Partículas magnéticas, Trabalhos de Eletromagnetismo

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS

ENGENHARIAS

Projeto Aplicado 5: Partículas Magnéticas

BELO HORIZONTE

MAIO/

Cleide Alves Pereira RA: 11513382

Davidson Vinicio Lacerda da Silva RA: 11420279 Igor Alessandro Gomes Borges RA: 11411601 João Lúcio Donada Braga RA: 11513682 Matheus Carvalho dos Santos Dias RA 11420601 Raydi Gonçalves Silva Leite RA 11421297

Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Projeto Aplicado 5, no curso de Engenharia, no Centro Universitário Newton Paiva. Prof. Eduardo Barbalho

Belo Horizonte, 20 de Maio de 2019.

SUMÁRIO DE FIGURAS

• Figura 1 - Métodos de magnetização...............................................................
• Figura 2 – Representação Campo Magnético...................................................
• Figura 3 – Condutor introduzido na peça..........................................................
• Figura 4 – Máquina para ensaio de PM............................................................
• Figura 5 – Limitação da Corrente Elétrica na Técnica de Eletrodos..................
• Figura 6 – Uso da técnica de eletrodos.............................................................
• Figura 7 – Técnica de inspeção por Contato Direto..........................................
• Figura 8 – Técnica da Bobina............................................................................
• Figura 9 – Técnica Yoke....................................................................................
• Figura 10 – Técnica Yoke..................................................................................
• Figura 11 – Condutor introduzido na peça.........................................................
• Figura 12 – Indicação de trinca.........................................................................
• Figura 13 – Tipos de partículas.........................................................................
• Figura 14 – Partículas secas.............................................................................
• Figura 15 – Partículas Úmidas..........................................................................
• Figura 16 – Partículas Visíveis..........................................................................
• Figura 17 – Partículas Fluorescentes................................................................
• de eletrodos e yoke...........................................................................................
• Figura 19 – Curva Histerese..............................................................................
• Figura 20 – Ponto de Curie para alguns materiais............................................
• Figura 21 – Bobina desmagnetizadora..............................................................
• Figura 22 - Gaussímetro...................................................................................
• 1. INTRODUÇÃO.............................................................................................. SUMÁRIO
• 1.1. Ensaios não destrutivos, conceituação básica:......................................
• 1.2. Breve histórico.......................................................................................
• 1.3. Conceitos de eletromagnéticos:.............................................................
• 1.4. Conceitos de materiais:..........................................................................
• 1.5. Manutenção Preditiva.............................................................................
• 2. MÉTODOS E TÉCNICAS...........................................................................
• 2.1. Magnetização Longitudinal...................................................................
• 2.2. Magnetização Circular..........................................................................
• 2.3. Magnetização Multidirecional...............................................................
• 2.4. TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO.......................................................
• 2.5. Técnica de Contato Direto....................................................................
• 2.6. Técnica da Bobina................................................................................
• 2.7. Técnica Yoke........................................................................................
• 2.8. Técnica do Condutor Central...............................................................
• 3. TIPOS DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS...................................................
• 3.1. Via seca................................................................................................
• 3.2. Via úmida.............................................................................................
• 3.3. Partículas Visíveis................................................................................
• 3.4. Partículas Fluorescentes......................................................................
• 4. PROCEDIMENTOS PARA ENSAIO...........................................................
• 4.1. Preparação da superfície.....................................................................
• ferromagnéticas............................................................................................. 4.2. Seleção de equipamento para magnetização e das partículas
• 4.3. Planejamento do ensaio.......................................................................
• 4.4. Magnetização da peça
• superfície....................................................................................................... 4.5. Aplicação das partículas e eliminação do excesso de partículas na
• 4.6. Observação das indicações.................................................................
• 4.7. Avaliação e registro dos resultados......................................................
• 4.8. Desmagnetização.................................................................................
• 5. EQUIPAMENTOS E CALIBRAÇÃO............................................................
• 6. SEGURANÇA NO ENSAIO........................................................................
• 7. CONCLUSÃO.............................................................................................
• 8. REFERÊNCIAS..........................................................................................

capacitado em um bom treinamento, com um conhecimento claro das exigências da peça analisada.

A principal ferramenta usada no teste visual são as capacidades oculares, e podem ser ter ajuda para fins de análise de lupas, microscópios, projetores óticos, gabaritos e comparadores. A principal vantagem é o baixo custo operacional.

• Ensaio por partículas magnéticas:

Neste teste verificamos o campo magnético dos materiais ferromagnéticos que, pela sistematização das partículas, pode-se auferir a identidade dos materiais e a possibilidade de falhas superficialmente e interiormente.

