Modulo 3. Tecnicas de Magnetizacion y Seleccion de La Corriente

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IV. TECNICASDEMAGNETIZACIONYSELECCINDELACORRIENTE

1. CARACTERISTICASDELACORRIENTE

1.1. GENERALIDADESTanto lacorrientedirecta (DC)como lacorrientealterna (AC)sonutilizadaspara lamagnetizacindepiezasenelensayodepartculasmagnticas.Lafuerza,direccinydistribucindelcampomagnticoesafectada por el tipo de corriente utilizada. Los campos producidos por corriente directa y alternadifierenenmuchosaspectos,siendounode losms importantes lapenetracindelcampomagnticodentrodelapieza,staesmayorcuandoseutilizacorrientedirecta,mientrasqueconcorrientealternaelcampomagnticoesconfinadoa lasuperficiede lapieza, loqueseconocecomoefectopiel,poresoestetipodecorrientenoseutilizaparadetectardiscontinuidadessubsuperficiales.

1.2. CORRIENTEDIRECTA

La corrienteelctrica sedenominadirectao continua cuando las cargas elctricas semueven enunnico sentido, manteniendo la intensidad de la corriente constante. Este tipo de corriente es laobtenidaporpilasybaterasorectificandolacorrientealterna.Esutilizadaprincipalmenteenmquinasdeensayoconpotenciasuperiora6000Amperios.La aplicacin de corriente directa en la inspeccin por partculas magnticas se recomienda paradetectar defectos subsuperficiales, ya que este tipo de corriente genera una densidad de lneas defuerza que penetran de forma ms homognea en el material, su mayor inconveniente es que serequieredelargosprocesosdedesmagnetizacin.Estetipodecorrienteesobtenidaapartirdeladescargadeacumuladoresenlosequiposestacionariosogeneradaapartirderectificadoresenequiposestacionarios,mvilesyporttiles.

1.3. CORRIENTEDIRECTAPULSADAEstacorriente (rectificadademediaonda)seobtieneapartirde lacorrientealterna, instalndoseunrectificadorquesolopermiteelpasodelacorrientecuandostavaenundeterminadosentido.

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Estetipodecorrientetieneunpoderdepenetracincomparableconlacorrienteproducidaporlaondarectificadadeondacompletayunafase(FWDC).Tieneunadensidaddeflujodeceroenelcentrodelapieza y va incrementadohasta alcanzarunmximoen la superficiede lamisma. Suefectopulsadoproducegranmovilidadpara laspartculas,sobretodolassecas.Losequiposqueutilizanestetipodecorrientesonensumayoraporttilesymviles, locual facilita inspeccionarpiezasensambladas. Ladesmagnetizacin es considerada una desventaja cuando se utiliza este tipo de corriente ya que semantieneunpequeoefectodepenetracindelcampomagntico.

Lacorrienterectificadadeondacompletadeunafaseodetresfases,esgeneradademanerasimilaralarectificadademediaonda,peroutilizandounrectificadorquetransformalafasenegativaenpositiva.Estacorrientenoofreceventajasysuutilizacinselimitaaaplicacionesespeciales.

Lacorrienterectificadadeondacompletadeunafasetienelamismahabilidaddepenetracinqueladetres fases, su fluctuacin causaun efectopielquenoes significativo. Los equipos con este tipodecorrientesonunpocomseconmicosquelosdecorrientedetresfases.

Lacorrienterectificadatrifsicadeondacompletaconstituyelaformapreferidaparaproducircorrientecontinua, ofrece una corriente ms estable con una ligera vibracin. Su caracterstica pulsanteproporciona mayor movilidad a las partculas magnticas prximas a las discontinuidades que lacorriente continua. Se logra una profundidad de penetracin similar a la obtenida con corrientecontinua,aunqueserequieredelaoperacindedesmagnetizacinstallevamenostiempoquecuandose magnetiza con corriente directa. Aunque se pueden detectar discontinuidades superficiales ysubsuperficialesnosecuentaconlasensibilidadadecuadaenningunadelasdosopciones.

