apostila correntes parasitas

5/14/2018 Apostila Correntes Parasitas

1/14

lAO- ._

TECHNOTESTConsultorta, Assessoria eRepresentaeees, Ltda,

ENSAIOS POR CORRENTES PARASIT AS

CURSO BAsICO

AUTOR: ADOLPHO SOARES

BeloHorizonte, 10de agosto de 1998


2/14

0'- 2TECHNOTEST

ENSAIOS POR CORRENTES PARAS ITAS

SUMARIO

1. INTRODU(:AO

2. FUNDAMENTOS DO METODO

3. APLICACOES

4. VANTAGEM E LII\UTACOES

5. PRINCIPAISEQlJIPAMENTOS DE ENSAIOS


3/14

3TECBNOTEST

ENSAIOS POR CORRENTES PARASITAS1. INTRODUCAO

as metodos de ensaios nao destrutivos eletromagneticos sao largamente empregados na industria de transformacao demeaais, possibilitando 'resolver uma grande variedade deproblemas de avaliacao de materiais e produtos .. Pelo Iato desscsensaios nao serem destrutivos, inspecao de itens de usa critico pode ser feita em 100% deles, assegurando, assim, umaqualidade uniforme do produto,

Os ensaios eletromagueticos baseiam-se no principio de que, peruirbacoes causadas 110 campo cletromagnetico de urnsistema de teste, pela presenca de um objeto nesse campo, podern ser medidas e usadas para detectar indiretameute condicoesde interesse desse objeto. as principais ensaios eletrornagneticos sao:a) ensaios por correntes de Foucault, correntes induzidas, correntcs parasitas ou eddy current em ingles;b) ensaios por fuga de fluxo magnetico, onde 0 elerncnto detector pode ser tim sensor eletromagnetico all rnesmo particularnagnctica;c) ensaios por radiofrequencia e microondas, envolvendo campos de radiacao.

2. ENSAIO POR CORRENTES PARASl'f ASNa classe dos ensaios eletromagnericos 0 metodo por correntes parasitas apresenta-se com uma faixa de aplicacac

vasussima. Este metodo de ensaios eonsiste em se induzir correntes eletricas numa peca eletricarnente condutora, atraves deUUl campo eletromagnetico variavel, e em observar a interacao entre cssas correntes induzidas (correrues parasitas) e 0material, As. correntes parasitas sao geradas no. material por meio de bobinas,as quais ~10 excitadas por correntes eletricasalternadas, eom frequencia definida para cada material e espessura. A interaeao entre as correntes parasitas C 0 material podesec observada atraves


4/14

'. 4TECHNO TEST

instrumento deindicac~o (vul -[metrd)

rtl.1lcrinlc0ndu 1 . : 0 ; . " ' "

ensn.lo

t r ~l j ~ t . - ~ , r l 11 ~ l' ~t~(. ("1 r r rn 1 l'!~1,.1 [';1 ~ ; t ;11;

F ig ura 2 - G eraca od e correnies pa rasitas n um a pe ca plan a e u te dica o d ese u e fcito ,

3. APLICACOESPelo fatode sersensivela varias variaveis, 0 ensaio por correntcs parasitas rorna-seextremanrerue versaul, pcdendo

ser usado para medir indiretamente caracteristicas mecanicas emetalurgicas que esrejam relacionadas com as propriedadesclctricas. e magneucas do material. Dentre as principaisaplicacoes deste rnerodo de ensaio, destacam-se:a) deteccao e avaliacao de descoruinuidades em tubes, barras e chapas de- pequena espessura, feuos de materialferrornagnerico;b) deteccao e avaliacao de dcscontinaidades cm ju bo s, ba rras e chapas de pequena espessura, feitos de materialferromagnetico;c) medicao de espessuras vdc camadas n~ro condutoras (espessura de camada de tinta, espessura de camada deernborrachamento, etc.), sobre bases condutoras, ferrornagneticas ou nao ferrornagneticas;d) medicao de espessuras de camadas condutoras nfio ferromagneticas (revestirnento austenitico, de inconel, etc.), sobre basescondutoras, ferromagneiicas ou n.1.oIerrornagneticas de materia! metalurgicamentc diferente daoamada de revestimento;e) medicao de paredes de tubas e chapas de pequenas espessuras;f) classificacac de materiais quanta a composicao quimica, dureza, micro estrutura, tratarnentos termicos, etc.

