¿Qué es la prueba de corrientes de Foucault o ECT?

¿Qué es la prueba de corrientes de Foucault?

La prueba de corrientes de Foucault es uno de los muchos métodos de END que utiliza el principio de electromagnetismo para la detección de fallas en materiales conductores. Una bobina especialmente diseñada energizada con una corriente alterna (CA) se coloca cerca de la superficie de prueba, generando un campo magnético cambiante que interactúa con la parte de prueba y produce corrientes parásitas en las proximidades de la misma.

Las variaciones en las fases cambiantes y la magnitud de estas corrientes parásitas se controlan luego mediante el uso de una bobina receptora o midiendo los cambios en la corriente alterna que fluye en la bobina de excitación primaria.

Las variaciones de conductividad eléctrica, la permeabilidad magnética de la pieza de prueba o la presencia de discontinuidades causarán un cambio en la corriente parásita y un cambio correspondiente en las fases y amplitud de la corriente medida. Los cambios se muestran en una pantalla y se interpretan para identificar defectos.

Prueba de ECT
Figura 1. Prueba de corrientes de Foucault

Aplicación de las pruebas de corrientes de Foucault

Los instrumentos de corrientes inducidas se pueden utilizar en una amplia variedad de pruebas. Algunos de los más comunes se enumeran a continuación.

Inspección de soldaduras : muchas inspecciones de soldaduras emplean NDT ultrasónico para pruebas subterráneas y un método de corriente parásita complementario para escanear la superficie en busca de grietas superficiales abiertas en tapas de soldadura y en zonas afectadas por el calor.

Prueba de conductividad  : la capacidad de las pruebas de corrientes de Foucault para medir la conductividad se puede utilizar para identificar y clasificar aleaciones ferrosas y no ferrosas, y para verificar el tratamiento térmico.

Inspección de la  superficie: las grietas en la superficie de las piezas mecanizadas y el material metálico se pueden identificar fácilmente con las corrientes parásitas. Esto incluye la inspección del área alrededor de los sujetadores en aviones y otras aplicaciones críticas.

Detección de corrosión  : los instrumentos de corrientes de Foucault se pueden utilizar para detectar y cuantificar la corrosión en el interior de un metal delgado, como el revestimiento de aluminio de un avión. Las sondas de baja frecuencia se pueden utilizar para localizar la corrosión en la segunda y tercera capas de metal que no se pueden inspeccionar por ultrasonidos.

Inspección de  orificios de pernos: las grietas dentro de los orificios de los pernos se pueden detectar utilizando sondas de orificios de pernos, a menudo con escáneres giratorios automáticos.

Inspección de la tubería  : tanto la inspección en línea de la tubería en la etapa de fabricación como la inspección de campo de la tubería, como los intercambiadores de calor, son aplicaciones comunes de corrientes de Foucault. Se pueden detectar variaciones tanto de grietas como de espesores.

¿Cómo funcionan las pruebas de corrientes de Foucault?

La prueba de corrientes de Foucault (ECT) se basa en el fenómeno físico de la inducción electromagnética. En una sonda de corriente parásita, una corriente alterna fluye a través de una bobina de alambre y genera un campo magnético oscilante. Si la sonda y su campo magnético se acercan a un material conductor como una pieza de prueba de metal, un flujo circular de electrones conocido como corriente parásita comenzará a moverse a través del metal como agua arremolinada en una corriente. Esa corriente parásita que fluye a través del metal generará a su vez su propio campo magnético, que interactuará con la bobina y su campo a través de la inductancia mutua. Los cambios en el espesor del metal o defectos como el agrietamiento cerca de la superficie interrumpirán o alterarán la amplitud y el patrón de la corriente parásita y el campo magnético resultante. Esto, a su vez, afecta el movimiento de los electrones en la bobina al variar la impedancia eléctrica de la bobina.El instrumento de corrientes parásitas traza los cambios en la amplitud de impedancia y el ángulo de fase, que un operador capacitado puede utilizar para identificar cambios en la pieza de prueba.

