u – 22 tintas penetrantes
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7/26/2019 U 22 Tintas Penetrantes
1/9
UNIVERSID DTECNOLOGIC N
CION L
F CULTAO REGION LTUCUilJIAN
TINT
S
PENETRANTES
.El mtodo da n s ~ y o s no destructivos por lquidos penetrantes, basado en el principio
de la capilaridad 'de los lquidos, permite que su penetracin y retencin en aberturas
estrechas, tiene un amplio campo
de
aplicacin en la deteccin da defectos abiertos a la
superficie (grietas, fisuras, poros) en metales ferrosos y no ferrosos, en materiales
cermicos, plsticos y vidrios.
Este mtodo se dis1ingue por que es prcticamente independiente de la forma o
geometra a examinar, requiere un equipamiento mnimo y tiene una gran sensibilidad en la
deteccin de fisuras.
El mtodo de ensayo no destructivo de lquidos penetrantes tiene sus antecedentes
en la antigua tcnica de aceite y blanqueo aplicado desde fines del siglo pasado en los
talleres ferroviarios para detectar fisuras de fatiga en ejes
de
vagones
y
locomotoras, ste
mtodo tena serias limitaciones en cuanto a su sensibilidad, debido principalmente a las
caractersticas del lquido usado y a la falta de contraste de las indicaciones.
Las necesidades de mejorar y acelerar los mtodos de control de la calidad en la
produccin masiva
de
equipos y armamentos durante la segunda guerra mundial, impulsaron
al mejoramiento de sta antigua tcnica. Magnaflux Corporation inici rpidamente su
difusin y comercializacin.
FUNDAMENTOS DEL METOOO
Reside en la capacidad de ciertos lquidos para penetrar y ser retenidos en fisuras,
grietas, poros, y orificios abiertos a la superficie de un material cuando son aplicados sobre la
misma, sta capacidad depende de propiedades como mojabilidad, tensin superficial y
viscosidad
M
OJ
BILIDAO
.
'
l depositar una gota de lquido sobre una superficie tendremos un punto en el cul
se pueden considerar aplicadas tres fuerzas debido a la tensin superficial, una
correspondiente a la interfase slido - aire
.
i ~
Liquido
Osa
(Jt Ojs
,
'P.
< 900
a1.
, . . _ . . . - r - : , . . . . _ , , . . . . . , , . . . . . ~ , - - ; - 7 - - 7 ' . l
O'sa >
Ols,
p
>
900
La relacin
entre
el
ngulo
de contacto,
tensin
superficial y
la
viscosidad puede ser
establecida
mediante la
observacin
del
fenmeno de capilaridad. Si ,.en. un lquido .
introducimos
un tubo
capilar (de
muy
pequeo dimetro),
vemos que
si el f T ~ r f l ~
moja
las
paredes ascender dentro del tubo capilar hasta
un
cierto
nivel, en
el
cul
se establece
un
equilibrio entre las fuerzas inerciales, gravitacionales y de viscosidad.
La
distancia
que
asciende ser mayorcuanto menor sea el dimetro del
tubo
. ,.
\.
i
/
:
.
,
..
t.
....
..
-
1
.
' -( '.
..
\i c.t.
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1
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t
L l b ~ -:
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.
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- ... .
1)1 ': >'
-
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1
1
.
.
r
=Viscosidad
Esta ecuacin indicara que para
que un
lquido tenga un buen poder da penetracin,
debe poseer elevada tensi
n
s u p
~ m c
un pequeo ngulo de
con
tac
to
y baja
viscosidad,
esto ha llevado a proponer el clculo de un valor numrico para evaluar la
penetrabilidad de un lfquldo
,
s t ~ valor s el llamado coeficiente de penetrabilidad
Cp
=Coeficiente de penetrabilidad
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Podemos d
efi
nir la tensin superficial como la fue
rza
por un idad de longitud que una
jerce sobre su contorno perpendicular, tangenci
al
a
la
superficie y dirigida
la sig. figura.
,;
_
-
-
La tensirt superficial al ser un fenmeno de interfaces tambin se manifiesta
en
la
de separacin entre los lquidos no miscibles, donde recibe el nombre de tensi
n
.
Con la tensin superficial se pueden explicar los siguientes fenmenos:
Los lquidos en pequei1as masas forman gotas mas o menos esfricas.
El
ascenso y el descenso capilar, por el cual los lquidos pueden ascender
venciendo la fuerza de gravedad en cuerpos porosos como papel secante, papel de filtro,
tela, etc.
La
formacin de meniscos por lo cual las superficies libres y poco extensas
no
son
planas, sino en la mayora de los casos son superficies curvas (cncavas o
convexas).
Explica tambin la retencin de polvo sobre la superficie de los lquidos
Propiedades de la Tensin Superficial
1) Tiene el mismo valor en todas las direcciones
2)
Mo
depende de la extension de la superficie
r.
i del espesor de la membrana.