4. VANTAGENS E UMITACOESCOIllQ se JXKlc verificar, sii"o muitas as variaveis que influenciam 0 fluxo de correntes parasitas, tais Comcondutividade eletrica, penneabilidade magnetica, efeitos geomctricos (espessura, curvatura e espaco bobina/objeto)e a

propria frequencia c ia correrueexcitadora (freqtiencia de ensaio). Como consequencia, isto torna 0 ensaicextremarnenteversatil, de muitas aplicacoes, sendo pOT isto uma vantagem, mas que levatambem a algumas lirnita c ; : o . e s . Como principalsvaruagens e Iimitacoes, destacam-se;


5/14

5TECHNOTEST

4.1 Vantagens- 0 sinal indicativo do estado do material e obtido scm pre instantaneamente, naQ havendo necessidade de se esperar umdeterrninado tempo para ocorrer a revela


6/14

6TECHNO TEST

~ll.!ior iI

~I

lktzt2Dr~s. Dscilos 1 , / 1'~lhtrf!.401't!:i.I.lUITIfi.ConJI .U2lD Il~ il~li1'ode ,"nw:i"iwa. m C U I l l m :> S . ul .t L> m . % l ic c .sbobinll:! wmpt'n:rI:~o, ..ftlO'or; Jiisariminuora, dt!!mlll'ClJ.ocUd!jmr fl~ao.il.or,rr jlltro:i

I.EquipiJ.m!!l1.lD 4~mu .' ime ne z; io l oo b je tJ JIfi'MSo'lio OJdtrs0J11a

Figura 3 - Diagrama de blooos d as fu nco es internas executadas pela rnaioria dos instrumenios de eusaios por correruesparasitas.

Nos ensaios por correntes parasitas hiI varies t ipos de aparelhos especificos a cada aplicacao. Alguns deles $,]0apresentados a seguir: J r , . J ~ , t,l,I"

v

--/~'rjf.:!(2.1 Medidores de coodutividadc

Sao aparelhos portateis que medem a condutividade eletrica dos materiais.Apresentam-se na maio ria das vezes. comuma escala de leitura direta em % lACS (International, Ver Figura 4, Esses aparelhos sao equipados com controles decalibracao paraajustes em baixa e alta condutividade, kilos mediante padroes adequados, Na maioria das vezes sao usadospara medir a espessura de camadas condutoras. Podem se apresentar com frequencia fixa au variavel, poreui as indieacoesfornecidas nao tem componente de fase, No usa desses medidores de condutividade. 0 operador deve esta r atento


7/14

7TECHNOTEST

er - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ - - . - - - ~ - - - -

-- _ . .- - - - -..--~~---~~------.--------.---'LOW

~ : : ) O ' , O~~ 'fS) . . . '9 rrJ1'jDLLC r r v i t v 1 EgTJ nFigura 4 - Painel frontal de Ul11 aparelho rnedidor de condutividade eletrica

5.2 Detectores de Tr'incasSao aparelhosponateis capazes de. detectar a presenca de triucas ou descoruinuidades. Como a (ietecviiQ de descontinuidade scconstitui numa tarefa mais complexa do que a simples medicso de condutividadc. esses aparelhos dcvem apresentar frequenciavariavel numa faixa ampla (de 1 kHZ a 500 kHz ou mais), para permitir ajustcs a diferentes profundidades de penetracao. Poroutro lade, 0 interesse agora naoesta na determinacao da condutividade local do material, Esse tipo de aparelho tarnbern naofornece indicacoes com componente de fase. A variavel tipo "lift-off" pede sec suprimida atraves de selecao adequada defrequencia. A Figura 5 ilustra urn detector de descontiuuidades ripico.


8/14

8TECHNOTEST

._--...- . , . . . . . . . . . _ . . , - - _ - - - ~ .--'~ _' -~ ._.. ~-~

Figura 5 - Paine! frontal de urn aparelho detector de trincas ..Pode ser utilizado tambern para medir a profundidadede rrincadetectada por outre rnetodo de ensaio.