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1.4. CORRIENTEALTERNA

Lacorrientealternaesutilizadaenmuchasaplicacionesdebidoaquecomercialmenteestdisponibleenunrangoentre120y440V.Entrelasventajasdeutilizarestetipodecorrienteestn:

Enel casode la inspeccinporpartculasmagnticas se recomiendaparadetectar congransensibilidaddefectossuperficiales,yaqueeste tipodecorrientegeneraunaaltadensidaddelneas de fuerza sobre la superficie de la pieza ensayada (efecto piel), sin embargo,prcticamentenotienepenetracinalascapassubsuperficialesdelmaterial.

Los camposmagnticos producidos con corriente alterna sonms fciles de remover en elmomentodeladesmagnetizacin.

Suefectopulsadogeneragranmovimientode laspartculassobre lasuperficiede lapieza, locualpermiteincrementartamaoyvisibilidaddelasindicaciones.

Despusdelaaplicacindeestetipodecorriente,elmagnetismoresidualdelapiezasermuybajoonulo.Estaformadecorrienteeslarecomendableparasistemasporvahmeda.Paraefectosdemagnetizacin lacorrientealternaesobtenidaen losdistintosequiposestacionarios,mvilesyporttilesapartirdelacorrientedelaredelctricaquellegaaestosequipos,modificndolaenelcircuitointernodelequipodeinspeccinparaefectosdecumplirconlosparmetrosrequeridosenlainspeccin.2. TIPOSDEMAGNETIZACION

Ladireccindelcampomagnticoencircuitoelectromagnticoescontroladapor ladireccindelflujodecorrienteatravsdelapiezaqueestsiendomagnetizada.Laslneasdefuerzasiempreformarnunngulorectoconrespectoa ladireccinde lacorriente. Recordando lareglade lamanoderecha endondeeldedopulgarapuntandoenladireccindelflujodecorrienteylosdemsdedosapuntanenla

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direccinde las lneasde fuerza, sepuedenestablecerdos tiposdemagnetizacin, lamagnetizacincircularylamagnetizacinlongitudinal.

2.1. MAGNETIZACIONCIRCULAR

Enlamagnetizacincircularlacorrientepasaatravsdeunconductor,quepuedeserunalambreounabarra,creandouncampomagnticocircularalrededordelmismo.Cuandoelconductoresunmaterialferromagntico,elpasodecorrientetambininduceuncampomagnticoenelconductoryasualrededor.Unapiezamagnetizadadeestamanerasedicequetieneuncampocircularoqueestmagnetizadacircularmente,verfigura.

De acuerdo con la siguiente figura, bajo circunstancias normales, una discontinuidad localizadacomo laAyde formaregular,nodaruna indicacindesupresenciadebidoaqueesparalelaalcampomagntico;unadiscontinuidadcomo laB,tambinesparalelaalcampomagnticoperoesdeformairregular,esprobablequeformeunaindicacindbil;lasdiscontinuidadesC,DyEtienenmsprobabilidaddeserdetectadasyaqueseencuentracasiqueaunngulode45conrespectoalcampomagntico;lasdiscontinuidadesF,GyH,independientementedesuformageneranmejoresindicacionespuestoqueseencuentrantotalmenteperpendicularesalcampomagntico,generandounmayorcampodefugaymayoracumulacindepartculasmagnticas.

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2.2. MAGNETIZACIONLONGITUDINAL

Lamagnetizacin longitudinalpuedeserrealizadaconunabobina,oconunsolenoide,talcomo lamuestra la figura.Enestecaso lacorriente iren formacircularyelcampomagnticoestardemaneralongitudinalconrespectoalejedelapieza

Lasdiscontinuidadesdetectablessernaquellasqueformanentre45y90conrespectoalcampomagntico,esdecir, lasdiscontinuidadesK y Lgeneran indicacionesperfectamentedefinidas, lasdiscontinuidadesL,M,yNgeneranindicacionesunpocomenosdefinidas,ladiscontinuidadPnoesapreciableylasdiscontinuidadesQyRgeneranindicacionesbastantedbiles.

