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LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES

ENSAYON3 - ENSAYO DE ULTRASONIDO

I.- OBJETIVO

Determinar la posicin y tamao de todo tipo de fallas en diferentes

metales.

Obtener conceptos bsicos sobre el funcionamiento y principios utilizados

para la realizacin del ensayo de ultrasonido.

II.- INTRODUCCION

Los ensayos no destructivos son una herramienta til para determinar la calidad

del material ensayado, pero en ningn caso reemplazan a los destructivos.

En el caso de estructuras de dudosa calidad, ya sea afectada por esfuerzos o

elementos agresivos, se suele aplicar esta tcnica con el fin de efectuar un

diagnstico preliminar del elemento en estudio.

Efectuado ste, se podrn investigar las zonas con mayor dao con tcnicas

destructivas, y emitir una opinin ms fundada sobre la estructura. En general se

puede sealar, que los ensayos no destructivos son la etapa previa de los

ensayos.Entre las pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasnico. Con

esta prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras

caractersticas. Esto se logra a travs de mediciones de la velocidad ultrasnica

sobre el material que se va a probar.

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III.- FUNDAMENTO TEORICO

TEORIA DEL ENSAYO

Las pruebas por ultrasonido son una forma de aseguramiento de la calidadaplicadas para garantizar la solidez y la calidad del acero laminado o del acero

creado en fbricas para una gran variedad de propsitos. Esto es importante para

los compradores, que a menudo quieren alta calificacin de acero para proyectos

especficos. Es una prueba de ensayo importante, y muchas empresas ofrecen

informacin precisa sobre para qu se utilizan los dispositivos ultrasnicos y cmo

se hacen pruebas en el acero. Por lo general, cada hoja individual es ensayada,

ya sea en una cinta transportadora (con un dispositivo montado por ultrasonidos) o

con la mano (con un dispositivo porttil).

Debido a las fuerzas interatmicas que existen entre las partculas adyacentes del

material, un desplazamiento en un punto induce un desplazamiento en los puntos

vecinos y as sucesivamente, originando entonces una propagacin de ondas de

esfuerzo-deformacin. El desplazamiento real material que se produce en las

ondas ultrasnicas es extremadamente pequeo.

La amplitud, modo de vibracin y velocidad de las ondas se diferencian en los

slidos, lquidos y gases debido a las grandes diferencias que entre las distancias

de sus partculas internas. Estas diferencias influencian las fuerzas de atraccin

entre partculas y el comportamiento elstico de los materiales.

La relacin de velocidad con frecuencia y longitud de onda est dada por:

V = f.

Dnde V es velocidad (en metros por segundo), f es la frecuencia (en Hertz) y es

la longitud de onda (en metros por ciclo).

Velocidad:La velocidad de propagacin es la distancia recorrida por la onda

dividido por el tiempo empleado para recorrer esa distancia. La velocidad de los

ultrasonidos en un material determinado depende de la densidad y elasticidad del

medio que a su vez varan con la temperatura. La relacin es directa, es decir, a

mayor densidad del medio, mayor ser la velocidad de transmisin de los

ultrasonidos.

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Frecuencia: Es el nmero de oscilaciones (vibracin o ciclo) de una partcula por

unidad de tiempo (segundo). La frecuencia se mide en Hertz (Hz). Un Hertz es una

oscilacin (ciclo) por segundo. Como los ultrasonidos son ondas de alta

frecuencia, se utiliza como medida bsica el Mega Hertz (MHz) que es igual a un

milln de Hz.

Longitud de onda: Es la distancia que existe entre dos puntos que se encuentran

en el mismo estado de vibracin.

Amplitud: Es el mximo cambio producido en la presin de la onda, es decir la

distancia mxima que alcanza la partcula vibratoria desde su posicin inicial de

reposo (altura de la curva senoidal).

La amplitud se relaciona con la intensidad. De este modo si aumentamos la

intensidad de una onda determinada aumentaremos su amplitud. Durante la

transmisin de las ondas, por efecto de su interaccin con el medio, disminuye la

intensidad de la onda en funcin de la distancia recorrida y como consecuencia se

produce una disminucin de su amplitud.

