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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

“ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS” Fecha de la Práctica: 04/07/2018 Fecha de Entrega: 09/07/2018

NOVENO SEMESTRE “A” DOCENTE:

ING. MG. JUAN PAREDES ALUMNOS:

ALEAGA EDUARDO GARCIA TRUMAN MOYA RAUL PEREZ FRANCISCO AMBATO – ECUADOR

Semestre Marzo – Agosto 2018 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE

AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA INGENIERÍA MECÁNICA PRACTICA DE LABORATORIO LABORATORIO

X

TALLER

SIMULACIÓN

CAMPO

CARRERA: Ingeniería Mecánica ASIGNATURA: Ensayos No Destructivos END NIVEL: 9no

PARALELO: “A”

UNIDAD DE ORGANIZACIÓN CURRICULAR ACADÉMICA: Profesionalizante DOCENTE: Ing. Mg. Juan Paredes PERIODO ACADÉMICO: Marzo – Agosto 2018 PRÁCTICA Nº: 09

I. II.

TEMA: “Ensayo de Calibración de equipo de Ultrasonido (UT) Longitudinal-Transversal” OBJETIVO General:  Configurar el equipo de ultrasonido mediante todos los parámetros estandarizados del equipo. Específicos:  Conocer el funcionamiento del equipo de ultrasonido.  Identificar los tipos de transductores existentes y aceptables para el equipo de ultrasonido.  Identificar la probeta de calibración, así como las medidas que resultan importantes para la calibración.  Identificar cada función del equipo de ultrasonido.  Conocer lo que cada función controla y tener criterio sobre la calibración de estas funciones.

III.

MARCO TEÓRICO

¿QUÉ ES LA INSPECCIÓN POR ULTRASONIDOS? El Ensayo por Ultrasonidos es un método de ensayo no destructivo que se fundamenta en el fenómeno de la reflexión de las ondas acústicas cuando se encuentran con discontinuidades en su propagación. La onda será reflejada hasta su fuente de generación si la discontinuidad se encuentra en una posición normal en relación al haz incidente. [1] ULTRASONIDOS CONVENCIONAL Los equipos de Ensayos Convencionales de Ultrasonido trabajan con el principio del envío de un haz pulsado de ultrasonido de alta frecuencia a partir de un transductor de mano o palpador, que se coloca sobre la superficie del objeto que va a ser ensayado. En la inspección manual el Inspector actúa directamente en la ejecución del examen, o sea, es responsable de la correcta aplicación de los procedimientos de inspección, tanto en la manipulación de los palpadores como en la interpretación de los datos. [1] ULTRASONIDOS AVANZADO El Ensayo por Ultrasonidos Automáticos (AUT) con el método pulso-eco, se realiza dividiendo la soldadura en zonas y empleando para cada una de ellas un palpador especifico. Este método de trabajo implica emplear un palpador para cada zona, variando el número de ellos según el perfil y espesor de la soldadura. Los palpadores, montados sobre un carro, se desplazan en sentido circunferencial en torno a la soldadura manteniendo una distancia constante con respecto a la línea central de la misma. [1] Actualmente, con el empleo de la tecnología Phased Array, este tipo de inspección ha experimentado un avance considerable, tanto en el método de trabajo como en la ejecución de la misma. [1] El sistema Phased Array se basa en utilizar palpadores con múltiples cristales. Mediante la selección de un conjunto de ellos y aplicando los retardos apropiados, podemos obtener diferentes ángulos y focos. En la Inspección de Soldadura, esto supone que para lo que antes se empleaban varios palpadores, con esta técnica utilizamos un único palpador. [1] Los Ultrasonidos Automáticos aportan algunas ventajas significativas tales como: [1]  Minimizar el tiempo entre la ejecución del ensayo y el informe de resultados, permitiendo la corrección inmediata de defectos sistemáticos en el proceso y, en consecuencia, reducir el número de reparaciones.  No emplear fuentes radiactivas, siendo innecesaria, por tanto, la delimitación de zonas de exclusión de personal y pudiendo realizar el ensayo próximo al frente de soldadura.  Mayor capacidad de detección de defectos lineales tales como las faltas de fusión.  Permitir la localización de los defectos en profundidad, facilitando el proceso de reparación.  Permitir el dimensionamiento de los defectos en altura, para así poder emplear criterios alternativos de aceptación, como, por ejemplo, el Engineering Critical Assessment. Equipo de Ultrasonido MFD 800B

Imagen 1: Equipo de Ultrasonido MFD 800B Fuente: Autores

Partes del equipo:

Imagen 2: Equipo de Ultrasonido MFD 800B Fuente: MITECH. (2010, diciembre 27). www.periziebaffigi.com. Obtenido Julio 12, 2018, desde www.periziebaffigi.com

1. Cinturón 2. Pantalla LCD 3. Marca del Equipo 4. Ganchos 5. 5 Teclas de menú 6. LED de alarma 7. LED de Energía 8. Teclado 9. Mando giratorio 10. Código del Equipo 11. Soportes 12. Batería.

