Ultrasonido Nivel I IPEN

IPEN : Trabajando en las fronteras de la cienciaIPEN

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Instituto Peruano de Energía Nuclear

CENTRO SUPERIOR DE ESTUDIOS NUCLEARES

CURSO ULTRASONIDO NIVEL I 2008



METODO POR ULTRASONIDO



LECCION 1El sonido es la propagación de energía (vibraciones) a través de sólidos, líquidos y gases.La facilidad con la cual viaja el sonido, depende sobre todo, de su frecuencia y la naturaleza del medio.El principio se basa en el hecho que materiales diferentes presentan diferentes “Impedancias Acústicas”.Frecuencias mayores al rango audible (16 a 20,000 ciclos/seg) se conocen como ultrasonido, y se propagan en sólidos, líquidos y gases.




LECCION 1

A frecuencias mayores a 100,000 ciclos /.seg. y gracias a su energía, el ultrasonido forma un haz, similar a la luz, por lo que puede ser utilizado para rastrear el volumen de un material. Un haz ultrasónico cumple con algunas de las reglas físicas de óptica por lo que puede ser reflejado, refractado, difractado y absorbido.




LECCION 1

AplicacionesEste método por basarse en un fenómeno mecánico, es aplicable para determinar la integridad estructural de los materiales de ingeniería.Se utiliza en el control de calidad en diferentes ramas de la industria




LECCION 1

Aplicaciones-Detección y caracterización de discontinuidades.-Medición de espesores.-Extensión y grado de corrosión.-Determinación de características físicas como: estructura metalúrgica, tamaño de grano y constantes elásticas.-Definir características de enlaces (uniones).-Evaluación de la influencia de variables de proceso en el material.




Ventajas1.-Gran poder de penetración.2.-Gran sensibilidad (detecta discontinuidades pequeñas)3.-Exactitud para determinar la posición, tamaño, orientación y forma de la discontinuidad.4.-Se requiere una sola superficie de acceso.5.-Interpretación de resultados rápida.6.-No existe peligro en la operación de los equipos.7.-Equipos portátiles8.- Su uso no afecta operaciones posteriores.9.-Los equipos tienen capacidad de almacenar información, la cual puede ser procesada digitalmente.




Limitaciones1.-La operación del equipo y la interpretación de los resultados requiere técnicos experimentados.2.-Se requiere gran conocimiento técnico para el desarrollo de los procedimientos de inspección.3.-La inspección es difícil en superficies rugosas o forma irregular, en piezas pequeñas o muy delgadas..4.-Discontinuidades sub-superficiales no pueden ser detectadas..5.-Durante la inspección es necesario el uso de un material acoplante.6.-Son necesarios patrones de referencia para la calibración del equipo y caracterización de discontinuidades.




LECCION 1

PRINCIPIOS DEL ULTRASONIDOPRINCIPIOS DEL ULTRASONIDO

En la comprobación del ultrasonido utilizamos algo En la comprobación del ultrasonido utilizamos algo denominado “vibraciones ultasónicas”.denominado “vibraciones ultasónicas”.Debemos conocer dos aspectos de una vibración:Debemos conocer dos aspectos de una vibración:1.- Una vibración es un movimiento hacia atrás y hacia 1.- Una vibración es un movimiento hacia atrás y hacia adelanteadelante2.-Una vibración es energía en movimiento2.-Una vibración es energía en movimiento

METODO POR ULTRASAONIDO



La depresión de una superficie desde su posición normal es denominada “DESPLAZAMIENTO”.




Las vibraciones pasan a través de un material sólido como una sucesión de desplazamiento de partículas.





• La estructura de un material esta constituida por muchas partículas pequeñas o grupos de átomos.

• Estas partículas poseen posiciones normales o de reposo y pueden ser desplazados desde estas posiciones por alguna fuerza.

• Cuando la fuerza es retirada las partículas tienden a regresar a sus posiciones originales.




• La energía es transmitida a través de un material sólido mediante una serie de desplazamientos de pequeñas partículas dentro del material.

• La transmisión de las vibraciones ultrasónicas a través de un material esta relacionada con propiedades elásticas de este material.

• Si se golpea una superficie de un metal, este se deforma hacia adentro causando un desplazamiento.




• Debido a que el materiales elástico, la superficie tiende a regresar a su posición original (reposo).La superficie se moverá a su posición original y continuara moviéndose hasta alcanzar una distancia máxima en la dirección opuesta.

• Esta secuencia completa de movimientos es definida como un “ciclo”.

•




• El tiempo que requiere un objeto para completar un ciclo completo de movimiento es denominado periodo.

• Ejemplo:Si el péndulo de una bola recorre la trayectoria ABCDE en un segundo, entonces el periodo de un ciclo es un segundo

• El número de ciclo en un periodo de tiempo dado es denominado frecuencia.

• Ejemplo : Si el péndulo de una bola recorre tres ciclos completos en un segundo entonces la frecuencia es 3 CPS (ciclos por segundo)




• La unidad de frecuencia utilizada para denotar un ciclo por segundo es el HERTZ (Hz).

• Un ciclo por segundo (CPS) es igual a un Hertz, dos CPS es igual a 2Hz, etc.




• El sonido viaja en un metal igual que en el aire. El sonido es una vibración y tiene rangos de frecuencias.

• El hombre puede escuchar vibraciones (sonidos) hasta cerca de los 20,000 Hz.

• Las vibraciones por encima del rango de escucha humano son llamadas vibraciones ultrasónicas.

• Ambos términos SONIDO y VIBRACIONES, tal como los usaremos significaran la misma cosa.




• La mejor forma de definir el sonido es decir que es una vibración que transmite energía mediante una serie de desplazamientos de pequeñas partículas.

• Las ondas de sonido por encima de los 20,000 Hz son referidas como ULTRASONIDO o ULTRASONICAS.



VIBRACIONES ULTRASONICAS

Cualquier onda mecánica esta compuesta de oscilaciones de partículas discretas en el medio en el cual se propagan.

El paso de la energía acústica por el medio hace que las partículas que componen el mismo ejecuten un movimiento de oscilación en torno a la posición de equilibrio cuya amplitud de movimiento disminuirá con el tiempo, en concordancia con la perdida de energía adquirida por la onda .




Si asumimos que el medio de estudio es elástico o sea que las partículas que la componen están rígidamente unidas y puedan oscilar en cualquier dirección, entonces podemos clasificar las ondas acústicas en cuatro categorías.

a.-Ondas Longitudinales (ondas de compresión) b.-Ondas Transversales (ondas de corte) c.-Ondas Superficiales (ondas de Rayleig) d.-Ondas de Lamb




Ondas Longitudinales

Conocidas tambiéncomo ondas decompresión. Las partículas del mediovibran en la mismadirección de lapropagación de la onda.




Ondas Longitudinales

Este tipo de ondasposee una alta velocidadde propagación,característica del medio.Acero VL = 5920 m/sAgua VL = 1488 m/s




Ondas TransversalesConocidas como ondasde corte o cizallamiento.Las partículas del mediovibran en direcciónperpendicular a lapropagación de la onda.Son difíciles depropagarse en líquidos ygases.




