PRUEBA DE ULTRASONIDO

PRUEBA DE ULTRASONIDO

Introducción

¿Qué son las pruebas no destructivas?

Las Pruebas no Destructivas son herramientas fundamentales y esenciales para el control de calidad de materiales de ingeniería, procesos de manufactura, confiabilidad de productos en servicio, y mantenimiento de sistemas cuya falla prematura puede ser costosa o desastrosa. Así como la mayoría de procedimientos complejos, no pueden ser definidas en pocas palabras: “Son el empleo de propiedades físicas o químicas de materiales, para la evaluación indirecta de materiales sin dañar su utilidad futura”.

Clasificación de las Pruebas no Destructivas

La clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición donde se ubican las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en:

1. Pruebas no Destructivas superficiales.

2. Pruebas no Destructivas volumétricas.

3. Pruebas no Destructivas de hermeticidad.

1. Pruebas no Destructivas superficiales Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND superficiales son:

VT - Inspección Visual PT - Líquidos Penetrantes MT - Partículas Magnéticas

En el caso de utilizar VT y PT se tiene el alcance de detectar solamente discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie); por otro lado, con MT se detectan tanto discontinuidades superficiales como subsuperficiales, aquellas debajo de la superficie pero muy cercanas a ella.

2. Pruebas no Destructivas volumétricas Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND volumétricos son:

RT - Radiografía Industrial UT - Ultrasonido Industrial AET - Emisión Acústica

Estos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y subsuperficiales, así como bajo ciertas condiciones, la detección de discontinuidades superficiales.

3. Pruebas no destructivas de hermeticidad Proporcionan información del grado en que pueden ser contenidos los fluidos en recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control. Los métodos de PND de hermeticidad son:

LT - Pruebas de Fuga - - Pruebas de Cambio de Presión. (Neumática o hidrostática) - - Pruebas de Burbuja

 Este módulo presenta una introducción al método de inspección con Ultrasonido.

 La prueba con ultrasonido usa energía sónica de alta frecuencia para realizar inspecciones y Mediciones.

 La prueba con ultrasonido puede realizarse en una gran variedad de materiales y formas, incluyendo fundiciones, forjas, soldaduras.

 Una considerable cantidad de información puede ser obtenida de la parte a ser examinada, tal como; la presencia de discontinuidades, espesores de la pieza o de recubrimientos; y propiedades acústicas pueden ser correlacionadas con ciertas propiedades del material.

Contenido

1 Aplicaciones

2 Principios Básicos de Ultrasonido.

3 Técnicas de prueba

4 Aplicaciones de la Inspección

5 Equipo:

• Transductores

• Instrumentación

• Estándares de Calibración/Referencia

6 Presentación de Datos

7 Ventajas

8 Limitaciones

1. Aplicaciones

 Detección y caracterización de discontinuidades.

 Medición de espesores.

2. Principios Básicos del Ultrasonido

 El Sonido es producido por vibraciones que viajan en forma de onda.

 Las ondas de sonido viajan a través del material por la vibración de las partículas que conforman el material.

 La emisión del sonido está determinado por la frecuencia de la onda (vibraciones o ciclos completos en un cierto periodo de tiempo).

 El ultrasonido es sonido con una frecuencia muy alta, que no puede ser detectado por el oído humano.

1 Hz a 16 Hz Infrasonido

16 Hz a 20 KHz Sonido

0.5 Mz a 25 MHz Ultrasonido

25 Mz a 200 MHz Hipersonido

 La medición de las ondas de sonido de cresta a cresta, determina su longitud de onda (λ).

 El tiempo que tarda una onda de sonido para viajar una distancia de una longitud de onda completa, es la misma cantidad de tiempo que necesita la fuente (pieza) para ejecutar una vibración completa.

 La longitud de onda del sonido es inversamente proporcional a su frecuencia. (λ = 1/f)

 Diferentes modos de vibración son usados en la inspección con ultrasonido. Las más comunes son ondas longitudinales, de corte y superficiales (Rayleigh).

 Las ondas ultrasónicas son muy similares a la luz, en que estas también pueden ser reflejadas, refractadas, y focalizadas.

 La reflexión y refracción ocurre cuando las ondas de sonido interactúan con interfaces de diferentes propiedades acústicas.

 En los materiales sólidos, la energía vibracional puede dispersarse en diferentes modos de onda cuando las ondas encuentran interfaces con ángulos diferentes a 90°.

 Las reflexiones ultrasónicas indican la presencia de discontinuidades o características geométricas.

 La velocidad del sonido en un material dado es constante y solo puede ser alterado por un cambio en el modo de vibración.

 Las ondas ultrasónicas son introducidas dentro de un material, donde viajan en línea recta y a una velocidad constante hasta que encuentran una interfase acústica.

 En la interface acústica, una parte de la energía de la onda ultrasónica es reflejada y otra parte es transmitida.

 La cantidad de energía reflejada o transmitida puede ser detectada y provee información sobre el tamaño del reflector.

 El tiempo de recorrido del sonido puede ser medido y esto provee información de la distancia que el sonido ha recorrido (profundidad del reflector).

Sistema de Inspección Ultrasónica

Cuando se lleva a cabo una inspección por el método de ultrasonido industrial se requiere del uso de un Sistema de Inspección Ultrasónica, como el que se ilustra en la figura No.1, que consiste de los componentes básicos mencionados a continuación:

1. Un generador de la señal eléctrica, el instrumento ultrasónico; 2. Un conductor de la señal eléctrica, el cable coaxial; 3. Un accesorio que convierta la señal eléctrica en mecánica y/o viceversa, el transductor ultrasónico; 4. Un medio para transferir la energía acústica a la pieza y viceversa, el acoplante acústico; 5. La pieza inspeccionada.

Generación del Ultrasonido

El Ultrasonido es generado por un transductor.

Un elemento piezoeléctrico en un transductor, convierte la energía eléctrica en energía mecánica (sonido), y viceversa.

El transductor es capaz de transmitir y recibir la energía ultrasónica.

3. Técnicas de Prueba

 La prueba con ultrasonido es un método de inspección muy versátil, y puede llevarse a cabo de diferentes formas.

 La inspección con ultrasonido, comúnmente se clasifica en tres técnicas.

• Pulso-eco y Transmisión a través

(Relaciona la energía reflejada o transmitida)

• Haz Recto y Haz Angular

(Relaciona el ángulo de entrada de la energía ultrasónica al artículo de prueba)

• Contacto y de Inmersión

(Relaciona el método de acoplamiento del transductor a la pieza de prueba)

Técnica de Pulso-eco

En la técnica de pulso-eco, un transductor envía un pulso de energía y el mismo transductor u otro transductor recibe la energía reflejada (eco).

• Las reflexiones ocurren debido a la presencia de discontinuidades

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