ULTRASONIDO

Objetivo General

Conocer una de las pruebas no destructivas realizadas a los materiales para detectar si el material es sano o presenta discontinuidades.

Objetivo Particular

Observar la realización de la prueba ultrasónica utilizando un palpador normal.

Reconocer las características principales de los materiales a los cuales se les puede realizar una prueba ultrasónica.

Reconocer el equipo para realizar una prueba ultasónica.

Determinar las limitaciones y/o desventajas de la aplicación de una prueba ultrasónica.

Introducción

El ultrasonido es utilizado para el ensayo no destructivo de los materiales, se aplica para conocer el interior de un material o componentes al procesar la trayectoria de la propagación de las ondas sonoras.

Tiene diferentes aplicaciones a nivel de ingeniería e industria ya que trabaja con principios físicos que generan un conocimiento preciso acerca del material de estudio.

En 1881, Jacques y Pierre Curie publicaron los resultados obtenidos al experimentar la aplicación de un campo eléctrico alternante sobre cristales de cuarzo y turmalina, los cuales produjeron ondas sonoras de muy altas frecuencias. En la naturaleza encontramos desde tiempos inmemoriales animales que utilizan el ultrasonido como medio de orientación, comunicación, localización de alimentos, defensa, etc.

En abril de 1912 poco después del hundimiento del Titanic, L. F. Richardson, sugirió la utiliazión de ecos ultrasónicos para detectar objetos sumergidos.

En 1917, Paul Langevin y Chilowsky produjeron el primer generador piezoeléctrico de ultrasonido, cuyo cristal servía también como receptor, y generaba cambios eléctricos al recibir vibraciones mecánicas. El aparato fue utilizado para estudiar el fondo marino, como una sonda ultrasónica para medir profundidad.

En 1929, Sergei Sokolov, científico ruso, propuso el uso del ultrasonido para detectar grietas en metales basándose en el principio de reflexión.

Es una herramienta útil para conocer e interpretar el estado físico de determinado material mediante una sonda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro audible del oído del ser humano (aproximadamente 20,000 Hz) la reflexión del sonido es causado por las discontinuidades en el material las cuales se manifiestan en un pantalla en forma de señales (ecos).

Cualquier sonido puede describirse en su totalidad especificando tres características en percepción: El tono, la intensidad y el timbre. Estas tres corresponden exactamente a tres características físicas: la frecuencia, la amplitud y la composición armónica también denominada forma de onda.

Fundamentos Físicos

Impedancia acústica específica (Resistencia):Depende de la densidad de masa y de la velocidad de propagación. A mayor densidad, mayor absorción; a mayor absorción, mayor frecuencia.

Z=ρV

Reflexión: Se produce en los límites dentro de los metales. Depende de la geometría del mismo.

Refracción: El haz ultrasónico se desvía dependiendo de la velocidad de propagación y de la densidad del material.

Efecto piezoeléctrico: Fenómeno físico por el cual aparece una diferencia de potencial eléctrico entre las caras de un cristal cuando éste se somete a una presión mecánica.

Transductores piezoeléctricos: Convierte un cambio en la magnitud que se va a medir en un cambio en la carga electrostática o tensión generada a ciertos materiales cuando se encuentran sometidos a cargas.

Ondas Ultrasónicas

Longitudinal

Los desplazamientos de las partículas son paralelos a la prolongación del sonido.

Transversal

Los desplazamientos de partículas son en forma perpendicular a la dirección del haz ultrasónicos, se propagan en sólidos.

Superficial

Son aquellas que se desplazan sobre la superficie del material y penetran a una profundidad máxima de una longitud de onda, también es conocida como ondas de Rayleigh y se propaga solo en sólidos.

Consideraciones Técnicas

Selección del equipo de prueba adecuado.

Conocimiento de los requerimientos específicos de la prueba.

Experiencia y conocimiento de la técnica a utilizar.

La selección deberá ser de acuerdo a las necesidades de inspección y al sistema de transmisión apropiado. Sin embargo, el sistema de transmisión pulso-eco es el más utilizado en la actualidad.

Partes del Equipo

Transductor

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente de salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza, aunque no necesariamente la dirección.

Los transductores pueden ser clasificados en los siguiente grupos de acuerdo a:

Forma de propagar el haz ultrasónico: Haz recto y haz angular.

Técnica de inspección: De contacto y de inmersión.

Número de cristales: Un cristal, dos cristales o dual y de cristales múltiples.

Grado de amortiguamiento: De banda ancha, banda angosta y de amortiguamiento interno.

Aplicaciones especiales: Transductores libres, súper amortiguados, puntuales, periscópicos y con línea de retardo.

Cable coaxial

Un accesorio del sistema de ultrasonido es el cable coaxial, el cual en sus extremos posee conectores los cuales unen al instrumento y al transductor.

...