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1 ULTRASONIDO OBJETIVO: Determinar defectos internos, superficiales, discontinuidades. En materiales ferrosos y no ferrosos, medir espesores de paredes.

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1 1 ULTRASONIDO OBJETIVO: Determinar defectos internos, superficiales, discontinuidades. En materiales ferrosos y no ferrosos, medir espesores de paredes. Los defectos se visualizan en un osciloscopio de rayos catódicos. Es un ensayo subjetivo, debido a que no queda ningún documento del ensayo Un sólido esta formado por moléculas fuertemente unidas atraídas entre si y que se encuentran distribuidas en forma regular y geométrica, si producimos una perturbación, esta se propaga en todo el medio, en forma de ondas.

2 2 ULTRASONIDO ONDAS LONGITUDINALES. Si un cuerpo vibra, sus partículas se mueven alrededor de su posición de equilibrio, si su dirección es la misma de su propagación estamos en presencia de ondas longitudinales. Como las partículas son atraídas hacia su posición de equilibrio por sus vínculos elásticos, no hay un transporte de materia, solo hay un transporte de energía, las ondas sonoras, son ondas mecánicas que transportan energía.

3 3 ONDAS TRANSVERSALES. Cuando la dirección de propagación esta a 90 grados,del movimiento de las partículas, estamos en presencia de ondas transversales. Como la propagación de las ondas es función de los módulos de elasticidad. En los sólidos ambos módulos, longitudinal y transversal son distintos de cero, y en los fluidos el transversal vale cero, por lo tanto en los sólidos se propagan ondas longitudinales, transversales, y combinadas, mientras que en los fluidos ( líquidos y gases), solo longitudinales. En los fluidos no existen ondas transversales. ULTRASONIDO

4 4 f: frecuencia, Hz ( Hertz) : 1 ciclo/ segundo ONDAS SONICAS NO AUDIBLES f < 16 Hz ONDAS SONICAS AUDIBLES 16 Hz < f < 20 KHz ONDAS ULTRASONICAS f > 20 KHz 20 KHz para hormigón. 20 MHz para metálicos, lo común 1 a 12 MHz 4

5 5 ULTRASONIDO LAS ONDAS ULTRASONICAS SE GENERAN A PARTIR DEL EFECTO PIEZOELECTRICO El efecto piezoeléctrico consiste en la propiedad que tienen ciertos cristales, que al ser cortados según determinada orientación, y serle aplicada una presión mecánica entre sus caras, generan una descarga eléctrica Esta descarga será positiva en una cara y negativa en la otra, Al invertirse el signo de las cargas se invierte el sentido de la descarga. Inversamente si se aplican cargas eléctricas a las caras del cristal, Este se comprime o tracciona según sea el signo de las cargas eléctricas, produciéndose vibraciones u ondas mecánicas. 5

6 6 ULTRASONIDO ENTONCES APLICANDO UN ELEMENTO CONDUCTOR SOBRE UNA CARA DEL CRISTAL Y ALIMENTANDOLO CON UNA TENSION ELECTRICA. EL CONJUNTO FUNCIONA COMO UN GENERADOR DE ONDAS MECANICAS. EN ESTE CASO ULTRASONIDO.

7 7 ULTRASONIDO Los materiales comunes son: Cuarzo y Sulfato de litio. En las cerámicas: Titanato de Ba, metaniobato de Pb y zirconato de Pb. El conjunto se llama palpador o cabezal, puede ser emisor, receptor o emisor y receptor en el mismo cabezal.

8 8 ULTRASONIDO INCIDENCIA OBLICUA Cuando una onda incide, bajo un determinado angulo, respecto a la normal, en una superficie que limita a 2 medios ( 1 y 2). Parte del haz es reflejado y parte es transmitido al medio 2, produciéndose el fenómeno de refracción, este ángulo dependerá del ángulo de incidencia inicial y de la velocidad del sonido de los materiales 1 y 2.

9 9 ULTRASONIDOINCIDENCIA OBLICUA Es aplicable a estos fenómenos la ley de Snell r = reflejada d = refractada

10 10 ULTRASONIDO TRANSFORMACION DE ONDAS Onda longitudinal Onda transversal

11 11 ULTRASONIDOANGULOS LIMITES MEDIO 1 ACERO\ MEDIO 2 PLEXIGLAS

12 12 ULTRASONIDO ANGULOS LIMITES Si α L 1 = 57,8° en el medio 1, en el medio 2 es: α T 2 = 90º Cuando el haz transversal tiene 90º las ondas se propagan como ondas superficiales. ( 2do. Angulo límite)

13 13 ULTRASONIDOANGULOS LIMITES MEDIO 1 PLEXIGLAS MEDIO 2 ACERO 1er. ANGULO LIMITE α L1 = 27,6 º α T2 = 33º Al desplazar el haz incidente y aumentar el ángulo α, en el 2do. medio el haz refractado longitudinal se sigue abriéndo, se va adelantando, cuando el ángulo α incidente llega a los 27,6º, el ángulo α transversal tiene 33º, la onda longitudinal refractada tiene 90 º y no aparece en el 2do medio