5.3. Eguipamentos mais nvancadosExistemequipameruos ruais avaucados, que oferecem rnais recursos para a eliminacao/discriminacdo de sinais devariaveis, indesejrveis. Esse tipo de aparelho dispoe de um gerador de sinal (cxcitacao), cuja Irequencia podc variar

continuameme numa ampla Iaixa (l kHz a Mflz, por exemplo). A bobina de ensaio, que Iaz parte de uma ponte deimpedancias (AC), e excitada pela corrente fornecida pelo gerador, conforme a Figura 6. Quando desbalanciada, a ponte deimpedancias Iomece uma tensao, a qual e amplificada e decomposta ele tronicamenre em dUBS compouentes ortogonais entresi, Uma vez lancado num osciloscopio que opere no modo X-Y, esse sinal aparece com um ponto lumiuoso ("spar") na leladesse osciloscopio. Havendo um desbalanceamento da ponte ao longo de um intervalo de tempo, 0 ponte luminoso descreveuma trajetoria ua tela do osciloscopio, que e compativel com 0 tipo de bobina usada e com a descorninuidade inspecionada, AFigura mostrada na tela apresenta cornponentcs de amplitude e de rase do sinal na descotinuidade detcctada, possibilitandodesta rnaneira, detectar e tambem avaliar a indicacao em termos de sua profundidade, Ver Figura 7_


9/14

- ---------~--I-_____._ ," I"l d'. :l" ,I-, Ir 1 .. ' !- - ~ . - I

_ _ . . _ 1 - - ,I

."TECHNOTEST

r- -ItIIIIIt a se(onVf'rsnrA.C ..U.C.Ilill'''S

osc iLadnrt r tm s f oriua d or

')

- - - - - - .-({')~;J

itH \[1. 1 r "r X - Y

I._---.- ..~~ --__j

Figura 6 - Diagrarna de blocos de umaparelho de eorrentcs parasitas que possibilita a eliminacao/discriminacao de sinaisidesejave is , a t raves da variacao c ia fre qu en cia e d a ta se .


10/14

10TECHNO TEST

II

. - - - - ~ - - - - . .- - - - : : : - - = = = - - = = _ !I, !: I, III'

IE I, IIIII~!11IL"I I , d '., I I ". i.' 1pltJ Jt' )1!~11i~11~} ,- . . - . - - . . - - . - . - ~ . - - - . _ . - ,. - . . - - . . . . - - _ . . I

I(0) I)' ,,,,d, r""1'''''''''' 8 I~ ~ _ : _ ) _ . _ . _ _ O _ H l _ ; ; _ a : ~ _ ~ _ i ! _ ~ ._ _

t-:'"\


11/14

, _TECHNOTEST

IIIt111 ! [ (Ir dl'l IIemo r J a X- Y

11

- . _ - - - - ~ ~ ~ . ~ . _ . . ~ . ~ . - - - , - . - _ . - _ . _ [ [ ~ ~ ) - - _ - ~ L _ ~ , ;a p.r re lh o cl.'('0- 1- ~ :-: ._r l'll t ,. s !'i1r iiIii ;1S

~ !H)!ll.L1 [It' Ill;)! f:, !:tl 11 \J -1,,1)

I

[ " C ' g i s t E a d o [ X-'l' rt'gi;,[I-:ltior dl','''(" X[I) e Y(L)

Figura 8 - Diagrarna de blows de lim sistema de cnsaios por correntes parasitas com monitoracao do sinal atraves deosciloscopio de memoria au monitor de video, registrador X-Y, registrador de rolo XCI) e yet) c gravador de fita magnetica.

A utilizacao de tow essa instrumentacao para rcgistro de indicacoes, apcsar de ser necessaria por proporcionar maierconfiabilidade ao ensaio, pede inviabilizar a inspccao a nivel de Brasil, por torna-la- m.u.ito cera. 1510 Ii verdade,particularmentc quando sc tenta comprar (irnportar) oscilosc6pios de memoria (TEKTRONIX ou similar). gravadores derolo/instrumento, com 2, 4 O U mais canals (Hcwlet Packard ou similar) e registradores de roto. com 2, 4 ou ruais canais ( tipoOscillomonik da Siemens ou similar).

Com 0 intuito de se ler no Brasil ur n sistema de inspecao por correntes parasitas, cornparivel em qualidade com asestrangeiros irnportados, porern a urn custo bem mais baixo, a TECHNOTESr LTOll. desenvolvcu e moruou 0TECHNOTEST - 110. Esse aparelho executa as rnesmas Iuncoes de similares estrangeiros e possui uma interface NO(analogico/digital) que permite controlar todos os parametres de ensaio (frequencia, ganho, fasc, balanceameruo e modo deoperacao) atraves de um microcomputador de 8 bits (tipo Unitron ou similar) e lancar num monitor de video os sinaiscorrespondentes as indicacoes detectadas. Ver Figura 9. Atraves de programas de software adequados os sinais apresentadosna tela do monitor de video podem estar na forma X-V e/ou XCt) e Yet), onde a formaclo das figuras pam analise dosresultados pode ocorre em velocidade variaveis: normal ou ensaio, lenta e muito lenta ("slow motion"). Isto proporciona maierfacihdade na analise, aumcntando, portanto a confiabilrdade do ensaio, Acoplando-se uma irnpressora (tipo Monica au


