustancias. Aún así, las corrientes parásitas han descubierto las más utilizadas para probar sustancias tubulares y con forma de barra. Sin embargo, cualquier problema estructural que esté orientado circunferencialmente es difícil de detectar con este método de prueba de corrientes parásitas, ya que es más complejo de detectar.

La prueba de corrientes de Foucault es un propósito popular de prueba NDT-No destructiva con una técnica simple. Las pruebas de corrientes de Foucault utilizan una bobina para producir un campo electromagnético en la superficie del material que debe analizarse, una muestra de material conductor. Se generará una corriente parásita en la superficie del material de prueba en sentido antihorario a la dirección de la corriente inicial.

Cualquier discontinuidad, ya sea huecos o imperfecciones (a menos que sean circunferenciales), probablemente se detectará pronto, ya que la densidad de las corrientes parásitas probablemente pueda cambiar. Esto también puede ser medible y detectable por los cambios significativos. Aunque se utiliza con frecuencia en sustancias redondas, las bobinas también pueden adaptarse para descubrir las dificultades de algunas sustancias horizontales. No hay ninguna dificultad para que las discontinuidades específicas sean imperceptibles debido a la geometría de esta sustancia.

Pruebas de corrientes inducidas y su (3+) aplicación y ventajas importantes
sondas de prueba de corrientes parásitas

¿Con qué frecuencia se deben realizar las pruebas de corrientes inducidas?

  • Se recomienda realizar pruebas de corrientes inducidas periódicamente; Se recomienda realizar pruebas preventivas para todos los haces de tubos cada tres años. 
  • Los resultados de las pruebas de corrientes inducidas se han comparado con la prueba anterior para ayudar a determinar las tasas de deterioro de los tubos y predecir la vida útil futura de los mismos, de ahí la durabilidad de las tuberías. 

¿Cuál es el propósito de las pruebas de corrientes inducidas?

Esto se puede utilizar para

  • detección de fallas, identificación de material
  • análisis de tratamiento térmico de ciertos metales.
  • medidas del espesor del revestimiento de la superficie del material, etc.
Prueba de corrientes de Foucault

Prueba de corrientes de Foucault para a) Bobina para tubo macizo b) bobina para tubo hueco c) Imán permanente para tubo sólido d) Imán permanente para tubo hueco
Crédito de la imagen: Grupo de entrenamiento de investigación Lorentz Force Velocimetry y Lorentz Force Eddy Current Testing, Trans longitCC BY-SA 3.0

Las ventajas de las pruebas de corrientes inducidas son:

  • Sensibilidad a defectos superficiales (puede detectar hasta 0.5 mm.)
  • Prueba de corrientes de Foucault capaz de medir a través de numerosas capas.
  • capaz de detectar incluso a través de revestimientos superficiales.
  • Automático: los componentes relativamente uniformes podrían inspeccionarse de manera rápida y confiable con engranajes automáticos o semiautomáticos, por ejemplo, frenos, tubos de calderas y discos de motores de aviones.
  • Se requiere una limpieza previa mínima en el método de prueba de corrientes de Foucault. Solo se deben eliminar los revestimientos superficiales irregulares importantes, lo que reduce el tiempo de preparación.
  • El equipo de prueba móvil es bastante pequeño y liviano, algunos de los equipos más recientes son un poco como una caja de cintas de video y pesan más de dos kg.

Las desventajas de las pruebas de corrientes inducidas son:

  • Vulnerable a los cambios de permeabilidad magnética: Leves cambios en la permeabilidad pueden haber impactado en la generación de corrientes parásitas, particularmente en sustancias ferromagnéticas. Esto dificulta las pruebas de soldaduras y otros materiales ferromagnéticos; sin embargo, con detectores digitales contemporáneos y diseño avanzado, es posible mejorar la precisión.
  • Solo para sustancias conductoras: La sustancia debe tener la capacidad de hacer fluir la corriente eléctrica y, por tanto, ser conductora. Esto hace que el análisis de plásticos reforzados con fibra utilizando pruebas de corrientes de Foucault sea más complicado utilizando esto.
  • No se pueden detectar defectos paralelos a la superficie: en caso de que un defecto plano no se cruce o interfiera con el presente, no se detectará el defecto.
  • Complicado para regiones grandes y / o geometrías complejas: Quizás no sea aceptable para regiones grandes y / o geometrías intrincadas. Se puede realizar un escaneo de área grande, pero requiere la ayuda de algún tipo de aparato de escaneo de área, generalmente impulsado por una computadora, cada uno de los cuales no es económico. Cuanto más complicada se vuelve la geometría, más difícil es distinguir las señales de falla de las señales de influencia de la geometría. Debido a los numerosos factores que influyen en las corrientes de Foucault, se requiere una interpretación cautelosa de los signos para diferenciar entre señales relevantes y no relevantes.