14 14 ULTRASONIDOANGULOS LIMITES MEDIO 1 PLEXIGLAS MEDIO 2 ACERO 2do ANGULO LIMITE α L 1 = 57,8º α T 2 = 90º Si seguimos variando el angulo αL 1, a α L 2, la onda transversal refractada, deja tambien el medio 2, α L 1 = 57,8º α T 2 = 90º

15 15 ULTRASONIDO ANGULOS LIMITES PRACTICOS PARA PALPADORES ANGULARES 1er. ANGULO LIMITE α T2 = 35º 2do ANGULO LIMITE α T2 = 80º

16 16 ULTRASONIDO Las ondas acusticas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acustica

17 17 ULTRASONIDO Las ondas acústicas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acústica

18 18 Las ondas acústicas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acústica ULTRASONIDO

19 19 ULTRASONIDO Las ondas acústicas dependen de la velocidad del sonido en el medio y de la impedancia acústica

20 20 ULTRASONIDO

21 21 ULTRASONIDO IMPEDANCIA ACUSTICA LA IMPEDANCIA ACUSTICA ( Z ) ES UNA CONSTANTE DEL MATERIAL Si un medio posee baja impedancia, ofrece baja resistencia a la propagación del sonido. Se puede decir que la impedancia es una resistencia que se opone a las vibraciones.

22 22 ULTRASONIDO IMPEDANCIA ACUSTICA LA IMPEDANCIA ACUSTICA ( Z ) ES UNA CONSTANTE DEL MATERIAL La impedancia esta relacionada con la densidad (d ) y la velocidad del sonido en el medio ( c ) z = d x c La relación de impedancia de los materiales establece la proporción del poder de transmisión de las ondas dentro de un material de impedancia diferente

23 23 ULTRASONIDO IMPEDANCIA ACUSTICA Tabla comparativa de parámetros

24 24 ULTRASONIDO IMPEDANCIA ACUSTICA

25 25 ULTRASONIDO IMPEDANCIA ACUSTICA Acero al carbono z= 466 x 10 4 g/ cm2x seg. Aire z = 0,004 x 10 4 g/ cm2x seg.

26 26 ULTRASONIDO PALPADOR LONGITUDINAL EMISOR - RECEPTOR PARA TRABAJOS ESPECIALES O PARA CONTROLES CONTINUOS PUEDE USARSE UN PALPADOR EMISOR Y OTRO RECEPTOR Los palpadores con plaquitas de cuarzo son los mas resistentes al desgaste. Si utilizamos otro debemos usar un protector de goma

27 27 ULTRASONIDO PALPADOR LONGITUDINAL EMISOR - RECEPTOR 27

28 28 ULTRASONIDO SENSIBILIDAD: Es función de la cantidad de energía eléctrica que se transforma en energía mecánica. RESISTENCIA AL DESGASTE: es cuando se usa el cristal sin protector El mas resistente es de cristal de cuarzo. PODER RESOLUTIVO:Es la mayor o menor separación entre dos ecos de fondo, aun cuando el escalón de la pieza sea mínimo. Con un palpador con un gran poder resolutivo se pueden observar 2 ecos consecutivos producidos por un escalón muy mínimo.

29 29 ULTRASONIDO

30 30 ULTRASONIDO PALPADOR S – E Para determinar fallas cerca de la superficie o medir espesores.

31 31 ULTRASONIDO PALPADORES ANGULARES

32 32 ULTRASONIDO PALPADORES ANGULARES

33 33 ULTRASONIDO DETECCION DE FALLAS CON PALPADORES ANGULARES

34 34 ULTRASONIDO DETECCION DE FALLAS CON PALPADORES ANGULARES

35 35 ULTRASONIDO

36 36 ULTRASONIDO DETERMINACION DE LUGAR FISICO DE LA FALLA

37 37 ULTRASONIDO DETECCION DE FALLAS EN PIEZAS CURVAS

38 38 ULTRASONIDO NOMENCLATURA DE LOS PALPADORES Q = Cuarzo B= Titanato de Ba K = Cristal especial El Numero indica la frecuencia en MHz ( p/e : B 2 ) La letra S después de la frecuencia indica que tiene suela protectora ( B2S) La letra T luego de la frecuencia, estancos al agua, Q 4 T La letra M antes de la nomenclatura, significa miniatura,M Q

39 39 ULTRASONIDO NOMENCLATURA DE LOS PALPADORES La letra S antes de la M, significa subminiatura, S M Q Ejemplo general de un palpador longitudinal: S M B 6 S SUBMINIATURA-TITANATO DE Ba- 6 MHz – SUELA PROTECTORA. La letra W antes de la nomenclatura significa palpador angular (W B). Frecuentemente se presentan W 45 o M W 45, son de Titanato de Ba y 4,5 MHz Si tiene la letra O son para ondas superficiales. Las letras SE significa que son 2 cristales independientes (Emisor y Receptor)

40 40 ULTRASONIDO ESQUEMA DEL EQUIPO GENERADOR DE ULTRASONIDO

41 41 ULTRASONIDO TODO INSTRUMENTO DE ANALISIS DE DETECCION DE FALLAS,MEDICION DE ESPESORES, ETC, POR ULTRASONIDO, CONSTA BASICAMENTE DE - GENERADOR DE IMPULSOS. - RECEPTOR AMPLIFICADOR - OSCILOGRAFO DE RAYOS CATODICOS. El aparato y su funcionamiento es independiente del palpador utilizado, pero la preparación del equipo se debe realizar en función del palpador a utilizar.

