Ensaios por Partículas Magnéticas - Parte 3, continuidade.

Iluminação Ultra-Violeta.

A intenção da utilização da luz ultra violeta em END é puramente de aumentar a sensibilidade na visualização das descontinuidades, tanto nos líquidos penetrantes quanto nas partículas magnéticas fluorescentes.

O que poucas pessoas sabem é que existe mais de uma faixa de comprimento de onda ultravioleta, e que utilizamos somente uma destas faixas no END. Não é todo espectro de luz ultravioleta que excita a fluorescência das partículas e líquidos penetrantes. E o desconhecimento deste fato pode levar a medições errôneas de intensidade de luz negra. Ver tabela 3.

Tendo um conhecimento básico de física, mais especificamente de óptica, sabemos que a luz branca emite todos os comprimentos de onda. E o motivo de enxergarmos algum objeto vermelho, por exemplo, é devido que os átomos que formam o objeto ou seu pigmento ao serem excitados com a energia vinda da luz, emitem a coloração vermelha. Ou seja, ao vermos algum objeto vermelho, na realidade este objeto refletiu a cor vermelha e absorveu todas as outras; isto no caso do espectro perceptível aos olhos humanos. Pois sabemos que há uma reflexão de outros comprimentos de onda como no caso de luz infravermelha que não é perceptível ao olho humano, mas não nos interessa neste caso.

Estudos mostram que o olho humano tem percepções diferentes às cores. E foi constatado que duas cores são melhores percebidas aos nossos olhos. Uma delas é a cor vermelha e a outra é exatamente a verde amarelada (520 a 580 nm) que observamos nos ensaios por partículas magnéticas e líquidos penetrantes fluorescentes. Aliás, o verde amarelado é mais perceptível ao olho humano que o vermelho.

É por esta razão que os líquidos penetrantes e partículas magnéticas fluorescentes tem a coloração verde amarelada, para dar uma melhor percepção e melhorar a visualização das menores descontinuidades.

E como funciona a excitação da coloração fluorescente das partículas e líquidos penetrantes? Para responde esta pergunta temos que primeiro falar sobre a luz ultravioleta.

A luz ultravioleta é um espectro de luz logo abaixo da luz visível. Com comprimento de onda de valor aproximado entre 180 a 400 nm. E dentro deste intervalo podemos dividir a luz ultravioleta em três:

Luz ultra violeta C (UVC) de comprimento entre 180-290 nm que é muito prejudicial para pele, luz ultra violeta B (UVB) de comprimento entre 290-315 nm e a luz ultravioleta A (UVA) de comprimento entre 315-400 nm. E é a UVA que nos interessa mais.

A UVA, também conhecida por Luz Negra, é o espectro ultravioleta mais próximo da luz visível. E é ele que vai excitar o pigmento que da a fluorescência desejada e melhor perceptível aos nossos olhos.

Se observarmos uma partícula magnética fluorescente na luz branca comum percebemos que ela não tem uma coloração verde fluorescente. O que acontece é o seguinte:

O corante ou pigmento contido nas partículas e líquidos fluorescentes é exatamente fabricado para produzir a coloração que melhor é percebido pelo olho humano, o verde amarelado (520 a 580 nm). Estes corantes ou pigmentos para refletirem esta coloração precisam ser excitados por um comprimento de onda certo. O comprimento de onda de 365 nm. Ou seja, excitamos o pigmento com comprimento de onda de 365 nm e este por sua vez reflete o comprimento de onda de 520 a 580 nm, que é exatamente o comprimento da coloração verde amarelado fluorescente que observamos nos ensaios fluorescentes. Porém, como esta luz está normalmente diluída dentro de todo o espectro luminoso, sua intensidade é muito baixa, ou seja, sob luz comum é impossível visualizar o reflexo fluorescente destas partículas já que o marrom ou o verde comum são muito mais intensos e perceptíveis ao nosso olho. A idéia então, é isolar somente a faixa do ultravioleta através de uma fonte geradora e aumentar sua intensidade até um mínimo que se torne visível, e aí sim com grande destaque, as cores fluorescentes que nos interessam. Damos o nome a estas fontes geradoras de “Luminárias de Luz Ultravioleta”.

A intenção de explicar tudo isto sobre como funciona a fluorescência das partículas é para entendermos o porque é exigido por norma que as luminárias fluorescentes tenham uma intensidade mínima de luz ultravioleta aos 365 nm de comprimento de onda. E também explicar a importância da utilização de equipamentos corretos de iluminação e medição de luz negra.

