ULTRASONIDO INDUSTRIAL

Los Ensayos No Destructivos (END) Los Ensayos No Destructivos son mtodos que permiten ensayar materiales, piezas y componentes sin destruirlos, de forma que determinen si estos elementos son utilizables para un determinado fin o no.

El propsito de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas.

La importancia de los END radica en que permiten que la pieza ensayada siga en condiciones de realizar la tarea para la que fue hecha an despus de la prueba.

Principales Mtodos de END Inspeccin Visual Inspeccin por Radiografa Industrial Inspeccin por Partculas Magnticas Inspeccin por Lquidos Penetrantes

Inspeccin por Ultrasonido Industrial

ULTRASONIDO INDUSTRIAL

Fenmenos como stos, a pesar de ser simples y frecuentes en nuestra vida cotidiana, constituyen los fundamentos del ensayo ultrasnico de materiales.

Fundamentos As como una onda sonora se refleja al incidir en una superficie cualquiera, la vibracin u onda ultrasnica al recorrer un medio elstico se reflejar de la misma forma al incidir en una discontinuidad o falla interna al medio considerado. A travs de aparatos especiales, podemos detectar las reflexiones provenientes del interior de la pieza examinada, localizando e interpretando las discontinuidades.

Finalidad del Ensayo El ensayo por Ultrasonido se caracteriza por ser un mtodo no destructivo que tiene por objetivo la deteccin de defectos o discontinuidades internas, presentes en los ms variados tipos o formas de materiales ferrosos o no ferrosos. Tales defectos son caracterizados por el propio proceso de fabricacin de la pieza o componente a ser examinado.

Principios Fsicos En el examen por ultrasonido se aprovecha el hecho de que las ondas acsticas al propagarse en un medio provocan una transferencia de energa pero no de materia, son ondas mecnicas. Cualquier onda mecnica es compuesta de oscilaciones de partculas discretas en el medio en que se propaga, en torno a una posicin de equilibrio.

Formas de Ondas ms empleadas en US Ondas longitudinales (Ondas de compresin) Son ondas cuyas partculas oscilan en la direccin de propagacin de la onda, pudiendo ser transmitidas a slidos, lquidos y gases.

Formas de Ondas ms empleadas en US Ondas trasversales (ondas de cizallamiento) Una onda transversal es definida cuando las partculas del medio vibran en la direccin perpendicular a la de propagacin. En este caso, observamos que los planos de partculas se mantienen a una misma distancia uno de otro, movindose slo verticalmente.

Relaciones entre velocidad, longitud de onda y frecuencia

En general, el menor dimetro de una discontinuidad a ser detectada en el material debe ser del orden de /2.

As, si inspeccionamos un material de velocidad de propagacin de 5900 m/s con una frecuencia de 1MHz, la mnima discontinuidad que podremos detectar ser de aproximadamente 2.95 mm de dimetro.

Generacin de Ondas Ultrasnicas Se basa en el Efecto Piezoelctrico. Las ondas ultrasnicas son generadas o introducidas al material a travs de un elemento emisor que vibra con una cierta frecuencia. Este emisor puede presentarse con determinadas formas (circular, rectangular).

Estos elementos, que actan como emisores y como receptores de ondas ultrasnicas, reciben la denominacin de transductores. Tambin se los conoce con el nombre de palpadores. El cristal piezoelctrico puede transformar la energa elctrica alterna en oscilacin mecnica, y transformar la energa mecnica en elctrica.

Los materiales piezoelctricos son: el cuarzo, el sulfato de litio, el titanato de bario, el metaniobato de plomo.

Tipos de Transductores Palpador Recto

Tipos de Transductores Palpador angular

Tipos de Transductores

Acoplantes Al poner en contacto el transductor con la pieza a ser inspeccionada, existe una capa de aire entre la zapata del transductor y la superficie de la pieza. Esta capa de aire impide que las vibraciones mecnicas producidas por el transductor se propaguen para la pieza en razn de las caractersticas acsticas muy diferentes del material a inspeccionar.

Por esta razn, se debe usar un lquido que establezca una reduccin de esta diferencia de propiedades, y permita el paso de las vibraciones para la pieza.

Tales lquidos, denominados lquidos acoplantes, son escogidos en funcin de la terminacin superficial de la pieza, condiciones tcnicas, tipo de pieza.

Aparato Bsico de US

Cuidados referentes a la Calibracin El operador deber proceder a una recalibracinde los instrumentos y accesorios siempre que: Hubo intercambio de transductores en el transcurso de la inspeccin. El aparato fue desconectado.

Transcurrieron 90 min con el aparato conectado. Hubo intercambio de operadores.

Calibracin y Bloques Patrones El trmino calibracin debe ser analizado en el sentido ms amplio, entendindose como el correcto ajuste de todos los controles del aparato de ultrasonido, para una inspeccin especfica segn un procedimiento escrito y aprobado por acuerdo entre el cliente y el fabricante.

Bloques de Calibracin

Tcnica Bsica de Inspeccin de Soldaduras por US Preparacin de las Superficies de barrido (impurezas, temperatura) Calibracin del Aparato (escala, sensibilidad, eleccin del transductor) Realizacin de la Inspeccin (acoplante, posicin del palpador, anlisis de la posicin del eco) Delimitacin de la discontinuidad (relacin entre las alturas de los ecos)

Evaluacin y Criterios de aceptacin La inspeccin por US es una tcnica de COMPARACIN. Con esta tcnica podemos medir la longitud de la discontinuidad, la amplitud del eco de reflexin y la profundidad a la que la discontinuidad se encuentra.

Se requiere de mucha experiencia por parte del inspector para caracterizar la discontinuidad mediante la interpretacin de la seal.

El tipo de discontinuidad tambin se tiene en cuenta como criterio de aceptacin o rechazo de la pieza inspeccionada.

Criterio de Aceptacin de las Juntas Soldadas, conforme al Cdigo ASME SEC. VIII, Div. 1, Ap. 12 Indicaciones caracterizadas como fisuras, falta de fusin o penetracin incompleta sern inaceptables independientemente de la longitud; Otras imperfecciones son inaceptables si las indicaciones exceden en amplitud el nivel de referencia y tienen una longitud que exceda: para t hasta ; 1/3 t para t de 3/4 hasta 2; para t superiores a 2; Donde t es el espesor del metal base.

Comparacin con otros ensayosLimitaciones Requiere de gran conocimiento terico y experiencia por parte del inspector. El registro permanente de los datos no es fcilmente obtenido. Piezas de poco espesor representan una dificultad para la aplicacin de ste mtodo. Requiere de la preparacin de la superficie para su aplicacin. En algunos casoso de inspeccin de soldadura, existe la necesidad de la remocin total del refuerzo de soldadura, lo que demanda tiempo de fbrica.

Comparacin con otros ensayosVentajas El mtodo ultrasnico posee alta sensibilidad en la deteccin de pequeas discontinuidades internas, por ejemplo: grietas debidas a tratamientos trmicos, fisuras y otros de difcil deteccin por ensayo de radiografa industrial. Para la interpretacin de las indicaciones no se requiere de procesos intermediarios, lo que agiliza la inspeccin. En el caso de radiografa industrial, existe la necesidad del proceso de revelado de la placa, lo que demanda un tiempo para la obtencin de resultados.

Comparacin con otros ensayosVentajas (continuacin) A diferencia de los ensayos por radiografa industrial, el ensayo ultrasnico no requiere de indicaciones especiales de seguridad para su aplicacin. La localizacin, estimacin del tamao e interpretacin de las discontinuidades encontradas son factores intrnsecos al examen ultrasnico, sin embargo otros exmenes no definen tales factores. Por qjemplo, un defecto mostrado en una placa radiogrfica define el tamao mas no la profundidad y en muchos casos ste es un factor importante para proceder a una reparacin.