Funciones del equipo del ultrasonido MFD800B [2] Tabla 1: Funciones del teclado del Equipo MFD800B Fuente: MITECH. (2010, Diciembre 27). www.periziebaffigi.com. Obtenido Julio 12, 2018, desde www.periziebaffigi.com

Funciones del menú principal Equipo de Ultrasonido MFD800B

Figura 2: Teclado del Equipo MFD800B Fuente: MITECH. (2010, Diciembre 27). www.periziebaffigi.com. Obtenido Julio 12, 2018, desde www.periziebaffigi.com

Para acceder a cualquier función: Pulse una de las cinco teclas de menú (F1 ~ F5) para seleccionar un menú. Los menús a través de la parte inferior de la pantalla serán inmediatamente reemplazados por los submenús contenidos en el menú seleccionado. Pulse una tecla de menú (F1 ~ F5) para seleccionar el submenú que contiene la función deseada. [2] Semiautomática calibración de dos puntos: Calibración automática de transductor traslado de origen y / o velocidad del material. [2] Localización de fallas: ruta de sonido pantalla en vivo, proyección (distancia de la superficie), profundidad, amplitud. [2] Defecto de dimensionamiento: falla automática de tamaño utilizando AVG / AVG o DAC, velocidades de informes de aceptación o rechazo defecto. [2] Lectura Digital: Grosor / Profundidad se puede mostrar en lectura digital cuando se utiliza una sonda normal y de trayectoria, Distancia superficie y profundidad se visualizan directamente cuando la sonda ángulo está en uso. [2] Tanto el DAC y el método de evaluación de la amplitud de AVG están disponibles. AWS D1.1. [2] Congelación de Pantalla: La Pantalla de congelación tiene forma de onda y datos de la trayectoria de sonido. [2] Calibración Del Equipo De Ultrasonido MFD800B

Para la ejecución de la calibración de los sistemas de los métodos por Ultrasonidos, se utilizado bloques o trozos con discontinuidades artificiales o superpuestas, que son usados para dos propósitos. Uno de los cuales se refiere a la determinación de las características de operación del instrumento y del transductor, la otra a establecer y reproducir los ecos de indicación de respuesta del instrumento durante los ensayos dé piezas o probetas. [3] Cuando estos bloques son utilizados para determinar las características de operación de un equipo por el método de Ultrasonido, o para establecer una reproducción de las condiciones de ensayo, llamados “Bloques de Calibración”. Cuando estos son usados para comprar la altura de un eco o discontinuidad o la ubicación de la discontinuidad en la probeta a ser ensayada, con respectos a la discontinuidad de referencia que se encuentra en el bloque de calibración, son llamadas “Bloques de Referencia”. En algún caso, los mismos bloques de calibración pueden ser usados para propósitos específicos de calibración como referencia. [3] BLOQUES NORMALIZADOS DE REFERENCIA En el ensayo no destructivo por el método de Ultrasonido, todas las indicaciones de discontinuidades o defectos son comparadas con las recibidas de un bloque normalizados según la norma de referencia. Estos son utilizados para estandarizar los equipos ultrasónicos en ensayos a probetas o piezas en general. La estandarización se realiza por dos importantes razones y fundamentales: [3] 

Analizar el conjunto del equipo con el transductor que se trabaje según cual sea la necesidad así cundo sea requerida.



Seleccionar el nivel de sensibilidad o ganancia que tiene el equipo de Ultrasonido para la detección de discontinuidades según dimensiones aplicaciones que se va a realizar en la probeta- piezas según sus dimensiones en la pieza a ser ensayada.

