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ULTRASONIDO. OBJETIVO: Determinar defectos internos, superficiales, discontinuidades. En materiales ferrosos y no ferrosos, medir espesores de paredes. Los defectos se visualizan en un osciloscopio de rayos cat ó dicos. Es un ensayo subjetivo, debido a que no queda ningún documento del ensayo

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Presentation Transcript
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ULTRASONIDO

OBJETIVO: Determinar defectos internos, superficiales, discontinuidades. En materiales ferrosos y no ferrosos, medir espesores de paredes.

Los defectos se visualizan en un osciloscopio de rayos catódicos.

Es un ensayo subjetivo, debido a que no queda ningún documento del ensayo

Un sólido esta formado por moléculas fuertemente unidas atraídas entre si y que se encuentran distribuidas en forma regular y geométrica, si producimos una perturbación, esta se propaga en todo el medio, en forma de ondas.

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ULTRASONIDO

ONDAS LONGITUDINALES. Si un cuerpo vibra, sus partículas se mueven alrededor de su posición de equilibrio, si su dirección es la misma de su propagación estamos en presencia de ondas longitudinales.

Como las partículas son atraídas hacia su posición de equilibrio por sus vínculos elásticos, no hay un transporte de materia, solo hay un transporte de energía, las ondas sonoras, son ondas mecánicas que transportan energía.

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ULTRASONIDO

ONDAS TRANSVERSALES. Cuando la dirección de propagación esta a 90 grados,del movimiento de las partículas, estamos en presencia de ondas transversales.

Como la propagación de las ondas es función de los módulos de elasticidad. En los sólidos ambos módulos , longitudinal y transversal son distintos de cero, y en los fluidos el transversal vale cero, por lo tanto en los sólidos se propagan ondas longitudinales, transversales, y combinadas, mientras que en los fluidos ( líquidos y gases), solo longitudinales.

En los fluidos no existen ondas transversales.

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ULTRASONIDO

f: frecuencia, Hz ( Hertz) : 1 ciclo/ segundo

ONDAS SONICAS NO AUDIBLES f < 16 Hz

ONDAS SONICAS AUDIBLES 16 Hz < f < 20 KHz

ONDAS ULTRASONICAS f > 20 KHz

20 KHz para hormigón.

20 MHz para metálicos, lo común 1 a 12 MHz 4

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ULTRASONIDO

LAS ONDAS ULTRASONICAS SE GENERAN A PARTIR DEL EFECTO PIEZOELECTRICO

El efecto piezoeléctrico consiste en la propiedad que tienen ciertos cristales, que al ser cortados según determinada orientación, y serle aplicada una presión mecánica entre sus caras, generan una descarga eléctrica

Esta descarga será positiva en una cara y negativa en la otra, Al invertirse el signo de las cargas se invierte el sentido de la descarga.

Inversamente si se aplican cargas eléctricas a las caras del cristal, Este se comprime o tracciona según sea el signo de las cargas eléctricas, produciéndose vibraciones u ondas mecánicas.

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ULTRASONIDO

ENTONCES APLICANDO UN ELEMENTO CONDUCTOR SOBRE UNA CARA DEL CRISTAL Y ALIMENTANDOLO CON UNA TENSION ELECTRICA.

EL CONJUNTO FUNCIONA COMO UN GENERADOR DE ONDAS MECANICAS.

EN ESTE CASO ULTRASONIDO.

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ULTRASONIDO

Los materiales comunes son:

Cuarzo y Sulfato de litio.

En las cerámicas:

Titanato de Ba, metaniobato de Pb y zirconato de Pb.

El conjunto se llama palpador o cabezal, puede ser emisor, receptor o emisor y receptor en el mismo cabezal.

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ULTRASONIDO

INCIDENCIA OBLICUA

Cuando una onda incide, bajo un determinado angulo, respecto a la normal, en una superficie que limita a 2 medios ( 1 y 2).

Parte del haz es reflejado y parte es transmitido al medio 2, produciéndose el fenómeno de refracción, este ángulo dependerá del ángulo de incidencia inicial y de la velocidad del sonido de los materiales 1 y 2.

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INCIDENCIA OBLICUA

ULTRASONIDO

Es aplicable a estos fenómenos la ley de Snell

r = reflejada

d = refractada

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ULTRASONIDO

TRANSFORMACION DE ONDAS

Onda longitudinal

Onda transversal

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ULTRASONIDO

ANGULOS LIMITES

MEDIO 1 ACERO\ MEDIO 2 PLEXIGLAS

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ULTRASONIDO

ANGULOS LIMITES

Si α L1 = 57,8°en el medio 1, en el medio 2 es: α T2 = 90º Cuando el haz transversal tiene 90º las ondasse propagan como ondas superficiales. ( 2do. Angulo límite)

