Diseñados para cumplir con la norma IP66 y probados en campo, los robustos detectores de defectos de la serie NORTEC™ 600 pueden soportar condiciones adversas. Pero, su última prueba de campo tuvo lugar a principios de este año. Unos astronautas usaron el instrumento de ensayos por corrientes de Foucault (ECT) para inspeccionar grietas en la Estación Espacial Internacional (EEI): no cabe duda que, viajar al espacio, es posiblemente la prueba ambiental más extrema que existe.
Hallar y reparar una fuga de aire en la estación espacial
La EEI presenta una estructura de varios compartimientos presurizados y componentes que están conectados y sellados al nivel de las uniones. Tiene determinada una tasa de fuga de aire nominal aceptable, la cual es monitorizada por los controladores de vuelo de la EEI. Si un ligero aumento es detectado en dicha tasa de fuga nominal, se inicia una investigación. A pesar de que este aumento no sea considerado peligroso para las personas a bordo, podría tener repercusiones a largo plazo con respecto a los requisitos de suministro de aire comprimido. Este suministro tendría entonces que ser transportado a través de un cohete lazando desde la tierra, por lo que una menor tasa siempre es mejor.
La fuente de fuga tratada en esta publicación era una pequeña grieta en la cámara de transferencia del módulo de servicio Zvezda. Los elementos cruciales para el funcionamiento de la estación espacial se encuentran en el módulo de servicio:
- Viviendas
- Sistemas de soporte vital
- Distribución de energía eléctrica
- Sistemas de procesamiento de datos
- Sistemas de control de vuelo
- Sistemas de propulsión
- Sistema de comunicación
Un agrietamiento puede originarse en muchos lugares dentro de los contenedores presurizados. En la mayoría de los casos, inicia en los puntos con las cargas de tensión más altas, como los bordes afilados, las transiciones de espesor de grueso a delgado y las áreas que han tenido reparaciones.
El método estándar para reparar el agrietamiento de este tipo requiere un marcado muy preciso de las puntas de las grietas. Por consiguiente, en este caso en el que se requería alta precisión, para determinar las ubicaciones de las puntas de las grietas, se usó el modelo portátil de frecuencia dual NORTEC 600D de Olympus junto a una sonda de tipo lápiz (lapicero). La NASA pudo certificar el instrumento para el lanzamiento y su uso en la EEI. Debido a su facilidad de operación, fue relativamente sencillo para la tripulación de la EEI aprender a manejarlo.
Detector de defectos por corrientes de Foucault NORTEC (izquierda) y sonda de eje curvo (derecha) dedicada a la detección de grietas superficiales
¿Cómo funcionan las corrientes de Foucault?
Los ensayos por corrientes de Foucault (ECT) usan la inducción electromagnética para generar un campo magnético oscilante en materiales conductores. Por ejemplo, cuando una sonda ECT es puesta cerca de una pieza metálica, la circulación ondulante de los electrones, conocida como corrientes de Foucault o parásitas, inicia su desplazamiento a través del metal como los remolinos de agua en una corriente.
El hecho de que la corriente de Foucault circule a través de la pieza bajo ensayo genera a su vez su propio campo magnético, cuya interacción con la bobina —en la sonda— y su campo se produce por inductancia mutua. Los cambios en el espesor del metal o los defectos, como el agrietamiento cerca de la superficie, interrumpen o alteran tanto la amplitud como el patrón de la corriente de Foucault, así como el campo magnético resultante, lo que hace variar la impedancia eléctrica de la bobina. El instrumento de corrientes de Foucault traza los cambios en la amplitud de la impedancia y el ángulo de fase: información útil que puede ser usada por operadores capacitados para identificar cambios en la pieza.
Detectar las puntas de las grietas con las sondas ECT de alta frecuencia para superficies
Las sondas ECT, que normalmente son usadas para detectar grietas superficiales (conocidas también como sondas de corrientes de Foucault de alta frecuencia [HFEC]), presentan una bobina pequeña que puede contar o no con una protección. Su configuración puede manifestarse en cuatro modos: puente absoluto, reflexión absoluta, puente diferencial, o reflexión diferencial.
A fin de cumplir con los requisitos físicos, existen muchos tipos de sonda para superficies, tanto en versiones de 90° como angulares. También, están disponibles con ejes flexibles que pueden ajustarse a diferentes formas. Las sondas para superficies pueden diseñarse conforme a la sensibilidad requerida para la detección de puntas de grietas pequeñas. El tamaño de la bobina es seleccionado con el fin de ofrecer una buena detección de la longitud, la profundidad y el ancho a partir de la grieta de interés.
Agujeros de 0,5 mm (0,020 pulg.) en un bloque de referencia (izq.); y, amplitud de la señal resultante de un agujero (dcha.), obtenida mediante la sonda con configuración de bobina de puente absoluto
Visualice este videotutorial para aprender cómo configurar los parámetros del NORTEC 600 en la detección de grietas superficiales y subsuperficiales.
Conformidad con los estándares de probabilidad de detección (POD) de la NASA
Con el objetivo de validar el cumplimiento de la probabilidad de detección (POD) en función de los requisitos de la NASA, fue necesario ejecutar un análisis POD. Este consiste en escanear varias veces un bloque de referencia usando los mismos parámetros de inspección y cuyos resultados son almacenados para el análisis.
| Cantidad de medidas | Cantidad de éxitos | Cantidad de errores |
|---|---|---|
| 29 | 29 | 0 |
| 46 | 45 | 1 |
| 61 | 59 | 2 |
La probabilidad de omisión de un defecto («p» en la siguiente ecuación) es calculada por medio de la fórmula referente al estándar usado, como la siguiente ecuación ISO:
Donde n es la cantidad de inspecciones (aprobadas y erróneas), d es el número de errores y F es el cuantil de la distribución F. Cuando se probó el detector de defectos NORTEC 600D, se demostró una POD requerida del 90 % para los defectos de interés, con un nivel de fiabilidad del 95 %.
Ventajas del detector de defectos NORTEC 600 para la industria aeroespacial
El instrumento NORTEC 600 ofrece las siguientes cualidades que lo convierten en una herramienta competente para aplicaciones aeroespaciales:
- Clasificación conforme al grado de protección IP66
- Conformidad con la norma EN-15548 en inspecciones de soldaduras
- Alimentación por batería de larga autonomía (hasta diez horas)
- Pantalla VGA con colores vivos de 14,5 cm (5,7 pulg.)
- Opción de pantalla completa en cualquier modo de visualización
- Filtros optimizados para el modo de escáner de rotación
- Interfaz intuitiva gracias al menú «Selección de aplicaciones» que ofrece parámetros predeterminados
- Página de configuración de todos los parámetros
- Capacidad de frecuencia de 10 Hz a 12 MHz
- Circuito automático de balance interno (para conector BNC)
- Presentación de hasta dos lecturas en tiempo real
- Combinación real completamente automática
- Capacidad de almacenamiento de hasta 500 archivos (incluyendo programas y datos)
- Vista anticipada de archivos
- Múltiples configuraciones de alarma
Si desea conocer más acerca del detector de defectos por corrientes de Foucault usado por los astronautas, descargue este folleto o contacte con Olympus para programar una demostración.
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