La evaluación de las discontinuidades se efectuó por comparación de sus indicaciones con las recibidas de una discontinuidad artificial de dimensiones conocidas, a la misma profundidad y en un bloque normalizado de referencia del mismo material. [3]

Entre los bloques de referencia o calibración normalizadas más comunes y más utilizadas, se encuentra cuatro tipos, que son: [3] 

Alcoa Serie A, que es sete de bloques área- amplitud



Alcoa Serie B, sete de bloques distancia- amplitud, también son conocidos como Hitt.



Serie ASTM E-127 (American Society for Testing Materials), set de bloque área- amplitud y distancia- Amplitud.



Bloques I.I.W. (International Institute of Welding) Bloques V-1, Bloques V-2 Bloque de Calibración en Resolución. A continuación, nombraremos el set de bloques que nos compete y con el cual se trabajó para el proceso de evolución y referencia en juntas soldadas en Tanques de Almacenamiento.

Figura 3: Bloque de referencia I.I.W V-1 Fuente: Belzyt, X. (Junio de 01 de 2010). http://www.sistendca.com. Recuperado Julio 06, de 2018, de http://www.sistendca.com

Figura 3: Bloque de referencia I.I.W V-1 Fuente: Belzyt, X. (Junio de 01 de 2010). http://www.sistendca.com. Recuperado Julio 06, de 2018, de http://www.sistendca.com

La forma de calibración está dada por las Instrucciones de Operación del equipo utilizado, tanto para palpadores rectos como palpadores angulares, ambos utilizados en los ensayos. A continuación, se muestra un resumen de las metodologías de calibración considerando la velocidad sónica del material como desconocida. [3] Calibración de palpador recto: [3]       

Se ingresa un valor estimado de la velocidad sónica del material. Se configura el equipo a compuerta doble (Multi Gate). Se acopla el palpador al bloque de referencia. Se mueve el inicio de la Compuerta A hasta cruzarla con el eco primario. Luego se mueve el inicio de la compuerta B hasta cruzarlo con el eco secundario. Se ajusta la velocidad sónica hasta que la distancia mostrada en la línea de estado sea el espesor del objeto medido. Se configura la compuerta nuevamente a Single Gate. Finalmente se debe configurar “P-Delay” –indicador fiel del campo cercano del palpador hasta que la distancia mostrada sea la distancia correcta, en este caso el espesor del bloque de referencia.

Palpadores Los palpadores usados para la inspección fueron de contacto directo; un palpador recto y tres del tipo angular. En la siguiente tabla de muestran los detalles de los palpadores usados. Tabla 2: Tipos de palpadores usados. Fuente: Autores

IV.

LISTADO DE EQUIPOS, MATERIALES Y RECURSOS Tabla 3. Materiales requeridos para la práctica. Fuente: Autores

Equipos y Materiales de la Práctica de Espesores Transductores Longitudinales Equipo de Ultrasonido MFD 800B

Transductor angular

Aceite

Mandil

Casco de Seguridad

Galga de Calibración

Conector transductor-equipo

Tabla 4. Herramientas empleadas en la práctica. Fuente: Autores

V.

ACTIVIDADES A DESARROLLAR Procedimiento para calibración utilizando un transductor longitudinal 1.

Encender el equipo de ultrasonido MFD800B

Figura 4. Encendido del equipo Fuente: Autores

2.

Colocar el tipo de transductor longitudinal a utilizar para la práctica.

Figura 5. Colocación del transductor Fuente: Autores

3.

Pulsar HOME

Figura 6. Pulsar HOME Fuente: Autores

4.

Dirigir con el curso a funciones básicas en el comando BASIC

Figura 6. Dirigir a BASIC Fuente: Autores

5.

En RANGE se calibra con un 50% más la longitud de la regleta de calibración colocamos 150 y la velocidad del sonido longitudinal que es de 5920m/s.

Figura 7. Insertar valores de rango y velocidad. Fuente: Autores

6.

Por defecto en la ganancia se deja un 40%.

Figura 8. Insertar Ganancia. Fuente: Autores

7.

Ir a GATE configuramos la regla que utilicemos sea esta GATE A o GATE A, colocar el inicio (START) en 80 y un ancho (WIDTH) de 25.2.

Figura 9 Configuración de regla, inicio y ancho. Fuente: Autores

8.

Dirigirse a PROBE para configurar el transductor, elegir STRAIGHT (longitudinal), elegir el diámetro (10mm) y la frecuencia (4MHz).

Figura 10. Configuración de transductor STRAIGHT, diámetro y frecuencia. Fuente: Autores

9.