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ANGULOS LIMITES

ULTRASONIDO

MEDIO 1 PLEXIGLAS MEDIO 2 ACERO

1er. ANGULO LIMITE

αL1 = 27,6 º αT2= 33º

Al desplazar el haz incidente y aumentar el ángulo α, en el 2do. medio el haz refractado longitudinal se sigue abriéndo, se va adelantando, cuando el ángulo αincidente llega a los 27,6º, el ángulo α transversal tiene 33º, la onda longitudinal refractada tiene 90 º y no aparece en el 2do medio

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ANGULOS LIMITES

ULTRASONIDO

MEDIO 1 PLEXIGLAS MEDIO 2 ACERO

2do ANGULO LIMITE

αL1= 57,8º αT2 = 90º

Si seguimos variando el angulo αL1, a α L2, la onda transversal refractada, deja tambien el medio 2, α L1 = 57,8º α T2 = 90º

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ULTRASONIDO

ANGULOS LIMITES PRACTICOS PARA PALPADORES ANGULARES

1er. ANGULO LIMITE

αT2= 35º

2do ANGULO LIMITE

αT2 = 80º

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ULTRASONIDO

Las ondas acusticas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acustica

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ULTRASONIDO

Las ondas acústicas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acústica

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ULTRASONIDO

Las ondas acústicas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acústica

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ULTRASONIDO

Las ondas acústicas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acústica

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ULTRASONIDO

IMPEDANCIA ACUSTICA

LA IMPEDANCIA ACUSTICA ( Z ) ES UNA CONSTANTE DEL MATERIAL

Si un medio posee baja impedancia, ofrece baja resistencia a la propagación del sonido.

Se puede decir que la impedancia es una resistencia que se opone a las vibraciones.

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ULTRASONIDO

IMPEDANCIA ACUSTICA

LA IMPEDANCIA ACUSTICA ( Z ) ES UNA CONSTANTE DEL MATERIAL

La impedancia esta relacionada con la densidad (d ) y la velocidad del sonido en el medio ( c )

z = d x c

La relación de impedancia de los materiales establece la proporción del poder de transmisión de las ondas dentro de un material de impedancia diferente

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ULTRASONIDO

IMPEDANCIA ACUSTICA

Tabla comparativa de parámetros

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ULTRASONIDO

IMPEDANCIA ACUSTICA

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ULTRASONIDO

IMPEDANCIA ACUSTICA

Acero al carbono z= 466 x 104 g/ cm2x seg.

Aire z = 0,004 x 104 g/ cm2x seg.

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ULTRASONIDO

PALPADOR LONGITUDINAL

EMISOR - RECEPTOR

PARA TRABAJOS ESPECIALES O PARA CONTROLES CONTINUOS PUEDE USARSE UN PALPADOR EMISOR Y OTRO RECEPTOR

Los palpadores con plaquitas de cuarzo son los mas resistentes al desgaste.

Si utilizamos otro debemos usar un protector de goma

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ULTRASONIDO

PALPADOR LONGITUDINAL EMISOR - RECEPTOR

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ULTRASONIDO

SENSIBILIDAD: Es función de la cantidad de energía eléctrica que se transforma en energía mecánica.

RESISTENCIA AL DESGASTE: es cuando se usa el cristal sin protector

El mas resistente es de cristal de cuarzo.

PODER RESOLUTIVO:Es la mayor o menor separación entre dos ecos de fondo, aun cuando el escalón de la pieza sea mínimo.

Con un palpador con un gran poder resolutivo se pueden observar 2 ecos consecutivos producidos por un escalón muy mínimo.

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ULTRASONIDO

PALPADOR S – E

Para determinar fallas cerca de la superficie o medir espesores.

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ULTRASONIDO

PALPADORES ANGULARES

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ULTRASONIDO

PALPADORES ANGULARES

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ULTRASONIDO

DETECCION DE FALLAS CON PALPADORES ANGULARES

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ULTRASONIDO

DETECCION DE FALLAS CON PALPADORES ANGULARES

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ULTRASONIDO

DETERMINACION DE LUGAR FISICO DE LA FALLA

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ULTRASONIDO

DETECCION DE FALLAS EN PIEZAS CURVAS

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ULTRASONIDO

NOMENCLATURA DE LOS PALPADORES

Q = Cuarzo B= Titanato de Ba K = Cristal especial

El Numero indica la frecuencia en MHz ( p/e : B 2 )

La letra S después de la frecuencia indica que tiene suela protectora ( B2S)

La letra T luego de la frecuencia, estancos al agua, Q 4 T

La letra M antes de la nomenclatura, significa miniatura,M Q

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ULTRASONIDO

NOMENCLATURA DE LOS PALPADORES

La letra S antes de la M, significa subminiatura , S M Q

Ejemplo general de un palpador longitudinal: S M B 6 S SUBMINIATURA-TITANATO DE Ba- 6 MHz – SUELA PROTECTORA.

La letra W antes de la nomenclatura significa palpador angular (W B).

