END - Corrientes inducidas

CORRIENTES INDUCIDAS
Fundamentos del ensayo por Corrientes Inducidas

Bobina sobre una superficie metálica

Cuando una corriente alterna circula por una bobina que se encuentra en las cercanías de una superficie metálica el campo magnético de la bobina inducirá corrientes que circulan en esa superficie. La magnitud y la fase de las corrientes inducidas afectarán la carga en la bobina y, en consecuencia, su impedancia.
Por ejemplo, supongamos la existencia de una fisura profunda en la superficie debajo de la bobina. Esta interrumpirá o reducira el flujo de las corrientes inducidas, haciendo reducir la carga en la bobina e incrementando su impedancia efectiva.
Esta es la base del ensayo por corrientes inducidas, midiendo las tensiones en la bobina en una disposición de ese tipo podremos detectar cambios en el material de interés.

Debe notarse que las fisuras deben interrumpir la circulación superficial de las corrientes para ser detectados. Las fisuras paralelas al flujo de las corrientes no causan una perturbación significativa y pueden ser no detectadas.

Factores que afectan la respuesta de las corrientes inducidas
Variados factores, además de los defectos, afectarán la respuesta de las sondas a las corrientes inducidas. La detección adecuada de los defectos, o de cualquiera de los otros factores, está basada en mantener constantes los otros, o de alguna manera eliminar sus efectos de los resultados. La tarea de eliminar o filtrar las respuestas no deseadas es el fundamento de casi toda la tecnología de la inspección por corrientes inducidas. Los factores principales son:

La conductividad del material
La conductividad del material tiene un efecto directo sobre la circulación de las corrientes inducidas: a mayor conductividad del material mayor es el flujo de las corrientes inducidas en al superficie. La conductividad se mide frecuentemente con una técnica basada en las corrientes inducidas , y se puede discriminar entre los diferentes factores que la afectan, tales como la composición, tratamientos térmicos, trabajado, etc.

Permeabilidad
Puede ser descripta como la facilidad con la cual un material puede ser magnetizado. Para metales no ferrosos como el cobre, el bronce, el aluminio, etc., y para aceros inoxidables austeníticos la permeabilidad es la misma que la del "espacio libre", es decir, la permeabilidad relativa (mr) es uno. Para metales ferrosos el valor de mr  puede ser varios órdenes de magnitud mayor y ésto tiene significativa influencia en la respuesta de las corrientes inducidas, además no es raro que la permeabilidad varíe mucho dentro de un metal debido a tensiones localizadas, efectos de calentamiento, etc.

Frecuencia
Como veremos, la respuesta a las corrientes inducidas se ve afectada por la frecuencia de ensayo utilizada, afortunadamente es una variable bajo nuestro control.

Geometría
En una pieza real, que no sea plana o de tamaño infinito, las propiedades geométricas tales como la curvatura, bordes, etc. existen y afectan la respuesta a las corrientes inducidas. Las técnicas de ensayo deben tener en cuenta ésto, por ejemplo cuando se ensaya un borde en búsqueda de fisuras nos moveremos paralelamente al mismo de manera de detectar fácilmente los cambios. Allí donde el espesor del material sea menor que la profundidad de penetración efectiva (ver abajo) se verá afectada la respuesta de las corrientes inducidas.

Proximidad / Lift-off
Cuanto mas cerca esté la sonda de la superficie a ensayar mayor será el efecto sobre la bobina. Tiene dos efectos principales:
La señal de "lift-off" aparece cuando la sonda se acerca o se aleja de la superficie.
Una reducción en la sensibilidad a medida que la separación entre la sonda y la superficie se incrementa.

Profundidad de penetración
La densidad de las corrientes inducidas, y consecuentemente la intensidad de la respuesta a una falla, es mayor en la superficie del metal bajo ensayo y disminuye con la profundidad. Es conveniente definir la "profundidad standard de penetración" a la profundidad donde las corrientes tienen 1/e (37%) de su valor en la superficie.
La profundidad standard de penetración en mm está dada por la fórmula:

donde r es la resistividad en mW.cm y f es la frecuencia en Hz
de aquí puede verse que la profundidad de penetración:
Decrece con un incremento de la frecuencia
Decrece con un incremento de la conductividad
Decrece con un incremento de la permeabilidad - Esto es muy importante - la penetración en materiales ferrosos a frecuencias prácticas es muy pequeña.
El gráfico de arriba muestra el efecto de la frecuencia en la profundidad standard de penetración.
Es común hablar de la "profundidad de penetración efectiva" definida como el triple de la penetración standard , donde la densidad de las corrientes inducidas cae a cerca del 3% de su valor en la superficie. Esta es la profundidad a la que se considera que no hay campos de corrientes inducidas.
Configuraciones de bobinas
La selección apropiada de bobinas es una parte importante en la resolución de un determinado problema, los instrumentos de poco ayudan si no reciben las señales apropiadas de la sonda.  Se pueden distinguir tres tipos generales de sondas:
Sondas superficiales utilizadas fundamentalmente con su eje normal a la superficie, además de la clásica sonda tipo panqueque, este tipo de sondas incluye a los tipo lápiz y superficiales para propósitos especiales, como las utilizadas para inspeccionar interiores de roscas. Sondas envolventes son utilizadas normalmente para la inspección "en línea" de productos cilíndricos, el producto que se ensaya se inserta en una sonda circular. Sondas internas que son utilizadas normalmente en la inspección en servicio de intercambiadores de calor. La sonda se introduce en el tubo. Normalmente estas sondas son construidas de manera que su eje coincida con el del tubo. Esta clasificación no es exhaustiva y existen superposiciones, por ejemplo entre sondas internas no circunferenciales y sondas superficiales internas.
Hasta ahora sólo hemos hablado de sondas únicas, son utilizadas en muchas aplicaciones y se las conoce como sondas absolutas porque dan un valor absoluto de la condición del punto de ensayo.
Las sondas absolutas son muy buenas en la clasificación de materiales y en la detección de fisuras en muchas situaciones, sin embargo son muy sensibles a las variaciones del material, variaciones de temperatura, etc.
Otro tipo de sonda utilizado habitualmente es la de tipo diferencial. Tiene dos bobinas sensoras ubicadas en diferentes zonas del; material a ensayar. El instrumento responde a la diferencia entre las condiciones de las corrientes inducidas en los dos puntos.



Las sondas diferenciales son particularmente buenas para la detección de pequeños defectos, y son relativamente poco sensibles al " lift-off" (aunque la sensibilidad se ve reducida por la misma razón), a cambios de temperatura y (suponiendo que la circuitería del instrumento esté en su configuración de balance) a interferencias externas.