2.3. MAGNETIZACIONMULTIDIRECCIONAL

Para lamagnetizacindepiezasdemasiadovoluminosasparasercolocadasentre loscabezalesdeunequipoestacionario,comoeselcasodepiezasdefundicinypiezasforjadasdegrantamaoseutiliza lamagnetizacinmultidireccional, lacualenunsolopasodemagnetizacingeneracamposenmltiples direcciones. Este tipo demagnetizacin tambin es utilizado en piezas de tamaoreducidoqueporsucantidadocondicionesespecialesdeinspeccinrequieranlautilizacindeestatcnica.Sedebeverificarladireccin,fuerzaybalancedelcampogenerado.

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Estaclasedemagnetizacinseobtienemedianteunarpidasucesindemagnetizacionesdirectaseindirectas,ocombinacionesdeambas,quegeneranuncampoconvectorresultantequeoscilaendiferentesdirecciones,produciendoindicacionesenlapiezacualquieraseasuorientacin.

3. TECNICASDEMAGNETIZACIONLatcnicautilizadaenlamagnetizacindepiezasesfactorfundamentalenlaefectividaddelensayoporpartculasmagnticas.Atravsdelaaplicacindelacorrienteelctrica,segeneraelcampomagnticoenlapieza,creandoloscamposdefugaenlasregionesdelapiezadondesepresentandiscontinuidadesorientadasadecuadamenteparaformarunaindicacin.Latcnicademagnetizacinhacereferenciaalaformaenlaquelacorrientevaaseraplicadaalapieza,esdecirlacorrientevaapasardirectamentesobrelapiezaono,estefactordalugaradostcnicasdemagnetizacin,lamagnetizadirectaylamagnetizacinindirecta.

3.1. MAGNETIZACIONDIRECTA

En la magnetizacin directa la corriente elctrica requerida para el ensayo fluye directamentedentro de la pieza, creandoun campomagntico circular propio sobre elmaterial. Este campomagnticoesidealparaladeteccindediscontinuidadeslongitudinales.En este caso sonusados contactosmontadosenmordazashorizontaleso verticales,o aguijonescuandosetratademquinasporttilesdeensayo.Caberesaltarqueestatcnicademagnetizacinpuedegenerarchispaselctricasquemarquen lapieza,por loquenoesrecomendablecuandosedebecuidarelacabadosuperficial.La intensidaddel campomagnticogeneradoesdirectamenteproporcionala la intensidadde lacorrienteelctricaquefluyeatravsdelapieza.

CABEZALESDECONTACTO

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Consiste en equipos estacionarios con bancada de varios pies o metros para colocarhorizontalmente lapiezaaensayar,poresose lesconocecomowethorizontalunits. Estndotados de almohadillas de cobre en los puntos de contacto para lograr el mejor contactoelctricoconlapieza,permitiendoelflujoelctricoconpocageneracindecalorochispas.Unavezcerradoelcontactoelctricoentreloscabezalesdedisparoylapieza,sepermiteelpasodelacorrienteyenconsecuencialageneracindelcampomagnticorequeridoparalainspeccin.

AGUIJONESDECONTACTO

Consistenen electrodospara transmitir la corrientedemagnetizacinprovenientedeunequipoestacionario, movible o porttil y aplicarla a la superficie de la pieza bajo ensayo en formalocalizada. Loselectrodosoaguijonespermiten la inspeccindepiezasquedeotramaneraseraimposible evaluar al no poder ser colocadas entre los cabezales de disparo de un equipoestacionario,incrementandoaslaversatilidaddelainspeccinporpartculasmagnticasalpermitirlasaplicacionesdecampooinspeccioneslocalizadasdepiezasyestructurasdegranvolumen.3.2. MAGNETIZACIONINDIRECTA

En lamagnetizacin indirectael campomagnticoes inducidoen lapieza sin contactoelctrico,pudiendoresultarenmagnetizacincircular,longitudinalomultidireccional.Lamagnetizacinindirectapuedeserproducidaporbobinas,conductorcentral,yugomagntico.