Perodo: Es el tiempo de una oscilacin completa, es decir lo que tarda el sonido

en recorrer una longitud de onda.

Intensidad: Es la energa que pasa por segundo a travs de una superficie de

rea unidad colocada perpendicularmente a la direccin de propagacin delmovimiento.La intensidad disminuye con la distancia.

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TIPOS DE ENSAYOS DE ULTRASONICOS

TA-LRUT (Tank Annular Long Range Ultrasonics)

Tcnica de inspeccin que evala la condicin de

la chapa anular de los fondos de tanques de

almacenaje de acero al carbono.

Las pruebas ultrasnicas son utilizadas en los

ecogramas (vista tipo A-SCAN),para construir dados

de perfiles (vista tipo B-SCAN) o cartografas (vista

tipo C-SCAN) con profundidades determinadas

ofertando equipo o sistema ideal para localizacin,

cuantificacin y forma de los daos en el material sin

alteracin.

Las soluciones de Ultrasonidos EURO PHYSICAL ACOUSTICS son las

siguientes:

LSI : Medidas y diagnosis por Ultrasonidos automatizados (Large

Structure Inspection System)

Medidas de espesores residuales de pared en forma

de perfil (vista B-Scan) o decartografa (vista C-SCAN).

El sistema tiene como principal caracterstica ejecutar

la inspeccin por ultrasonido en recipientes a presin,

techos, costados, fondos de tanque y tuberas en forma

rpida y eficiente

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Mtodo TOFD : Inspeccin de soldaduras por ultrasonidos automticos

Deteccin y caracterizacin (dimensin, profundidad,

etc) de fisuras en las soldaduras.

IRIS : Inspeccin de tubos por ultrasonidos por inmersin

Control peridico de la integridad desde los tubos y

tuberas, calderas, condensadores, etc.

TUBESCAN : Diagnosis del estado de degradacin de la tubera con el

mtodo por ultras

Localizacin C-SCAN rpida C-Scan de tubos y

tubera, pequeos y largos dimetros, calderas,

condensadores, etc.

http://www.epandt.com/es/services_ut_es.html#tubescanhttp://www.epandt.com/es/services_ut_es.html#tubescanhttp://www.epandt.com/es/services_ut_es.html#tubescan

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IV.- MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

Existen varios tipos de equipos, pero en lo esencial poseen transductores capaces

de marcar el tiempo de propagacin de una onda a travs del material.

V.- PROCEDIMIENTO

Cuidadosamente se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se

toman tres lecturas como mnimo, anotando el tiempo de propagacin de la onda

en el material y la distancia entre transductores o terminales; estas distancias no

deben exceder de 400 mm y se recomienda que sean lo ms constantes posibles

para asegurarse de que las lecturas obtenidas sean uniformes.

Una vez que la onda se transmite a travs del material, es captada por el

transductor receptor, el cual convierte la energa mecnica de la onda en pulso

electrnico. Despus de recibido, se obtendr el tiempo de propagacin de la onda

en el material que, junto con la distancia entre transductores, nos ayudar a saber

la velocidad de pulso. Esta velocidad se compara con diferentes criterios

existentes y es as como se conocer el estado del material ensayado.

Se debe asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la

superficie del material. Esto se logra colocando entre la superficie del material y

los transductores un gel acoplante. En superficies muy rugosas se deber efectuar

un tratamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie del material

se debe:

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- Procurar no moverlos, ya que se puede generar ruido y consecuentemente

lecturas errneas.

- Mantener firmes los transductores hasta que la lectura sea definida.

Mientras sea posible deber utilizarse la transmisin directa, ya que proporciona la

mxima sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien definida. Sin

embargo, algunas veces tiene que examinarse el material mediante el uso de

trayectorias diagonales y, en estos casos, la semidirecta puede usarse tomando

en cuenta que la distancia que se va a medir ser en diagonal, aplicando el

teorema de Pitgoras.