3)
Depende de las fases en contacto.
4) Depende e la temperatura, disminuye al aumentar esta y se anula en el punto
Energa Superficial
. ... H
.......
.....
.... .
..
.
..
.
...
...
. . . .. . . .. .
.. .
.
:
:
::
::
: : ; 1
...........
...................
.. . .. .
..
.. . .
.
. .. .
.
.
..... ..........E .... ....... ..
. . .
.
......
..
.. . . . . ..
....
.
A
. . . B
.......................
.....
. .
' ' ''''
'' ''irF ,,,,,,
,. 1
; ~ ~ ~
......................... .... 2
d
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Como se muestra en la fig., para extender la superficie de la pelcula jabonosa
formada en el marco desde el punto 1 al punto 2 es necesario realizar
un
trabajo T, que en
cada una de las dos caras ser igual al producto de la fuerza F aplicada al cursor B por la
distancia L1 2
Por lo tanto
T r
F.
L
1
1
Pero como
F tJ.L
Resulta
T . 8 L .
L1 1
-
.
Pero como
el
producto de dos longitudes define una superficie .S). resulta que
L L1 1=S
Por lo tanto .
T: 4(dina sobre cm)
.
S
cm
1
(ergio)
En consecuencia para extender la superficie libre
de un
liquido es necesario realizar
un
trabajo, o energa, a fin
de
llevar las molculas desde el seno del liquido hasta la
superficie, en contra de las fuerzas
de
atraccin hacia el seno. El trabajo necesario para
aumentar la superficie en un
cm2
se llama Energa
de
superficie o energa superficial
trabajo
.
.
Energa superficial
= - -
cm
2
.
Pero como
E ergiocm
1
dina. cmcm
1
dina cm
Como se puede ver en la ecuacin anterior la dimensin de la energa superficial se
puede representar como dina/cm,
y
siendo esta la dimensin de la tensin superficial se
puede definir a la tensin superficial como el trabajo necesario para aumentar la superficie
libre de un lquido en un cm
2
.
PRESION SUPERFICI L
Los fenmenos de tensin superficial se explican por la atraccin entre las molculas
de la superficie del liquido, pero esta atraccin no da como r
es
ultado solo fuerzas
tangenciales. Una molcula situada
en
lasuperficie
de
l liquido no es atrada solamente por
sus vecinas
de
la misma superficie, sino tambin por las molculas cercanas que se hallan
debajo
de
ella
en
el seno del liquido
B
t '
. . . . . .
.
. . . . . . . . .. .
. . . .
:::
:
::
::
::
. :.-
:
.:::::::
::::
::::::::
::::
:
:::
::::::::::
::
:
.
. .......... . .
.
.
. .
. . .
... ..
..
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
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. .
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.. . . . . . . . .
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.. . .
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. . . . . ..
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..
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. . ..
. .
.. . . . .. . . . . . .
..
Considerando por ejemplo varias molculas a disllntas profundidades, cada una de
ellas es atrada por las
que
se hallan cercanas hasta una cierta distancia que representamos
con r. La molcula A que se encuentra en el seno del liquido es atrada por igual en todas
direcciones y todas estas fuerzas se anulan entre s, en cambio la molcula B que se
encuentra en la superficie del liquido, es atrada mas por las que se hallan debajo de ella, por
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lo tanto la resultante
e
todas estas atracciones es una fuerza F normal a la superficie y
dirigida hacia el seno del liqui
o
.
a molcu a C se encuentra a una distancia
e
la superficie menor que el radio
e
accin de las fuerzas moleculares, por lo tanto habr mas molculas que la atraen hacia
abajo que hacia arriba, en consecuencia tambin actuara sobre ella una fuerza resultante
dirigida hacia el seno el liquido pero e menor intensidad q ~ la f\JerLS actuante sobre la
molcula B.
La
resultante
e
todas las fuerzas que acabamos
e
mencionar, correspondientes a
un
elemento
e
la superficie del liquido, es una fuerza perpendicular a esta Y.dirigida hacia el
seno del liquido.
El cociente entre esta fuerza y el elemento
e
superficie correspondiente constituye
una presin que recibe
el nombre
e
Presin Superficial, y se mide en dina por cm
2
Una
e
las consecuencias
e
la Tensin Superficial es que la presin sobre el lado cncavo
e
la superficie es mayor que sobre el lado convexo, si
no
existiese exceso
e
presin sobre
el
lado cncavo
no
podra exist
ir
una burbuja,
ya
que se aplastara como resultado
e
la
fuerza dada por la,Tensin Superficial. Supongamos que a una burbuja gaseosa esfrica (fig.
1-4), situada en liquido es cortada por dos hemisferios por un plano imaginario.
El
rea del circulo donde
res
el radio
e
la esfera es
S
a ?