La densidad de las corrientes de Foucault es más alta cerca de la superficie de la pieza, por lo que es la región de mayor resolución de prueba. La profundidad de penetración estándar se define como la profundidad a la que la densidad de las corrientes parásitas es el 37% de su valor de superficie, que a su vez se puede calcular a partir de la frecuencia de prueba y la permeabilidad magnética y la conductividad del material de prueba. Por lo tanto, las variaciones en la conductividad del material de prueba, su permeabilidad magnética, la frecuencia de los pulsos de CA que impulsan la bobina y la geometría de la bobina tendrán un efecto sobre la sensibilidad, resolución y penetración de la prueba.

Hay muchos factores que afectarán las capacidades de una inspección por corrientes de Foucault. Las corrientes parásitas que viajan en materiales con valores de conductividad más altos serán más sensibles a los defectos de la superficie, pero tendrán menos penetración en el material, y la penetración también dependerá de la frecuencia de la prueba. Las frecuencias de prueba más altas aumentan la resolución cerca de la superficie pero limitan la profundidad de penetración, mientras que las frecuencias de prueba más bajas aumentan la penetración. Las bobinas más grandes inspeccionan un mayor volumen de material desde cualquier posición dada, ya que el campo magnético fluye más profundamente en la pieza de prueba, mientras que las bobinas más pequeñas son más sensibles a los defectos pequeños. Las variaciones en la permeabilidad de un material generan ruido que puede limitar la resolución de fallas debido a mayores variaciones de fondo.

Si bien la conductividad y la permeabilidad son propiedades del material de prueba que están fuera del control del operador, la frecuencia de prueba, el tipo de bobina y el tamaño de la bobina se pueden elegir según los requisitos de la prueba. En una prueba determinada, la resolución estará determinada por el tipo de sonda, mientras que la capacidad de detección estará controlada por las características del material y el equipo. Algunas inspecciones implican el barrido a través de múltiples frecuencias para optimizar los resultados, o la inspección con múltiples sondas para obtener la mejor resolución y penetración requerida para detectar todas las fallas posibles. Siempre es importante seleccionar la sonda adecuada para cada aplicación con el fin de optimizar el rendimiento de la prueba.

Instrumentos de corrientes de Foucault

Máquina ECT

Los instrumentos de corrientes de Foucault se pueden adquirir en una gran variedad de configuraciones. Están disponibles tanto instrumentos analógicos como digitales. Los instrumentos se clasifican comúnmente por el tipo de pantalla que se utiliza para presentar los datos. Los tipos de pantalla comunes son medidor analógico, lectura digital, plano de impedancia y tiempo frente a la amplitud de la señal. Algunos instrumentos pueden presentar datos en varios formatos de visualización.

El instrumento de prueba de corrientes parásitas más básico consiste en una fuente de corriente alterna, una bobina de alambre conectada a esta fuente y un voltímetro para medir el cambio de voltaje en la bobina. También se podría usar un amperímetro para medir el cambio de corriente en el circuito en lugar de usar el voltímetro.

Ventajas y limitaciones de las pruebas de corrientes inducidas

Ventajas de las pruebas visuales : 

  • Capaz de detectar grietas superficiales y cercanas a la superficie de tan solo 0,5 mm.
  • Capaz de detectar defectos a través de varias capas, incluidos los revestimientos superficiales no conductores, sin interferencia de defectos planos.
  • Método sin contacto que permite inspeccionar superficies de alta temperatura y superficies bajo el agua.
  • Efectivo en objetos de prueba con geometrías físicamente complejas.
  • Proporciona retroalimentación inmediata.
  • Equipo portátil y ligero.
  • Tiempo de preparación rápido: las superficies requieren poca limpieza previa y no se requiere acoplador.
  • Capaz de medir la conductividad eléctrica de los objetos de prueba.
  • Puede automatizarse para inspeccionar piezas uniformes como ruedas, tubos de calderas o discos de motores aeronáuticos.

Limitaciones de las pruebas visuales:

  • Solo se puede utilizar en materiales conductores.
  • La profundidad de penetración es variable.
  • Muy susceptible a los cambios de permeabilidad magnética, lo que dificulta las pruebas de soldaduras en materiales ferromagnéticos, pero con los modernos detectores de fallas digitales y el diseño de la sonda, no es imposible.
  • No se pueden detectar defectos paralelos a la superficie del objeto de prueba.
  • Se requiere una interpretación cuidadosa de la señal para diferenciar entre indicaciones relevantes y no relevantes.