Ondas SuperficialesLlamadas ondas deRayleight.Son llamadas asi por lascaracterísticas depropagarse en lasuperficie de lossólidos. Su aplicación serestrige al examen definas capas de materialque recubren otrosmateriales.




Ondas de LambPara ondas superficialesque se propagan conlongitud de ondaproxima al espesor de laplancha inspeccionada.



FRECUENCIA, VELOCIDAD Y LONGITUD DE ONDA

FRECUENCIA

En nuestra vida diaria, observamos determinados tipos de movimientos particulares, cuyo fenómeno se repite de tiempo en tiempo.Por ejemplo, el movimiento de un péndulo, la trayectoria de un satélite y otros.A estos movimientos denominamos movimientos periódicos, pues se repiten periódicamente.Se define:“Frecuencia como el número de veces que el fenómeno se repite por unidad de tiempo”.




Los fenómenos de vibraciones mecánicas y sus propagación en los medios, también son ejemplo de oscilaciones o movimientos periódicos, para un dado tiempo de periodicidad o sea frecuencia.Las ondas acústicas son clasificadas de acuerdo a sus frecuencias y es medido en ciclos por segundo o sea el número de ondas que pasan por segundo por nuestros oídos.La unidad ciclos por segundo es conocido como HERTZ (Hz).




•RANGOS DE FRECUENCIA

Audible (oído humano): 20 a 20,000 HertzUltrasonido por encima de 20,000 HertzRango de Pruebas comerciales: 100 KHz a 25 MHzLímites extremos de UT: 25 MHz a 200 MHzRangos de transductores piezoeléctricos : por encima de 200 KHz.




•Selección de frecuencias en función de la audibilidad del sonido.Considérese 20 KHZ, el límite superior o límite superior audible, denominándose a partir de este, frecuencia ultrasónica.




Velocidad de PropagaciónEs la distancia recorrida por la onda sónica por unidad de tiempo.Es importante recordar que la velocidad de propagación es una característica del medio, siendo una constante, independiente de la frecuencia.La tabla siguiente muestra los diferentes materiales en función de la velocidad de propagación y los modos de vibración.




Material Densidad Velocidad (Km/seg) Kg/m3 x 103 longitudinal Transversal ——————————————————————————

Aluminio 2.70 6.32 3.13 Plomo 11.40 2.16 0.70 Acero 7.70 5.92 3.23 Hierro fundido 7.20 3.52 a 5.6 2.2 a 3.2 Cobre 8.90 4.70 2.26




Longitud de Onda Cuando tiramos una piedra en un lago, inmediatamente creamos una perturbación en un punto, formando ondas circulares que se propagan sobre el agua.Con este simple ejemplo imaginamos lo que definimos como frecuencia “como el número de ondas que pasan por un observador fijo, también podemos imaginar la velocidad de propagación por la simple observación estableciendo la longitud entre dos picos de ondas consecutivos.




A esta medida denominamos Longitud de Onda y se representa por la letra lambda




Que es ultrasonido?Es el proceso de aplicación de ultrasonido a cierto material para determinar su sonoridad, espesor o alguna propiedad física.

La energía se origina en el “TRANSDUCTOR”, el cual provoca desplazamientos de material dentro del material.

Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.




Ejemplo: energía eléctrica a mecánica o viceversa, la siguiente vista muestra este efecto.




La energía eléctrica es aplicada a través de dos cables conectados a un cristal, provocando que el cristal vibre. La energía eléctrica provoca que un cristal piezoeléctrico de expanda y se contraiga, formando vibraciones mecánicas.

Un transductor piezoeléctrico puede también convertir energía mecánica a energía eléctrica, por lo tanto un transductor puede tanto enviar como recibir energía




TRANSDUCTORES

Son los ojos del sistema de inspección por ultrasonidoLa mejor resolución es obtenida con alta frecuencia, pulsos cortos y amortiguación incrementada.



TRANSDUCTORES



TRANSDUCTORES



TRANSDUCTORES




TAMAÑO DELTRANSDUCTOR

Es un factor de contribución en su funcionamiento.




Grandes transductores, estrechan el haz de sonido.

Pequeños transductores son mejores para detectar muy pequeños defectos.

Los grandes transductores transmitirán la energía del sonido dentro del objeto de prueba.

Los grandes transductores son utilizados para penetraciones de sonido mas profundas.



METODO DE ULTRASONIDO

FRECUENCIA DEL TRANSDUCTOR

“F” es un factor determinante en cada aplicación.

La frecuencia de un transductor, estrecha el haz de sonido y aumenta la sensibilidad y la resolución.

La atenuación, tiene el efecto cuanto mayor es, la penetración es pobre.

Alta frecuencia mayor atenuación.

“La frecuencia incrementa el campo cercano” Alta frecuencia mayor atenuación




TRANSDUCTOR DE CONTACTOEs un tranductor de onda longitudinal de un elemento simple, concebido para ser usado en contacto directo con una pieza de prueba.

APLICACIONDetección de defectos de haces rectos.Medición de espesores.Caracterización de materiales y medición de la velocidad del sonido.Inspección de planchas, barras, piezas forjadas, piezas fundidas y variedad de otros metales.




TRANSDUCTOR DE CONTACTO




TRANSDUCTOR DE DOBLE CRISTAL




TRANSDUCTOR DE DOBLE CRISTAL

Ventaja:-Mejora la resolución en la superficie cercana -Aplicación a altas temperaturas.-Aplicación a bajas temperaturas.-Acopla bien en superficies asperas o curvas.

“Mas sensibilidad al eco provenientes de reflectores irregulares como corrosión y huecos”




La energía transmitida por un transductor puede ser pulsada o continúa. El ultrasonido es definido como grupos cortos de vibraciones transmitidas antes y despues en los cuales el transductor puede actura como receptor.El acero, el agua y el aceite transmitiran el ultrasonido muy bién, pero el aire presenta un problema.




El aire es un transmisor pobre del ultrasonido, porque la densidad de partículas es tan baja que dificulta la transmisión de la energía del sonido de partícula a partícula.

Esta es la razón por la cual colocamos aceite o grasa entre el transductor y el material.




La densidad de partículas de un material ayuda a determinar la velocidad del sonido. La velocidad del sonido cambiara cuando este pasa de un medio a otro como se muetra debajo




Observar que en la fig. anterior las bolas mostradas representan la estructura interna de aire, agua y acero.

El impulso moviendose a través de las bolas puede ser comparado a un impulso de ultrasonido.




Un ejemplo práctico de la velocidad del sonido en diferentes materiales se muestra a continuación.

El sonido tomara mas tiempo viajar a traves del agua que a traves del acero. La velocidad del sonido en el acero es aproximadamente cuatro veces mayor que en el agua.




La longitud de onda es considerada la distancia entre dos desplazamientos sucesivos.




La longitud de onda puede ademas ser definida como la distancia que recorre una onda durante un ciclo completo.

El simbolo es utilizado para representar la longitud de onda y se denomina “lambda”.