Ocorre exatamente o seguinte: A fonte de luz comum emite vários picos de comprimento de onda. A função do filtro é deixar passar uma faixa de comprimento mais restrita, que é o comprimento da luz ultravioleta que nos interessa. O pigmento está absorvendo um comprimento de onda com pico em aproximadamente 365 nm.

Outro ponto importante a ser destacado é que o medidor exemplificado está pegando uma faixa grande de comprimento de onda ultravioleta. Este medidor não esta sendo adequado para medir a intensidade de luz negra desta luminária. Isto porque, como já Foi explicado anteriormente, o comprimento de onda que nos interessa é somente o de 365 nm, somente este comprimento de onda irá excitar o pigmento da partícula. Não adianta nada termos outro comprimento de onda ultravioleta diferente de 365 nm. O problema desde medidor é que ao se fazer à medida de intensidade de luz negra ele não dará somente o valor do comprimento 365 nm, e sim a soma de vários outros comprimentos de onda UV contidos no UVa. Dando um valor “falso” de intensidade de luz, para nosso caso em específico.

Por exemplo, ao se medir a intensidade de luz de uma certa luminária obtemos um valor de 1300 μW/cm2, sabemos que o valor mínimo por norma para termos um ensaio confiável é de 1000 μW/cm2, mas este valor mínimo de 1000 μW/cm2 é para intensidade de luz ultra violeta no comprimento de onda de 365 nm somente. Então não podemos garantir que esta luminária está nos dando um valor confiável de luz negra para realizarmos nosso ensaio.

Por isso temos que tomar muito cuidado ao adquirir um equipamento de medição de intensidade de luz negra. Existem diversos medidores de luz negra no mercado que custam pouco, mas não são específicos para END. São medidores de UVa e não de uma faixa de interesse como acontece nos END. Pois medidores de intensidade de luz negra para END tem que estar regulados e medir somente o comprimento de onda de 365 nm, para aí sim podermos analisar se a luminária está dando a nossa iluminação mínima de luz UV requerida pela norma ASTM E 1444 – 05.

A importância do controle da intensidade de luz negra é tão grande que se recomenda pela ASTM E-1444-05 fazer uma medição diária.

É importante salientar que o UVa não causa danos ao ser humano, porém em contato direto com os olho por períodos muito longos e rotineiros pode acelerar o aparecimento de cataratas.

Para evitar tal prejuízo, posicione sua luminária de modo de sua luz não incida diretamente no olho do inspetor e promova a utilização de óculos de segurança que filtre luz UVa.

Campo magnético.

O processo de END por partículas magnéticas depende principalmente do campo magnético aplicado na peça a ser inspecionada. Sabemos que temos que ter um campo magnético mínimo para que tenhamos força suficiente para movimentar as partículas magnéticas até o campo de fuga que se formou na descontinuidade. E que não podemos ter um

campo magnético muito alto, causando problemas na detecção das descontinuidades, campos magnéticos muito altos mascaram algumas descontinuidades e causam distúrbio magnético.

Então, dependendo da técnica utilizada e da peça as ser inspecionada, temos campos magnéticos adequados para uma melhor e mais segura inspeção por partículas magnéticas.

Formas de cálculos de corrente de magnetização e valores adequados de campo magnético para todas as técnicas de magnetização existentes neste END estão presentes na norma ASTM E-709-01. Mas a melhor forma de adequação de campo magnético para cada processo, sistema e peça a ser inspecionada é através da medição da intensidade do campo magnético em conjunto com utilização de padrões com descontinuidades artificiais ou mesmo peças com descontinuidades reais idênticas as inspecionadas. Ou seja, nada melhor para achar o campo magnético adequado do que ver se ele está ou não identificando as descontinuidades já conhecidas.

Existem no mercado diversos medidores de campo magnético que trabalham, com efeito, Hall que são muito eficientes para este trabalho.

É bom salientar que uma intensidade adequada de campo magnético poderá estar por volta de 30 a 60 Gauss, ou seja, de 30 a 60 linhas de campo magnético por centímetro quadrado de secção da peça. Sabemos que a regulagem das correntes elétrica num equipamento se estiver gerando um campo tal qual mencionado acima, a máquina estará apta a detectar descontinuidades em qualquer localidade daquela peça. Podemos observar também, que em muitos casos será extremamente difícil se conseguir regular as correntes elétricas utilizadas para se obter um campo magnético exatamente nesta faixa de interesse. Isto poderá variar muito de acordo com a procedência da própria peça, se é forjada, laminada ou fundida. A geometria da peça, como no caso dos virabrequins pode também causar desvios de sentido no campo magnético conduzido e assim a intensidade magnética nestes casos irá variar tremendamente, saindo-se da faixa de interesse de 30 a 60 Gauss. Nestes casos o uso de padrões artificialmente trincados é indispensável para a boa determinação das correntes elétricas que deverão ser utilizadas para a inspeção daquela peça em particular;.

