Corrientes inducidas

Site:Obtesol Observatorio Tecnológico de la Soldadura url:http://www.obtesol.es/ Title:Corrientes Inducidas - Creado: 27 February 2007
Corrientes Inducidas
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El ensayo por corrientes inducidas se basa en la medida de los cambios de impedancia inducidos en un
material conductor eléctrico. Consiste en hacer pasar una corriente alterna por un solenoide, la cual genera
un campo magnético. Al colocar la pieza a inspeccionar en dirección perpendicular al campo magnético
creado por el solenoide, se generan corrientes inducidas (Corrientes de Eddy) circulares en la pieza. Las
corrientes eléctricas inducidas van a producir un campo magnético (secundario), que se va a oponer al
campo magnético del solenoide (primario) y modificará la impedancia de la bobina. La consiguiente
variación de la corriente eléctrica que circula por la bobina es el parámetro que se mide y registra. Los
defectos existentes en la pieza interrumpen las corrientes de Eddy, lo que provoca que el campo
magnético producido por dichas corrientes sea menor. En la figura se muestra un esquema de este
método de ensayo no destructivo.
Figura: Generación del campo de corrientes de Eddy.
Este ensayo de corrientes inducidas depende de varios factores relacionados con las propiedades del
material que va a ser inspeccionado, con las características de los sensores empleados e incluso con el
procedimiento de inspección y que influyen en la sensibilidad del método. Entre estos factores cabe
destacar:
Conductividad eléctrica: este es el parámetro principal que define el fenómeno de las corrientes inducidas.
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En general, a mayor conductividad del material mayor sensibilidad del método, pero con menor capacidad
de penetración superficial.
Permeabilidad magnética: la permeabilidad mide la capacidad para producir un campo magnético en el
material y se define como:
µ = B/H
donde:
B = intensidad del campo magnético.
H = fuerza magnética en el material.
Factor de distancia ("lift-off factor"): a medida que la distancia entre la bobina y la superficie a inspeccionar
disminuye, disminuye la densidad de corriente y el acoplamiento magnético es menor. Estas variaciones
pueden producir cambios en las impedancias que enmascararían los cambios originados por otros
parámetros de interés. La distancia entre la bobina y la superficie debe permanecer constante.
Factor de relleno ("fill factor"): se refiere al mismo efecto que el factor de relleno pero aplicable a bobinas
que se enrollan en estructuras circulares, tanto por su interior como por el exterior.
Efectos de borde ("edge effect"): el efecto de borde se refiere a la distorsión que sufre el flujo de corriente
inducida cuando la bobina se encuentra cerca del borde de la pieza o en las proximidades de una unión
entre materiales. Estas variaciones pueden llegar a enmascarar las variaciones debidas a
heterogeneidades en el material.
Efecto de pantalla ("skin factor"): además de la relación geométrica entre la bobina y la pieza a ensayar,
las características de espesor y forma de la propia pieza son importantes. Las corrientes inducidas no se
distribuyen homogéneamente por toda la pieza, sino que son más densas en la superficie más próxima a
la bobina y se hacen menos densas a medida que se avanza en profundidad, hasta casi desaparecer en
piezas lo suficientemente gruesas. Así, se suele definir una distancia de penetración estándar en la que se
reduce el nivel de la densidad de corriente inducida hasta un 33% con respecto al nivel de la superficie.
Esta profundidad disminuye al aumentar la conductividad eléctrica y la permeabilidad magnética del
material. Gracias a esta capacidad de penetración es posible utilizar este método para la medición de
espesores.
Ventajas:
* Se emplea para detectar heterogeneidades superficiales o muy cercanas a la superficie.
* No necesita preparación superficial y se puede emplear sobre pinturas y recubrimientos.
* Proporciona una evaluación instantánea.
* Es útil tanto para evaluaciones detalladas como para pruebas de aceptación.

* Es una técnica sin contacto con la pieza a ensayar.
* Es sensible a muchas variables físicas y metalúrgicas, por lo que tiene una amplia variedad de
aplicaciones.
Limitaciones:
* Sólo es aplicable a materiales conductores de la electricidad.
* La superficie a inspeccionar debe ser accesible.
* Se requiere mucho tiempo para inspeccionar grandes áreas.
* Requiere personal altamente cualificado y con experiencia.
* Sólo permite la detección de heterogeneidades de hasta unos 6mm de profundidad.
*
Es difícil establecer una clasificación de las distintas técnicas de ensayo pues dependen del tipo de bobina
empleada en la inspección y de la geometría de la pieza a inspeccionar.
Con cada tipo de bobina se pueden realizar dos tipos de medidas. En el método de medida absoluta, la
bobina genera el campo magnético para inducir las corrientes de Eddy y recibe las señales de variación
del campo magnético secundario, que modifican la impedancia de la bobina. El método de medida
diferencial, consiste en conectar dos bobinas iguales en serie pero con arrollamientos en sentido
contrario, de forma que tengan la misma impedancia. Con esta configuración se obtiene una medida
relativa entre ambas bobinas, y sólo habrá una medida distinta de cero cuando haya una diferencia entre
ambos tramos de material. Este método también se puede realizar con dos bobinas conectadas en serie
en dos piezas distintas, actuando una de ellas como referencia.
En cuanto a los distintos tipos de bobinas, puede haber:
Bobinas en palpadores superficiales: se emplean para la inspección de superficies relativamente planas
y se distinguen cuatro tipos fundamentales:
* Bobina absoluta.
* Bobina diferencial.
* Bobina apantallada.
* Bobina de reflexión.
Estas bobinas van montadas en carcasas de material no conductor. Estas carcasas tienen una gran
variedad de formas para poder inspeccionar cualquier tipo de pieza o estructura como curvaturas, taladros,
esquinas, etc. Por lo general, van envueltas en un núcleo de ferrita que concentra el flujo de campo
magnético, con lo que aumenta la sensibilidad del palpador a las discontinuidades muy pequeñas. En la
figura se pueden ver distintos tipos de palpadores.