La fig. muestra un transductor vibrando a una frecuencia fija (f) y transmientiendo ondas de sonido en un material.

Estas ondas de sonido se mueven a una velocidad constante (V) a traves del material.




La longitud de onda puede ser modificada si la frecuencia de vibración del transductor varia.

velocidad VLongitud de onda =––––––––– = –––– frecuencia

Ejemplo: se puede disminuir la longitud de onda incrementando la frecuencia.




En situaciones prácticas, la menor discontinuidadque puede encontrarse con ultrasonido es de alrededor de 1/2 lambda (longitud de onda).

Para detectar defectos pequeños, se necesitan transductores que produzcan frecuencias mayores.




EjemploCual sera la mas pequeña discontinuidad que podria encontrar en un material de acero con una velocidad de 6 Km/seg. usando untransductor con una frecuencia de 3 Mhz. 5 6 x 10 cm/seg =–––––––––––––=2 milimetros 3 MHzSi el mas pequeño defecto detectable es ½ lambda, entonces la respuesta es 1 mm o 0.0040”




VELOCIDAD Y FRECUENCIA

Velocidad se define como la velocidad del sonido.Se expresa en: pulg/seg, met/seg,Km/seg.

Frecuencia:Es la medida de la vibraciónUnidad : FSe expresa: Hertz/seg, Khz/seg, Mhz/se.





Si la frecuencia: 3.5 MHzMaterial Cobre Velocidad longitudinal: 0.466 cm/seg.Longitud de onda?Long.onda=velocidad/frecuencia= 0.466 cm/ / 3.5 MHz = 1.3mm





La velocidad depende de:1.-Densidad y elasticidad2.-Forma de onda (tranversal/longitudinal)3.-Temperatura del material




Longitud de onda



PROPAGACION DE ONDAS

Se describen los medios de propagación formadospor partículas ligadas entre sí y que pueden vibraren una posición.La onda transmite energía sin transporte de materia. Es evidente la imposibilidaad de transmisión de sonido en el vacio por la ausencia de materia.La onda se transmite de un medio a otro con características diferentes, sufre un cambio en su velocidad, asi como en la longitud de onda. El único parametro que permanece constante es la frecuencia.



PROPAGACION DE ONDAS

Otro parámetro que se altera es la energía o intensidad sónica. La energía sónica a ser tarnsmitida de un medio a otro con características diferentes, disminuye en virtud de la reflexión sufrida por la onda en este medio.El plano o sección de cambio de las caracteríticas acústicas (velocidad, densidad) se denomina interface.Para cada interface que la onda encuentra en su prpagación, existe una perdida de su intensidad sónica y en consecuencia hay reflexión.



IMPEDANCIA ACUSTICA

Cuando una onda sónica se propaga en un medio con características acústicas bien definidas, tales como velocidad de propagación, densidad específica e incide sobre una interface, parte de la energía acústica sera transmitida y parte reflejada.



IMPEDANCIA ACUSTICA

Impedancia : cantidad de energía transmitida y reflejada en una fase. La energía transmitida o reflejada depende exclusivamente de la impedancia acústica de los medios en cuestión. La impedancia acústica es definida como el producto de la velocidad de prpagación por la densidad específica del mismo, se simboliza por la letra “Z”. Z = . V = densidad específica



IMPEDANCIA ACUSTICA

Ejemplo:Si la velocidad de propagación en el acero es de 5900 m/s y la densidad específica es 7.7 gr/cm3 determine la impedancia acústica para el acero. Z = . V =7.7 gr/cm3 = 7700 Kg/m3

Z= 5900 x 7700 Z = 45 x 106 Kg/m2.seg



IMPEDANCIA ACUSTICA

El porcentaje de energía sónica que puede ser transmitida de un medio a otro puede ser calculado por la siguiente relación. 2 x Z2 Z2 - Z1

T = ———— (Eq 3) R = ——— Z1 + Z2 Z1 + Z2

Z1 y Z2 son respectivamente las impedancias acústicas en el medio 1 y el medio 2T es el factor de transmisiónR es el factor de reflexión.



IMPEDANCIA ACUSTICA

Analizando la ecuación se verrifica que el valor de Z1 se aproxima a Z2 y la transmisión alcance un valor máximo.

Ejemplo de aplicaciónCosidere dos medios diferentes tales como el agua y el acero. Calcule para ondas longitudinales los valores de Transmisión y de Reflexión Sónica.



IMPEDANCIA ACUSTICA

Solución:Z (acero) = 45 x 106 Kg/m2.seg (medio 1)Z (agua) = 1.5 x106 Kg/m2.seg (medio 2)Reemplazando en la (ec.3) 2 x 1.5 x 106

T=——————— 4.5.106 + 1.5.106

T = 0.065 o 6.5 (transmisión)Como R+1= T R= 93.5 % ReflexiónEl signo negativo indica inversión de fase de la onda incidente.



IMPEDANCIA ACUSTICA

El conocimiento de los factores de transmisión y reflexión es importante, pues justifica el uso de líquidos acoplantes, como contacto entre el transductor y el material examinado.Asi mismo define la posibilidad de aplicación del examen ultrasonico en cierto tipo de uniones soldadas.En los cálculo de transmisión, no se ha considerado la perdida de energía, debido al mal acoplamiento entre el transductor y la pieza, así como las irregularidades superficiales responsables por la aparición de múltiples reflexiones.



REFLEXION

REFLEXION

Incidencia NormalSí la onda sónica incide perpendicularmente en una interface cualquiera, la reflexión ocurrira en la misma dirección pero en sentido contrario



REFLEXION

REFLEXION

Incidencia OblícuaLa onda sónica incide con un ángulo i, la refracción ocurre en una interface con un ángulo identico t



REFLEXION

REFLEXION

Ocurre un fenómeno que consiste en el cambio del modo de vibración de la onda original incidente, pasando a reflejar una segunda onda con modo de vibración diferente, el ángulo se calcula :Sen / V1 = sen / V2



REFRACCION

Refracción: Es el cambiode dirección de la ondaen otro medio.a.-Incidencia NormalEn una onda incidente,perpendicular a lainterface, la refracciónocurrira en la mismadirección y sentido de laonda incidente.



REFRACCION

b.-Incidencia Oblícua.Cuando una onda sónicaincide según un ángulo i la refracción ocurrira enun punto consideradocomo interface, con unángulo r. sen sen ——— = ———— (5) V1 V 2



REFRACCION

La naturaleza de la ondaincidente y refractada esla misma.Ocurre un cambio delmodo de vibración deonda, en el momento dela refracción, creandouna segunda onda conmodo de vibracióndiferente y ángulo 1



REFRACCION

sen sen1

—— = —— (Ec. 6) V1 V3

V1 = velocidad de propagación de la onda incidenteV2 = velocidad de la onda refractada de modo diferente.De las ec. 5 y 6 se establece la ley de refraccióngeneral: sen sen sen1

——— =———=——— (Ec.7) V1 V2 V3



REFRACCION

Ejemplo: una onda longitudinal incide en unainterface acrílico-acero con un ángulo de 20º.Calcular los ángulos de las ondas refractadas(longitudinal y transversal).