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BOBINAINDUCTORA

La intensidad del campo magntico es proporcional al nmero de vueltas o espiras y a laintensidad de corriente elctrica en la bobina, siendo denominado amperio/vuelta (NI). Laintensidadtambindependede laubicacinde lapiezadentrode labobina (bordeocentro),longitudydimetrode lapieza, radiode labobinay factorde llenado. Lasiguienteecuacinmuestralaformadecalcularlaintensidaddelcampomagntico:

45000

DondeNeselnmerodevueltasdelabobina,Ieslacorrienteenamperios,L/Deslarelacinentrelalongitudyeldimetrodelapiezaquesevaamagnetizar.

CONDUCTORCENTRAL

Estesistemaconstadeunabarradecobrequees introducidaporelorificiode lapiezaaserensayada, al hacer circular la corriente elctrica por la barra se crea un campo magnticocircularalrededordelamismaqueenvuelvealapieza.Estecampoesintroducidoenelorificiodelapieza,detectandodiscontinuidadeslongitudinalesyradialesenelexteriordelapieza.Laintensidaddelcampomagnticoesproporcionalalamagnituddecorrienteelctricaquecirculaporlabarradecobre.

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YUGOMAGNETICO

Tambin conocido como yoke, se coloca sobre la superficie de la pieza, induciendo lneasmagnticas longitudinalesentre losdospolos. Sonempleadosparadetectardiscontinuidadeslocalizadas,osea,ubicadasentre losdospolos. Losyugospuedenserdecorrientecontinua,corrientealternaoambas,siendoelcampomagnticoproporcionalalaintensidaddecorrienteelctricaquefluyeenlabobina.

3.3. MAGNETIZACIONINDUCIDA

Lamagnetizacinconcorriente inducidagenerauncampocircunferencialotoroidal,serealizaporunacoplamientoentrelapiezayunabobinaelctricaparacrearunflujodecorrienteenlapieza, tal como lomuestra la figura. Estemtodo es ventajoso para inspeccionar piezas enformadeanillo,conunaaperturacentralyunarelacinL/Dmenordetres.

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4. METODOSDEMAGNETIZACION

Dependiendodelapresenciaonodelcampomagnticoalmomentodeaplicarlaspartculaspuedeclasificarseenmtodocontinuoomtodoresidual.

4.1. METODOCONTINUO

Esaquelcuandolaspartculassonaplicadasconjuntamenteoalmismotiempoquelacorrientedemagnetizacinest fluyendoenelmaterial. Cuando seaplicauna corrientedemagnetizacinelcampomagnticoalcanzaunmximo,estevaloresderivadodelaintensidaddelcampomagnticoyde lapermeabilidadmagnticade lapieza;cuando lacorrientedemagnetizacines retiradaelcampomagntico residualquequedaen lapieza tendrunvalormenorqueelcampoproducidocuando la corriente era aplicada, la diferencia entre estos campos depende de la curva BH delmaterial.

Estetipodeaplicacinseutilizaenpiezasdebajocontenidodecarbonoyengeneralpiezasdebajaretentividad. Para este tipodemateriales frecuentemente seutiliza corriente alterna yaque sefacilitalamovilidaddelaspartculas.

Cuando se aplican partculasmagnticas hmedas, tanto la corriente como el flujo del bao sedetienen al mismo tiempo, la intensidad del campo magntico se mantiene afectando a laspartculaspresentesenelbaomientrasquesteltimoseescurrede lapieza. Enelcasode lainspeccin con partculas magnticas va seca la corriente de magnetizacin debe permaneceractivamientrasseaplicanlaspartculas,seformalaindicacinysesoplaelexcesodepartculas.

Cuandoseaplicaelmtodocontinuoutilizandopartculasmagnticashmedasserequieredemsatencinporpartedelinspectorquecuandoseutilizaelmtodoresidual,yaquesielbaocontinuafluyendoancuandolacorrientesehayadetenidoexisteelriesgodequeelmismobaolavelaindicacin que se haya formado. Si primero se aplica el bao, se detiene y luego se aplica lacorriente existe el riesgo deque elbao se escurra demasiado de la pieza y no haya partculasmagnticassuficientesquepuedanformaruna indicacincuandosepresenteelcampomagnticodefuga.