12/14

1 2 ,TECHNQTEST

- - -, -. . . . . - -'TECHNO-rES-T --11-0-:~- .- .- -. - - - _ . - - -StSTEMA COMPUTADORIZADO DE INSPEC;AO PQR CORRENTES PARASITAS

Figura 9 - Apresentacao de um sistema de ensaio por correntes parasitas que dispensa a oscilosc6pio de memoria c registradorgrafico de rolo ('strip chart" em Ingles), permitindo analise de resultados com maior confiabilidadc e a emissiio de rclatoriosde maneira mais nipida e eficiente.

similar} ao micro, todos as sinais mostrados na Id a do monitor de video scrao registrados graficarncntc, de modo pcnnancrue,Alem disso, a ernissao de relatorio torna-se urna tarefa bastante simplifscada, rapida c barata.

Como se pode observar, a substituicao de aparelhos caros e importados como osciloscopio de memoria e registradoresgraflcos por um micro cornputador e perifericos (driver, monitor de video e impressora) proporciona substancial reducao dieprecos do sis lema de ensaio e facilidades sensivcis on analise e aprcsentacao dos resultados.

Na inspecao de tubos lnetalicos,sobretudo quandoseacharn instalados em iiens trocados de calor, tars como emcondcnsadores de vapor, caldeiras, geradores de vapor, etc., a gravacao dos sinais do ensaioem [Has magneticas QU sistemassimilares if : de fundamental irnportancia, Istoproporcionarta fazer no local, onde os tubos se encontram, apenasa coleta ded ad os, d eix an do p ara d epo ts, em ambiente ma is tra nq uilo e c en fo rta ve l, em to da parte cia an alise d os resu ltad os e a e rn issao d erelatorios. Como conseqtiencia, 3 im~peyi i io pode ser agilizada e a apresentaeao dos resultados tern maiorconfiabilidade, Com 0objerivo de incorporar ao sistema de ensaio um insrrumento de gravacaode dados de custos baixos, a TECNHOTEST LTDAdesenvolveu urn sistema de gravacao magnetica de dados em fita casseie pelo processo de modulacao em frequencia, comquatro canals independentes, alem de possibilitar Q registro de voz no canal do numero 4.


13/14

13TECHNOTEST

TECNICAS ESPECLAIS DE CORRENTES PARASITAS APLICADASA INSPEf;AO DE TUBOS FERROMAGNETICOS

1. Dificuldades encontradas 113 inspecao por Correntes Parasitas de tubes ferromagneticosQuando tubes de material ferromagnetico sao inspecionados por Correntes Parasitas, alem das variaveis

condutividadeeletrica e dimensoes, existe Ulna outra variavel a iufluenciaro ensaio: a permeabilidade magnetics Estavariavel reduz maisainda a penetracao das correntcs parasitas no material; sua variacao com 0 campo magnetico indutor gemsinais indesejaveis que mascararn, na rnaioria das vezes, ,< I deteccao e avaliacao de descontinuidades significativas, Paracontornar estas dificuldades, algumas tecnicas especiais forarn desenvolvidas.

Astres tecnicas mais conhecidas para a inspecao de tubes de ace carbone instalados em equipamenros de. trocatermica sao: teste de fuga de fluxo rnagnctico, teste por corrcntes parasitas com saturacfo rnagnetica parcial, tambemconhecida com tecnica de magnetizacao eonstante ea .iecnica de campo remote. Cada uma dessas tecnicas tern seus IXHltQSfortes em terrnos de sua sensibilidade na deteccao do tipo de descontinuidade mais adequada a de rect ar . Mas , oque todas elastern em cornum e queelas sa o tecnicas muito caras para sercm aplicadas.