1.-onda longitudinal: sen 20 sen ———— =———— ( = 47,7º) 2730 5900



REFRACCION

Onda tranversal :

sen 20º sen 1

————— = —————

2730 3230

1 = 23.9º



DIFRACCION, DISPERCION Y ATENUACION

La onda sónica al recorrer un material cualquiera,sufre en su trayectoria efectos de difracción,dispersión y absorción, resultando una reducciónen su energía.La dispersión se debe al hecho que la materia no estotalmente homogénea, conteniendo interfacesnaturales de su propia estructura o proceso defabricación. Ejemplos fundiciones que presentan granos degrafito y ferrita con propiedades elásticas distintas.



DIFRACCION, DISPERSION Y ATENUACION

El cambio de las características elásticas de unpunto a otro se denomina anisotropia. Ladispersión ejerce influencia principal en laatenuación, cuando el tamaño de grano es delorden de 1/10 de longitud de onda. La absorción puede entenderse como, la energíagastada por la onda mecánica para hacer, oscilarcada partícula del medio. La dispersión y la absorción seran mayores cuantomayor sea la frecuencia ultrasónica.




La sumatoria de todos los componentes responsables directos por la perdida de energía sónica, durante su propagación, resultaran en el fenómeno de atenuación sónica.

Algunos autores denominan a este fenómeno como atenuación sónica y también como amortiguamiento de la onda sonora.

Tal efecto puede ser observado cuando ecos múltiples de relexión de fondo en una plancha o piezas de caras paralelas son generadas en la pantalla del aparato de ultrasonido.




La distancia recorrida por la onda, muestra la indicación en la pantalla y es siempre el doble del anterior, con amplitud reducida, evidenciando la perdida de energía.

El descenso de la presión sónica ocurrida, puede ser calculada por la función:

P = Po.e-.d (ec.8) Po= Presión sónica incidente = coeficiente de atenuación d=distancia recorrida por la onda.




Otro componente que contribuye para el descenso de la presión sónica es la divergencia del haz sónico, para el caso de ondas esféricas,consideradas puntuales, la presión sónica es inversamente proporcional a laa distancia “d”.

p= Po . N / d (ec.8a)

N= constante que depende del diámetro de la fuente sonora y frecuencia del medio de propagación.



DEFINICION DE BELL Y DECIBELL

BELL abreviado por “B” es el tamaño que define el nivel de intensidad sonora (NIS) y que compara dos intensidades cualesquiera como sigue:

NIS = Log I / Io B (ec. 9) Donde : I y Io son dos intensidades sonoras medidas en

watts por cm2 (W/cm2)




El decibel equivale a 1/10 de Bell y en general esutilizado para medidas de N.I.S por tanto la

ecuación sera: I N.I.S = 10 log — (dB) (ec. 10) I0




La teoría de movimientos armónicos en lapropagación ondulatoria, nos enseña que laintensidad de vibración es proporcional al cuadradode la amplitud sonora. La ec. 10 se transforma en: NAS = 10 log(A/A)2 (Nivel de amplitud sonora)

NAS = 20 log A/A (dB) (Ec. 11)Esta ecuación es una comparación efectuada porun sistema electrónico de dos amplitudes deseñales, emitida y recibida por el transductor osimplemente es conocido como “GANANCIA”.




Ejemplo: Cuales son las ganancias correspondientes a unacaida de 50% y 20% en las amplitudes, de dosseñales en la pantalla del aparato de ultrasonido. Aplicado la ec. 11:a) Para variación de 50% G= 20 log 0.5 dB G= -6 dBb) Para variación de 20% G= 20 log 0.20 dB G= -14 dB



DIFRACCION PRINCIPIO DE HUYGHENS

El comportamiento de una onda sónica, en relacióna orificios u obstaculos pequeños, del orden deltamaño de la longitud de onda, es explicado por losprincipios de de Huyghens.

La causa del fenómeno de difracción es lasuperposición de las oscilaciones originadas encada punto de un frente de onda.




Cada frente de onda, es un conjunto de fuentes deVibración, que se propagan para adelante y de lasuperposición de las vibraciones originadas encada punto de ese frente de onda y que forma elfrente de onda adyacente.




En condiciones normales, el proceso se desarrollade modo que la forma de los frentes de onda sepreserva durante la propagaciónSi la onda sónica, encuentra en su camino unadiscontinuidad, ademas de la reflexión sufrida unaparte de la onda, la difracción permite que la mismacontorne el defecto y se continue propagando.




La figura muestra un sistema de ondas que se propagan en una interface con orificios



GENERACION DE ONDAS ULTRASONICAS

Efecto Piezoeléctrico



GENERACION DE ONDAS ULTRASONICAS

Efecto PiezoeléctricoLas ondas ultrasónicas son generadas ointroducidas en el material por medio de unelemento emisor, con una determinadadimensión y que vibra con una cierta frecuencia.Este emisor emite un haz de ondas con unadeterminada forma (circular, rectangular),representada esquemáticamente como una onda dehaz central.



EFECTO PIEZOELECTRICO

La onda puede ser detectada por un micrófono, lapresión ejercida por la onda sónica actua sobre lamenbrana y su valor (tamaño) puede ser medido.El elemento emisor asi como el receptor sondenominados transductores, pues transforman untipo de energía en otro.Diversos materiales presentan el EfectoPiezoeléctrico. Si tomamos una lámina de ciertoformato (placa) y aplicamos una presión sobre elmismo surge en su superfice cargas eléctricas.



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Es utilizado para la emisión y recepción deondas ultrasónicas.Se aplican a los electrodos de la placapiezo-eléctrica tensión eléctrica del orden de 1000v,de manera que se contrae y y se dilata ciclicamente. Si tratamos de impedir este movimiento la placatransmite esfuerzos de compresión a las zonasadyacentes, emitiendo una onda longitudinal, cuyaforma depende de la frecuencia de excitación y delas dimensiones de la placa



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Tipos de CristalesCuarzo, sulfato de litio, titanato de bario, metaniatode plomo.Los materiales cerámicos son sinterizados presionados), calentados (aprox 1000º) ypolarizados mediante la aplicación de un voltajedirecto de unos miles de volts por centímetro deespesor.La polarización es el proceso que hace estosmateriales piezoleléctricos.



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La frecuencia ultrasónica generada por los cristalesdependerá de su espesor.Los cristales son montados sobre una base de soporte (zapatas) y juntos constituyen el transductor .Existen tres tipos de transductores:1.-Normal2.-Angular3.-Doble cristal.



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TRANSDUCTORES

Existen varios modos para hacer una clasificación de los transductores de acuerdo a:Tamaño, frecuencia, forma, tipo de zapata (intercambiable o fija), temperatura de la pieza a inspeccionar.La zapata esta hecha de plexiglas y el tranductor esta colocado en ángulo



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TRANSDUCTORES RECTOS O NORMALES

Son generadores de ondas longitudinales, normales a la superficie de acoplamiento.Los tranductores son circulares, con diámetros de 5 a 25, con frecuencias de 0.5, 1, 2, 2.5, 4, 5, 6 Mhz.