Recomenda uma medição periódica do campo magnético nestas peças para se acompanhar a estabilidade do processo de magnetização para cada tipo de peça. Lembre-se sempre que num ensaio por partículas magnéticas não há como saber que uma peça aprovada possuía uma descontinuidade que a reprovaria. O que pode evitar isto são os controles no processo de inspeção que estamos explicando por todo este trabalho.

Controle de eficiência do processo.

De todos os controles de qualidade do sistema de inspeção por partículas magnéticas o controle de eficiência do processo é o mais importante, onde se podem verificar todos os parâmetros citados anteriormente. Fazendo-se o controle de eficiência verificamos se o campo magnético está adequado, se minha iluminação de luz branca ou fluorescente estão boas e se meu banho de partículas magnéticas está em condições de detectabilidade boa.

Há dois modos para se fazer este controle de eficiência: um deles é inspecionando uma peça com descontinuidades já conhecidas, uma peça retirada do meu próprio processo. A outra é utilizar padrões com descontinuidades artificiais como o padrão retangular e o padrão QQI

modelos KSC 230 ou KSC 430. O padrão QQI é uma fina chapa de um material altamente magnetizável e com baixíssima retenção magnética que possui em sua parte central uma trinca em formato circular e no interior deste círculo uma trinca em formado de cruz. As profundidades destas trincas dependem do modelo do padrão, pois existem vários modelos de QQI. Este padrão também é muito utilizado para se analisar a eficiência de uma magnetização multi-direcional, ou seja campos de sentidos diferentes aplicados simultaneamente, pois o QQI possui trincas que cobrem 360o em uma peça.

O uso de uma peça de processo com trincas conhecidas é extremamente eficiente e garante uma análise real das condições de detectabilidade do sistema todo de inspeção. Você tem a oportunidade de realizar um controle de eficiência nas reais condições de seu dia a dia, utilizando a mesma peça comumente inspecionada, com defeitos normalmente gerados em seu processo e em locais críticos na peça. Ou seja, é a situação de teste ideal. Porém em processos com grande número de peças diferentes inspecionadas seria necessário ter uma peça padrão de cada tipo e aí o controle disto se torna impossível, na maioria dos casos. O importante é você saber que cada peça tem um modo de ser inspecionada e de ser magnetizada. O campo magnético sempre vai variar em função da liga do material, sua massa e sua geometria. Portanto você deve sempre fazer este controle para cada tipo de peça, pois há uma grande chance de cada tipo de peça possuir uma regulagem de corrente elétrica para a sua magnetização.

Pelo controle utilizando o padrão QQI, posicionamos o padrão em um local sensível de uma peça a ser inspecionada e fazemos o ensaio normalmente como se estivéssemos inspecionando uma peça normalmente. Ao final podemos verificar se o processo de inspeção ao todo está indicando as descontinuidades. Através deste teste poderemos ajustar a intensidade do campo magnético longitudinal ou transversal, tanto para mais quanto para menos.

Neste teste posso concluir que está tudo certo com meu processo, pois estou detectando descontinuidades transversais e longitudinais na peça em questão. Descontinuidades diagonais também estão sendo detectadas portanto, as correntes elétricas que estou utilizando para magnetizar esta peça estão adequadas e a sensibilidade do banho de partículas magnéticas está adequada ao meu propósito.

Mas caso isto venha a não acontecer, teremos que ajustar tais parâmetros até que encontremos a melhor forma de inspecionar a peça em questão. Isto chama-se preparar um procedimento de inspeção para uma peça ou mais em questão.

Espectro	ULTRAVIOLETA			VISÍVEL
Cor	UVC	UVB	UVA	Violeta	Azul		Verde		Amarela	Laranja	Vermelho
λ (nm)	180-290	290-315	315-400	400-440	440-500		500-565		565-590	590-625	625-740

Tabela 3: Faixas de comprimentos de onda de espectros visíveis e ultravioleta.

IV Conferencia Panamericana de END Buenos Aires – Octubre 2007 18