Aplicamos lubricante (aceite) sobre la galga de calibración.

Figura 11. Aplicación de lubricante (aceite). Fuente: Autores

10.

Realizar la calibración final en el parámetro PDELAY girar con la perilla de calibración hasta que coincida en 100 que es la longitud de la probeta.

Figura 12. Calibración con el PDELAY. Fuente: Autores

11.

Comprobar si el instrumento esta calibrado con otra medida de calibración de la probeta.

Gráfico 17. Comprobación de calibración con toma de datos de otra medida. Fuente: Autores

VI.

RESULTADOS OBTENIDOS

CONFIGURACIÓN Y CALIBRACIÓN DEL EQUIPO DE ULTRASONIDO DATOS GENERALES Cliente Lugar

FICM

Marca MFD Voltaje 10-220V

Facultad de Ingeniería Mecánica Fecha 04/07/2017 Equipo de Ultrasonido

Modelo 800B Frecuencia 50-60 Hz Transductores

Informe

Rango de velocidad Número de serie 1000-9999 m/s 623502 Sensibilidad Unidades Pulgadas y 0.1dB milimetros

Tipos Longitudinal y angular

Frecuencia 10-40MHz

Diámetros 10-20mm

Ángulos 60-70º

Medidas 6*7mm

Transversal

2 MHz

NN

60°

8*9

VII.

CONCLUSIONES

06



El ultrasonido utiliza las velocidades longitudinales y angulares de diferentes



materiales. Se utilizó un transductor longitudinal; el transductor contaba con un diámetro de 10



mm y una frecuencia de 4mhz. Para realizar la calibración angular se debe tomar en cuenta las mediciones que tiene en la galga y de acuerdo con el ángulo que se desee, debe coincidir el numero



10 presente en el transductor con el ángulo deseado. Se debe definir los rangos que se observan en la pantalla del equipo de medición para poder tener una mejor visualización de los resultados y en el caso de la



calibración poder observar la longitud de la galga de calibración. El proceso de calibración es un paso importante para el ensayo de ultrasonido, ya que garantiza que el equipo funciona de manera correcta y que muestra valores



confiables para el ensayo. La calibración se debe realizar siempre que se cambia de transductor, se cambia de material y cuando se va realizar la primera medición, siempre para garantizar que



las mediciones sean las correctas. Al momento de observar la longitud de la onda se puede observar que esta tiene un instante en que es más pronunciada, por lo que al momento de medir es necesario buscar este punto ya que significa que es donde la señal está mejor por lo que los datos que muestre este punto son más precisos.

VIII.

RECOMENDACIONES 

Tener presente que tipo de transductor estamos ocupando si es longitudinal o

 

transversal. Tener presente que tipo de velocidad vamos a ocupar longitudinal o transversal. Tener en cuenta el tipo de material para ocupar la velocidad angular o transversal

   

correspondiente. Revisar la batería del equipo para que no se apague durante la práctica. Tener todos los accesorios del equipo necesario a mano. Trabajar con los rangos y ganancias previamente vistas con el profesor. Utilizar el acoplarte para que no exista variaciones extrañas al momento de realizar



la calibración. Limpiar la galga de calibración antes y después de la práctica para que no exista



alguna suciedad que pueda alterar la calibración. No cambiar de datos en las opciones que no fueron explicadas en clase para no desconfigurar el equipo de medición.



Después de realizada la práctica guardar el equipo con todos los accesorios, para que estos no se extravíen o sufran daños.

IX.

BIBLIOGRAFÍA

[1] SCI. (2016). Ensayo por ultrasonido. Julio 6, 2018, de SCI CONTROL &

INSPECCION Sitio web: https://scisa.es/ensayos-no-destructivos-y-laboratoriometalurgico/ensayos-no-destructivos/inspeccion-por-ultrasonidos/ [2] G. Villavicencio Pérez, “ESTUDIO DE LOS MÉTODOS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS BAJO LA NORMA API 650 Y SU INCIDENCIA EN LA EVALUACIÓN DE JUNTAS SOLDADAS EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO.”, Ingeniero, UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO, 2015. [3] E. RODRÍGUEZ PAREDES, "Estudio de la efectividad del ensayo de ultrasonido para inspección estructural a aceros A 37 -24 ES de calidad SAE 1020.", Ingeniro, Universidad Austral de Chile, 2014. X.

ANEXOS