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TRANSDUCTORES ANGULARES

El cristal forma un ángulo con la superficie del material.El ángulo es obtenido introduciendo una cuña de plástico entre el cristal y la superficie.Son de diversos ángulos30, 45, 60, 70 y 80º



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TRANSDUCTORES ANGULARES

El cristal piezoeléctrico emite una onda longitudinal, pero penetra en el material una onda transversal.Esta es la diferencia con el trandusctor recto que emite ondas longitudinales.La onda se propaga con una velocidad menor.



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TRANSDUCTORES DOBLE CRISTAL

Dos cristales son incorporados en una misma carcaza, separdos por un material aislante y levemente inclinados en relación a la superficie de contacto.Cada uno actua como emisor y receptor.



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TRANSDUCTORES DOBLE CRISTAL

Son conectados al aparato de ultrasonido por un cable doble.Estan montados sobre bloques de plástico especial de baja atenuación. Debido a la inclinación los transductores dobles no pueden ser usados para cualquier profundidad.



ESCALA DE FRECUENCIA

La escala de frecuencia se fijara en función del tipode material y del tamaño de los defectos que serándetectados.El diámetro mínimo detectado es del orden de lamitad de la longitud de onda (/2), el operadordeberá conocer por las especificaciones o normas,los diámetros de las discontinuidades reelevantesen el material, para seleccionar la frecuenciacorrecta.



ESCALA DE FRECUENCIA

Altas frecuencias poseen pequeñas longitudes deonda, que interfieren con la estructura del material,producen ecos indeseables en grandes cantidadesen la pantalla. La frecuencia de 2 a 4 MHz es utilizada parainspecciones soldadas, planchas forjadas y otrasde mediana o de fina granulación. La inspección de piezas fundidas presentaproblemas por la estructura gruesa de losmateriales, frecuencia a usar 0.5 a 1MHz.



DIAMETRO DEL TRANDUCTOR

El diámetro del transductor esta ligado al ángulo de divergencia y el campo cercano.

Para la inspección de piezas largas, como ejes o barras es preferible una pequeña divergencia para que el haz sónico no incida en los huecos o entalles de la superficie. Se recomienda 25 mm de diámetro.

Para piezas pequeñas o de geometría complicada, se recomienda usar transductores pequeños de 12 mm de diámetro o transductores angulares de 8 x 9 mm, principalmente para juntas soldadas tubulares.



CARACTERISTICAS Y GEOMETRIA DEL CAMPO SONICO

Regiones del campo sónico

c.cercano zona de transición c. lejano




Regiones del campo sónico




Campo cercano y campo lejanoImaginemos que el cristal piezoeléctrico generadorde ondas ultrasónicas, esta compuesto de infinitospuntos oscilantes, cada punto del cristal produceondas que se propagan conforme a la figura:




Note que en las proximidadesdel cristal existe unainterferencia ondulatoria, asicomo una concentración deenergía sónica, a medida quenos alejamos del cristal lasinterferencias vandesapareciendo y la energíase dispersa.En otra palabras en lasproximidades del cristal, lasdimensiones y su energía sonimportantes.



CAMPO CERCANO

El campo descrito anteriormente se denominaCampo Cercano, su longitud (N) depende del áreadel cristal, de su diámetro y longitud de onda . Fig. distribución de la presión sónica.



CAMPO CERCANO

En el campo N, es imposible detectar pequeñosdefectos, si la calibración del sistema electrónicono ha sido previamente regulado para este objetivo.No hay relación entre el eco obtenido en la pantallay el tamaño del defecto detectado.



CAMPO CERCANO

EjemploCalcule el campo próximo en un transductor con 4MHz y diámetro de 10 mm en acero. N= D2 / 4 D2 F / 4 V D =diámetro del cristal F =frecuencia V = velocidad del sonido = (1.5 mm) N= (0.01)2 x 4.106 / 4 x 5920 = 16 mm



CAMPO SONICO PARA TRANSDUCTORES DOBLE-CRISTAL

La forma de construcción del transductor doblecristal determina un campo sónico concaracterísticas bién definidas.



CAMPO SONICO PARA TRANSDUCTORES DOBLE-CRISTAL

Distancia focal (DF) región donde el haz esta masfocalizado. Esta región presenta mayor intensidadsónica, capaz de detectar con facilidad defectospequeños.Profundidad focal (PF), región de interferenciageométrica directa entre los haces sónicos.



DIVERGENCIA

En la región central del haz sónico, la sensibilidadasi como la intensidad sónica, es mayor a medidaque nos alejamos del eje central, en un mismoplano disminuye la sensibilidad. Este efecto es consecuencia de la divergencia delhaz sónico después de recorrer la distanciaequivalente al campo cercano y se calcula por larelación sen = K . / D K = Factor (1.8) depende de la sensibilidad 1.0%



DIVERGENCIA

k % db 0.37 71 3.0 0.51 50 6.0 0.70 25 12.0 0.87 10 20.0 0.93 6 24.0 1.09 1 40.0 1.22 0 00.0



DIVERGENCIA

Ejemplo de aplicación:

Calcule la divergencia para un transductor normalcon D= 12 mm, frecuencia 2 MHz en acero(Velocidad longitudinal = 6000 m/s) sen = K / D = f / V sen = 1.08 x 3 / 12 sen = 0.27 = 16º



APARATOS DE ULTRASONIDO

Contiene circuitoselectrónicos especiales,que permiten transmitir

alcristal piezoeléctrico pormedio de un cable

coaxialuna serie de pulsoseléctricos controlados,transformando los

mismosen ondas ultrasónicas.




El sónido reflejado hacia eltransductor es convertidoen pulsos electricos, loscuales son amplificados yvisualizados en el tubo derayos catódicos (CTR),como pulsos verticales. Eldisplay A-Scan, indica laprofundidad y la amplitudde la reflexión desde unadiscontinuidad.




Controles básicos1.-Selección de la función2.-Potencia de emisión3.-Ganancia4.-Escala5.-Velocidad de propagación6.-Posicionador7.-Supresor8.-Bateria.




Controles básicos




Controles básicos




Controles básicos1.-Selección de la función.Todo tipo de aparato posee dos entadas deconectores tipo BNC (procedencia americana) yLemo (procedencia alemana), para permitir lautilización de transductores mono-cristal y doblecristal.




2.-Potencia de emisión. Esta relacionada directamente con la amplitud

de oscilación del cristal o el tamaño de de la señal tramsmitida. En general los aparatos presentan niveles de potencia a través de una llave selectora de número de 2 hasta 6 posiciones.




3.-Ganancia. Esta relacionado con la amplitud de la señal en

la pantalla o amplitud de la señal recibida por el cristal. Los aparatos presentan un ajuste fino o un grueso, calibarción en “db” en un mismo control o separados.

4.-Escala Las graduaciones en la pantalla del aparato,

pueden ser modificados conforme a las necesidades, por lo tanto la llave selectora de escalas son valores fijos, ejem. 10, 50, 100, 250 mm.