Paraobtener lamximasensitividadparadetectardiscontinuidadesmuy finassepuedeaplicar lasiguiente secuencia: sumergir la pieza en el bao de partculasmagnticas, pasar la corriente atravs de la pieza por un tiempo corto durante la inmersin, mantener la corriente durante laremocin del bao,mantener la corriente durante el escurrido del bao de la pieza, detener lacorriente.

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4.2. METODORESIDUAL

Se considera que es aplicado el mtodo residual si se suspende el paso de corriente o fuerzamagnetizanteantesdeaplicar laspartculasmagnticaspara la formacinde las indicaciones. Enestecaso la indicacindelcampode fuga se formardebidoalmagnetismo residualde lapieza,siendostedemenor intensidadqueenelmtodocontinuo. Estemtodosebasaendospasos:estableceruncampomagnticoenlapiezayseguidamenteaplicarlaspartculasmagnticas;puedeserutilizadonicamenteenpiezasquetengansuficienteretentividad,elcampomagnticoresidualdebesersuficientementefuerteparaproduciruncampodefugasiendoconfiablenicamenteparadetectardiscontinuidadessuperficiales.

Enestetipodeaplicacinsepuedenutilizartantopartculasmagnticassecascomohmedas,enelmodohmedo lapiezapuedeestar inmersaenelbaoagitadodepartculasostaspueden seraplicadas en forma de spray; si la pieza est inmersa la intensidad de la indicacin de ladiscontinuidadesdirectamenteafectadaporeltiempoque lapiezapermaneceenelbao,siestetiempoesbastanteextensoentonces loscamposdefugatendrnsuficientetiempoparaatraer ymantenerunnmeromximodepartculas, sobre todoen lasdiscontinuidadesmuy finas. Si lapieza es de alta retentividad, a mayor tiempo de permanencia en el bao mayor sensibilidad(inclusoseobtienemssensibilidadqueconelmtodocontinuo).

5. DISTRIBUCIONEINTENSIDADDELCAMPOMAGNETICO

5.1. DISTRIBUCIONDELCAMPOMAGNETICOCIRCULAR

Lassiguientessonlasconsideracionesatenerencuentacuandosetrabajaconuncampomagnticocircular:

La fuerza del campomagntico vara desde cero en el centro del componente hasta unmximoenlasuperficie.

La fuerza en la superficie del conductor disminuye amedida que el radio del conductoraumentacuandolafuerzadelacorrientesemantieneconstante.

Lafuerzadelcampoporfueradelconductoresdirectamenteproporcionalalafuerzadelacorriente. Dentrodelconductor lafuerzadelcampodependede lafuerzade lacorriente,delapermeabilidaddelmaterialysiesmagnticodelaubicacinsobrelacurvaBH.

Lafuerzadelcampomagnticoporfueradelconductordisminuyeconladistanciahaciaelconductor.

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Mientras que la corriente est fluyendo hay un campo mucho ms fuerte dentro delconductor ferromagntico que dentro del conductor no ferromagntico, sin embargo elcampoalrededordelosconductoreseselmismo.

Siseutilizaunconductorcentralparainduciruncampocircularenuncilindroperforadosedebe tener en cuenta la ubicacin. El campo alrededor del cilindro es simtrico si elconductorestenelcentro,perosielconductorestaadyacenteaunade lasparedesdelcilindroelcamposermasfuerteenesepunto.Lapiezaentoncessedebergirarcuantasvecesseanecesarioparaserevaluadacompletamente

5.2. INTENSIDADENELCAMPOMAGNETICOCIRCULAR

Paracabezalesdecontacto: cuandoseempleamagnetizacindirecta,utilizandocorrientecontinuaocorrienterectificadademediaonda,serecomiendanlassiguientescorrientes: Piezas con dimetro menor a 125mm, se utiliza de 27,5 a 35 amperios por cada

milmetrodedimetrodelapieza. Piezascondimetroentre125mmy375mm,seutilizade19,5a27,5amperiosporcada

milmetrodedimetrodelapieza. Piezas con dimetro por encima de 375mm, se utiliza de 9 a 15 amperios por cada

milmetrodedimetrodelapieza. En el caso de piezas con seccin cuadrada o rectangular, se debemedir la diagonal,

siendoesteelvalorconsideradocomodimetroparaefectodelosclculos. CuandoseutilizaAC,losvaloresdecorrienteobtenidossedebenreducirenun40%.