La transmisin indirecta es la menos satisfactoria, ya que adems de su relativa

insensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que usualmente tienen la

influencia de la capa del material cercana a la superficie, que no sern

representativas del material en estratos ms profundos. An ms, la longitud de la

trayectoria est menos definida y no resulta satisfactorio el tomarla como la

distancia de centro a centro de los transmisores; para corregir esto perfectamente,

debe adoptarse el mtodo mostrado en la figura siguiente, para determinar la

velocidad de pulso.

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En este mtodo, se coloca el transmisor en un punto elegido de la superficie y el

receptor sobre los puntos sucesivos a lo largo de una misma lnea, la distancia

centro a centro se obtiene directamente para cada punto, con su tiempo de

propagacin respectivo. El inverso de la pendiente de la lnea recta dibujada entre

dos puntos de la grfica de distancia en contraposicin con el tiempo, nos da la

velocidad promedio del pulso en la superficie. (Ver la figura adjunta)

Pend= (t2-t1)/(X2-X1)

V= 1/ Pend

V= (X2-X1)/(t2-t1)

VI.- DATOS PROGRAMADOS

KARL DEUTSCH VELOCIDAD LONGITUDINAL VELOCIDAD TRANSVERSAL

ACERO 5.92 m/s 3.23 m/s

X4

X3

X2

X1

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VII.- CONCLUSIONES Y/U OBSERBACIONES

Se estudi toda la informacin terica necesaria acerca de la prueba no

destructiva de ultrasonido.

La prueba de ultrasonido es realizada mediante la emisin de un sonido de

alta frecuencia que nos indica los defectos de nuestro material a travs de

la pantalla de un osciloscopio.

Al efectuar la prueba de ultrasonido a nuestras "probetas" se pudo observar

fsicamente cual es el procedimiento a seguir para la realizacin de la

prueba. As mismo se determin el defecto que presentaba nuestra probeta

pudiendo determinar la distancia a la cual se encontraba.

Se observ fsicamente cual es equipo necesario para realizar la prueba deultrasonido siendo estos: Una fuente de poder, un osciloscopio, un

palpador, acoplante y la probeta.

Tambin se realizaron los clculos pertinentes para la determinacin de los

parmetros siguientes: Longitud de onda, ngulo de divergencia, campo

cercano y dimetro del defecto.

Tambin se observ que si la frecuencia aumenta el poder resolutivo ser

menor y el campo muerto de los ecos de fondo disminuir.

Los materiales sometidos a la prueba de ultrasonido deben de ser de forma

regular y de materiales no porosos. Por otro lado encontramos que tanto los

materiales ferrosos como los no ferrosos pueden ser sometidos a esta

prueba.

La prueba de ultrasonido nos permite localizar defectos de tipo interno tales

como: poros, grietas, rechupes, defectos de soldadura, etc.

Algunas de las ventajas de esta prueba son: Es usada en cualquier tipo de

material, puede obtenerse un registro en papel, se determinan defectos

internos y sus superficiales.

Algunas de sus desventajas son: Se requiere de personal calificado, costo

inicial elevado por el tipo de equipo necesario para realizar la prueba.

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VIII.- REFERENCIAS

http://www.monografias.com/trabajos14/ultrasonido/ultrasonido.shtml

http://www.epandt.com/es/services_ut_es.html#haut

http://www.slideshare.net/omarmo/ultrasonido-13865879

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/Vol8_n1/a05.

PDF

APUNTES DE CLASES.

http://www.monografias.com/trabajos14/ultrasonido/ultrasonido.shtmlhttp://www.epandt.com/es/services_ut_es.html#hauthttp://www.slideshare.net/omarmo/ultrasonido-13865879http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/Vol8_n1/a05.PDFhttp://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/Vol8_n1/a05.PDFhttp://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/Vol8_n1/a05.PDFhttp://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/Vol8_n1/a05.PDFhttp://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/indata/Vol8_n1/a05.PDFhttp://www.slideshare.net/omarmo/ultrasonido-13865879http://www.epandt.com/es/services_ut_es.html#hauthttp://www.monografias.com/trabajos14/ultrasonido/ultrasonido.shtml