Construcción de una herramienta para ensayos no destructivos por medio de la técnica de fuga de flujo magnético analizando el efecto de la velocidad de traslación en su diseño

La técnica de fuga de flujo magnético (MFL) permite evaluar el correcto estado de la tubería, detectando si existen fisuras o grietas, la inspección de tuberías se realiza típicamente con la ayuda de una herramienta robótica llamada PIG. La prueba mediante esta técnica (MFL) consiste en enviar una h...

Full description

Autores:: Bustos Osorio, Leidy Paola
Mesa Rizo, Zury Maudelit

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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Cuando la herramienta recorre la tubería, la cual también es de material ferromagnético, se crea un circuito magnético cerrado, cuando dicho circuito pasa sobre una grieta o fisura se evidencia una fuga del campo magnético, el cual es medible y cuantificable, permitiendo así conocer la ubicación exacta de las fallas de las tuberías. la herramienta de detección viaja dentro de la tubería con una velocidad de traslación, lo cual agrega una nueva variable sobre el comportamiento del campo magnético, ahora, la velocidad de traslación también tendrá un impacto en la correcta medición y detección del campo fugado debido a la irregularidad de la superficie en estudio, junto con la correcta configuración geométrica. Una correcta configuración geométrica de la herramienta de detección, teniendo en cuenta la velocidad de traslación a la que viaja el circuito, asegura una medición más confiable con mejores rangos de detección logrando una mayor precisión en los datos obtenidos mediante la prueba MFL. Partiendo del concepto de las leyes de Maxwell y la aplicación del método de los elementos finitos, este artículo realiza un análisis de sensibilidad al circuito magnético, para conocer las variables geométricas que tienen una mayor variación cuando la herramienta va a velocidad. Los resultados muestran qué la longitud de yugo y la separación entre los acoples y la tubería son las variables más sensibles a la velocidad y cómo cambia la medición de la fuga, cuando se varian los distintos parámetros geométricos, obteniendo como resultados configuraciones que muestran a un cambio en la medición de fuga de flujo magnético.1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 10 2. JUSTIFICACION .................................................. ¡Error! Marcador no definido. 3. OBJETIVOS ................................................................................................... 12 3.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................. 12 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................... 12 4. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................... 13 5. MARCO TEORICO ......................................................................................... 16 5.1 MAGNETISMO ......................................................................................... 16 5.2 DIPOLOS MAGNÉTICOS......................................................................... 17 5.3 INTENSIDAD Y DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO ............................ 17 5.4 SUSCEPTIBILIDAD MAGNÉTICA ........................................................... 20 5.5 CURVA DE MAGNETIZACIÓN DE MATERIALES FERROMAGNÉTICAS ...................................................................................... 21 5.6 CLASIFICACIÓN DE MATERIALES MAGNÉTICOS ............................... 21 5.6.1 PARAMAGNÉTICOS ......................................................................... 22 5.6.2 DIAMAGNÉTICOS ............................................................................. 22 5.6.3 FERROMAGNÉTICOS. ..................................................................... 23 5.6.4 ANTI FERROMAGNÉTICOS ............................................................. 24 5.6.5 FERRIMAGNÉTICAS ........................................................................ 24 5.6.6 SUPERPARAMAGNÉTICAS ............................................................. 25 5.6.7 FUERZA DE LORENTZ ..................................................................... 25 5.6.8 LA APROXIMACIÓN CUASI-ESTÁTICA Y EL TÉRMINO DE LORENTZ ...................................................................................................... 26 6. DESARROLLO Y DISEÑO ............................................................................ 27 6.1 ESPECIFICACIONES GENERALES DEL MODELO ............................... 27 6.2 ECUACIONES CONSTITUTIVAS QUE GOBIERNAN LOS FENÓMENOS FÍSICOS INVOLUCRADOS EN EL ESTUDIO .................................................. 27 6.3 DISEÑO DE LA HERRAMIENTA EN COMSOL ....................................... 29 6.3.1 DISEÑO GEOMETRICO DE LA HERRAMIENTA EN 3D .................. 29 6.4 MODELO COMPUTACIONAL Y CONFIGURACION FISICA DEL ESTUDIO ........................................................................................................... 32 6.4.1 MATERIALES .................................................................................... 