¿Qué factores pueden afectar las pruebas de corrientes inducidas?

Múltiples factores impactan en la precisión de las inspecciones por corrientes de Foucault, por ejemplo

  • Frecuencia de prueba
  • Alineación de defectos
  • Despegar
  • Geometría de superficie. 

¿Qué son las pruebas de tubos por corrientes de Foucault?

  • Las pruebas de corrientes de Foucault se utilizan para detectar defectos o fugas en las tuberías huecas de metal. 
  • En ese proceso, una pequeña sonda magnética se inserta en el tubo o tubería. Esta sonda puede moverse a lo largo de la tubería de detección. 
  • La corriente de Foucault se producirá en esa sonda debido a la inducción magnética.
  • Si la señal se desvía de los estándares, detecta las fallas utilizando estos métodos de prueba de corrientes parásitas.

¿Pueden las corrientes parásitas detectar grietas?

Sí, el método de detección de grietas por corrientes de Foucault es muy sensible para detectar grietas menores. Esta técnica estándar para la inspección de superficies también se utiliza ampliamente en la industria petroquímica y aeroespacial, principalmente en la inspección de tuberías y la inspección de superficies metálicas. Es una de las principales aplicaciones de las pruebas de corrientes inducidas.

La aplicación de amortiguación electromagnética:

En aplicaciones de la vida real, es un principio utilizado en los frenos de ferrocarril que ayuda a los vagones de ferrocarril de alta velocidad a detenerse en puntos específicos, ya que la interacción entre las corrientes parásitas y las sustancias conductoras ralentiza el movimiento del tren sin necesidad de frenos corporales. Otro uso está en el plano de los galvanómetros. Estos dispositivos miden pequeñas corrientes eléctricas, donde se pueden emplear corrientes parásitas para cancelar las deflexiones del galvanómetro, de modo que la bobina utilizada del galvanómetro alcance el equilibrio.

Desventajas de las corrientes de Foucault:

Hay una gran pérdida de calor durante la circulación de las corrientes parásitas debido a la fricción en el circuito magnético.

Las desventajas de las corrientes parásitas se pueden reducir haciendo tiras delgadas en lugar de un bloque del núcleo de inducción porque como los bloques están hechos de tiras delgadas, se reduce el número de bucles posibles.

Para saber más sobre la corriente de Eddy, haga clic en Freno de corrientes de Foucault y Sensor de corriente de Foucault.

Sobre el Dr. Subrata Jana

Pruebas de corrientes inducidas y su (3+) aplicación y ventajas importantesSoy Subrata, Ph.D. en Ingeniería, más específicamente interesado en los dominios relacionados con la ciencia nuclear y energética. Tengo experiencia en múltiples dominios, desde ingeniero de servicio para accionamientos electrónicos y microcontroladores hasta trabajos especializados de I + D. He trabajado en varios proyectos, incluida la fisión nuclear, la fusión con energía solar fotovoltaica, el diseño de calentadores y otros proyectos. Tengo un gran interés en el dominio de la ciencia, la energía, la electrónica y la instrumentación, y la automatización industrial, principalmente debido a la amplia gama de problemas estimulantes heredados de este campo, y cada día cambia con la demanda industrial. Nuestro objetivo aquí es ejemplificar estas materias científicas complejas y no convencionales de una manera fácil y comprensible al punto.
Me apasiona aprender nuevas técnicas y guiar a las mentes jóvenes para que se desempeñen como un profesional, tengan una visión y mejoren su desempeño al enriquecer el conocimiento y la experiencia.
Aparte del frente profesional, me gusta la fotografía, la pintura y explorar la belleza de la naturaleza. Conectamos a través de enlaces: https://www.linkedin.com/in/subrata-jana-399336140/

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