Estrategias de prueba de corrientes de Foucault para tubos de cobre

Los sensores estacionarios (tipo bobina pasante, izquierda) y los sensores de escaneo (tipo giratorio, arriba) difieren en los modos de operación y fallas que detectan. Los sensores de bobina pasante son adecuados para encontrar fallas pequeñas y profundas; Los sensores giratorios están diseñados para encontrar fallas largas y poco profundas.

Los tubos no ferrosos se fabrican para una variedad de aplicaciones y, en consecuencia, deben cumplir con los estándares o requisitos apropiados. Algunos de estos requisitos se relacionan con las pruebas de fugas y otros se relacionan con la verificación de la calidad. La prueba de corriente de Foucault, una técnica de prueba no destructiva, es adecuada para tales aplicaciones.

La prueba de tubos de cobre es particularmente importante porque la mayoría de ellos se utilizan para aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración (ACR), intercambiadores de calor, etc. Por ejemplo, un agujero en un tubo ACR crea varios problemas: pérdida de refrigerante, pérdida de eficiencia del sistema y un dolor de cabeza en la resolución de problemas.

Los estándares de fabricación estipulan requisitos mínimos, muchos de los cuales se pueden cumplir utilizando un aparato de corriente de Foucault con una bobina de tipo pasante. Sin embargo, algunos fabricantes deben ir más allá de los estándares publicados. A medida que aumentan los costos de las materias primas, los fabricantes reducen el grosor de las paredes para reducir los costos, por lo que deben aplicar requisitos de prueba cada vez más estrictos. A menudo utilizan sondas de exploración giratorias, que proporcionan una mayor resolución de fallas que las bobinas de tipo pasante.

Los métodos de fabricación de tubos de cobre más comunes son la extrusión, el laminado transversal a partir de varillas y la colada hueca continua. Los tubos se procesan posteriormente mediante laminado en frío, laminado planetario y trefilado. El paso para lograr el tamaño final suele implicar un proceso de dibujo. El producto final se suministra cortado a medida o enrollado.

Por otro lado, la producción de tubos de cobre soldados está en aumento porque los productores de tubos pueden formar varias estructuras superficiales en la tira plana antes de formar un tubo.

Ya sea que el tubo sea sin soldadura o soldado, dos métodos de prueba comúnmente utilizados son la bobina pasante y la sonda de exploración giratoria. Estos dos métodos difieren en cómo funcionan y en las fallas que detectan.

Bobina pasante. Una configuración de bobina pasante es una bobina de inducción estacionaria a través de la cual se mueve el tubo (verFigura 1 ). Este es el método de prueba de corriente de Foucault más utilizado. Es adecuado para diámetros de producto de 0,3 mm a 240 mm (0,12 pulgadas a 9,47 pulgadas).

Sonda de exploración giratoria. Una sonda de exploración giratoria es un dispositivo con dos o cuatro sondas montadas en un cabezal de exploración giratorio; el tubo pasa a través del anillo. Las sondas de exploración siguen un patrón helicoidal alrededor del tubo (verFigura 2 ). Estas unidades son sensibles a fallas largas y poco profundas.

Impulsadas por motores que funcionan hasta 18.000 revoluciones por minuto, las sondas giratorias son adecuadas para detectar fallas de hasta 30 µm en tubos que se desplazan a velocidades de molinos de tubos. Las capacidades típicas de escaneo son:

El espacio libre entre los cabezales de prueba y el tubo bajo prueba varía desde unas pocas décimas de milímetro hasta aproximadamente 2 mm. Por razones físicas, aumentar la sensibilidad de detección de fallas es cuestión de usar sondas giratorias más pequeñas y disminuir el espacio de aire entre la sonda y la superficie del material. Las ligeras variaciones en el entrehierro se pueden tratar electrónicamente con un circuito de compensación automática que mantiene una sensibilidad de prueba constante.

Figura 1Un tubo defectuoso pasa a través de un sensor de bobina pasante

Las unidades de detección recogen dos tipos de información: la señal de prueba y el ruido de fondo (generado por las vibraciones provocadas por el equipo de fabricación de tubos). Un resultado de prueba válido depende de una señal de prueba fuerte, una que no se vea ahogada por el ruido de fondo. La diferencia entre estos dos tipos de información se expresa como la relación señal-ruido. La ubicación ideal para un sensor de corriente de Foucault es aquella donde el ruido es de mínimo a moderado.

Los productores de tubos pueden probar el material en cualquier etapa, desde el material original hasta el producto terminado. Probar el material principal reduce los costos: evita el procesamiento de material defectuoso. Además, las pruebas realizadas durante esta fase pueden ser necesarias para cumplir con los requisitos de producción controlada según ISO 9000. Por otro lado, la prueba del producto terminado generalmente es obligatoria para el tubo de cobre (verfigura 3).

Probar el material al menos dos veces, al principio y al final del proceso de fabricación, brinda control sobre más que solo el producto terminado; esta disposición permite a los fabricantes monitorear y controlar el proceso de fabricación en sí. Por ejemplo, si la calidad de la materia prima es consistente y el producto terminado muestra un número creciente de fallas (calidad decreciente), esto indica un problema creciente, como equipo que necesita alineación, mantenimiento o reparación. Asimismo, un cambio en el ruido de fondo puede indicar la necesidad de mantenimiento. Desde esa perspectiva, los equipos de prueba ubicados estratégicamente pueden pagarse por sí mismos al permitir que los productores de tubos programen el mantenimiento y las reparaciones cuando sean necesarios, evitando así fallas en los equipos y tiempo de inactividad.

Una de las principales condiciones para el éxito de la medición de corrientes de Foucault es la guía precisa del material. El material debe guiarse centralmente, tanto horizontal como verticalmente, en el área de la bobina de medición. Esto requiere colocar el sistema transmisor entre el dispositivo de enderezamiento horizontal y vertical, siempre que los rodillos estén correctamente ajustados. Para garantizar una guía precisa para el control de vibraciones y la concentricidad, se ha desarrollado un dispositivo de guía con inserciones de guía de metal duro pulido específicamente para probar tubos de cobre, en particular tubos de cobre de paredes delgadas de hasta 35 mm (1,378 pulg.) DE.

Los productores de tubos deben tener en cuenta que los estándares de prueba estipulados por varias agencias son requisitos mínimos. La fabricación de tubos o tuberías de calidad superior a la media implica el uso de procedimientos de fabricación y especificaciones de prueba más estrictos. Por ejemplo, para mejorar la transferencia de calor en los intercambiadores de calor, muchos fabricantes reducen el grosor de la pared. A medida que disminuye el espesor de la pared, aumenta la sensibilidad necesaria para detectar fallas en la superficie, a menudo más allá de los mínimos especificados por las normas publicadas.

No es suficiente cumplir con los requisitos de fabricación modernos. La documentación y el archivo de los resultados de las pruebas también son necesarios tanto para la gestión de la calidad como para la responsabilidad (verFigura 4).

Muchas aplicaciones, como el procesamiento químico, la calefacción y la refrigeración, requieren productos de tubos no ferrosos complejos y de alta calidad. Muchas de estas aplicaciones requieren tubos que se deforman sustancialmente durante el procesamiento y, por lo tanto, los requisitos de fabricación son estrictos y los requisitos de prueba son sofisticados.

Las pruebas inadecuadas conducen a fallas y fallas detectadas solo en el producto final, lo que genera grandes pérdidas. Los defectos detectados durante la instalación o cuando el producto final se pone en servicio pueden dar lugar a enormes reclamaciones de indemnización por daños y perjuicios.