42 42 ULTRASONIDO ACOPLAMIENTO, Para que se produzca el pasaje del haz de ondas ultrasónicas desde el palpador hacia la pieza y viceversa es necesario que no haya aire entre ambos, para ello se usa un elemento que se llama acoplamiento, puede ser agua, grasa, vaselina, aceite etc.

43 43 ULTRASONIDO La cantidad de botones de comando etc. que tiene el equipo depende del modelo, antigüedad y algun otro elemento particular. Pero esencialmente todos tienen RANGO O RANGE: Regula el campo de aplicacion del equipo, esta graduado en unidades de distancia, mm, metros. Suele tener 2 botones, uno de ajuste grueso y otro de ajuste fino. Regula la velocidad de desplazamiento del punto luminoso y permite la apertura y/o cierre de la distancia entre ecos, de esa manera se puede ubicar el cero del aparato. 43

44 44 ULTRASONIDO DESPLAZAMIENTO O DELAY: Este es un corrimiento del cero, permite desplazar los ecos, manteniendo la distancia y el paralelismo entre ellos, constante. AMPLIFICADOR: Con este control se puede variar la altura de los ecos. Esta graduado de decibeles.

45 45 ULTRASONIDO TRANSMISION POR TRANSPARENCIA Se evalúa la cantidad de ondas ultrasónicas que se trasmite y que se recibe, sirve esencialmente para el control 100% automático, como el caso de la palanquillas

46 46 ULTRASONIDO PROCEDIMIENTO POR IMPULSO Y ECO Se basa en la medición del tiempo que pasa entre la transmisión del haz ultrasónico desde la superficie elegida y el eco de fondo o el eco de cualquier discontinuidad que exista en el camino

47 47 ULTRASONIDO ONDAS TRANSVERSALES

48 48 ULTRASONIDO ONDAS DE SUPERFICIE

49 49 ULTRASONIDO

50 50 ULTRASONIDO CALIBRACION DEL EQUIPO. CON UNA PROBETA V 1/5 Calibración del equipo en unión con la probeta patrón V1/5, esta es de acero SAE 1022, forjado, templado y revenido y rectificada. Calibración del equipo para ser usado con palpador normal

51 51 ULTRASONIDO CALIBRACION DEL EQUIPO CON PROBETA V 1/5 Rango de 100 mm. Se coloca grasa sobre el patrón para que haga de acople, luego se verifica que el eco de emisión este sobre la izquierda de la pantalla, entoces aparecerán los ecos de fondo. Ubicaremos el 1er. eco de fondo en cero (0) y luego los restantes, jugando con el rango y el delay, una vez ubicados los ecos, con el delay corremos toda la pantalla hasta que el primer eco esté en

52 52 ULTRASONIDO CALIBRACION DEL EQUIPO. EN UNION CON UNA PROBETA V 1/5 Utilizando el rango de 250 mm podemos poner 10 ecos de fondo. Si calibramos con la parte de 100 mm, podemos calibrar en la escala de 100 mm o en la escala de 250 mm. Siempre necesitamos como mínimo 2 ecos de fondo para poder calibrar

53 53 ULTRASONIDO ONDAS LONGITUDINALES RANGO DE 100 mm PROBETA V1/5 53

54 54 ULTRASONIDO ONDAS LONGITUDINALES RANGO DE 250 mm PROBETA V I /5 54

55 55 ULTRASONIDO Calibración en unión con un palpador S-E Estos palpadores se calibran con patrones especiales debido a que un cristal emite y otro cristal recibe La probeta es escalonada de poco espesor, 2,4,6,8 y 10 mm Si usamos un aparato que tenga una escala de 10 mm, calibramos en forma sucesiva con 2 alturas.

56 56 ULTRASONIDO

57 57 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON LA PROBETA V2

58 58 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON LA PROBETA V2

59 59 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON LA PROBETA V1/5

60 60 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

61 61 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

62 62 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

63 63 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

64 64 ULTRASONIDO CALIBRACION DE PALPADORES ANGULARES CON BORDE DE CHAPA

65 65 ULTRASONIDO COMPARACION DE METODOS

66 66 ULTRASONIDO INMERSION

67 67 ULTRASONIDO INMERSION

68 68 ULTRASONIDO PALANQUILLA

69 69 ULTRASONIDO PALANQUILLA

70 70 ULTRASONIDO PALANQUILLA

71 71 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA NORMAL

72 72 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA NORMAL

73 73 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

74 74 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

75 75 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

76 76 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR

77 77 ULTRASONIDO SOLDADURA INCIDENCIA ANGULAR


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