1.1 Teste de Fuga deFluxoEsta tecnica, na verdade, e Ul1Hl extensao do Metodo de Ensaio por Particulas Magneticas, onde 0 sensor, ao inves de

se r 0 po magnetico, e uma bobina ou um sensor de Efeito Hall, capaz de detectar fugas de fluxo rnagnetieo provocadas IX)[descontinuidades que so interpoern na trajetoria do fluxo magnetico produzido no tuba ensaiado, Tanto esta tecnica quanto 3decampo remoto,exige a cornpra de equipamentos cares, destinadosespecificamente a inspecao de tubos _fcITOmagnclico$,

1.1.1 Tecnica de Magnetizat;ao Constante - Magnetizaciio DCEsta tecuica consiste em magnetizar o material a ser ensaiado de modo continuo e mim nivel elevado, paralelamentea magn etiz ac ao a lte rn ad a q ue geld a s co rr en r es p a ra si ta s,A finalidadc da magnetizacao continua, tambem conhecida como magnetizaciio DC, c minimizar 0 efeito da presenca

da permeabilidade magnetica, quer na penetracao das correntcs parasitas, quer na geracao de sinais indesejaveis (ruidos).Quanto maior a nivel de magnetizacao DC, menor co efcito W I permeabilidade magnetica,

Quando 0 ensaio e conduzido por uma bohina cxterna, (bobiua envolvente), as dinrensoes da bobina podern serilimitadas. Isro significa poder ter uma bobina de magnctizacao DC com muitas espiras, 0 que proporcionaria niveis demagnetizacao muito altos, chegando proximo da saturacto magnetics ate rncsrno de aco carbona. Quando esia siruacaoeat i ugida, 0 material Icrromagnetico comporta-se como nao Icrromagnetico.

Quando 0 ensaio e conduzido por uma sonda interna, !lOS casosde iuspecao de tubos instalados, e obvio que 0diarnerro da sonda nao podera exceder ao diametro interne do, tube, trazendo, portanto, umaserie limitacao 110 numero deespiras que as bobinas que cornpoem a sonda pcderao {cr. Como iSIO, 0 nivel de magnetizacao DC aser atingido !lao deveraset muito alto. Mesmo assim, verifica-seque a sensioilidade de deteecao de descontinuidades aumenta significativamenre,possibilitando de-nectar falhasque normalmentc n a o seriarn detectadasseni a magnetizacao DC. A limuacao nestc easo e 0nlvel & 1 corren te DC que nao pode ser muito al to, pam nao provocar urn aqueci men to demasiado,


14/14

, 14TECHNOTEST

1.1.2 Tecnica de Campo RemotoA Tecnica de Correntes Parasites por Campo Remoto 0 ;; usada para inspecao de tubas ferromagneticos e naoferromagneticos de grandes espessuras, E uma tecnica ja : estabelecida para a inspecao de roda a espessura do tubo e quedetects Comigualsensibilidade perdas de material internas eexternas.Exatamente por ser uma tecnica muiro senslvela deteccao de perdas de espessuras externas e multo sensivel tambema presenca extcrna de materials condutores, taiscomo espelhos e placas suportes ou chicanas.Uma sonda de campo remoto consisre basicamente de d uas bobinas coaxiais, separadas entre si por uma distancia de2 y, a 3 vezes 0 diamctro do tuba inspecionado, Uma das bobinas, a de maier nurnero de espiras (maior potencia), e excitadapor uma corrente alternada de baixa frequencia, gerando UI1l campo magnetico alternado de mesma frequencia e que se

propaga em direcao.axial, em ambos os sentidos,

1.1.3 'Fe.cnica deCampoProximor _,..~. _ t.'

Reccntcmente surgiu mais uma tecnica para a inspecao de tubos ferromagneticos, conhecida como "Tecnica deCampo Proximo". Esta tecnica, semelhantemcrue il Tecnica de Campo Remota. opera COUl sondas que contem duas bobinas,uma emissora e outra receptora, porem.colocadas proximas uma ci a outra, Na Tccnica de Carnpo Rernoto, a bobina detectoraf ic. ' l .s i~WJ,da a uma distancia equivalente a 2 y~ vezes 0 diametro do tubo, detcctando apenas 0 campo maguetico que atravessaa espessura do rubo e se propaga externamente, ao longo de seucomprimento. lsto a caracterizacomo muito senslvel apresenca de material que esteja externamente ao tuba, tais COIllO as placas suporte ou chicanas e espelhos. A Tecajca deCampo Proxima-nas.experiencias mais recentes, vern se mostrando com bo a sensibilidade para deteaar desoontiriuidadesexternas.. com um .ccrto gran 'de perda volumetrica de material, alem de apresenrar U~ll~{ a Z " ( ) ~ ~ e l-dffuteru;a dq i " - r i s e paradescontinuidadcs, deprofundidades diferentes. Associada a duasoutras Irequencias muito altas, ~.pMSivel.netedar tambem~!!tinuidadcs internas. Estatecnica nao se mostra sensivcl li preseuca de espelhos, chl~ajias6d placas suportes .

. ,_"""",.-" .'

apostila correntes parasitas

Documents