• Ensaio por líquido penetrante:

Aplica-se, após a higienização dos materiais, uma camada de líquido penetrante na superfície a ser ensaiada, retira-se o excesso e, com o revelador, assim é possível identificar a região em que há penetração, indicando trincas ou porosidade no material. Obtêm-se melhores e mais confiáveis resultados, observando um tempo mínimo de ação do penetrante antes e depois da aplicação do revelador. Vantagens: simplicidade de aplicação e interpretação dos resultados, baixo custo, não requer grande treinamento, podem revelar descontinuidades da ordem milésima e não há limitação de tamanho ou forma da peça ensaiada.

• Ensaio por ultrassom

As ondas utilizadas no ensaio de ultrassom utilizam frequências da ordem de 0,5 MHz a 25 MHz que são produzidas através de um transdutor. O princípio básico de funcionamento consiste na emissão de uma onda por um transdutor, a partir do momento em que esta onda é emitida, o aparelho começa a contar o tempo. Ao incidir na descontinuidade ocorre uma reflexão da onda que retorna ao transdutor, e gera um sinal elétrico, que é processado e mostrado na tela do aparelho de análise, sendo a posição do eco proporcional ao caminho percorrido pelo som até a descontinuidade da peça. Vantagens: boa sensibilidade na detecção de descontinuidades internas. Para isso não requer

planos especiais de segurança e/ou quaisquer acessórios para a sua execução. Diferentemente do ensaio por radiografia, não necessita de revelação de um filme para obter os resultados. Estes podem ser obtidos apenas pela análise dos dados mostrados na tela do equipamento ou também é possível seu registro permanente em aparelhos mais modernos.

• Ensaio por radiografia:

A radiografia industrial utilizada na detecção de falhas segue o mesmo princípio da radiografia clínica usada nos seres humanos, porém com doses de radiação algumas vezes maiores, o que exige um nível de segurança elevado. O princípio básico de funcionamento consiste em emitir os raios (X ou gama), sendo que uma parte é absorvida pelo material e a outra parte irá atravessá-lo sensibilizando o filme e produzindo uma imagem. A importância do ensaio de radiografia está no fato de detectar falhas em equipamentos que exigem alta confiabilidade, como gasodutos transportando óleo à alta pressão, caldeiras de vapor e equipamentos de refinaria. A radiografia industrial e o ensaio de ultrassom são dois métodos muito utilizados para comprovar a qualidade de uma peça e para poder confrontar com o que determinam as normas de construção e serviço.

Breve histórico

Nos tempos antigos, o cintilar do martelo ao tocar o metal fazia com que os ferreiros pudessem aferir se tal equipamento seria devido ou não para o bom combate, com o passar dos séculos, avanço das tecnologias e aplicabilidades, foram surgindo novas necessidades de auferir a qualidade de determinados equipamentos.

Os ensaios não destrutivos começaram a ter seu viés cientifico de aplicabilidade quando houve a necessidade de determinar que um possível equipamento poderia gerar falha antes do fático momento, havendo assim, a partir do século XVII E XVIII, determinações baseadas em catástrofes que poderiam ter sido evitadas, por exemplo a “Boiler inspection Law” (Acidentes das caldeiras 1854, no Estado norte-americano de Connecticut) e o sistema de detecção de falhas de campo magnético e indução, feitos pelo Dr. Elmer Sperry e H.C Drake (Catástrofes de descarrilamento de trem).

Conceitos de materiais:

A palavra material provém do termo latim materiais e diz respeito àquilo que pertence ou é relativo à matéria, opondo-se assim ao espiritual e ao moral. No entanto, o conceito tem diferentes acepções consoante o contexto. Para a ciência, um material é qualquer conglomerado de matéria ou de massa. Na engenharia, um material é uma substância (composto químico) com uma propriedade útil, podendo ser mecânica, eléctrica, óptica, térmica ou magnética.

Manutenção Preditiva

Muller (1991) diz que na década de 60 era comum utilizar os equipamentos até que surgissem sérios problemas de performance. A manutenção preventiva que muitas vezes é utilizada nos processos industriais, tem claramente diminuído falhas graves. Porém em contra partida, uma manutenção fixa programada pode resultar em inspeções rotineiras, elevando-se o custo.

Conforme TAVARES (1987) Manutenção Preventiva tem o objetivo de reduzir o baixo rendimento do equipamento, garantindo sua melhor performance. A manutenção pode ser realizada ou programada em determinados intervalos ou condições de operação.

SOTHARD (1996) cita que a manutenção preventiva requer cuidados frequentes em cima dos equipamentos em que se aplica lubrificação das máquinas e reposição de peças por degaste. E nos diz que a manutenção preventiva não nos da condições de previsão detalhada de falha dos componentes. E que a manutenção preditiva estuda o histórico do equipamento para prever uma possível falha futura de um componente

CONCEITO

Manutenção preditiva é um método utilizado na área de manutenção com intuito de fazer o monitoramento continuo das condições mecânicas, eletrônicas, pneumáticas, hidráulicas e elétricas dos equipamentos e instalações e, acompanhar a performance de máquinas, equipamentos e instalações durante o processo.