Bobinas envolventes o de paso: se emplean en la detección de heterogeneidades longitudinales en
tubos y barras. Son bobinas que se enrollan alrededor de la pieza a inspeccionar de forma que las
corrientes inducidas fluyen en dirección paralela a la orientación de la bobina lo que permite que esta
técnica sea sensible a la detección de heterogeneidades orientadas en la dirección del eje de la bobina.
Son bobinas que se diseñan para aplicaciones particulares variando la longitud de la bobina y el número
de espiras por unidad de longitud. Las bobinas pequeñas con espiras cerradas se emplean para la
detección de heterogeneidades de pequeño tamaño mientras que las bobinas grandes con espiras
separadas se emplean para evaluar las propiedades del material.
Bobinas internas o de carrete: son semejantes a las envolventes pero que se emplean para la
inspección en el interior de tubos. A su vez estas bobinas se pueden clasificar en:
* Bobinas únicas: son sensores formados por una única bobina que genera el campo magnético que
induce las corrientes y mide las variaciones del campo magnético secundario.
* Bobinas dobles: son sensores formados por dos bobinas, una primaria, que genera el campo magnético
que induce las corrientes de Eddy y otra secundara, que mide las variaciones del campo magnético
secundario.
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Para realizar la inspección por corrientes inducidas, la pieza se rodea o se coloca próxima a una bobina de
inducción. Las corrientes inducidas en la pieza circulan en bucles cuya magnitud y fase dependen:
* Del campo magnético establecido por las corrientes eléctricas de la bobina.
* De las propiedades eléctricas de la pieza.
* De los campos electromagnéticos inducidos en la pieza.
* De la presencia de defectos y/o discontinuidades.
Los equipos de medida de corrientes inducidas varían en complejidad según los requerimientos de
inspección, aunque de forma común pueden:
* Generar las corrientes en la bobina.
* Modular la señal de salida de la corriente de excitación.
* Procesado y amplificación de la señal inducida en la pieza.
* Desmodulación de la señal inducida.
* Registro y representación de la señal inducida.
Además, los equipos deben incluir los útiles para sujetar las piezas ensayadas y las bobinas de inducción,
así como su manipulación y posicionamiento. En la figura siguiente se representan de forma esquemática
los elementos básicos de un equipo de corrientes inducidas.
De forma general, las frecuencias utilizadas en la inspección mediante corrientes inducidas varían entre
200Hz y 6MHz, dependiendo del espesor del material, la profundidad de penetración, sensibilidad y/o
resolución requeridas y del propósito de la propia inspección. Actualmente es posible disponer de equipos
que realizan barridos de frecuencia (técnicas multifrecuencia secuenciales) o aplicando directamente
varias señales de diferente frecuencia (técnicas multifrecuencia en continuo).
En principio, cualquier discontinuidad puede ser detectada mediante corrientes inducidas, pues todas
alteran el flujo del campo magnético de la pieza ensayada. En el caso de tubos, es fácil detectar defectos

tanto longitudinales como radiales. Sí es más dificultoso diferenciar enter defectos similares pero situados
a diferente profundidad, por lo que será necesario utilizar equipos especialmente diseñados para ello. En
ciertos defectos laminares característicos de tubos soldados, la alteración es de muy pequeña intensidad,
sobre todo si está orientada perpendicularmente al eje del tubo.
Para conseguir que la medida sea útil y consistente es necesario establecer de forma precisa y correcta la
sensibilidad del equipo, para lo cual se suelen utilizar patrones con las indicaciones claramente medidas.
En las figuras siguientes se esquematizan varios tipos de patrones con discontinuidades claramente
determinadas, así como las indicaciones en sus correspondientes corrientes inducidas.
*
El ensayo de corrientes inducidas es sensible a cualquier variable que afecte al flujo de corriente inducida,
existe por tanto una gran variedad de aplicación en función de la variable que se evalúe:
1. La sensibilidad a la conductividad del material permite:
* Clasificar aleaciones.
* Controlar tratamientos térmicos: tamaño de grano, dureza, esfuerzos residuales.
* Medir espesores tanto de recubrimientos como de pinturas.
2. La sensibilidad a la permeabilidad magnética permite:
* Clasificar aleaciones.
* Evaluar tratamientos térmicos de materiales magnéticos.
* Medir espesores de tratamientos superficiales.
3. La sensibilidad a la homogeneidad geométrica del material permite:
* Medir espesores de materiales delgados.
* Detectar heterogeneidades como grietas, inclusiones, segregaciones, costuras, picaduras por corrosión,
etc.
4. La sensibilidad al acoplamiento magnético permite:
* Medir espesores de materiales no metálicos o aislantes.
* Medir diámetros.
* Medir el espaciamiento entre placas metálicas.

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