Si el exceso
e
presin en
el
interior de la esfera es P aparecer una tendencia de
las dos mitades a ser separadas por una fuerza
F1
esta fuerza ser igual al producto de la .
presin P por
el
rea del circulo correspondiente a la unin de os dos hemisferios
. . .
f j :P. a ? . . .
Esta fuerza es contrarrestada por otra fuerza F2 dada por la tensin superficial o ue
acta a lo largo del permetro
e
l mismo circulo
F,-o.
2 tr. r
Cuando estas dos fuerzas llegan a un equilibrio tenemos
F l
: F2
P.
n
?=2. 1
.
r .
o
P: 2 di r (dina / cm )
En consecuencia el exceso
e
presin sobre el lado cncavo
e
la burbuja esfrica, es
inversamente proporcional al radio. (ley
e
.Laplace)
Aplicacin
e
la ley
e
Laplace a los Meniscos
.
r
t
enisco
onvexo
t
Maniaco
on
cavo
,
1
'
l
j
l
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Los radios r y
r2
que definen la curyatura del menisco pertenecen a dos secciones.
normales a la superficie, segn dos planos en lnea punteada perpendiculares entre si, por
convencin estos radios son ccnsideradcs positivos en superficies convexas, y negativos en
superficies cncavas
Lapalace demostr para ei menisco convexo que el exceso de presin es igual
a:
P 8. Jtf
1
: /Ir::
2/itt (el exeso s positivo)
Para un menisco cncavo, como el radio es negativo:
P. 8. Jl
-r
1
+ 11-r j .-2lr (elexesoesnegativo).
VISCOSIDAD
Es la propiedad
de
los fluidos en movimiento, debido al frotamiento
de
sus molculas,
que se mide por la velocidad
de
salida
de
aquellos a travs
de
tubos capilares.
Las fuerzas
de
frotamiento, cada vez que un fluido y un slido estn en movimiento,
uno con respect al otro, tienen como consecuencia una transformacin de energa cintica
en energa calrica; Cuanto ms importantes son estas fuerzas, mayor es la viscosidad y
menor la fluidez del liquido.
Los fenmenos
de
viscosidad fueron estudiados por Poiseville.
Si en el interior del fluido se encuentran dos superficies S' infinitamente delgadas,
paralelas, separadas una distancia e y animadas de una velocidad relat
iv
a v , las fuerzas
internas de frotamiento tienen como expresin:
f - 'ls.vle
siendo
17.f.e/s.V
El coeficiente
de
viscosidad
17 se
llama coeficiente
de
viscosidad absoluta del fluido
considerado,
la
unidad
de
medida es
el
Centipoise.
En
el sistema CGS:
/ dinas; s cm2;
e
c
m;
v.cmlseg
El coeficiente
de
viscosidad es variable
y
depende
de la
naturaleza del fluido y de la
temperatura del.mismo; A 20C
~ p a r a
el agua,
y
0,013 para el alcohol
Este coeficiente es prcticamente independiente de la presin en los gases, pero
aumenta mucho cuando la presin crece en el caso
de
los lquidos.
La viscosidad relativa expresa la relacin entre la viscosidad de un fluido
y
la del
agua, que a 20C vale 1Centipoise.
La viscosidad cinemtica es el cociente entre la viscosidad absoluta
y
la densidad del
fluido (a la temperatura considerada. En el sistema CGS se expresa en Stokes.
La fluidez se define como la inversa
de
la viscosidad absoluta:
. rp.
J L
En
la prctica la viscosidad
y
la fluidez se determina por medios empricos
y
se
expresa en unidades arbitrarias. Es muy frecuente el uso de los grados Eng er,
Sa
ybolt,
\Saybolt Universal, SAE, etG,
~ ~ \ Q U E M T I Z C J O N DEL PROCEDIMIENTO
a Superficie
con
fallas
perfectamente
limpia
.
\
.,,
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. .
.
La remocin de residuos se realiza con solvente, detergente, vapor, etc.
,
.
.
.. - .
oro
r i ~ t a
.
. .
b)
Aplicac
in
del
lquido
penetrante
La n1isma se puede realizar con pincel, por medio de un pulverizador o por inmersin.
'
c
Remocin del
excesde penetrante
Se realiza con agua pulverizada, o con un papel o trapo humedecido en solvente.
'
l igua ulverizada
d Aplicacin
del
revelador
Este puede
ser
polvo seco o polvo hmedo que debe extraer la tinta de
las
grietas
--- '--
Polvo e c ~
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.
e Absorcin del penetrante por el revelador
. .
f) Observacin de los de1ectos
'
Luz
Visible
''' ' ' '
: ;
....
; : : : : J
1:
, , , . . ,
,.,
..
.
.,., .
Luz
Ultravioleta
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t
Fluores
ce
nc ia
amarilla)
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