Frecuentemente se presentan W 45 o M W 45, son de Titanato de Ba y 4,5 MHz

Si tiene la letra O son para ondas superficiales.

Las letras SE significa que son 2 cristales independientes (Emisor y Receptor)

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ULTRASONIDO

ESQUEMA DEL EQUIPO GENERADOR DE ULTRASONIDO

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ULTRASONIDO

TODO INSTRUMENTO DE ANALISIS DE DETECCION DE FALLAS ,MEDICION DE ESPESORES, ETC, POR ULTRASONIDO, CONSTA BASICAMENTE DE

- GENERADOR DE IMPULSOS.

- RECEPTOR AMPLIFICADOR

- OSCILOGRAFO DE RAYOS CATODICOS.

El aparato y su funcionamiento es independiente del palpador utilizado, pero la preparación del equipo se debe realizar en función del palpador a utilizar.

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ULTRASONIDO

ACOPLAMIENTO, Para que se produzca el pasaje del haz de ondas ultrasónicas desde el palpador hacia la pieza y viceversa es necesario que no haya aire entre ambos, para ello se usa un elemento que se llama acoplamiento, puede ser agua, grasa, vaselina, aceite etc.

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ULTRASONIDO

La cantidad de botones de comando etc. que tiene el equipo depende del modelo, antigüedad y algun otro elemento particular. Pero esencialmente todos tienen

RANGO O RANGE: Regula el campo de aplicacion del equipo, esta graduado en unidades de distancia, mm, metros.

Suele tener 2 botones, uno de ajuste grueso y otro de ajuste fino. Regula la velocidad de desplazamiento del punto luminoso y permite la apertura y/o cierre de la distancia entre ecos, de esa manera se puede ubicar el cero del aparato.

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ULTRASONIDO

DESPLAZAMIENTO O DELAY: Este es un corrimiento del cero, permite desplazar los ecos, manteniendo la distancia y el paralelismo entre ellos, constante.

AMPLIFICADOR: Con este control se puede variar la altura de los ecos.

Esta graduado de decibeles.

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ULTRASONIDO

TRANSMISION POR TRANSPARENCIA

Se evalúa la cantidad de ondas ultrasónicas que se trasmite y que se recibe, sirve esencialmente para el control 100% automático, como el caso de la palanquillas

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ULTRASONIDO

PROCEDIMIENTO POR IMPULSO Y ECO

Se basa en la medición del tiempo que pasa entre la transmisión del haz ultrasónico desde la superficie elegida y el eco de fondo o el eco de cualquier discontinuidad que exista en el camino

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ULTRASONIDO

ONDAS TRANSVERSALES

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ULTRASONIDO

ONDAS DE SUPERFICIE

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DEL EQUIPO. CON UNA PROBETA V 1/5

Calibración del equipo en unión con la probeta patrón V1/5, esta es de acero SAE 1022, forjado, templado y revenido y rectificada.

Calibración del equipo para ser usado con palpador normal

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DEL EQUIPO CON PROBETA V 1/5

Rango de 100 mm.

Se coloca grasa sobre el patrón para que haga de acople, luego se verifica que el eco de emisión este sobre la izquierda de la pantalla, entoces aparecerán los ecos de fondo.

Ubicaremos el 1er. eco de fondo en cero (0) y luego los restantes, jugando con el rango y el delay , una vez ubicados los ecos, con el delay corremos toda la pantalla hasta que el primer eco esté en 25. 52

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DEL EQUIPO. EN UNION CON UNA PROBETA V 1/5

Utilizando el rango de 250 mm podemos poner 10 ecos de fondo.

Si calibramos con la parte de 100 mm, podemos calibrar en la escala de 100 mm o en la escala de 250 mm.

Siempre necesitamos como mínimo 2 ecos de fondo para poder calibrar

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ULTRASONIDO

ONDAS LONGITUDINALES RANGO DE 100 mm PROBETA V1/5

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ULTRASONIDO

ONDAS LONGITUDINALES RANGO DE 250 mm PROBETA V I /5

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ULTRASONIDO

Calibración en unión con un palpador S-E

Estos palpadores se calibran con patrones especiales debido a que un cristal emite y otro cristal recibe

La probeta es escalonada de poco espesor , 2,4,6,8 y 10 mm

Si usamos un aparato que tenga una escala de 10 mm, calibramos en forma sucesiva con 2 alturas.

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON LA PROBETA V2

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON LA PROBETA V2

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON LA PROBETA V1/5

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

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ULTRASONIDO

CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

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ULTRASONIDO

COMPARACION DE METODOS

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ULTRASONIDO

INMERSION

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ULTRASONIDO

INMERSION

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ULTRASONIDO

PALANQUILLA

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ULTRASONIDO

PALANQUILLA

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ULTRASONIDO

PALANQUILLA

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA NORMAL

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA NORMAL

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

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ULTRASONIDO

SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR