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Ultrasonido Nivel I

Ultrasonido Industrial Nivel I Fórmulas, Gráficas, Códigos y Ejemplos Manual de Instrucción

Parte No. 123-456-300 Rev. 27.01.2007

Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Ultrasonido Nivel I

INDICE Introducción

6

i. ii. iii. iv.

¿Qué son las pruebas no destructivas? Antecedentes históricos Falla de materiales Clasificación de las Pruebas no-destructivas

6 6 6 9

1. Pruebas no-destructivas superficiales 2. Pruebas no-destructivas volumétricas 3. Pruebas no-destructivas de hermeticidad

9 10 10

Razones para el uso de PND Factores para la selección de PND Calificación y certificación del personal de PND

10 11 11

v. vi. vii.

Capitulo Uno: Principios de Ultrasonido

16

i. ii. iii.

Principios de Ultrasonido Inspección por Ultrasonido Onda Ultrasónica

16 17 20

1. 2. 3. 4.

21 21 21 22

iv. v. vi.

Ciclo Longitud de Onda Frecuencia Velocidad acústica

Modos de onda Generación de Vibraciones Ultrasónicas Características de Propagación de la Onda Ultrasónica

23 27 38

Capitulo dos: Introducción al Equipo Ultrasónico

54

i. ii.

Instrumentos ultrasónicos Instrumentos ultrasónicos medidores de espesores

54 54

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

54 55 59 60 60 61 61 61 61

Principios de la medición de espesores de pared por ultrasonido Métodos para la medición de espesores de pared por ultrasonido Límites de la medición de espesores por ultrasonido Medición de espesores de pared por ultrasonido Influencia del material inspeccionado Influencia de las modificaciones en la temperatura Medición del espesor de pared residual o remanente Aplicación del acoplante Selección del palpador

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a) b) c) d)

Duplicando las lecturas de la medición Precisión de la medición Corrección de la trayectoria en “V” Ajuste del cero (retardo) del palpador

10. Información de aplicación 11. Descripción de controles y funciones de un instrumento ultrasónico medidor de espesores a) Revisión del funcionamiento de un medidor de espesores ultrasónico b) Características especiales del DMS 2 c) Controles para la operación del DMS 2 iii.

63 63 63 64 65 67 67 68 69

Instrumentos ultrasónicos detectores de fallas

74

1. Descripción de circuitos 2. Revisión del funcionamiento y descripción de controles del detector de fallas ultrasónico modelo USM 35 3. Revisión del funcionamiento y descripción de controles del detector de fallas ultrasónico modelo USN 60

75 78 90

Capitulo tres: Técnicas de Inspección

101

i. ii.

Acoplante Métodos y técnicas de inspección

101 102

1. Métodos de acoplamiento 2. Técnicas de inspección 3. Métodos de presentación de información

104 106

Detección de discontinuidades

109

1. Detectabilidad 2. Sensibilidad 3. Resolución

109 112 113

Calibración del instrumento ultrasónico

113

1. 2. 3. 4. 5.

114 114 114 115 116

iii.

iv.

Ajuste de la distancia de barrido y del rango Ajuste de ganancia Influencia de disturbios Reflectores de referencia Bloques de patrón

Capitulo cuatro: Consideraciones Prácticas.

119

i.

120

Métodos de inspección

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ii. iii.

1. Contacto 2. Inmersión 3. Ventajas y desventajas de los métodos de inspección

120 120 120

Ensayos con incidencia normal Técnicas de inspección por contacto

121 121

1. Técnica con haz recto 2. Técnica con haz angular

121 121

a) Inspección de soldaduras por ultrasonido b) Determinando la posición de una discontinuidad detectada con haz angular

iv. v.

122 124

3. Técnica con onda superficial 4. Técnica con transductores duales 5. Técnica con transductores con línea de retardo

125 126 126

Interpretación de la señal Evaluación de discontinuidades

126 127

1. Métodos de evaluación

128

a) Método de evaluación por comparación con reflectores de referencia o de discontinuidades menores b) Método de evaluación por caída de amplitud o de discontinuidades Mayores

128 131

Capitulo cinco: Procedimientos de Calibración

132

i.

USM 35X Ajuste Inicial

132

1. Calibrando el rango de la pantalla 2. Seleccionando el punto de medición

133 133

Calibración con transductores de haz recto y de haz angular Calibración con transductor de doble elemento, dual (TR)

133 136

1. Error en la trayectoria en V 2. Velocidad del material más alta

137 137

USN 60 Ajuste Inicial Calibrando el equipo para transductores de haz recto y de haz angular

138 139

1. Uso de AUTOCAL para calibrar el equipo 2. Comprobación de los resultados de la calibración

139 141

ii. iii.

iv. v.

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Capitulo seis: Ejercicios prácticos usando el USM 35

142

i.

Práctica No. 1

142

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

142 142 142 142 142 143 145 147 149 150 151

ii.

iii.

Objetivo Introducción Alcance Documentos de referencia Equipo Ajustes previos Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma manual Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma automática Ajuste de sensibilidad Verificación del poder de resolución Práctica de inspección

Práctica No. 2

151

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

151 151 151 151 151 152 154 156 158

Objetivo Introducción Alcance Documentos de referencia Equipo Ajustes previos Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma manual Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma automática Práctica de inspección

Práctica No. 3

158

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

158 159 159 159 159 160 162 168 169 175

Objetivo Introducción Alcance Documentos de referencia Equipo Ajustes previos Calibración empleando el bloque IIW tipo 1 Calibración empleando el bloque IIW tipo 2 modificado Calibración empleando el bloque AWS tipo DSC Calibración empleando un bloque de prueba 2 y similar

Capitulo siete: Códigos y especificaciones

182

Capitulo ocho: Tablas y Fórmulas

183

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INTRODUCCION i.

¿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, por lo cual se definen como: “El empleo de propiedades físicas o químicas de materiales, para la evaluación indirecta de materiales sin dañar su utilidad futura”. Se identifican comúnmente con las siglas: PND; y se consideran sinónimos a: Ensayos no destructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos.

ii.

Antecedentes históricos El método de prueba no destructiva original, y más antiguo, es la inspección visual; una extensión de esta prueba son los líquidos penetrantes, el inicio de los cuales es considerado con la aplicación de la técnica del “aceite y el talco (blanqueador)”. A continuación se proporciona una serie de fechas relacionadas con acontecimientos históricos, descubrimientos, avances y aplicaciones, de algunas pruebas no destructivas.

iii.

1868

Primer intento de trabajar con los campos magnéticos

1879

Hughes establece un campo de prueba

1879

Hughes estudia las Corrientes Eddy

1895

Roentgen estudia el tubo de rayos catódicos

1895

Roentgen descubre los rayos “X”

1896

Becquerel descubre los rayos "Gamma"

1900

Inicio de los líquidos penetrantes en FFCC

1911

ASTM establece el comité de la técnica de MT

1928

Uso industrial de los campos magnéticos

1930

Theodore Zuschlag patenta las Corrientes Eddy

1931

Primer sistema industrial de Corrientes Eddy instalado

1941

Aparecen los líquidos fluorescentes

1945

Dr. Floy Firestone trabaja con Ultrasonido

1947

Dr. Elmer Sperry aplica el UT en la industria

Falla de materiales Debemos aclarar la diferencia entre productos, de acuerdo con sus aplicaciones:

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•

Algunos productos son usados únicamente como decorativos, o tienen requisitos de resistencia a esfuerzos tan bajos que son normalmente sobre diseñados, estos materiales pueden requerir la inspección solamente para asegurar que mantienen su calidad de fabricación, como el color y acabado.

•

Los productos o materiales que necesitan pruebas y evaluación cuidadosa son aquellos utilizados para aplicaciones en las cuales deben soportar cargas, temperatura, etc.; bajo éstas condiciones la falla puede involucrar el sacar de operación y desechar el producto, reparaciones costosas, dañar otros productos y la pérdida de la vida humana.

Se define como ”Falla” a: “el hecho que un artículo de interés no pueda ser utilizado”. Aunque un artículo fabricado es un producto, el material de ese producto puede fallar; así que los tipos de falla del material y sus causas son de gran interés. Existen dos tipos generales de falla: una es fácil de reconocer y corresponde a la “fractura o separación en dos o más partes”; la segunda es menos fácil de reconocer y corresponde a la “deformación permanente o cambio de forma y/o posición”. Es de gran importancia conocer el tipo de falla que se puede esperar, para que puedan responderse las siguientes cuestiones: •

¿Para qué se realiza la inspección?

•

¿Qué método de inspección se debe utilizar?

•

¿Cómo se va a llevar a cabo la inspección?

•

¿Cómo se reduce el riesgo de falla?, y

•

¿Cómo se elimina la falla?

Si esperamos evitar la falla por medio del uso de pruebas no destructivas, éstas deben ser seleccionadas, aplicadas y los resultados deben ser interpretados y evaluados con cuidado y basándose en el conocimiento válido de los mecanismos de falla y sus causas. El conocimiento de los materiales y sus propiedades es muy importante para cualquier persona involucrada con las pruebas no destructivas. El propósito del diseño y aplicación de las pruebas debe ser el control efectivo de los materiales y productos, con el fin de satisfacer un servicio sin que se presente la falla prematura o un daño. La fuente de la falla puede ser: •

Una discontinuidad,

•

Un material químicamente incorrecto, o

•

Un material tratado de tal forma que sus propiedades no son adecuadas.

La detección de discontinuidades es considerada, normalmente, como el objetivo más importante para la aplicación de las pruebas no destructivas.

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De hecho, la mayoría de pruebas están diseñadas para permitir la detección de algún tipo de discontinuidad interior o exterior y, para ciertos casos, la determinación o medición de algunas características, puede ser de un solo material o grupos de materiales. Para efectos de evaluación mediante Pruebas no Destructivas los términos irregularidad, imperfección, discontinuidad y falla son usados indiferentemente, como sinónimos, para identificar algo que está presente en el objeto, parte o ensamble y que es cuestionable su presencia. A continuación se proporciona la definición (del documento E 1316 de ASTM) de algunos términos utilizados para efectuar la interpretación y evaluación de los resultados obtenidos al aplicar Pruebas no Destructivas.

Discontinuidad Una falta de continuidad o cohesión; una interrupción o variación en la estructura o configuración física normal de un material o componente. Se considera como discontinuidad a cualquier cambio en la geometría, huecos, grietas, composición, estructura o propiedades. Las discontinuidades pueden ser intencionales o no intencionales. Algunas discontinuidades, como barrenos o formas de superficies, son intencionales en el diseño, normalmente estas no requieren ser inspeccionadas. Otras discontinuidades son inherentes en el material por su composición química o su estructura, estas discontinuidades pueden variar ampliamente en tamaño, distribución e intensidad, dependiendo del material, el tratamiento térmico, el proceso de fabricación, las condiciones y el medio ambiente al que están expuestos los materiales. En general, existen dos clasificaciones de discontinuidades: 1.

2.

Por su forma: •

Volumétricas – Descritas porque tienen tres dimensiones o volumen

•

Planas – Descritas porque son delgadas en una dimensión y grandes en las otras dos dimensiones

Por su ubicación: •

Superficiales – Descritas porque se encuentran abiertas a la superficie

•

Internas – Descritas porque no interceptan la superficie

Otras clasificaciones de discontinuidades: • • • •

Relevantes – Son aquellas que por alguna de sus características (longitud, diámetro, ubicación, forma, etc.) deben ser interpretadas, evaluadas y reportadas. No relevantes – Son aquellas que por sus características se interpretan pero no se evalúan, y que deberían ser registradas. Lineales – Son aquellas con una longitud mayor que tres veces su ancho. Redondas – Son aquellas de forma elíptica o circular que tienen una longitud igual o menor que tres veces su ancho.

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Defecto Es una o más discontinuidades cuyo tamaño agregado, forma, orientación, localización o propiedades no cumple con un criterio de aceptación especificado y que es rechazada. También puede definirse como una discontinuidad que excede los criterios de aceptación establecidos, o que podría generar que el material o equipo falle cuando sea puesto en servicio o durante su funcionamiento.

Indicación Es la respuesta o evidencia de una respuesta, que se obtiene al aplicar alguna Prueba no Destructiva. Se clasifican en tres tipos: •

•

•

Indicaciones falsas – Una indicación que se interpreta como que ha sido producida por otra causa que no sea una discontinuidad. Se presentan normalmente por la aplicación incorrecta de la prueba. Indicaciones no relevantes – Una indicación que se produce por una condición o tipo de discontinuidad que no es rechazada. Son creadas normalmente por el acabado superficial o la configuración del material. Indicaciones verdaderas – Una indicación que se produce por una condición o tipo de discontinuidad que requiere evaluación. Son aquellas producidas por discontinuidades.

Al aplicar una prueba no destructiva los técnicos observan indicaciones, por lo que deben determinar cuales son producidas por discontinuidades.

iv.

Clasificación de las Pruebas no Destructivas La clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición en donde se localizan las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en: 1. 2. 3.

Pruebas no destructivas superficiales. Pruebas no destructivas volumétricas. 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 PT MT ET

– – – –

Inspección Visual Líquidos Penetrantes Partículas Magnéticas Electromagnetismo

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En el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar únicamente discontinuidades superficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la posibilidad de detectar tanto discontinuidades superficiales como sub-superficiales (las que se encuentran 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 UT AE

– – –

Radiografía Industrial Ultrasonido Industrial Emisión Acústica

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

3. Pruebas no destructivas de hermeticidad Estas pruebas 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

v.

– – – – –

Pruebas de Fuga Pruebas por Cambio de Presión (Neumática o hidrostática). Pruebas de Burbuja Pruebas por Espectrómetro de Masas Pruebas de Fuga con Rastreadores de Halógeno

Razones para el uso de PND Además de la detección y evaluación de discontinuidades, las PND son usadas para: •

La medición de dimensiones

•

Detectar fuga y su evaluación

•

Determinar localización y su evaluación

•

Caracterizar estructura o micro-estructura

•

Estimación de propiedades mecánicas y físicas

•

Identificar o separar materiales

•

Uniformidad en la producción

•

Ahorro en los costos de producción

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vi.

•

Eliminar materia prima defectuosa

•

Mejoras en los sistemas de producción

•

Asegurar la calidad en el funcionamiento de sistemas en servicio, en plantas o diversos tipos de instalaciones, y prevenir la falla prematura durante el servicio

•

Diagnóstico después de la falla para determinar las razones de la misma.

Factores para la selección de las PND Se considera que existen seis factores básicos involucrados en la selección de las PND

vii.

•

Las razones para efectuar las PND

•

Los tipos de discontinuidades que son de interés en el objeto

•

El tamaño y la orientación de las discontinuidades que se necesitan detectar

•

La localización o ubicación de las discontinuidades que son de interés

•

El tamaño y la forma del objeto a inspeccionar

•

Las características del material que va a ser inspeccionado

Calificación y certificación del personal de PND Para aplicar las pruebas no destructivas se requiere: •

La calificación del método de inspección utilizado – Las PND deben llevarse a cabo de acuerdo con procedimientos escritos, que en ciertos casos deberían ser previamente calificados.

•

La calificación del personal que realiza la inspección – Se considera que el éxito de cualquier prueba no destructiva es afectado “principalmente por el personal que realiza, interpreta y/o evalúa los resultados de la inspección”. Por esto, los técnicos que ejecutan las PND deben estar calificados y certificados.

•

La administración del proceso de calificación y del personal para asegurar resultados consistentes – Actualmente existen dos programas aceptados para la calificación y certificación del personal que realiza PND, además de uno nacional.

Estos programas son: 9 La Practica Recomendada SNT-TC-1A, editada por ASNT, 9 La Norma ISO-9712, editada por ISO, y 9 La Norma Mexicana NOM-B-482. Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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SNT-TC-1A Es una Práctica Recomendada que proporciona los lineamientos para el programa de calificación y certificación del personal de PND de una empresa. Es emitida por ASNT.

ASNT American Society For Nondestructive Testing (Sociedad Americana de Ensayos No Destructivos).

ISO 9712 Es una Norma Internacional que establece un sistema para calificar y certificar, por medio de una agencia central nacional, el personal que realiza PND en la industria.

ISO International Organization for Standarization (Organización Internacional para Normalización).

Calificación Es el cumplimiento documentado de requisitos de: escolaridad, entrenamiento, experiencia y exámenes (teóricos, prácticos y físicos); establecidos en un programa escrito (procedimiento interno de la empresa, de acuerdo con SNT-TC-1A; o norma nacional, de acuerdo con ISO-9712). El documento SNT-TC-1A considera que la empresa debe establecer un procedimiento o práctica escrita, para el control y administración del entrenamiento, exámenes y certificación del personal de PND. La práctica o procedimiento escrito de la empresa debe describir la responsabilidad de cada nivel de certificación para determinar la aceptación de materiales o componentes de acuerdo con códigos, estándares, especificaciones y procedimientos aplicables. Además, debe describir los requisitos de entrenamiento, experiencia y exámenes para cada método y nivel de certificación. La práctica escrita debe ser revisada y aprobada por el Nivel III en PND de la empresa, la cual debe mantenerse archivada. Existen tres niveles básicos de calificación, los cuales pueden ser subdivididos por la empresa o el país para situaciones en las que se necesiten niveles adicionales para trabajos y responsabilidades específicas.

Niveles de Calificación Nivel I Es el individuo calificado para efectuar calibraciones específicas, para efectuar PND específicas, para realizar evaluaciones específicas para la aceptación o rechazo de materiales de acuerdo con instrucciones escritas, y para realizar el registro de resultados. El personal Nivel I debe recibir la instrucción o supervisión necesaria de un individuo certificado como nivel III o su designado.

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Nivel II Es el individuo calificado para ajustar y calibrar el equipo y para interpretar y evaluar los resultados de prueba con respecto a códigos, normas y especificaciones. Está familiarizado con los alcances y limitaciones del método y puede tener la responsabilidad asignada del entrenamiento en el lugar de trabajo de los niveles I y aprendices. Es capaz de preparar instrucciones escritas, organizar y reportar los resultados de prueba. Nivel III Es el individuo calificado para ser el responsable de establecer técnicas y procedimientos; interpretar códigos, normas y especificaciones para establecer el método de prueba y técnica a utilizarse para satisfacer los requisitos; debe tener respaldo práctico en tecnología de materiales y procesos de manufactura y estar familiarizado con métodos de PND comúnmente empleados; es responsable del entrenamiento y exámenes de niveles I y II para su calificación.

Capacitación (entrenamiento) Es el programa estructurado para proporcionar conocimientos teóricos y desarrollar habilidades prácticas en un individuo a fin de que realice una actividad definida de inspección.

Experiencia Práctica No se puede certificar personal que no tenga experiencia práctica en la aplicación de PND, por lo que: • • •

El técnico Nivel I: Debe adquirir experiencia como aprendiz. El técnico Nivel II: Debe trabajar durante un tiempo como nivel I. El técnico Nivel III: Debió ser aprendiz, nivel I y haber trabajado al menos uno o dos años como nivel II.

Esta experiencia debe demostrarse con documentos, que deben mantenerse en expedientes o archivos para su verificación.

Exámenes Físicos Tienen la finalidad de demostrar que el personal que realiza las PND es apto para observar adecuada y correctamente las indicaciones obtenidas. Los exámenes que se requieren son: • • •

Agudeza visual lejana, o Agudeza visual cercana, y Discriminación cromática.

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Para los exámenes de agudeza visual el técnico debe ser capaz de leer un tipo y tamaño de letra específicos a una cierta distancia; En el caso del examen de diferenciación de colores, debe ser capaz de distinguir y diferenciar los colores usados en el método en el cual será certificado.

Exámenes Los exámenes administrados para calificación de personal nivel I y II consisten de: un examen general, un especifico y un práctico. De acuerdo con SNT-TC-1A, la calificación mínima aprobatoria, de cada examen, es de 70% y, además, el promedio simple mínimo de la calificación de los tres exámenes es de 80%.

Certificación La certificación es el testimonio escrito de la calificación. La certificación del personal de PND de todos los niveles es responsabilidad de la empresa contratante (de acuerdo con SNT-TC-1A) o de la agencia central (de acuerdo con ISO-9712), y debe basarse en la demostración satisfactoria de los requisitos de calificación. El documento SNT-TC-1A recomienda contar con registros de certificación del personal, los cuales deben mantenerse archivados por la empresa durante el tiempo especificado en el procedimiento escrito de la empresa, y deberían incluir lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

8. 9. 10. 11. 12.

Nombre del individuo certificado. Nivel de certificación y el método de PND. Educación y el tiempo de experiencia del individuo certificado. El establecimiento indicando el cumplimiento satisfactorio del entrenamiento, de acuerdo con los requisitos de la práctica escrita de la empresa. Resultados de los exámenes de la vista para el periodo de certificación vigente. Copias de los exámenes o evidencia del cumplimiento satisfactorio de los mismos. Otras evidencias adecuadas de calificaciones satisfactorias, cuando tales calificaciones sean usadas para la exención del examen específico como se describa en la práctica escrita del empleador. Calificación compuesta o evidencia adecuada de las calificaciones. Firma del Nivel III que verifica la calificación del candidato para su certificación. Fecha de certificación y / o re-certificación, y la fecha de asignación a PND. Fecha en la que expira la certificación. Firma de la autoridad certificadora del empleador.

La certificación tiene validez temporal únicamente. ISO y ASNT establecen un periodo de vigencia de la certificación de: • •

Tres años para los niveles I y II. Cinco años para los niveles III.

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Todo el personal de PND debe ser re-certificado, de acuerdo con SNT-TC-1A basándose en uno de los siguientes criterios: • •

Evidencia de continuidad laboral satisfactoria en Pruebas no Destructivas. Reexaminación.

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PRINCIPIOS DE ULTRASONIDO i.

I

Principios de Ultrasonido El ultrasonido no se diferencia, en cuanto a sus características fundamentales, del sonido perceptible a través del oído del ser humano. Dicho con sencillez, son ondas acústicas de idéntica naturaleza que las ondas sónicas. Ahora bien, ¿qué sucede en la materia a través de la cual se propaga el ultrasonido?. Bueno, para responder a la pregunta en primer lugar vamos a suponer que la materia se compone de pequeñas partículas que se encuentran unidas entre sí por medio de fuerzas elásticas, veamos la figura No. 2: Siendo así, es factible que pueda existir un movimiento de dichas partículas a partir de su posición fija. Basándose en lo anterior, si una de estas partículas se empuja, empieza a oscilar y comunica su energía a las partículas vecinas.

Figura No. 1:

Modelo de Cuerpo Elástico

La energía se propaga, por tanto, a través de las partículas individuales de la materia. El número de oscilaciones o vibraciones de las partículas nos indica si se trata de sonido perceptible por el oído humano o de ultrasonido. En el sonido perceptible el número de oscilaciones se encuentra en un rango de entre 16 a 20,000 ciclos/segundo, mientras que al tratarse de ultrasonido es superior a los 20,000 ciclos/segundo. Por lo tanto, estos 20,000 ciclos/segundo son el límite entre el sonido perceptible y el ultrasonido, este valor ha sido fijado arbitrariamente. En la inspección de materiales por ultrasonido las frecuencias son, por regla general, notablemente más elevadas y varían entre 0.5 y 25 millones de ciclos/segundo (figura No. 3). Sin embargo, existen aplicaciones para frecuencias tan bajas como 25,000 ciclos/segundo y tan altas como 200 millones de ciclos/segundo.

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La facilidad con la cual viaja el sonido depende, sobre todo, de su frecuencia y la naturaleza del medio. Con frecuencias mayores a 100,000 ciclos / segundo, y gracias a su energía, el ultrasonido forma un haz, similar a la luz, por lo que puede ser utilizado para rastrear el volumen de un material. Un haz ultrasónico cumple con algunas reglas físicas de óptica por lo que puede ser reflejado, refractado, difractado y absorbido.

Figura No. 2:

Ondas Acústicas

Por principio, las ondas ultrasónicas pueden propagarse a través de todos los medios donde existe materia, esto es, átomos o partículas capaces de vibrar, por lo que, se considera, se propagan a través de sólidos, líquidos y gases. Por el contrario, no pueden propagarse en el vacío, por no existir materia que las sustente. El movimiento que se presenta de los átomos es extremadamente pequeño, al desplazamiento máximo de un átomo desde su posición original se le conoce como amplitud. La prueba por ultrasonido emplea esfuerzos de baja amplitud los cuales no afectan permanentemente a los materiales.

ii.

Inspección por ultrasonido La inspección ultrasónica actualmente se realiza por el método básico en el cual: “El ultrasonido se transmite y se propaga dentro de una pieza hasta que es reflejado; el ultrasonido reflejado regresa a un receptor proporcionándole información acerca de su recorrido; la información proporcionada se basa en la cantidad de energía reflejada del ultrasonido y en la distancia recorrida por el ultrasonido”. El principio físico en el que se basa la inspección por ultrasonido es el hecho que los materiales diferentes presentan diferentes ”Impedancias Acústicas”.

Sistema de inspección ultrasónica Cuando se lleva a cabo una inspección por ultrasonido industrial, tanto para la detección de fallas como para la medición de espesores, se requiere del uso de un Sistema de Inspección Ultrasónica (figura No.3), que consiste de los componentes básicos siguientes: 1. 2.

Un generador de la señal eléctrica, un instrumento ultrasónico, Un conductor de la señal eléctrica, un cable coaxial,

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3. 4. 5.

El accesorio que convierte la señal eléctrica en mecánica y/o viceversa, un transductor ultrasónico, Un medio para transferir la energía acústica a la pieza y viceversa, el acoplante acústico, y La pieza inspeccionada.

Figura No. 3:

Sistema de Inspección Ultrasónica

Antecedentes Históricos La posibilidad de utilizar el ultrasonido para realizar pruebas no destructivas fue reconocida en 1930 en Alemania por Mulhauser, Trost y Pohlman, y en Rusia por Sokoloff, quienes investigaron varias técnicas empleando ondas continuas. Los equipos detectores de fallas fueron originalmente desarrollados, basándose en el principio de la interceptación de la energía ultrasónica por discontinuidades grandes durante el paso del haz ultrasónico. Posteriormente, esta técnica recibió el nombre de inspección a través. Este sistema de inspección presentaba ciertas limitaciones, principalmente, la necesidad del acceso en ambas superficies de la pieza inspeccionada para colocar un transductor en cada superficie. No se encontró un método práctico de inspección hasta que Firestone (EUA) inventó un aparato empleando haces de ondas ultrasónicas pulsadas para obtener reflexiones de defectos pequeños, conocido como "Reflectoscopio Supersónico", que fue mejorado por el rápido crecimiento de la instrumentación electrónica. En el mismo periodo en Inglaterra, Sproule desarrolló equipos de inspección ultrasónica en forma independiente. Como sucedió en la inspección radiográfica, al principio, los equipos fueron desarrollados para ser usados como herramientas de laboratorio y no como equipos de inspección. Rápidamente se encontraron aplicaciones para la inspección por ultrasonido durante la producción de partes para la detección de problemas críticos de control de calidad.

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Entre las más importantes aplicaciones iniciales del método destaca la inspección para la detección de discontinuidades internas en forjas para rotores de motores utilizados en la industria aeronáutica. Al mismo tiempo se realizaron investigaciones fundamentales y de aplicaciones. En la universidad de Michigan, Firestone y su grupo de trabajo investigaron los mecanismos de operación de los transductores, el uso de ondas transversales, la aplicación de las ondas superficiales o de Rayleigh, el dispositivo Raybender para la inspección por haz angular con variación del ángulo, el empleo de la columna de retardo para la inspección en zonas cercanas a la superficie de entrada, un método de resonancia por pulsos para la medición de espesores, y varias técnicas empleando ondas de placa o de Lamb. Otras aplicaciones importantes fueron: el desarrollo y empleo del medidor de espesores de resonancia por frecuencia modulada por Erwin; el mejoramiento de los sistemas de inspección por inmersión efectuado por Erdman; y varias técnicas ultrasónicas de visualización o graficado de discontinuidades elaboradas y aplicadas por Sproule, Erdman, Wild, Reid, Howry y otros. El desarrollo reciente del método de inspección por ultrasonido esta relacionado, en primera instancia, con lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Alta velocidad en la aplicación de sistemas automatizados de inspección. Instrumentos mejorados para obtener gran resolución en la detección de fallas. Una mejor presentación de los datos. Interpretación simple de los resultados. Estudio avanzado de los cambios finos de las condiciones metalúrgicas. Análisis detallado de los fenómenos acústicos involucrados.

Durante este período aquello relacionado directamente con la aplicación del método de inspección por ultrasonido ha contribuido para que llegue a ser utilizado en gran escala, y en el establecimiento de procedimientos y normas, particularmente en la industria aérea, eléctrica y en el campo de la energía nuclear. El primer instrumento ultrasónico medidor de espesores comercial, que usaba los principios derivados del sonar, fue introducido al final de los años 40. En los años 70 fueron comunes los instrumentos portátiles pequeños utilizados para una amplia variedad de aplicaciones. Recientemente, los avances en la tecnología de microprocesadores ha dejado nuevos niveles de funcionalidad en instrumentos miniatura sofisticados y fáciles de usar.

Aplicaciones Ya que la inspección ultrasónica se basa en un fenómeno mecánico, se puede adaptar para que pueda determinarse la integridad estructural de los materiales de ingeniería. Se utiliza en el control de calidad e inspección de materiales, en diferentes ramas de la industria. Sus principales aplicaciones consisten en: 1. Detección y caracterización de discontinuidades; 2. Medición de espesores, extensión y grado de corrosión; Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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3. Determinación de características físicas, tales como: estructura metalúrgica, tamaño de grano y constantes elásticas; 4. Definir características de enlaces (uniones); 5. Evaluación de la influencia de variables de proceso en el material.

Ventajas Las principales ventajas de la inspección por ultrasonido son: • • • • • • • • •

Un gran poder de penetración, lo que permite la inspección de grandes espesores; Gran sensibilidad, lo que permite la detección de discontinuidades extremadamente pequeñas; Gran exactitud al determinar la posición, estimar el tamaño, caracterizar orientación y forma de las discontinuidades; Se necesita una sola superficie de acceso; La interpretación de los resultados es inmediata; No existe peligro o riesgo en la operación de los equipos; Los equipos son portátiles; Su aplicación no afecta en operaciones posteriores, y Los equipos actuales proporcionan la capacidad de almacenar información en memoria, la cual puede ser procesada digitalmente por una computadora para caracterizar la información almacenada.

Limitaciones Las limitaciones del método de la inspección por ultrasonido incluyen las siguientes: • • • • • •

iii.

La operación del equipo y la interpretación de los resultados requiere técnicos experimentados; Se requiere gran conocimiento técnico para el desarrollo de los procedimientos de inspección; La inspección se torna difícil en superficies rugosas o partes de forma irregular, en piezas pequeñas o muy delgadas; Discontinuidades sub-superficiales pueden no ser detectadas; Es necesario el uso de un material acoplante, y Son necesarios patrones de referencia, para la calibración del equipo y caracterización de discontinuidades.

Onda Ultrasónica Como sabemos, la propagación del ultrasonido está caracterizada por vibraciones mecánicas periódicas, las cuales son comúnmente representadas por ”movimientos ondulatorios” (ondas sinusoidales). La figura No. 4 muestra un ciclo de vibración. Del movimiento ondulatorio, debe mencionarse que cuenta con varias características de importancia, dentro de las cuales encontramos:

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Figura No. 4:

1. 2. 3. 4.

Ciclo de Vibración

Ciclo; Longitud de Onda; Frecuencia; y Velocidad.

1. Ciclo Puede ser definido como: “El movimiento completo de la onda”, o también como “el movimiento completo de la partícula”.

2. Longitud de Onda Se puede definir como: “La distancia requerida para completar un ciclo”; o “la distancia desde un punto dado en un ciclo al mismo punto en el siguiente ciclo”. Se identifica con la letra griega “λ“ (Lambda). Se puede manejar en unidades del sistema internacional (metro, centímetro, milímetro) o del sistema inglés (pulgadas). En la figura No. 4 se identifica a la longitud de onda.

3. Frecuencia Se define como: “el número total de ciclos completos que pasan por un punto por unidad de tiempo”, normalmente un segundo. Se identifica con la letra “f ”. En ultrasonido se utilizan las unidades conocidas como Hertz (Hz), que tienen la siguiente equivalencia:

1 Hertz = 1 Hz = 1 ciclo/segundo Debido a las frecuencias tan elevadas que se utilizan en la inspección por ultrasonido se recurre al uso de los siguientes múltiplos: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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1,000 ciclos/segundo 1,000,000 ciclos/segundo

= =

Figura No. 5:

1 KiloHertz = 1 MegaHertz =

1 KHz 1 MHz

Diferentes frecuencias

4. Velocidad Acústica En ultrasonido se define como: “la distancia total de viaje por unidad de tiempo”. Puede ser identificada con la letra “v” o “C”, y se maneja en unidades del sistema internacional (metro/segundo, centímetro/segundo, milímetro/segundo) o del sistema ingles (pulgadas/segundo). La velocidad acústica está determinada principalmente por: el módulo de elasticidad del material y su densidad. La velocidad es afectada, en segunda instancia, por la temperatura del material y el modo de onda. Por definición, la velocidad es independiente de la frecuencia. La velocidad acústica puede conocerse por diferentes medios, por ejemplo, por cálculos haciendo uso de una serie de fórmulas específicas para ello, de tablas, y muy exactamente con los instrumentos ultrasónicos actualmente utilizados. Los valores de velocidad muy pocas ocasiones son utilizados para resolver problemas de inspección. La velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas es diferente en cada estado de la materia: sólidos, líquidos y gases, debido básicamente a la separación de las partículas (la densidad del material), lo cual se representa en la figura No. 6.

Figura No. 6: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

Partículas en los estados de la materia Página 22

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En la inspección por ultrasonido, la velocidad acústica es de gran importancia práctica puesto que los instrumentos ultrasónicos deben calibrarse considerando el valor de la misma para el material que será inspeccionado, esto se debe a que una sola calibración con un valor de velocidad no puede ser utilizada para la inspección de una variedad de materiales diferentes, ya que es una constante del material.

Relación entre Longitud de Onda, Frecuencia y Velocidad La siguiente expresión matemática representa la relación entre las características mencionadas de la onda ultrasónica:

La expresión establece que la longitud de onda es directamente proporcional a la velocidad e inversamente proporcional a la frecuencia.

iv.

Modos de Onda Como se ha mencionado, la energía ultrasónica se propaga en un material por medio de la vibración de sus partículas, se transmite de un átomo a otro. La dirección en la que vibran las partículas con respecto a la dirección en la que se propaga la onda ultrasónica hace posible la existencia de varios tipos de ondas. Los modos de vibración o de onda son: • • • •

Ondas Longitudinales o de Compresión; Ondas de Corte o Transversales; Ondas Superficiales o de Rayleigh; y Ondas de Lamb o de Placa.

En la inspección por ultrasonido, los modos de onda más frecuentemente utilizados son: las ondas longitudinales y de corte.

Ondas Longitudinales La característica principal de estas ondas es que provocan que las partículas vibren en dirección paralela con respecto a la dirección de propagación de la onda ultrasónica, figura No. 7. También son llamadas “Ondas de Compresión”, ya que existen zonas donde los planos de las partículas se encuentran extremadamente cercanos entre sí, y también existen zonas dilatadas donde los planos de las partículas están muy separados. La distancia entre dos zonas de compresión o dos zonas de dilatación sucesivas corresponde a la Longitud de Onda.

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Figura No. 7:

Onda Longitudinal

Es el único modo de onda que puede propagarse a través de sólidos, líquidos y gases. Cuando se utiliza este modo de vibración en la inspección por ultrasonido, se identifica comúnmente con el término de ”Haz Recto”, ver figura No. 8.

Figura No. 8:

Haz Recto

Ondas de Corte Las ondas de corte están caracterizadas porque las partículas vibran en dirección perpendicular con respecto a la dirección de propagación de la onda ultrasónica, figura No. 9. Los planos de las partículas se encuentran a la misma distancia entre sí, pero se desplazan lateralmente alcanzando posiciones máximas y mínimas. La distancia entre dos posiciones mínimas o dos máximas sucesivas es constante y corresponde a la Longitud de Onda. Son conocidas como “Ondas Transversales”.

Figura No. 9: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

Onda de Corte Página 24

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Otra característica, también importante y que debe tenerse presente durante las inspecciones por ultrasonido, es el que su velocidad es de aproximadamente la mitad de la velocidad de las ondas longitudinales para un mismo material. Solo se pueden propagar en sólidos. Las ondas de corte son introducidas en la pieza utilizando: un transductor de haz angular, en el método por contacto, o inclinando el transductor, en el método de inmersión. El transductor de haz angular consiste de un accesorio transductor montado sobre una zapata de plástico, para que la onda ultrasónica entre en la pieza a un cierto ángulo, ver figura No.10. En la inspección por ultrasonido, se identifica comúnmente con el término de ”Haz Angular”.

Figura No. 10:

Haz Angular

Ondas Superficiales Las ondas superficiales originan que las partículas de la superficie o cercanas a ella vibren en forma elíptica. En cierto modo se asemejan a las olas en el agua. Su energía decae rápidamente por debajo de la superficie hasta que, a una profundidad de aproximadamente una longitud de onda, las partículas prácticamente se encuentran en reposo, figura No. 11.

Figura No. 11:

Onda Superficial

Son también conocidas como “Ondas de Rayleigh”; su velocidad es de aproximadamente el 90% de la velocidad de las ondas de corte, y se propagan únicamente a través del borde o superficie libre de sólidos.

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Las ondas de superficie son adecuadas para detectar fallas superficiales, por ejemplo, grietas; también pueden ser usadas para detectar discontinuidades ligeramente por debajo de la superficie (hasta cerca de media longitud de onda de profundidad). Pueden viajar sobre superficies curvas y su reflexión ocurre en esquinas agudas, zonas donde se encuentre grasa, aceite y otros líquidos. Se producen utilizando un transductor de haz angular. En este caso, el accesorio transductor se inclina hasta que la onda resultante sea del modo superficial, ver figura No.12.

Figura No. 12:

Onda Superficial

Ondas de Lamb Ocurren cuando ondas ultrasónicas viajan a lo largo de piezas con espesores menores a una longitud de onda (placas y/o láminas). Existen dos clases generales de ondas de Lamb o de placa: ondas simétricas y asimétricas; ver figura No.13.

Figura No. 13:

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(a) Onda de Lamb Simétrica (b) Onda de Lamb Asimétrica

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La velocidad de estas ondas es dependiente del espesor de la placa, del tipo de material, de la frecuencia, y del tipo de onda.

v.

Generación de Vibraciones Ultrasónicas Después de haber conocido las clases principales de ondas ultrasónicas, surge la pregunta acerca de ¿cómo son generadas?. En primer lugar, mencionaremos que las vibraciones mecánicas utilizadas para realizar mediciones, análisis o inspecciones son generadas por transductores electromecánicos. En general, un transductor es cualquier accesorio que transforme energía de una forma a otra. El accesorio adaptado a la inspección ultrasónica es conocido como: Transductor, palpador, unidad de rastreo, cristal y sonda. El diseño y construcción de un transductor ultrasónico depende de los factores y variables involucrados en cada aplicación, las consideraciones básicas son: • • • • •

El material del elemento activo (piezoeléctrico), El espesor del elemento activo, La placa frontal, La forma del transductor, y El grado de amortiguamiento.

Existen 4 tipos básicos de transductores ultrasónicos: 1. 2. 3. 4.

Haz recto de contacto, Haz angular de contacto, Doble cristal de contacto, y De inmersión.

Un transductor está constituido por diferentes elementos, el ensamble típico de un transductor (haz recto de contacto) se muestra en la figura No. 14.

Figura No. 14:

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Transductor Ultrasónico

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A continuación mencionaremos algunos de los elementos que forman parte de un transductor ultrasónico: • • • • • • •

Elemento activo o cristal piezoeléctrico, Material de respaldo, Carcaza externa, Conector, Conexiones eléctricas y electrodos, Placa de contacto o protectora. Barrera acústica (Doble cristal)

Dependiendo de las aplicaciones, cuando se diseña un transductor se pueden considerar algunos requisitos adicionales: 1. Mecánicos: área de contacto, resistencia al desgaste, a prueba de agua y conectores. 2. Eléctricos: voltajes, formas de onda, capacidad y conexión a tierra. 3. Acústicos: nivel de ruido, divergencia del haz y placas.

El elemento activo El elemento principal en un transductor ultrasónico es el elemento activo. En transductores con frecuencias de hasta 100 KHz el elemento activo consiste de un elemento magnetoestrictivo; por otro lado, para la inspección ultrasónica realizada con frecuencias arriba de 100 KHz, son utilizados elementos piezoeléctricos.

Efecto Piezoeléctrico El efecto piezoeléctrico es la propiedad que tienen algunos materiales para transformar energía eléctrica en mecánica y viceversa. Pero, ¿cómo se llevan a cabo estas transformaciones de energía?. La respuesta es sencilla, algunos materiales cristalinos y cerámicos se expanden o contraen bajo la influencia de campos eléctricos variables (efecto piezoeléctrico inverso), esto produce un movimiento similar a la oscilación de un pistón; este fenómeno puede ser reversible, un esfuerzo mecánico (una presión que provoque deformación) crea una señal eléctrica de salida (efecto piezoeléctrico directo), ver figura No. 15.

Figura No. 15:

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Efecto Piezoeléctrico

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La eficiencia de la conversión es diferente entre la transmisión y la recepción. El efecto piezoeléctrico fue descubierto en 1880 por J. y P. Curie; ya en este siglo, hasta mediados de los años cuarenta los materiales piezoeléctricos disponibles para transductores ultrasónicos fueron el cuarzo y los cristales de sal de Rochelle. Desde la segunda guerra mundial han sido desarrollados varios materiales cerámicos y cristalinos sintéticos. A través de los años, los materiales piezoeléctricos con las mejores características para transductores ultrasónicos han sido: • • •

Cristales naturales de cuarzo, Cristales de sulfato de litio monohidratado, y Cerámicas polarizadas policristalinas (tales como el titanato de bario, metaniobato de plomo y titanato zirconato de plomo).

Las cerámicas polarizadas (principalmente el titanato de bario) son las comúnmente utilizadas hoy en día en la fabricación de transductores ultrasónicos. Todos estos materiales se caracterizan por: sus factores de conversión (eléctrica/mecánica), estabilidad térmica/mecánica, temperatura crítica y otras características físicas/químicas. Es importante mencionar el significado de la característica identificada como temperatura crítica o temperatura Curie, la cual corresponde a: el valor de temperatura arriba del cual el material pierde sus características piezoeléctricas. Los materiales piezoeléctricos pueden cortarse en una variedad de formas diferentes para producir diferentes modos de onda, por ejemplo, cuando se requiere el uso de ondas transversales en estudios especiales. Para cumplir con necesidades de diseño específicas, un transductor ultrasónico puede contener uno o más elementos activos. Entre la frecuencia de los transductores ultrasónicos y el espesor del cristal piezoeléctrico existe una relación inversa, se utilizan cristales delgados para transductores de alta frecuencia, y cristales gruesos para transductores de baja frecuencia. Por medio de los electrodos y a través de las caras del elemento activo se aplica un gradiente de voltaje de excitación. El valor del voltaje se encuentra en un rango de 100 a 2000 voltios. Se considera que el valor máximo del voltaje de excitación debería estar limitado a aproximadamente 50 voltios por cada milésima de pulgada del espesor del elemento piezoeléctrico.

El material de respaldo El material de respaldo que soporta al elemento activo tiene una gran influencia sobre la funcionalidad del transductor ultrasónico. Las variaciones en la construcción o en el material de respaldo pueden hacer a un transductor ideal para una aplicación y muy malo para otra. El material de respaldo tiene dos funciones: •

Debe amortiguar las oscilaciones de inercia del elemento activo. Al realizar esta función controla el ancho de banda del transductor.

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El material de respaldo aplica una carga sobre el elemento activo con lo cual amortigua las vibraciones. El amortiguamiento máximo ocurre cuando la impedancia del material de respaldo es igual a la impedancia del elemento activo. •

Debe absorber las vibraciones hacia el interior del transductor para que no interaccionen con la carcaza. La energía ultrasónica es producida en dos direcciones, por ello, la que es dirigida hacia el interior del transductor debe ser atenuada para evitar que se formen señales falsas. El material de respaldo es fabricado de fibras plásticas o polvos de metal (por ejemplo tungsteno) combinados con varios materiales plásticos. La atenuación puede ser controlada por el tamaño de los polvos y la impedancia por la proporción entre el polvo de metal y el plástico.

La placa frontal Las funciones principales de la placa frontal son: proteger al elemento activo de las condiciones presentes durante la inspección, y, en algunos casos, actuar como un lente. En transductores de contacto, debe ser de un material durable y resistente a la corrosión. En transductores de inmersión, de haz angular y con línea de retardo tiene la función adicional de servir como un transformador entre el elemento activo y el agua, la zapata o la línea de retardo.

Principios específicos de transductores Transductores de Haz Recto de Contacto - Contienen un solo elemento activo que genera ondas longitudinales. Es el transductor frecuentemente utilizado por considerarse el más versátil en la detección de fallas. Debido a que es utilizado en contacto directo con la pieza su superficie de contacto, en general, es de un material altamente resistente al desgaste. La figura No. 16 ilustra ejemplos de transductores de haz recto de contacto. Aplicaciones: • • • • •

Detección de fallas con haz recto, Medición de espesores, Detección y dimensionamiento de laminaciones, Caracterización de materiales y medición de la velocidad del sonido, Inspección de placas, billets, barras, forjas, fundiciones, extrusiones y una variedad de otros materiales metálicos y componentes no metálicos.

Figura No. 16: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

Transductores de haz recto de contacto Página 30

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Dentro de los transductores de haz recto de contacto encontramos a los transductores con línea de retardo, los cuales son utilizados en conjunto con una línea de retardo (un tipo de zapata) que en general es reemplazable. Ventajas del uso de transductores con línea de retardo: • • • •

Proporcionan buena resolución cercana, Líneas de retardo con contorno mejoran el acoplamiento sobre superficies curvas, En algunas aplicaciones son utilizados gracias a que las líneas de retardo proporcionan protección al transductor, por ejemplo en la inspección de superficies rugosas, Inspección de materiales a temperaturas elevadas, en estas condiciones se recomienda que el acoplamiento sea intermitente, con un tiempo máximo de contacto de 10 segundos.

Transductores de Haz Angular de Contacto - Estos transductores utilizan los principios de refracción y conversión de modo para producir ondas transversales refractadas en la pieza inspeccionada. Utilizan una zapata, normalmente fabricada de una resina (plexiglass, perspex, lucita, etc.) para que el ultrasonido viaje en forma inclinada, con lo que al ser reflejado por la superficie posterior mejora la habilidad de detección de discontinuidades con una orientación que no es paralela a la superficie de entrada. La figura No. 17 ilustra ejemplos de transductores de haz angular.

Figura No. 17:

Transductores de haz angular de contacto

Aplicaciones: • • • •

Inspección de uniones soldadas, Detección y dimensionamiento de grietas, Inspección de sistemas de tubería, tubos, forjas, fundiciones y componentes estructurales, Transductores de alto amortiguamiento pueden ser utilizados en técnicas de difracción de tiempo de vuelo.

Se encuentran disponibles en una variedad de diseños, por ejemplo: con zapatas intercambiables o integradas, zapatas para materiales a alta temperatura, y zapatas de ángulos estándar para ondas transversales refractadas en acero a 30°, 45°, 60° y 70°.

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Transductores de Doble Cristal (Duales) de Contacto - Estos transductores cuentan con dos elementos activos en una misma carcaza, montados sobre líneas de retardo y ligeramente inclinados y se encuentran separados por una barrera acústica. Un elemento actúa como transmisor de ondas longitudinales y otro como receptor. La figura No. 18 ilustra ejemplos de transductores de doble cristal (duales).

Figura No. 18:

Transductor de doble cristal

Ventajas: • • • • • •

Se elimina el disparo principal mejorando la resolución cercana, El diseño del haz inclinado proporciona un seudo-foco que los hace más sensibles a ecos de reflectores de forma irregular tales como corrosión o picaduras, (ver figura No. 19) No se requiere el uso de líneas de retardo extras para aplicaciones en altas temperaturas, Buen acoplamiento sobre superficies curvas o rugosas, Reduce el ruido en materiales de grano grueso o de gran dispersión, Ideal para aplicaciones a bajas temperaturas.

Aplicaciones: • • • •

Medición del espesor remanente de pared, Monitoreo de corrosión/erosión, Inspección de soldadura de recubrimiento y determinar buena/mala adherencia Detección de discontinuidades, inclusive en espesores delgados.

Figura No. 19: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

Transductor dual Página 32

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Los transductores duales tienen una limitación importante, pueden ser utilizados únicamente para rangos específicos de espesores, esto se debe al ángulo de inclinación de los cristales. Por lo anterior, debemos tener cuidado en su selección y durante su uso. Transductores de inmersión - Están diseñados para situaciones donde la pieza inspeccionada está parcial o totalmente sumergida en acoplante, generalmente agua; ofrecen tres ventajas sobre los transductores de contacto: 1. Acoplamiento uniforme que reduce las variaciones en la sensibilidad, 2. Reducción del tiempo de barrido gracias al barrido automatizado, 3. Uso de transductores focalizados que incrementan la resolución y además la sensibilidad para reflectores pequeños. Están disponibles en tres configuraciones diferentes: no focalizados (planos), focalizados esféricos (puntuales), y focalizados cilíndricos (línea). Un transductor no focalizado es utilizado en aplicaciones generales o para inspección de materiales de espesor grueso; un transductor focalizado esférico es usado para mejorar la sensibilidad para discontinuidades pequeñas, y un transductor cilíndrico es utilizado para la inspección de tubería o barras. Aplicaciones: • • • • • •

Barridos automáticos, Medición de espesores en línea, Detección de fallas a alta velocidad en tubería, barras, tubos, placas y otros componentes, Aplicación de la técnica de tiempo de vuelo, Prueba de transmisión, Análisis de material y mediciones de velocidad.

La figura No. 20 ilustra ejemplos de transductores de inmersión (se incluye figuras de transductores focalizados puntual y cilíndrico).

Figura No. 20:

Transductores de inmersión

Los lentes acústicos para transductores focalizados son diseñados de una manera similar a los lentes usados para luz. Por definición, la longitud focal de un transductor es la distancia desde la cara del transductor al punto dentro del campo ultrasónico donde está localizada la señal con la máxima amplitud. Un lente convexo tiene una longitud focal de:

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Donde: r= f= n=

Radio de curvatura del lente Longitud focal del lente Índice de refracción, es la relación de la velocidad del sonido en el primer medio (el lente) y la velocidad en el segundo medio (el acoplante, agua) o cualquier otro medio

Ya que la máxima amplitud de una señal se presenta a una distancia equivalente a la longitud del campo cercano, un transductor no puede ser focalizado a una distancia mayor que el límite del campo cercano. Los lentes pueden ser hechos de materiales tales como Lucita, resina epóxica, poliestireno, y deben ser tan delgados como sea posible.

Funcionamiento de un transductor Cinco términos describen la operación de un transductor, los cuales son: 1. El factor de calidad Q. Es la medición de la funcionalidad de un transductor basándose en la selectividad de su frecuencia, definido por:

Donde: f0 = f1 = f2 = f2 - f1 =

frecuencia fundamental (central) frecuencia abajo de f0 la cual tiene una amplitud de 6 dB (0.5) por debajo de f0 frecuencia arriba de f0 la cual tiene una amplitud de 6 dB (0.5) por debajo de f0 ancho de banda del transductor

Los transductores utilizados en la inspección por ultrasonido normalmente tienen un factor de calidad en un rango de 1 a 10. 2. La sensibilidad. Es la habilidad del transductor de detectar ecos de discontinuidades pequeñas. Es proporcional al producto de la eficiencia del transductor como transmisor y como receptor. 3. La impedancia acústica. Es el producto de la densidad del elemento y la velocidad del ultrasonido dentro de él.

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4. El poder de resolución. Es la habilidad de los transductores de separar los ecos de dos o más reflectores cercanos en profundidad entre ellos. El poder de resolución de un transductor está determinado por el material de respaldo. El poder de resolución se clasifica como: Cercana: Es la habilidad de detectar discontinuidades cercanas a la superficie de entrada del ultrasonido. El poder de resolución cercana del transductor es el tiempo requerido para que el elemento pare de vibrar después de haber sido excitado por el pulso eléctrico. El eco de entrada puede ser muy grande por lo que el eco de una discontinuidad cercana a la superficie puede ser enmascarado. Lejana: Es la habilidad de separar dos o más ecos cercanos entre sí. 5. El ancho de banda. El transductor produce una banda de energía ultrasónica que cubre un rango de frecuencias. El rango es expresado como ancho de banda. El material de respaldo y el grado de amortiguamiento sobre el elemento activo determina el ancho de banda de un transductor. Los transductores se clasifican, basándose en su ancho de banda, como sigue: Transductor de banda ancha - El elemento activo se encuentra fuertemente amortiguado y son producidos pulsos cortos que cuentan con las siguientes características: • • • • • •

Reducción del campo muerto, Se producen pulsos de corta duración, que contienen uno o dos ciclos, Gran poder de resolución, Menor sensibilidad, Menor poder de penetración, y Mejor relación señal-ruido.

Transductor de banda angosta - El elemento activo se encuentra ligeramente amortiguado y son producidos pulsos largos que cuenta con las siguientes características: • • • •

Incremento del campo muerto, Se producen pulsos de larga duración, que contienen de tres a cinco ciclos, Mayor sensibilidad, y Mayor poder de penetración.

Krautkramer ofrece tres series de transductores: Alfa, Gama y la nueva serie Benchmark. Para determinar cual de las tres series es la mejor para su aplicación, lea la información técnica contenida en esta página. Si usted necesita ayuda, contacte a uno de nuestros representantes. Forma de onda en tiempo real y frecuencia son incluidas en el certificado de cada transductor, sin cargo alguno (para mayores detalles consulte la sección técnica).

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Características de la Serie Alfa • • • • • •

Recomendada para aplicaciones donde la resolución es la consideración primaria. Conveniente para aplicaciones tales como medición de espesores y detección de fallas en la zona del campo cercano Pulso muy corto - amortiguamiento mecánicamente al límite de la tecnología actual La ganancia es usualmente más baja que la usada con las series Gama y Benchmark Banda Ancha - Anchos de banda típicos de 6 dB en un rango desde 50% a 100% La forma de onda típica Alfa (derecha) muestra de uno a dos ciclos completos de vibración, dependiendo de la frecuencia, tamaño y otros parámetros.

Características de la Serie Benchmark • • • • • • •

Elemento activo fabricado en material compuesto Benchmark La penetración en materiales atenuantes es superior a los transductores convencionales Alta relación señal ruido en metales de grano grueso y materiales compuestos con fibras reforzadas Pulso corto - resolución usualmente superior a la serie Gama La ganancia es usualmente más alta que en las series Alfa y Gama Banda Ancha - anchos de banda típicos de 6 dB con rangos desde 60% a 120% Elementos con baja impedancia acústica mejoran el desempeño del haz angular, línea de retardo y transductores de inmersión - excelente acoplamiento entre plástico y agua

Características de la Serie Gama • • • • •

Transductores para usos generales, recomendado para la mayoría de las aplicaciones. Pulso medio, amortiguamiento medio, mejor combinación de ganancia y resolución. Red de acoplamiento eléctrico que asegura la máxima ganancia y una óptima forma de onda para uso general. Banda ancha media - anchos de banda típicos de 6 dB con rangos desde 30% hasta 50%. La forma de onda típica de Gama exhibe de tres a cuatro ciclos completos de vibración, dependiendo de la frecuencia, tamaño y otros parámetros.

Código de colores para la identificación rápida de frecuencia Para una fácil identificación de frecuencia, la mayoría de los transductores de Krautkramer cuentan con un código de color de acuerdo a la siguiente tabla:

Frecuencia MHz

0.50

1.0

2.25

3.50

5.0

10

Color

Gris

Rojo

Amarillo

Azul

Verde

Negro

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La figura No. 21 ilustra ejemplos de reportes del análisis de dos transductores con diferente grado de amortiguamiento y ancho de banda, estos resultados corresponden a la forma del pulso y el espectro de frecuencias.

Figura No. 21:

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Ancho de banda de transductores

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Selección de un transductor El transductor es un componente crítico del sistema de inspección, aún estando involucrados factores como: las características del instrumento, los parámetros de calibración, las propiedades del material y las condiciones de acoplamiento, que también juegan un papel importante en la funcionalidad del sistema. La primera consideración es la selección adecuada de la frecuencia. Usualmente, es preferible inspeccionar a la frecuencia más baja con la cual se pueda detectar un tamaño mínimo y un tipo de discontinuidad especificado, consistentemente. Debido a variaciones en la estructura interna de los materiales, es imposible seleccionar la frecuencia óptima sin contar con experiencia o sin realizar alguna prueba práctica. En general, aceros de grano fino son inspeccionados con frecuencias de 2.25 a 5.0 MHz, y para detectar discontinuidades pequeñas se selecciona hasta 10 MHz. Por otro lado, fundiciones de acero de medio carbón son generalmente inspeccionadas con frecuencias de 1 a 5 MHz. Por último, fundiciones de acero de alto carbón pueden requerir el uso de una frecuencia baja, tal como 0.5 MHz. Basándose en el grado de amortiguamiento, el transductor es seleccionado para resaltar ya sea la sensibilidad o la resolución del sistema, por ejemplo: •

Un sistema de inspección con buena sensibilidad tiene la habilidad de detectar discontinuidades pequeñas a una distancia dada dentro del material, en muchos casos donde se requiere una buena sensibilidad son seleccionados transductores de bajo amortiguamiento, por ejemplo del tipo Accuscan S.

•

Un sistema con buena resolución tiene la habilidad de producir, separar y distinguir dos o más indicaciones de reflectores cercanos entre sí, en profundidad y posición. En aplicaciones donde se requiere una buena resolución axial o en distancia es común seleccionar transductores de alto amortiguamiento, por ejemplo del tipo Videoscan. Un alto grado de amortiguamiento, como sabemos, ayuda al tiempo de recuperación del transductor y le permite al sistema resolver reflectores cercanos a la interfase de entrada. Además, son la mejor selección en inspecciones donde se requiere mejorar la relación señal-ruido en materiales que producen atenuación o dispersión del ultrasonido.

La configuración específica del transductor también tiene un gran impacto en la funcionalidad del sistema, esta consideración se aplica por ejemplo en la selección de transductores ya sea focalizados o con superficie que resiste al desgaste. Por último la selección adecuada del diámetro del transductor.

vi.

Características de Propagación de la Onda Ultrasónica En las técnicas de inspección por ultrasonido se debe considerar el siguiente principio: la propagación de un haz ultrasónico es influenciada por las propiedades acústicas del medio en el cual se propaga.

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Impedancia acústica Un parámetro de importancia en un material es su impedancia acústica, la cual se define como: la resistencia que oponen los materiales a la propagación del sonido. La impedancia acústica ( Z ) está definida como el producto de la densidad del material ( ρ ) y la velocidad de propagación del sonido ( v ), normalmente longitudinal, está dada por:

Z=ρv Donde: Z= ρ= v=

Impedancia acústica, gramos/cm2-segundo densidad del material, gramos/cm3 velocidad de propagación, cm/segundo

El valor de impedancias acústicas se localiza en tablas, no es práctico calcularlo.

Efectos de interfases acústicas Las variaciones en las propiedades acústicas del medio en el que se propaga un haz ultrasónico pueden producir: reflexión, refracción, conversión de modo y difracción del haz, o combinaciones de estos efectos. En condiciones que no sean ideales, una situación común en las aplicaciones prácticas, el análisis completo de todos los efectos involucrados es difícil y en muchas ocasiones olvidado, con los consecuentes errores durante la interpretación en la inspección por ultrasonido. Los factores típicos que producen variación en los efectos son: la rugosidad superficial, la curvatura de la pieza, variaciones en la estructura, la forma irregular de las discontinuidades y las características no uniformes del haz ultrasónico. Interfase acústica - Es el límite entre dos materiales o medios con diferente impedancia acústica.

Reflexión Uno de los efectos que se presentan durante la propagación de una onda ultrasónica, y en el cual se basa en cierta medida la inspección por ultrasonido, es la reflexión, una onda ultrasónica es “reflejada” cuando encuentra un cambio en el material, una interfase acústica. A continuación se establecen dos situaciones relacionadas con la reflexión: •

Cuando la onda que incide es perpendicular a la interfase acústica (conocida como: incidencia normal), la onda es reflejada hacia la fuente desde la cual fue emitida, en la misma dirección pero en sentido opuesto, ver figura No. 22.

•

Cuando la onda que incide es oblicua a la interfase acústica (un ángulo diferente a 0° con respecto a la normal a la interfase acústica, conocida como: incidencia angular), la onda es reflejada a un ángulo igual al de incidencia, figura No. 23.

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Figuras Nos. 22 y 23:

Reflexión

Sucede que, en muchos casos, no toda la energía de una onda que incide es reflejada cuando encuentra un cambio de medio, el porcentaje de energía reflejada depende de: la relación de impedancias acústicas Z1/Z2 y el ángulo de incidencia. Incidencia Normal - En la incidencia normal (el caso más simple), la relación entre la intensidad de la onda reflejada Ir y la intensidad de la onda que incide Ii, está dada por el coeficiente de reflexión R, donde:

La relación entre la intensidad de la onda transmitida It y la intensidad de la onda que incide Ii, está dada por el coeficiente de transmisión T :

Donde: Z1 = Z2 = r=

Impedancia acústica en el medio 1, gramos / cm2-segundo Impedancia acústica en el medio 2, gramos / cm2-segundo Z2/Z1

La suma de los coeficientes de reflexión y transmisión es la unidad:

R+T=1 Para obtener el porcentaje de energía reflejada o transmitida, al aplicar las fórmulas anteriores el resultado debe ser multiplicado por 100. La relación de impedancias o factor r, se encuentra en el orden de 20 para interfases líquidos-metales (posiblemente el 80% de reflexión) y cerca de 100,000 para interfases gases-metales (virtualmente el 100% de reflexión). Las ecuaciones anteriores pueden ser usadas para determinar el resultado al pasar una onda a través de cualquier número de interfases. Las posibles aplicaciones incluyen: la comparación entre bloques de prueba de diferentes materiales, evaluación de las condiciones de adherencia y la calibración de instrumentos. En la incidencia angular se incluyen efectos adicionales. Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Refracción La refracción es otro efecto que puede presentarse durante la propagación de una onda ultrasónica, es: el cambio de dirección de una onda ultrasónica cuando pasa de un medio a otro medio con diferente velocidad y con un ángulo de incidencia diferente a cero grados con respecto a la norma de la interfase, figura No. 24.

Figura No. 24:

Refracción

Incidencia Oblicua (angular) - En la propagación de una onda, las relaciones angulares (la relación de ángulos entre la onda incidente y refractadas) están dadas por una ecuación conocida en óptica como Ley de Snell, esta ley, como se utiliza en la inspección ultrasónica, se escribe como:

Donde: α= θ= v1 = v2 =

Ángulo entre la línea normal a la interfase y la onda ultrasónica que incide, en el medio 1 Ángulo entre la línea normal a la interfase y la onda ultrasónica refractada, en el medio 2 Velocidad de la onda en el medio 1 Velocidad de la onda en el medio 2

Conversión de Modo Cuando una onda ultrasónica incide sobre una interfase acústica, parte de su energía puede ser convertida en otros modos de vibración (o tipos de onda), durante la reflexión o la refracción; este efecto es causado por que la onda tenga un ángulo de incidencia diferente a cero grados con respecto a la normal a la interfase acústica, figura No. 25.

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Figura No. 25:

Conversión de modo

Un ejemplo de la presencia de la conversión de modo es en la reflexión de una onda longitudinal que incide sobre una superficie dentro de un sólido, como se ilustra en la figura No. 26, se refleja una onda longitudinal y otra transversal. En la práctica, esta condición ocurre frecuentemente como resultado de la divergencia del haz y produce indicaciones conocidas como fantasmas.

Figura No. 26: Conversión de modo

Varios son los casos de incidencia oblicua, en la práctica los comunes son: • •

Interfase sólido-sólido: inciden ondas longitudinales (contacto). Interfase líquido-sólido: inciden ondas longitudinales solamente (inmersión).

En cada caso las ondas reflejadas y transmitidas pueden incluir ondas longitudinales y transversales a menos que: (1) se excedan los ángulos críticos, o (2) el medio es un líquido que puede soportar solamente ondas longitudinales.

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La figura No. 27 muestra la energía relativa de las ondas longitudinales, transversales y superficiales en acero para diferentes ángulos de incidencia de ondas longitudinales en plástico, las curvas mostradas fueron obtenidas usando zapata de plástico sobre acero.

Figura No. 27:

Amplitud relativa

Primer ángulo crítico - Es el valor del ángulo de incidencia α con el cual la onda longitudinal es refractada a 90° ( θ L = 90° ) con respecto a la normal, ver figura No. 28(a). A un ángulo de incidencia mayor al primer ángulo crítico no se tienen ondas longitudinales refractadas en el medio 2, solamente existirán ondas transversales refractadas.

Figura No. 28:

Ángulos críticos

Segundo ángulo crítico - Es el valor del ángulo de incidencia “α” con el cual la onda de corte es refractada a 90° (θ T = 90°) con respecto a la normal, ver figura no. 28(b). A un ángulo de incidencia mayor al segundo ángulo crítico no se encuentran ondas de corte refractadas en el medio 2. Si es empleado un ángulo de incidencia ligeramente mayor al segundo ángulo crítico (5° a 10°) son generadas ondas superficiales. Interfase Plexiglás-Acero - Debido a la aplicación práctica en el ensayo de materiales mediante ultrasonido, al emplear los denominados palpadores angulares, el caso más interesante de incidencia oblicua se produce cuando el medio 1 es plexiglás y el 2 es acero. En la figura No. 29 el medio 1 es plexiglás y el 2 es acero, las respectivas velocidades de propagación para las ondas longitudinales y de corte en ambos medios son:

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• • • •

Plexiglás (Longitudinal) Plexiglás (Corte) Acero (Longitudinal) Acero (Corte)

= 0.11 pulg/ s = 0.043 pulg/ s = 0.232 pulg/ s = 0.128 pulg/ s

Aplicando la Ley de Snell obtendremos que sí el ángulo de incidencia es de 12°, existirán en la pieza de acero dos ondas refractadas, una a 26 grados y otra a 14° aproximadamente, siendo el primer ángulo de la onda longitudinal y el segundo de la onda de corte.

Figura No. 29:

Interfase Plexiglás-Acero

Hemos visto anteriormente como una onda longitudinal que incide da origen a dos ondas refractadas, una longitudinal y otra de corte, dependiendo del valor de su ángulo; en el ensayo de materiales por ultrasonido y concretamente en el examen de soldaduras se procura que, en el medio a inspeccionar, solo se propague un tipo de ondas. Como sabemos, variando el ángulo de incidencia se logra que en el medio 2 la onda longitudinal sea refractada prácticamente sobre la superficie límite, con lo cual se tendrá únicamente una onda de corte en este medio, y que cuando el ángulo de incidencia es mayor al segundo ángulo crítico se tiene una reflexión total de ambos tipos de onda, no existe transmisión al segundo medio. La mayoría de las inspecciones por haz angular se realizan entre el primero y el segundo ángulo crítico, lo que significa que son utilizadas ondas de corte. En aplicaciones especiales se utilizan, simultáneamente, diferentes modos de onda, por ejemplo, para la detección y caracterización de grietas. Una de estas técnicas especiales de inspección es llamada “30-70-70” (se considera ideal para detectar y dimensionar Grietas por Esfuerzos de Corrosión Intergranular), la cual utiliza una zapata que crea una onda longitudinal refractada a 70°, así como una onda de corte a aproximadamente 30° en acero. La onda de corte al incidir sobre la superficie posterior produce una onda longitudinal y una onda superficial (Onda Creeping). La presencia o ausencia de varias indicaciones en la pantalla es usada como base para detectar defectos y para determinar sus dimensiones. Por otro lado, cuando hablamos de un transductor con una zapata identificada con 45°, 60° o 70°, ¿de qué estamos hablando?

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Como podemos observar en la figura No. 30, cuando hablamos de una zapata marcada con un ángulo de 45° para acero, se refiere al hecho que la zapata produce una onda de corte refractada a 45° dentro de piezas de acero.

Figura No. 30:

Transductor de haz angular

Cuando se realice una inspección en otro material diferente a acero, es necesario utilizar zapatas exclusivas para la inspección de ese material, o pueden usarse las mismas zapatas para acero pero deben calcularse los ángulos de refracción utilizando la Ley de Snell. Desde el punto de vista práctico, el mayor ángulo que puede ser utilizado para las ondas transversales refractadas es de 80°, lo anterior se debe a que para ángulos mayores se produce la aparición de las denominadas ondas superficiales, que pueden provocar molestias, por ejemplo, en la inspección de soldaduras por ultrasonido.

Atenuación La teoría elemental de las ondas planas asume normalmente que no existen otros efectos además de las pérdidas por transmisión, sin embargo, la pérdida de energía ocurre en todos los materiales, en algunos casos en gran proporción, por lo que debe ser considerada en ciertos aspectos de la inspección ultrasónica. Atenuación se define como: la disminución o pérdida gradual de la intensidad o energía de una onda ultrasónica al propagarse a través de un medio. En la figura No. 31 son mostrados los efectos que se presentan durante la inspección por ultrasonido debido a las pérdidas de energía, la figura representa lo que podría observarse en la pantalla del instrumento ultrasónico; se considera la presencia de discontinuidades con las mismas características (forma, dimensiones, etc.) pero localizadas a diferente profundidad por lo cual las indicaciones varían en su amplitud.

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Figura No. 31:

Atenuación

Debido a que existen muchos factores que afectan la señal que regresa, cuando es aplicada la técnica pulso-eco, el valor directo y exacto de la atenuación en un material es difícil de determinar. La atenuación se mide en términos de la relación de pérdida de energía por unidad de longitud, decibeles/metro o decibeles/pulgada. La señal detectada depende ampliamente de una variedad de factores, por ejemplo la frecuencia de operación, la geometría de la onda (plana u otra), y también de la naturaleza de los materiales que están siendo evaluados, en este caso los materiales son ampliamente variados debido a diferentes circunstancias: su historia térmica, balance de la aleación, proceso mecánico (forjado, rolado, extruido, etc.). La atenuación se debe a varios mecanismos de pérdida, que son: •

El acoplamiento. Con anterioridad mencionamos que en una interfase acústica parte de la energía que incide se refleja y parte se transmite debido a las diferencias de impedancias acústicas, además, existen pérdidas debidas a la condición o acabado superficial, por la presión que se ejerza sobre el transductor se puede variar la cantidad de acoplante que exista entre el transductor y la pieza que está siendo inspeccionada.

•

La divergencia del haz ultrasónico. En materiales homogéneos, de grano fino y con propiedades elásticas isotrópicas, la energía de la onda ultrasónica es afectada principalmente por la naturaleza de su fuente y sus patrones de directividad. Patrones cerrados (ángulos de divergencia pequeños) viajan más allá que patrones muy divergentes (la energía de un haz que tiene un ángulo de divergencia grande está distribuida en un área mayor), ver figura No.32.

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Figura No. 32:

•

Divergencia del haz

La dispersión del medio. Cuando una onda ultrasónica pasa a través de materiales de ingeniería, que generalmente son homogéneos pero que contienen elementos distribuidos al azar (tales como porosidad, inclusiones y bordes de grano), la onda es parcialmente reflejada por ellos, por lo cual se dice que la energía es dispersada en diferentes direcciones. La figura No. 33 ilustra las pérdidas por dispersión.

Figura No. 33: Dispersión del medio

El impacto que produce la presencia de fuentes de dispersión depende de su tamaño en comparación con la longitud de onda de la onda ultrasónica. Los efectos de la atenuación sobre las indicaciones en la pantalla pueden ser parcialmente compensados utilizando longitudes de onda más largas (frecuencias menores), teniendo como consecuencia adversa la disminución en la sensibilidad y la resolución. Algunos dispersores, como los granos columnares en aceros inoxidables y compuestos laminados, exhiben alta anisotropia elástica, en tales casos la onda cambia de dirección (se propaga mejor en ciertas direcciones preferentes) en respuesta a la condición del material. Por lo anterior, el examen por ultrasonido puede ser inútil para realizar la evaluación de esos materiales. •

La absorción del medio. En algunos materiales una onda ultrasónica puede ser absorbida por diferentes procesos tales como la fricción interna y otros, estos procesos ocurren en materiales no elásticos como plásticos, hules y plomo.

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Mientras la onda intenta propagarse a través de estos materiales parte de su energía se convierte en calor y no es recuperable. Este mecanismo de atenuación es una de las razones por las cuales la inspección por ultrasonido de tales materiales está limitada a espesores delgados. En la mayoría de trabajos de inspección para la detección de discontinuidades es de gran ayuda conocer la “penetración” aproximada en los materiales, en términos de una muestra similar de referencia de un material conocido. Grandes diferencias en atenuación son indicadas como cambios en las reflexiones obtenidas desde la cara posterior de una pieza plana, en la práctica, esta técnica es conocida comúnmente como “método de la pérdida de la reflexión de pared posterior”.

Difracción Las ondas ultrasónicas planas avanzan a través de medios elásticos isotrópicos y homogéneos y tienden a viajar en patrones rectos a menos que encuentren un cambio en las propiedades del medio; una interfase plana (más grande que el haz que incide) de diferentes propiedades acústicas redirige la onda actuando como un espejo; por otro lado, cuando una onda encuentra un punto reflector (pequeño en comparación con una longitud de onda) es redirigida con un frente de onda esférico; por último, cuando una onda plana encuentra los extremos de interfases reflectoras, tal como la punta de una grieta por fatiga, ocurre reflexión a lo largo de la superficie plana de la grieta y en los extremos se forman ondas cilíndricas. La figura No. 34 muestra ejemplos de ondas planas que se convierten en esféricas o cilíndricas como resultado de la difracción producida por reflectores puntuales, extremos lineales y aperturas (como en un transductor).

Figura No. 34: Dispersión del medio

El comportamiento mencionado es característico de ondas pulsadas o continuas cuando son aplicadas a extremos o aperturas que sirven como fuentes de haces ultrasónicos y es conocido como difracción de onda, como en óptica; es la base fundamental para conceptos tales como divergencia del haz (directividad), campo cercano, y como ayuda en el dimensionamiento de discontinuidades utilizando la técnica de dos transductores (difracción en la punta de grietas).

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Características del haz ultrasónico En su propagación un haz ultrasónico no se comporta como un pistón, es decir, no tiene una proyección con lados rectos y con intensidad uniforme desde la cara del transductor. El haz ultrasónico se esparce, como resultado de los efectos de difracción, con el incremento de distancia desde la cara del transductor y varia en intensidad. El haz ultrasónico se ha dividido en diferentes zonas o áreas por sus características, como puede observarse en la figura No. 35.

Figura No. 35:

El haz ultrasónico

Campo muerto o zona muerta - En la inspección con haz recto por contacto, existe una área frente a la cara del palpador en la que no se puede hacer ningún tipo de inspección, debido a que no se puede observar la reflexión de una discontinuidad cercana a la superficie ya que el pulso inicial en la pantalla es demasiado grande, como sabemos, se debe a que la energía reflejada regresaría al palpador mientras está todavía transmitiendo. La zona muerta o zona de no-inspección es inherente a todos los instrumentos ultrasónicos. En algunos equipos, la zona muerta no es demasiado obvia porque la longitud del pulso inicial puede ser disminuida electrónicamente. La longitud de la zona muerta puede ser estimada y medida en los equipos con presentación de barrido Tipo A; después de realizar la calibración de distancia, se mide la longitud desde el cero de la pantalla del equipo hasta que la inflexión del pulso inicial regresa a la línea de tiempo base. En el método de inmersión la zona muerta es la longitud del pulso reflejado en la interfase entre el agua y el material sujeto a inspección. En la práctica, para minimizar la longitud de la zona muerta se emplean transductores con alto amortiguamiento (banda ancha). Eje central o acústico - Es la línea central a lo largo del haz ultrasónico donde se concentra la energía (donde se encuentra el 100% de la intensidad de acuerdo a la distancia desde el transductor). Zona o campo cercano - Extendiéndose desde la cara del palpador existe una área que se caracteriza por las variaciones en la intensidad del haz ultrasónico, esto se debe a que la distribución de presiones varia constantemente, esta área se denomina campo cercano (Zona de Fresnel), identificado normalmente como “N”. Así como en el análisis de un haz de luz, se utiliza el Principio de Huygen para llevar a cabo el análisis de un haz ultrasónico.

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Principio de Huygen - La cara de un transductor no vibra en forma uniforme, lo hace como un mosaico compuesto por cristales diminutos que vibran, emitiendo un frente de onda esférico, en la misma dirección pero ligeramente fuera de fase con respecto a sus vecinos, debido a lo anterior la presión acústica varia irregularmente presentando máximos y mínimos. La figura No. 36 ilustra el principio de Huygen.

Figura No. 36:

Principio de Huygen

Debido a las variaciones en amplitud inherentes, esta zona no es recomendada para la inspección. En esta zona se puede detectar discontinuidades, medir espesores o conocer la profundidad a la que se encuentra una discontinuidad pero no se pueden evaluar discontinuidades por comparación contra indicaciones obtenidas de reflectores conocidos a diferentes profundidades y cuando su área es menor que la del transductor, ver figura No. 37.

Figura No. 37:

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Efectos del campo cercano

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Con diámetros de elementos transductores y frecuencias más pequeñas se obtienen longitudes de campo cercano más cortas. La longitud del campo cercano puede calcularse en forma teórica con la siguiente ecuación:

Donde: N= D= f= v= λ= A=

Longitud del campo cercano Diámetro del transductor Frecuencia del transductor Velocidad de la onda ultrasónica Longitud de onda Área de la superficie de contacto del transductor

Zona o campo lejano - La zona que se encuentra a continuación del campo cercano es llamada campo lejano (Zona de Fraunhöfer), figura No. 35. En este campo la intensidad del haz ultrasónico, la distribución de presiones acústicas, decae de manera exponencial conforme se incrementa la distancia desde la cara del transductor. Distancia amplitud - La figura No. 38 es un ejemplo de una curva de amplitud contra distancia, debemos notar la curva irregular en el área del campo cercano. Lo importante que debe recordarse es que, cuando se inspecciona dentro del campo cercano, pueden ocurrir grandes variaciones en amplitud de las indicaciones de discontinuidades de un mismo tamaño a diferentes profundidades, siempre será mejor comparar las señales de discontinuidades con las señales de los reflectores de patrones de referencia, como por ejemplo, agujeros de fondo plano que tengan la misma distancia de viaje que la discontinuidad o bien en una zona donde se pueda predecir el tamaño equivalente de la discontinuidad por medio de la amplitud; lo anterior puede realizarse solamente en el campo lejano.