5.-Velocidad de propagación. El eco de reflexión producido por una interface,

cambia de posición, en la pantalla permaneciendo el eco inicial en su posición original.

El aparato de ultrasonido es ajustado para medir el tiempo de recorrido de la onda en la pieza ensayada por la relación : S = v. t

S= espacio recorrido t = tiempo v= velocidad de propagación




6.-Cero Consiste en un control que descoloca todos los

ecos existentes en la pantalla. Tiene la finalidad de posicionar a la escal deseada, ademas de auxiliar a la calibración.

7.-Supresor Es un control de graduación , que eliminina los

ecos provenientes del interior del aparato, del acoplamiento, o de la propia estructura del material examinado, llamados ecos espureos o de gramas, estos perjudican el análisis.




8.-Bateria Todo equipo de ultrasonido debe tener en el

panel un indicador de las condiciones de carga de las baterias, pues muchas baterias son recargables y se requiere ciertos cuidados con el tiempo de uso de la recarga.



APARATOS DE ULTRASONIDO CARACTERISTICAS OPERACIONALES

Una de las más importantes en la secuencia decalibración es la escala.En los registros obtenidos en la pantalla del aparatoprovenientes, de entalles e interfaces de lospatrones deben ocupar posiciones de acuerdo aestas medidas.Los circuitos eléctricos son capaces de medir el tiempo, desde la emisión hasta la recepción de laseñal eléctrica, registrando en la pantalla el ecocorrespondiente a la mitad del curso sónico, vistoque la sonda recorre dos veces la distancia hasta lainterface.




Como el espacio recorrido es proporcional altiempo medido por el aparato, es posible calibrar laescala en al pantalla del aparato en distancia,ajustando el factor de proporcionalidad , velocidad.El control de la velocidad en aparatos modernosrepresenta un auxiliar para el ajuste de escalas. El control de la velocidad en cualquier aparato esfácil, pues cuando el mismo es regulado , los ecosen el aparto cambian de escala.




Control de GananciaSe menciona como dB, es importante que eloperador conozca que el aparato respondecorrectamente a las variaciones de ganacia o sealinealidad vertical.El operador regulara el control de ganancia, demodo que produzca un eco en la pantalla, con 100%de altura y en seguida reducira 6 dB. Esta reduccióncorresponde a una caida de 50%en la altura deleco. Debe efectuarse periódicamente estacalibración



CONTROL DE GANANCIA

Control de ganancia (con amplitud de 50%, 80%supresor de ruido).Toda inspección es realizada conforme a unprocedimiento escrito, que contiene lasinformaciones de ajuste y calibración.Los ajustes y calibración contituyen un factorimportante para aprobar o rechazar el materialexaminado, además de determinar el nivel desensibilidad del examen.



CONTROL DE GANANCIA

El control de ganancia debe ser ajustado de modo que se produzcan en la pantalla del aparato, ecos provenientes de huecos de referencia, con amplitud de 50% a 80% en la mayoria de casos. Si el operador aumenta la ganancia de modo aleatorio, el exámen se tornara más riguroso que lo exigido, pudiendo rechazar una pieza o sección cualquiera considerada buena.

Este procedimiento no debe sera aceptado, pues a los inconvenientes mencionados, se agrega el

costo y el tiempo, que no pueden ser recuperados.



CONTROL DE GANANCIA

Supresor de ruídos, se usa para eliminar totalmente los ecos espúreos en la pantalla del aparato.

En la medida que cerramos el supresor, alteramos también la linealidad vertical del aparato. Para exámenes que necesitan el uso de curvas de referencia, este procedimiento debe ser efectuado, manteniendo siempre el supresor abieerto.



AJUSTE DEL SISTEMA MONITOR

El sistema es usado cuando existe dificultad para el operdor en la realización del examen.

Algunos aparatos tiene el sistema capaz de monitorear, por controles especiales una determinada parte de la escala en la pantalla del aparato, donde se espera la aparición de ecos provenientes del defecto. Este sistema por medio de una señal auditiva indica la presencia de ecos en la región escogida de la pantalla, puede ser regulada la amplitud.



CUIDADOS REFERENTES A LA CALIBRACION

El operador proceder a recalibrar el aparto de ultrasonido cuando:

a.-Se cambian transductores durante la inspección.

b.-El aparato fue desconectado. c.-Transcurre 90 minutos con el aparato prendido d.-Hubo cambio de operadores.



PRECAUCIONES EN EL USO DE TRANSDUCTORES ANGULARES

Las zapatas de acrílico de los transductores ángulares, son fabricados para proporcionar ángulos de transmisión bien definidos.

El uso continuo y el consecuente desgaste de las zapatas, pueden alterar la perfomance del transductor.

El problema se agrava cuando la presión del dedo del operador sobre el transductor, incide en los bordes del mismos, haciendo que el desgaste ocurra de modo irregular, alterando significativamente el ángulo normal.



PRECAUCIONES

Precauciones con las baterias La baterias recargables necesitan ser recargadas

después del uso. Como regla práctica el tiempo de carga será el doble del periódo de trabajo del aparato.

Cuidado de los cables coaxiales. Estos a pesar de ser resistentes, son acoplados

en conectores a través de cables muy finos, que se rompen con facilidad en el uso normal.

Es importante que los cables, sean verificados al iniciar el trabajo de inspección.



PRECAUCIONES

Precauciones con altas temperaturas. Los cristáles piezoeléctricos como el Titanáto de

Bario, soportan temperaturas de 120ºC (tiempo máximo 5 seg.), dependiendo de las condiciones

y tipo de cristal. Las altas temperaturas afectan las propiedades

piezoeléctricas. del tipo de cristal. Altas temperaturas afectan las propiedades

piezoeléctricas.



VISUALIZACION DE INDICACIONES ULTRASONICAS

Existen tres tipos básicos de displays visuales, quepueden ser comunmente utilizados para evaluar lacaliada de un material bajo prueba:1.-A-SCAN2.-B-SCAN3.-C-SCAN




Pantalla tipo A con señales de modo radiofrecuencia (Rf)




Pantalla tipo A con señales de modo video




A-SCAN: Es un display de “amplitud contra tiempo”, el cualindica una discontinuidad usando pulsos, en untubo de rayos catódicos.Se lee de izquierda aderecha. La altura de unpulso puede ser comparadacon un el pulso de unreflector conocido(discontinuidad)




B-SCANUtiliza típicamente una pantalla de osciloscópio(TRC) para visualizar una vista de sección cruzadadel material que esta bajo prueba. La imagen esretenida en el TRC por un tiempo suficiente paraevaluar la muestra y fotografiar la pantalla para unregistro permanente.




B-SCAN



B-SCAN




C-SCAN




C-SCAN:Es una presentación de vista de planta, similar auna imagen de rayos X, como se muestra acontinuación, el CSCAN muestra la forma yubicación de la discontinuidad, pero no muestra laprofundidad.