33 6.4.2 CIRCUITO MAGNÉTICO ................................................................... 33 6.4.3 PARÁMETROS DE VELOCIDAD PARA EL ESTUDIO Y SIMULACIÓN ................................................................................................. 36 6.4.4 ESTUDIOS EN LA SIMULACIÓN ...................................................... 37 6.5 CONFIGURACIÓN DE LA MALLA PARA EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS ............................................................................................................. 38 6.6 SIMULACIÓN EN ESTADO ESTÁTICO DE LA HERRAMIENTA ........... 42 6.7 OPTIMIZACIÓN DE LA HERRAMIENTA EN ESTADO ESTACIONARIO ............................................................................................... 43 6.8 SELECCIÓN DE VARIACIONES GEOMÉTRICAS .................................. 44 6.9 SELECCIÓN DE VARIACIONES GEOMÉTRICAS .................................. 46 6.10 DISEÑO DEL BANCO DE PRUEBAS .................................................. 46 6.10.1 SELECCIÓN DEL MOTOR ............................................................. 47 6.11 CONSTRUCCIÓN DEL BANCO DE PRUEBAS ................................... 49 6.11.1 ELEMENTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN ................................... 49 6.11.2 ENSAMBLAJE DEL BANCO DE PRUEBAS ................................. 53 6.12 TOMA DE DATOS ................................................................................. 56 7. RESULTADOS TEÓRICOS ........................................................................... 58 8. ANÁLISIS RESULTADOS ............................................................................. 61 8.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS TEÓRICOS A 1 [M/S] .............................. 61 8.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS TEÓRICOS A 2 [M/S] .............................. 68 8.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS TEÓRICOS A 5 [M/S] .............................. 75 8.4 ANÁLISIS RESULTADOS EXPERIMENTALES ...................................... 76 9. CONCLUSIONES .......................................................................................... 80 REFERENCIAS ..................................................................................................... 81 ANEXOS ............................................................................................................... 84PregradoThe magnetic flux leak (MFL) technique allows evaluating the correct condition of the pipe, detecting if there are fissures or cracks, the inspection of pipes is typically carried out with the help of a robotic tool called PIG. The test using this technique (MFL) consists of sending a detection tool that moves through the interior of the pipe, the tool consists of a yoke of ferromagnetic material and two magnets with a large magnetic force. When the tool travels through the pipe, which is also made of ferromagnetic material, a closed magnetic circuit is created, when said circuit passes over a crack or fissure a leakage of the magnetic field is evidenced, which is measurable and quantifiable, thus allowing to know the exact location of pipe failures. the detection tool travels inside the pipe with a translation speed, which adds a new variable on the behavior of the magnetic field, now, the translation speed will also have an impact on the correct measurement and detection of the leaked field due to the irregularity of the surface under study, together with the correct geometric configuration. A correct geometric configuration of the detection tool, taking into account the translation speed at which the circuit travels, ensures a more reliable measurement with better detection ranges, achieving greater precision in the data obtained through the MFL test. Starting from the concept of Maxwell's laws and the application of the finite element method, this article performs a sensitivity analysis to the magnetic circuit, to know the geometric variables that have a greater variation when the tool goes at speed. The results show that the length of the yoke and the separation between the couplings and the pipe are the most sensitive variables to speed and how the leak measurement changes when the different geometric parameters are varied, obtaining as results configurations that show a change in magnetic flux leakage measurement.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Construcción de una herramienta para ensayos no destructivos por medio de la técnica de fuga de flujo magnético analizando el efecto de la velocidad de traslación en su diseñoConstruction of a tool for non-destructive testing by means of the magnetic flux leakage technique, analyzing the effect of translational speed on its designIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicMagnetic flux leakPetroleumNatural gasEnergy raw materialsMagnetic inductionMagnetic fieldsMaterials testingPipelineMecatrónicaInducción magnéticaCampos magnéticosEnsayo de materialesTuberíaFuga de flujo magnéticoPetroleoGas naturalMaterias primas energéticas[1] G. 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