Figura No. 38:

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Curva de respuesta de amplitud de un transductor típico

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Divergencia del haz - En el campo cercano el haz ultrasónico se propaga en línea recta desde la cara del palpador, en el campo lejano el sonido se esparce hacia afuera (presenta divergencia) como se muestra en la figura No. 35. A una frecuencia dada, entre mayor sea el diámetro del transductor el haz será mas recto; con transductores de menor diámetro el haz tendrá una mayor divergencia. De la misma manera, con un mismo diámetro, los transductores de mayor frecuencia tendrán una menor divergencia, como se puede observar en la figura No. 39. La mitad del ángulo de divergencia (φ) se calcula en forma teórica como utilizando la fórmula siguiente:

Donde: φ= D= f= v= λ=

Mitad del ángulo de divergencia Diámetro del transductor Frecuencia del transductor Velocidad de la onda ultrasónica Longitud de onda

NOTA:

La constante 1.22 en la ecuación anterior es usada para una intensidad teóricamente nula (energía del haz ultrasónico de 0%). 1.08 es usada para un punto con 20 dB abajo (energía del haz ultrasónico del 10%, que es también el porcentaje de amplitud del pico de la indicación con respecto a la máxima que puede ser obtenida). 0.88 es usada para un punto con 10 dB abajo (energía del haz ultrasónico del 32%, que es también el porcentaje de amplitud del pico de la indicación con respecto a la máxima que puede ser obtenida). 0.7 o 0.5 es usada para un punto con 6 dB abajo (energía del haz ultrasónico del 50%, que es también el porcentaje de amplitud del pico de la indicación con respecto a la máxima que puede ser obtenida).

Es importante considerar la divergencia cuando se realizan inspecciones porque, en ciertas aplicaciones, el haz ultrasónico que ha presentado divergencia puede reflejarse en las paredes o extremos del componente y ocasionar una confusión en las señales de la pantalla del equipo ultrasónico.

Figura No. 39: Divergencia del haz ultrasónico Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Fenómeno de lóbulos laterales - Así como ocurre con el haz ultrasónico principal, basándose en el párrafo anterior, también se presenta con una pequeña cantidad de energía conocida como lobular lateral. Todos los palpadores, aún cuando emiten ondas ultrasónicas rectas, producen señales de baja amplitud en dirección lateral, como se muestra en la figura No. 40.

Figura No. 40: Haz ultrasónico principal y lóbulos laterales

En superficies tersas, la energía lobular lateral no se refleja o se refleja muy poco y por lo tanto, no interfieren con la inspección, por otro lado, en superficies rugosas generan una disminución del poder de resolución debido a las indicaciones producidas por la energía lobular lateral.

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INTRODUCCION AL EQUIPO ULTRASONICO i.

II

Instrumentos ultrasónicos Básicamente todos los instrumentos ultrasónicos realizan las funciones de generar, recibir, medir la amplitud y determinar el tiempo de viaje de pulsos eléctricos, aunque los controles y funciones usadas en un instrumento ultrasónico pueden variar en características y capacidades. En la actualidad existen instrumentos ultrasónicos medidores de espesores, medidores de espesores con barrido tipo “A” incorporados y detectores de fallas completamente digitales; sin embargo, en cualquier instrumento ultrasónico se encuentran los mismos controles básicos sin importar el modelo o marca. Los instrumentos ultrasónicos, en esencia, son básicamente equipos de comparación contra un estándar de referencia, consecuentemente, un instrumento ultrasónico debe ser calibrado antes de ser utilizado. Siendo así, podemos decir que la calibración es el proceso de ajustar el instrumento utilizando un estándar de referencia. La mayoría de los instrumentos ultrasónicos, considerados para utilizarse en la industria, son unidades que operan por la técnica pulso-eco con presentación tipo “A”, los cuales, incluyen una gran variedad de configuraciones que difieren en cuanto al grado de complejidad, portabilidad, tipo de pantalla, capacidad de almacenamiento de datos en la memoria integrada, etc. En el funcionamiento de un instrumento ultrasónico se incluye la determinación del tiempo de aparición y de la amplitud de la señal; como accesorios que pueden encontrarse integrados se puede mencionar a la curva DAC electrónica, compuertas, monitor, medición de espesores digitalmente y cálculos matemáticos de distancias, también en forma digital, cuando se utiliza haz angular.

ii.

Instrumentos ultrasónicos medidores de espesores Son similares en concepto con los detectores de fallas ultrasónicos, la diferencia es que en un medidor de espesores ultrasónico, los datos de la inspección (los valores obtenidos del espesor) son presentados en una pantalla digital, y en el caso de un detector de fallas, los datos de la inspección son mostrados sobre un tubo de rayos catódicos, una pantalla electroluminiscente, una pantalla de cristal líquido (LCD) o una pantalla de video.

1. Principios de la medición de espesores de pared por ultrasonido En primer lugar, el instrumento ultrasónico genera un pulso eléctrico inicial que envía al transductor (elemento) transmisor del palpador, donde es convertido en un pulso ultrasonido mecánico. Por medio de un acoplante, el pulso ultrasónico es transmitido desde el palpador al material inspeccionado, a través del cual viaja con una velocidad típica para el material (velocidad del ultrasonido en el material), hasta que encuentra un cambio en el material.

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En este punto una parte de la energía del pulso se refleja y regresa al palpador (eco). Si el pulso llega primero a la superficie posterior de la pieza inspeccionada, el pulso reflejado se denomina eco de pared posterior. Un palpador puede tener uno (palpador con elemento sencillo o emisor-receptor) o varios elementos transductores (palpador dual o con doble elemento). Los palpadores duales son particularmente adecuados para: • •

fallas cercanas a la superficie de entrada del ultrasonido, especialmente usados donde existe corrosión y erosión profundas.

2. Métodos para la medición de espesores de pared por ultrasonido Método de medición con palpador dual En el método de medición con palpador dual (doble elemento), las funciones de transmitir o emitir (T) y recibir (R) se realizan por medio de un arreglo de dos elementos transductores separados mecánicamente. En el elemento emisor se genera un pulso inicial que es transmitido al objeto inspeccionado. Los ecos se reciben en el receptor y se convierten en pulsos eléctricos (muy débiles). El instrumento ultrasónico mide el tiempo entre la emisión y la recepción del pulso ultrasónico (tiempo de vuelo). Con base en este tiempo medido y la velocidad del ultrasonido en el material, el instrumento ultrasónico determina el espesor del material. El principio de funcionamiento de un palpador dual se muestra en la figura No. 41.

Figura No. 41:

Principio de funcionamiento de un palpador dual

Los transductores duales siempre serán más sensibles que los transductores de un solo cristal a ecos producidos en la base de picaduras, que representan el espesor de pared mínimo remanente. También, son más efectivos sobre superficies externas rugosas o corroídas, ya que el acoplante atrapado en zonas de medición bastante irregulares puede producir ecos de entrada anchos que pueden interferir con la resolución cercana a la superficie, como sucede al utilizar palpadores de un solo cristal, además, el elemento receptor difícilmente recogería esas señales falsas.

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Método de medición con palpador de elemento sencillo (SIP) En este método de medición, para la emisión y recepción del eco se utiliza un palpador de elemento sencillo (emisor-receptor). Para la medición del espesor de pared, el instrumento ultrasónico determina el tiempo de vuelo entre el eco de entrada y el primer eco que rebase la compuerta, o umbral de detección. El eco de entrada es producido durante el tránsito del pulso acústico entre el palpador y el objeto inspeccionado.

Método de medición con eco múltiple (DUAL-MULTI) El método de medición con eco múltiple ofrece la posibilidad de medir exactamente el espesor de pared del metal debajo de recubrimientos adheridos (recubrimientos de pintura, recubrimientos plásticos, etc.). Si tales recubrimientos no son tomados en cuenta en la medición del espesor de pared, el resultado puede ser considerado un error de la medición, dependiendo del espesor del recubrimiento. El método de medición con eco múltiple evita estos errores de medición sin que se deba remover el recubrimiento. En este método de medición se utilizan dos (o más) ecos de pared posterior, para determinar el espesor de pared. El método de medición de eco múltiple puede usarse tanto con palpadores de elemento sencillo como con palpadores de doble elemento. Como en el método de medición anterior, un pulso ultrasónico se transmite desde el transductor (elemento) del palpador al material inspeccionado, sin embargo, en el método de medición con eco múltiple, una parte de la energía del pulso ultrasónico se refleja en la interfase entre el recubrimiento (capa de pintura) y el material inspeccionado. El resto de la energía del pulso transmitido continua su viaje a través del material inspeccionado y regresa como eco de pared posterior. El tiempo de vuelo entre dos ecos sucesivos de pared posterior se utiliza, junto con la velocidad del ultrasonido en el material, para determinar el espesor del material. Los ecos procedentes del recubrimiento son ignorados. El principio de funcionamiento del modo de medición con eco múltiple utilizando un palpador de elemento sencillo (emisor-receptor) se muestra en la figura No. 42.

Método de medición de espesores TopCOAT El método de medición de espesores TopCOAT patentado optimiza la medición de la corrosión a través de recubrimientos de pintura. En este método, el objeto inspeccionado y la capa de pintura son medidos simultáneamente y ambos valores son mostrados en la pantalla del instrumento ultrasónico. Con este método, las mediciones pueden realizarse aún con paredes posteriores muy corroídas. Para este método se utiliza un palpador especial con dos pares de elementos emisores-receptores, colocados a diferentes distancias de la cara de acoplamiento del palpador. Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Figura No. 42:

Principio de funcionamiento del método de medición con eco múltiple

El primer par de elementos (cercanos a la superficie de acoplamiento) determina el espesor del recubrimiento por medio de una onda longitudinal que se propaga por debajo de la superficie del objeto inspeccionado. Al mismo tiempo, el segundo par de elementos determina el espesor total de pared y a este valor se le resta el espesor del recubrimiento, de este modo el instrumento ultrasónico muestra el valor del espesor de pared correcto del objeto. Solo los ecos del segundo par de elementos están visibles en el barrido A. En la figura No. 43 es mostrado el principio de funcionamiento del método TopCOAT usando un palpador especial y el ejemplo de un barrido A correspondiente.

Figura No. 43:

Principio de funcionamiento del método de medición TopCOAT

Las mediciones con el método TopCOAT sólo son posibles con el instrumento ultrasónico modelo DMS 2TC de General Electric Inspection Technologies. Este método de medición siempre permite determinar el espesor de pared basándose en el primer eco de pared posterior. De este modo, el método TopCOAT es adecuado para la medición del espesor de pared remanente con superficies de pared posterior muy irregulares, cuando no es posible efectuar la medición entre dos ecos de pared posterior (modo de medición con eco múltiple).

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Este método de medición requiere que siempre se lleve a cabo la calibración del DMS 2TC junto con el palpador que está siendo utilizado. La calibración permite determinar el recorrido del ultrasonido del primer par de elementos emisorreceptor, que constituye la base para todos los cálculos posteriores. La calibración incluye también introducir la velocidad del ultrasonido de un estándar de referencia de cobre para la velocidad del ultrasonido utilizada en el DMS 2TC.

Método de medición de la Trayectoria en “V” Automática (Auto-V) El método de medición Auto-V permite la medición del espesor de pared en objetos que no tengan recubrimiento, sin que sea conocida la velocidad del ultrasonido en el material. Con esta función se determina la velocidad del ultrasonido simultáneamente con la medición del espesor de pared. Lo que hace posible medir espesores de pared en materiales que no tengan recubrimiento, sin que se deba recurrir a una calibración adicional y sin usar bloques de referencia. Para este método también se usa el palpador especial descrito anteriormente, que cuenta con dos pares de elementos emisores-receptores. Un par de elementos calcula la velocidad del ultrasonido en el material por medio de una onda longitudinal que se propaga por debajo de la superficie del objeto inspeccionado junto con el recorrido conocido del ultrasonido (que corresponde a la distancia entre el emisor y el receptor). Al mismo tiempo, el segundo par determina el tiempo de vuelo del pulso ultrasónico dentro del objeto inspeccionado, y calcula el espesor de pared utilizando este valor y la velocidad del ultrasonido en el material, que ha sido determinada por el primer par de elementos. De este modo, los cambios en la velocidad del ultrasonido, debido a variaciones en la temperatura o a heterogeneidades locales dentro del material, también se tienen en cuenta para el cálculo del espesor de pared. Las mediciones con el método Auto-V sólo son posibles con el instrumento ultrasónico modelo DMS 2TC de General Electric Inspection Technologies. Un requisito previo para obtener resultados de medición correctos es que el material sea homogéneo en el lugar donde se realice la medición. Por el contrario, las heterogeneidades grandes son consideradas en el cálculo del espesor de pared. La figura No. 44 muestra el método Auto-V y un barrido A correspondiente. Tanto para el método de medición TopCOAT como para el método Auto-V, el instrumento ultrasónico DMS 2TC utiliza un bloque de referencia especial para la velocidad del ultrasonido, fabricado de cobre. Los datos de este bloque de referencia normalmente se encuentran guardados en el DMS 2TC. Se debe comprobar que los datos guardados, correspondientes a la velocidad del ultrasonido y al número de serie, coinciden con los del bloque de referencia. Si es necesario se pueden introducir nuevos datos, como en el caso de la pérdida del bloque de referencia original.

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Figura No. 44:

Método de medición Auto-V

Barrido “B” El barrido “B” es una representación especial, en función del recorrido del ultrasonido dentro del espesor de pared del objeto inspeccionado. Esta representación es ideal para mostrar secciones corroídas. Para obtener esta representación, se hace un barrido sobre la superficie del objeto inspeccionado. La sección transversal de la pared, representada en la pantalla del instrumento ultrasónico, proporciona al inspector una vista general rápida de la distribución de los espesores en el objeto. De este modo, son visibles claramente, de forma especial, los espesores de pared mínimos. La figura No. 45 muestra un barrido “B” típico en la pantalla de un medidor de espesores ultrasónico.