Parainspeccinconaguijones: En piezas con espesor de chapamenor a 19mm, es recomendable una corriente de

magnetizacin entre 3.6 y 4.3 amperios por cada milmetro de separacin entre losaguijones.

Enpiezasconespesormayora19mm,esrecomendableunacorrientedemagnetizacinentre3.9y4.95amperiosporcadamilmetrodeseparacinentrelosaguijones.

5.3. DISTRIBUCIONDELCAMPOMAGNETICOLONGITUDINAL

Lassiguientessonlasconsideracionesatenerencuentacuandosetrabajaconuncampomagnticolongitudinal:

Cuandolalongituddelcomponenteesmuchomayorquesudimetro,uncampomagnticolongitudinal puede ser establecido. El componente es ubicado longitudinalmente en elcampomagnticoconcentradoquellenaelcentrodelabobinaosolenoide.

Cuandoseutiliza labobinaparamagnetizarelcampomagnticoesmsfuertecercade lasuperficieinternayladensidaddeflujodisminuyehaciaelcentrodelamisma.

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Silapiezaamagnetizaresuniformesepuedeasumirqueladensidaddeflujoseruniformeentodalaseccintransversalaexcepcindelosextremos.

Parapiezascomplejasladensidaddeflujonoesuniforme. CuandoelconductoresmagnetizadoconACelcampomagntico interioraumentadesde

ceroenelcentrohastaunmximoenlasuperficie.Ademselcampoestconcentradoenunacapadelgadacercadelasuperficie.

El efecto piel es evidente en la fuerza del campo versus la distancia, para un conductormagntico.Elcampomagnticoexternodecrececonelincrementodeladistanciadesdelasuperficie.

Las siguientes figuras muestran la distribucin del campo magntico dependiendo de la corrienteaplicada,delacomposicinqumicaygeometradelconductor.

DistribucindelcampomagnticoenyalrededordeunslidoconductorferromagnticoconAC.

DistribucinenyalrededordeunconductormagnticonomacizoconAC.

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DistribucindelcampomagnticoenyalrededordeunconductorslidonomagnticoconDC.

DistribucindelcampomagnticoenyalrededordeunconductordeunmaterialnomagnticoconDC.

DistribucindelcampomagnticoenyalrededordeunconductorcentralnomagnticonomacizoconDCutilizandounconductornomacizomagntico.

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DistribucindelcampomagnticoenyalrededordeunconductorslidomagnticoconDC

DistribucindelcampomagnticoenyalrededordeunconductormagnticonomacizoconDC.

5.4. INTENSIDADENELCAMPOMAGNETICOLONGITUDINAL

Paraconductorcentral:

Se recomienda el empleo de una densidad de corriente de 4 A/mm2 de seccin delconductorcuandosteesdecobre,pudiendoserampliadahasta10A/mm2cuandoelfactordellenadoseabajo.

Cuandoelconductorestcentradodentrode lapiezaserecomiendautilizarelmismovalorqueenelcasode loscabezalesdecontacto,tomandocomovalordedimetro lasumadeldimetrodelconductormsdosveceselespesordepareddelapieza.

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Elfactordellenadoconsisteenlarelacinentrelosdimetrosdelapiezaaevaluaryeldelconductorcentralutilizadoparatransportarlacorrienteelctricaduranteelensayo,o entre los dimetros de la bobina y una pieza de seccin cilndrica colocada en suinterior. Un bajo factor de llenado equivale a una relacin menor a diez entre losdimetros, un alto factor de llenado equivale a una relacin menor a dos veces eldimetro.

Lareginefectivade inspeccines igualacuatroveceseldimetrodelconductor,verfigura.

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