Tendo como finalidade indicar as condições reais de funcionamento das maquinas com base em dados que informam o seu desgaste ou processo de degradação. (JHONATA TELES)

OBJETIVOS

Prever futuras falhas nos equipamentos ou sistemas é objetivo da manutenção preditiva , pois um acompanhamento devidamente realizado, garante uma maior confiabilidade e performance de operação. Por se tratar de um monitoramento a manutenção preditiva garante uma maior disponibilidade, uma vez que não gera intervenções nos equipamentos em operação, assim não haverá perdas na produção. A intervenção somente ocorre quando os parâmetros mostram um certo grau de ineficiência da maquina, sendo assim se permite uma maior preparação do serviço a ser realizado. (AUGUSTO COSTA)

Como listado abaixo, alguns objetivos da manutenção preditiva.

• Predizer a falha;
• Evitar intervenções desnecessárias;
• Aproveitar a vida útil total de cada componente e de um equipamento;
• Aumentar o grau de confiança;
• Otimizar a disponibilidade;
• Diminuir ocorrência de falhas;
• Reduzir os custos da manutenção.

Estes são os principais objetivos da manutenção preditiva, que se resumem em duas finalidades: Redução de Custos e Aumento da Produtividade.

VANTAGENS

As vantagens da manutenção preditiva são :

• Aumento da vida útil do equipamento;
• Controle dos materiais (peças, componentes, partes etc.) e melhor gerenciamento;
• Diminuição dos custos nos reparos;

Fonte: https://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa20.pdf

Dentre as técnicas de magnetização, basicamente elas ocorrem por três métodos diferentes que são:

• Magnetização Longitudinal
• Magnetização Circular
• Magnetização Multidirecional

Magnetização Longitudinal

Coloca-se a peça dentro de uma bobina, aplica-se nela uma diferença de potencial e assim uma corrente percorrerá a bobina e irá criar um campo magnético longitudinal que irá detectar as descontinuidades transversais da peça.

Figura 2 – Representação Campo Magnético...................................................

Fonte:http://www.universiaenem.com.br/sistema/faces/pagina/publica/conteudo/texto- html.xhtml?redirect=

Magnetização Circular

Em algumas peças é possível introduzir um condutor por dentro dela é assim quando a corrente passa pelo condutor introduzido na peça ela cria um campo magnético circular que mostra a descontinuidade longitudinal na peça.

Figura 3 – Condutor introduzido na peça

Fonte: (ANDREUCCI, 2009).

TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO

Técnica dos Eletrodos: Usa-se eletrodos em contato direto com a peça e assim passa por ela (peça) uma corrente elétrica que forma um campo magnético circular, essa técnica é aplicada normalmente nas indústrias de siderúrgica, caldeira e outros.

A intensidade da corrente elétrica a ser aplicada nas peças são tabeladas.

Figura 5 – Limitação da Corrente Elétrica na Técnica de Eletrodos..................

Fonte: (ANDREUCCI, 2009).

O espaçamento máximo entre os eletrodos deve ser de no máximo 8 polegadas (20,32 centímetros) e no mínimo 3 polegadas (7,62 centímetros), espaçamento inferior a 3 polegadas não é recomendado. (ANDREUCCI, 2009).

Figura 6 – Uso da técnica de eletrodos.............................................................

Fonte: (ANDREUCCI, 2009).

Técnica de Contato Direto

Aplica-se uma diferença de potencial nas extremidades da peça e assim teremos uma corrente elétrica percorrendo de uma extremidade da peça até a outra, criando assim um campo circular ao redor da peça, sendo muito utilizado para observar o estado de barras, eixos, parafusos e outros de formato semelhante.

Fonte: (ANDREUCCI, 2009).

Técnica Yoke

Sendo Yoke o nome dado ao equipamento, é um dispositivo eletroímã em formato de “U” invertido, o Yoke possui uma bobina interna que é percorrida por uma corrente (CC ou CA) que produzem um campo magnético longitudinal.

A recomendação básica de algumas normas para a calibração deste equipamento é que o campo magnético formado na região de interesse defina como área útil, esteja entre os valores de 17 a 65 A/cm. Para simplificar e permitir a comprovação periódica da intensidade do campo magnético durante os trabalhos de campo é estabelecido nas normas, que a verificação da força de magnetização do Ioque pode ser comprovada através de sua capacidade mínima de levantamento de massa calibrada equivalente a 4,5 kg (10 lb) de aço, no máximo espaçamento entre os pólos a ser utilizado em corrente alternada e de 18,1 kg ( 40 lb) em corrente elétrica contínua ( fonte: ASME Sec. V Art.7). (ANDREUCCI, 2009).

Figura 9 – Técnica Yoke....................................................................................

Fonte: https://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa20.pdf

Figura 10 – Técnica Yoke..................................................................................

Fonte: (ANDREUCCI, 2009).

Técnica do Condutor Central