TECNICAS DE EXAMEN

Técnica Pulso-EcoSe utiliza un transductorpara emitir y para recibirlas ondas ultrasónicas.Los pulsos son emitidosen forma repetitiva.Se emplea en el 90% delos casos.



TECNICA PULSO-ECO

Ventajas:-Localiza discontinuidades.-El tamaño de ladiscontinuidad esproporcional a la alturade la señal reflejada.-No requiere el acceso alas dos caras.La cantidad de defectos en suextensión pueden serdeterminadas.



TECNICA DE TRANSMISION

La transmisión pasanterequiere el empleo dedos transductores, unopara enviar y otro pararecibir.La calidad del materiales medida en terminosde perdida de energía deun haz de sonidodurante su recorrido através del material.



TECNICA DE TRANSMISION



MEETODOS DE PRUEBA

Existen dos métodos de prueba normalmenteUtilizados:Prueba de Contacto: El transductor es acoplado al material, medianteuna fina capa de acoplamiento.Prueba de Inmersión: Tanto el material y eltransductor son inmersos en un tanque deacoplamiento (usualmente agua).



METODOS DE PRUEBA

Prueba de contacto



METODOS DE PRUEBA

Prueba de inmersión



METODOS DE PRUEBA

Prueba de InmersiónLos tanques de inmersiónson dispositivos donde losmovimientos del transductory del cuerpo de prueba soncomandados eléctricamente yprogramádos en unacomputadora. Estas unidadesson utilizadas en institutos deinvestigación



METODOS DE PRUEBA

Prueba de Inmersión



PRUEBA DE INMERSION

Determinación de la columna de agua adecuada en la prueba de inmersión



PRUEBA DE INMERSION

Variación de la intensidad sónica en un material ensayado en un eje sónico focalizado



PRUEBA DE INMERSION

Curva distancia amplitud de transductores normales de pequeño y gran diámetro



METODOS DE PRUEBA

Técnica Delta Utilizada para la inspecciónde juntas soldadas de granespesor, principalmente en elarea de construccionesnucleares.Opera con un transductorangular como emisor y otronormal como receptor.



METODOS DE PRUEBA TANDEM

Técnica TandemIdéntica aplicación que latécnica Delta. Utiliza dostransductores anguláres .Usada normalmente engrandes espesores para ladetección de defectosperpendiculares a lasuperficie de barrido. Ladificultad es mantener losdos transductores alineados




Método TANDEM dificultad de detección de discontinuidades planares en piezas de grandes espesores






METODO POR RESONANCIA



INSPECCION AUTOMATICA






























CALIBRACION Y BLOQUES

El termino CALIBRACION es analizado en el sentido mas amplio, entendiendo como el perfecto ajuste de todos los controles del aparato de ultrasonido, para una inspección específica, según un procedimiento escrito y aprobado por el cliente/fabricante.

Los ajustes de GANANCIA, energía, supresor de ruídos, normalmente estan basados en procedimientos específicos, en tanto la calibración de la escala, puede ser hecha independientemente de otros factores.



CALIBRACION Y BLOQUES

Calibrar a escala usandobloques patrones,conociendo todas lasdimensiones y forma, permiteajustar los controles develocidades y el cero, hastaque los ecos de reflexiónpermenezcan definidos en lapantalla del aparato,correspondiente al caminodel sonido en el bloquepatrón.



BLOQUES DE REFERENCIA PARA INSPECCION DE SOLDADURAS

Los patrones de referencia pueden ser unbloque o juego de bloques con discontinuidadesartificiales y/o espesores conocidos.Son empleados para calibrar equipos deultrasonido y para evaluar las indicaciones delas discontinuidades de la muestrainspeccionada.Los bloques de calibración deben tener lasmismas propiedades físicas, químicas y deestructura que el material a inspeccionar.




Por medio de los bloques de calibración se:a) Verifica que el sistema compuesto por el

transductor, cable coaxial y que el equipo funciona correctamente.

b) Fijar la ganancia o sensibilidad, con la cual se detectarán laas discontinuidades equivalentes a un tamaño especificado o mayores.




Patrón de calibración V 1




Patrón de calibración V 2



BLOQUES DE REFERENCIA STANDAR

El estándar podria ser uno de varios bloques de referencia o conjunto de bloques específivos para una prueba dada. Son de muchas formas y tamaños.










Los bloques de referencia tienen en común:1.Son construidos de materiales cuidadosamente

seleccionados.2.-Deben tener adecuada atenuación, tamaño de

grano, tratamiento térmico y estar libre de discontinuidades.

3.-Las dimensiones deben ser máquinadas con precisión.

4.-Todo hueco deben ser de fondo plano y tener un diámetro específico para ser un reflector ideal

5.-El diámetro de los huecos taladrados en los lados debe ser cuidadosamente controlado.




Tres conjuntos de bloques de referencia standard:1. Bloques de amplitud de area2. Bloques de amplitud de distancia3. Conjuntos básicos ASTM de bloques Amplitud

de Area y Distancia.




Bloques de Amplitud de AreaSon standard para discontinuidades de tamañosdiferentes a la misma profundidad.

Bloques de Amplitud de DistanciaSon standard para discontinuidades a diferentesprofundidades.







El conjunto básico de los bloques de amplitud-areadistancia, cuenta con diez bloques de 2 pulg. dediámetro como se muestra:



BLOQUES DE CALIBRACION IIW

El bloque IIW permite :-Verificar distancias conocidas -Las relaciones angulares, -Verifica el ángulo del transductor y el punto de salida del haz y -Chequea la resolución del transductor.




El bloque IIW



CALIBRACION DEL EQUIPO DE ULTRASONIDO



CALIBRACION DE LA ESCALA HORIZONTAL DEL APARATO




Calibración de la escala para transductores normales




Calibración de escala con transductor normal




Calibración de escala con transductor doble cristal




Calibración de escala con transductor angular utilizando el bloque patrón V1




Calibración de escala con transductor angular utilizando el bloque patrón V2



CALIBRACION DEL APARATO DE ULTRASONIDO

Las principales calibraciones que se deben efectuarson:a.-Calibración de los bloques patrones de

referencia.b.-Calibración del aparato de ultrasonido linealidad horizontal lineaalidad de control de gananciac.-Calibración de los transductores: punto de salida de haz sónico ángulo real del transductor perfil del haz sónico alineamiento del eje sónico resolución




Existen otras calibraciones que pueden serrequeridas y cuyos procedimientos y requisitos sonencontrados en las normas de fabricación de losequipos como:-frecuencia dominante-longitud delpulso-campo proximo-relación señal ruido-reserva de ganancia




Punto de Salida del TransductorEn pruebas de contacto de haz en ángulo, el puntode salida del haz del transductor, debe ser conocidopara determinar exactamente la ubicación de ladiscontinuidad.Como se muestra en la fig. siguiente el transductores movido hacia delante y hacia atrás hasta que laseñal en la pantalla alcance la máxima amplitud.




Punto de Salida del TransductorEl punto focal en el bloque IIW corresponde con elpunto de salida del haz del transductor




Punto de Salida del TransductorEl punto focal en el bloque IIW corresponde con elpunto de salida del haz del transductor




Verificación del ángulo del transductorLa cuña plástica del transductor de haz en ánguloesta sujeta a desgaste en condiciones de usonormales.Este desgaste puede cambiar el punto de salida delhaz y el ángulo del haz de sonido.




Calibración del ángulo real del transductor




El transductor es movido hacia atrás y haciadelante, hasta que la reflexión desde el hueco de 2”,muestre la amplitud máxima en la pantalla.




Calibración del alineamiento del haz sónico




Calibración de la resolución: se verifica la separación de dos señale sen la pantalla cuando se detecta dos o mas discontinuidades proximas una de otra.

Posicionamieno del transductor en el lbloque paraverificar la resolución.




resolución satisfactoria resolución insatisfactoria



CALIBRACION Y AJUSTE DE SENSIBILIDAD

Técnicas de ajuste sensibilidad:-Técnica de eco de fondo-Técnica del hueco transversal-Técnica del hueco de fondo plano-Método DG



CALIBRACION Y AJUSTE DE SENSIBILIDAD

Calibración de sensibilidad

Técnica de eco de fondo



METODO DE LOCALIZACION DE DISCONTINUIDADES

Camino sónico

P= hip x cos= Cs x CosD=hip x sen = Cs x Sen




Ejem: sin reflexiónD1 = 100 x sen 60º = 86.6 mmP1 = 100 x cos 60º = 50.0 mm




Ejem. 2 con reflexionD1 = 100 x sen 60º = 86.6 mmP1 = 100 x cos 60º = 50.0 mmProfundidad real = 30 mm







Calibración de standares especiales.

Son a menudo usados para artículos como:soldaduras, fundiciones y tuberias.Normalmente estos standares son del mismomaterial y forma que el producto a ser probado.Los reflectores de referencia tales como muescas yhuecos son artificialmente añadidos al estándar.




El ángulo del haz de sonido puede entonces serleido desde donde el punto de salida, en eltransductor coincide con los grados estampados enel lado del bloque.El punto se salida del haz de sonido del transductordebe ser siempre chequeado primero.Si la marca del punto de salida no es correcta,entonces el chequeo del ángulo no sera exacto.




La potencia de resolución de campo lejano delequipo de prueba, puede ser estimada, ubicando untransductor del haz normal en el bloque IWW. Unabuena resolución mostrara los tres reflectores.




El bloque V2 se usa para calibrar el instrumento para la inspección del ángulo del haz. Concebidopara trabajos de campo y no estan completo comoel bloque V1.



PREPARACION DE LAS PIEZAS

Las condiciones de la pieza a ser inspeccionada serán rigurosamente verificadas , de modo que noperjudique el ensayo y no induzcan errores en laevaluación.Salpicaduras de soldadura, escamas delaminación,oxidos, irregularidades que perjudiquenel acoplamiento del transductor, serán removidos,mediante el esmerilado, recomendandose unalimpieza previa.Tener cuidado con la preparación de la superficielos aceros inoxidables



ACOPLANTES

Al acoplar un transductor en una superficie seca,inmediatamente se establece una película de aireentre el transductor y la superficie. Este hechoocurre siempre independientemente del grado deacabado de la superficie y de la presión deltransductor sobre la superficie.La transmisión ultrasónica en estas condiciones esprácticamente nula.



ACOPLANTES

El uso del acoplante, mejora las característicasacústicas entre los transductores y la superficie deacoplamiento, permitiendo la transmisión.



CALIBRACION

Calibración de bloques patrones

Ajuste perfecto de los controles del aparato deultrasonido, para una inspección específica segúnun procedimiento escrito y aprobado por el cliente /fabricante.Los ajustes de ganancia, energía, supresor deruídos, son efectuados basados en procedimientosespecíficos, en tanto la calibración de la escala,puede ser hecha previamente, independientementede otros factores.



CALIBRACION

Calibración de bloques patronesCalibrar a escala, significa que mediante lautilización de bloques especiales denominados “Bloques Patrones” y conociendo las dimensionesy formas, ajustar los controles de velocidad y elcero, adicionalmente a esto los ecos de reflexiónpermanecen en posiciones definidas, en la pantalladel aparato, correspondiente al camino que recorreen el bloque patron.



CALIBRACION

Bloque de Calibración ISO-A-2 (BS-2704)



CALIBRACION CON TRANSDUCTOR NORMAL

Distancia: posicione el tranductor en G y ajuste elinstrumento para producir indicaciones en 25, 50,75 y 100 mm en la pantalla. Tales indicacionespermiten verificar la linealidad horizontal de aparatoConfirme la calibración con el transductor en laposición E.




Amplitud: Posicione el transductor normal en “G”yajuste la ganancia hasta que la primera reflexión defondo alcance de 50 a 75 % de la altura de lapantalla.




Resolución “proxima” posicione el transductor rn“I” ó “H”, hasta que aparezca una indicacióndistinta.




Resolución “lejana”posicionar el transductor en Fhasta que aparezcan tres ecos distintos,correspondientes a 100, 85 y 91 mm. En caso queno sea posible distinguir los ecos, significara que eltransductor no ofrece buena resolución



CALIBRACION CON TRANSDUCTOR ANGULAR

Punto de entrada del haz sónico: Posicionar eltransductor en D y mover hasta que la señal del hazsónico alcance el máximo. El punto de salida en eltranductor, debe coincidir conla marca en el bloqueV1 y será el punto de entrada del haz sónico.




Punto de entrada del haz sónico:Se maximiza el ecoproveniente de la superficie cilíndrica, a una alturade 75% de la pantalla. La salida del haz, esta endirección del entalle marcado en el bloque.




Angulo de entrada del haz sónico:Despues dedeterminar el punto de entrada, posicionar en Bpara ángulos de 45º y 60º o en C para 60º ó 70º,mover el transductor hacia atrás y adelante, hastaconseguir una señal máxima.Compare el punto de entradaen el transductor, con elángulo marcado en el bloqueSi hay una variación del 2%en el ángulo nominal, la zapataserá verificada o cambiada.




Angulo del tranductor Se puede verificar utilizando como referencia elhueco de menor diámetro 1.5 mm y el punto desalida del haz ultrasónico.




DistanciaPosicione el tranductor angular en D y ajuste elinstrumento hasta alcanzar las indicaciones de100mm, 200 mm en la pantalla. En este caso laescala será escogida por conveniencia.



BLOQUE DE CALIBRACION V2

Permite la calibración simplificada con tranductoresangulares, se utiliza para trabajos en campo, estafabricado en acero, permitiendo su uso enmateriales con velocidades de propagación paraondas tranversales de 3255+ -15 m/s.




Distancia: posicione el transductoren “J” o “L”y ajuste el instrumentohasta conseguir indicaciones en la pantalla de 25,100 y 175 mm.para la posición “J”. Las indicaciones en la pantallade 50,125 y 200 para la posición L




Algunas escalas mascomunes utilizadas enSoldadura con el bloqueV2.







Bloque ASME

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Ultrasonido Nivel I IPEN