Figura No. 45:

Barrido “B” típico

3. Límites de la medición de espesores por ultrasonido La información obtenida de una inspección ultrasónica únicamente se refiere a aquellas porciones o partes del objeto inspeccionado cubiertas por el haz ultrasónico generado por el palpador utilizado. Por ello, se debe tener el máximo cuidado al intentar aplicar conclusiones de los resultados obtenidos de las áreas inspeccionadas sobre áreas no inspeccionadas del objeto.

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Normalmente, tales conclusiones sólo son permitidas cuando existe amplia experiencia con respecto a las piezas inspeccionadas y se encuentran disponibles métodos de adquisición de datos estadísticos. Las interfases acústicas dentro del objeto inspeccionado pueden reflejar completamente el haz ultrasónico, por lo que las zonas de reflexión más profundas, por ejemplo, la superficie posterior del objeto inspeccionado, no pueden ser alcanzadas por el haz ultrasónico. Por este motivo, se debe asegurar que las áreas que serán inspeccionadas son adecuadamente cubiertas por el haz ultrasónico.

4. Medición de espesores de pared por ultrasonido Cada medición del espesor de pared con ultrasonido se basa en la medición del tiempo de vuelo de pulsos ultrasónicos dentro del objeto que está siendo inspeccionado. Por lo tanto, el requisito para obtener resultados precisos de la medición es que exista una velocidad uniforme del ultrasonido dentro del objeto inspeccionado. Cuando las piezas son de acero, aún con diferentes componentes de aleación, normalmente se cumple este requisito. La velocidad del ultrasonido cambia tan ligeramente que sólo tiene importancia para las mediciones que requieren alta precisión. Sin embargo, en otros materiales como por ejemplo metales no ferrosos o plásticos, la velocidad del ultrasonido está sujeta a grandes cambios. De este modo, puede verse afectada la exactitud de la medición.

5. Influencia del material inspeccionado Si el material no es homogéneo, pueden existir diferentes velocidades del ultrasonido en distintas zonas del objeto inspeccionado. Por lo que, al realizar la calibración del instrumento, se debe tener en cuenta una velocidad promedio del ultrasonido. Sin embargo, los mejores resultados se obtienen si el instrumento se calibra con la ayuda de un bloque de referencia fabricado con el mismo material que el del objeto inspeccionado. Este bloque de calibración debe tener superficies planas y paralelas, y un espesor que corresponda con el espesor máximo del objeto inspeccionado. Además, el inspector debe tener presente que los tratamientos térmicos producen cambios fundamentales en la velocidad del ultrasonido. Esto debe tenerse en cuenta para la evaluación de la precisión en el espesor de pared medido por el instrumento. Si se sospecha que puedan existir modificaciones substanciales en la velocidad del ultrasonido, entonces la calibración del instrumento debe efectuarse a intervalos cortos de tiempo, para adaptarse a los valores existentes de velocidad. Si lo anterior no se hace, pueden obtenerse valores de medición de espesores de pared incorrectos.

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6. Influencia de las modificaciones en la temperatura La velocidad del ultrasonido dentro del objeto inspeccionado cambia con la temperatura del material. Por ello, bajo ciertas condiciones, pueden producirse errores de medición mayores si la calibración del instrumento se realiza en un bloque de referencia frío y la medición del espesor de pared, por el contrario, se efectúa en el objeto caliente. Estos errores de medición pueden evitarse si la calibración se realiza con un bloque de referencia calentado a la misma temperatura que el objeto inspeccionado o cuando el efecto de la temperatura sobre la velocidad del ultrasonido se toma en cuenta utilizando un factor de corrección.

7. Medición del espesor de pared residual o remanente La medición del espesor de pared residual o remanente en piezas erosionadas o corroídas internamente, tales como tuberías, recipientes, contenedores o reactores de todo tipo, requieren un instrumento de medición apropiado, así como un manejo especialmente cuidadoso del palpador. En cualquier caso, el inspector siempre debe estar informado sobre los espesores de pared nominal respectiva, así como de las pérdidas previstas del espesor de pared.

8. Aplicación del acoplante El inspector debe estar familiarizado con la aplicación del acoplante, de tal forma que sea aplicado del mismo modo en cada medición, de esta forma se evitan variaciones en el espesor del acoplante y los errores derivados en los resultados de las mediciones. La calibración del instrumento y la medición del espesor de pared deben realizarse en las mismas condiciones de acoplamiento. Para ello deben utilizarse pequeñas cantidades de acoplante y se debe aplicar presión uniforme sobre el palpador.

9. Selección del palpador El palpador utilizado para la medición debe encontrarse en buen estado, por lo que no debe mostrar ningún desgaste de la superficie de acoplamiento o sobre la línea de retardo. El rango de medición (campo de aplicación), indicado en las hojas de datos del palpador correspondiente, debe comprender el rango total de espesores de pared que será medido. Además, la temperatura del objeto inspeccionado debe encontrarse dentro del rango de temperaturas permitidas para el palpador seleccionado. La tabla siguiente incluye características importantes y los rangos de medición de la serie de palpadores DA de General Electric Inspection Technologies, utilizados para efectuar la medición de espesores en conjunto con la variedad de sus instrumentos ultrasónicos medidores de espesores. Los valores son aproximados y pueden variar ligeramente, la exactitud de la medición depende de la velocidad del material, condición de la superficie, temperatura y geometría, de tal forma que los valores reales deberían determinarse experimentalmente por el usuario. Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Palpador No. de Modelo parte

Rango de Diámetro Frecuencia Rango de Cable medición en mm MHz Temperatura en mm en °C

Ajuste del cero

Características especiales Condiciones

Uso

Para aplicaciones estándar DA 301 56904 1.2 – 200 DA 311 57566 1.2 – 200 DA 401 58637 1.2 – 200 DA 411 58857 1.2 – 200 DA 451 59167 1.2 – 200 DA 461 59170 1.2 – 200

12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5

5 5 5 5 5 5

-20 – +60 -20 – +60 -20 – +60 -20 – +60 -20 – +60 -20 – +60

DA 231 DA 233 DA 231 DA 233 DA 231 DA 233

ON-Block ON-Block OFF-Block OFF-Block ON-Block ON-Block

Para espesores de pared delgados DA 312 56906 0.6 – 50 DA 412 58638 0.6 – 50 DA 462 59171 0.6 – 50

7.5 7.5 7.5

10 10 10

-20 – +60 -20 – +60 -20 – +60

DA 235 DA 235 DA 235

ON-Block OFF-Block ON-Block

Para espesores de pared muy gruesa DA 303 56905 5 – 300 16.1 DA 403 58639 5 – 300 16.1 DA 453 59168 5 – 300 16.1

2 2 2

-20 – +60 -20 – +60 -20 – +60

DA 231 DA 231 DA 231

ON-Block Atenuación prom. OFF-Block Atenuación prom. ON-Block Atenuación prom.

4 1,5,6 1,3,4

Para materiales con alta atenuación del ultrasonido DA 0.8G 66501 5 – 60 28.5 0.8 DA 408 58644 5 – 60 28.5 0.8 DA 458 59169 5 – 60 28.5 0.8

-10 – +60 -10 – +60 -10 – +60

DA 231 DA 231 DA 231

ON-Block OFF-Block ON-Block

4 1,5,6 1,3,4

Para aplicaciones con requisitos especiales DA 312 B1666934 0.7 – 12 3.0 DA 312 B2968120 0.7 – 12 3.0 KBA 525 100058 0.6 – 25 5.0 FH 2 ED REM100059 0.75 – 50 9.6 TC 560 100619 1.5 –200 15.9

10 10 10 7.5 5

-20 – +60 -10 – +55 -10 – +55 -10 – +55 -10 – +55

Fijo 1.5 m Fijo 1.5 m Fijo 1.2 m Fijo 1.2 m KBA 531 A

Para componentes con alta temperatura DA 305 56911 4 – 60 16.0 DA 315 57167 5 – 150 16.0 DA 317 57168 2 – 80 12.5 DA 319 57169 1.0 – 15 7.5 HT 400 14774 1.2 – 250 12.7 HT 400 A 14775 1.0 – 300 12.7

5 2 5 10 5 5

+10 – +600 DA 235 +25 – +300 DA 233 +25 – +300 DA 233 +25 – +300 DA 233 +10 – +530KBA 535/536 +10 – +530KBA 535/536

Conector sup.

2,4 2,4 1,2,5,6 1,2,5,6 1,2,3,4 1,2,3,4

Pared delgada Pared delgada Pared delgada

2,4 1,2,5,6 1,2,3,4

Conector sup. Conector sup.

Alta atenuación Alta atenuación Alta atenuación

ON-Block Alta corrosión ON-Block Alta corrosión OFF-Block Alta corrosión OFF-Block Integrado a SEND OFF-Block Auto-C y TopCOAT

ON-Block Temp. extrema ON-Block Temp. alta ON-Block Temp. alta ON-Block Temp. alta OFF-Block Rang amp./Temp ext. OFF-Block Rang amp./Temp ext.

2,4 2,4 6 1,3,6 5,6

4 4 4 4 6 6

USO 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Aplicaciones incluyendo documentación (palpador identificado con número de serie individual y corrección de trayectoria en “V”) Medición de espesores de pared a través de recubrimientos de pintura (medición con eco múltiple DUAL MULTI) con DM4 Requisitos de exactitud en la medición a pesar del desgaste inclinado (ajuste del cero del palpador en ambos lados) Requisitos de medición y exactitud repetida (compensación de la linealidad y temperatura) Mediciones sobre plásticos (ajuste del cero con el palpador desacoplado) Superficies de acoplamiento rugosas o curvas (ajuste del cero con el palpador desacoplado)

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A continuación se describen otras características de los palpadores y condiciones de la inspección que deben considerarse para su selección:

a) Duplicando las lecturas de la medición En la medición de espesores de pared por ultrasonido puede producirse un error peligroso si se realiza una medición del espesor de pared por debajo del rango de aplicación (rango de trabajo) indicado para el palpador utilizado. En este caso, el primer eco de pared posterior es demasiado pequeño para que sea registrado por el instrumento, pero el segundo, por el contrario, tiene una amplitud suficientemente alta, por lo que será registrado por el instrumento. De tal forma que resulta en la presentación de un valor de espesor de pared que corresponde al doble del espesor real. Para evitar este tipo de errores de medición, cuando el espesor que será medido se encuentre en el límite inferior del rango de aplicación de un palpador, el inspector debe realizar una medición adicional de prueba con otro palpador. En casos críticos, se recomienda efectuar las mediciones usando un instrumento que cuente con barrido A, ya que al observar la forma del eco se puede obtener información adicional importante.

b) Precisión en la medición La precisión en la medición no es idéntica a la resolución de la pantalla del instrumento. La precisión en la medición depende de factores tales como: • • • •

La temperatura La línea de retardo del transductor La velocidad en el material La continuidad superficial del objeto inspeccionado

c) Corrección de la trayectoria en “V” (recorrido del ultrasonido) Los palpadores que tienen un solo elemento (transductor) emisor y receptor (palpador sencillo) no necesitan una corrección de la trayectoria en “V” (recorrido del ultrasonido). En cambio, todos los palpadores que cuentan con dos elementos, un transductor emisor y un transductor receptor (palpadores duales o dobles), debido a la inclinación de los transductores, necesitan una corrección de la trayectoria en “V” (recorrido del ultrasonido) para espesores de pared menores de 60 mm en acero. Para algunos palpadores, las correcciones de la trayectoria en “V” (recorrido del ultrasonido) son almacenadas en el instrumento ultrasónico medidor de espesores. En otros palpadores, durante su fabricación, la trayectoria en “V” (recorrido del ultrasonido) se corrige individualmente, y la corrección se almacena en el palpador. Para algunos de estos palpadores esta corrección también aplica para el método de medición con eco múltiple (DUALMULTI).

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d) Ajuste del cero (retardo) del palpador El ajuste del cero (ajuste del cero, retardo del cero o retardo del palpador, corresponde a la diferencia en tiempo entre el cero eléctrico y el cero acústico) del palpador es muy importante para la exactitud en la medición con palpadores duales o dobles. El ajuste del cero del palpador puede cambiar bajo ciertas condiciones: Cambios con altas temperaturas – Si existen diferencias considerables en la temperatura ambiente entre el lugar donde se almacena el instrumento y el lugar donde se llevará a cabo la inspección, es necesario esperar aproximadamente 2 minutos después de conectar el transductor y antes de efectuar cualquier medición. Temperaturas por debajo de –10ºC – El ajuste del cero (retardo) del palpador con temperaturas ambiente por debajo de –10ºC no siempre es correcto. Para asegurar una medición correcta se recomienda realizar la calibración con 2 puntos y repetirla en el caso que se presenten cambios considerables de temperatura. Rastros de acoplante – Para asegurar un correcto ajuste del cero (retardo) del palpador, se debe remover de la superficie de acoplamiento del palpador cualquier cantidad remanente de acoplante antes de efectuar una medición adicional. Para efectuar el ajuste del cero del palpador existen dos métodos: •

Ajuste del cero antes de acoplar el palpador (OFF-Block-Zeroing) Después de encender el instrumento ultrasónico, la longitud de la línea de retardo, que le corresponde al transductor emisor, se determina a intervalos regulares cuando el palpador no está acoplado para medir espesores de pared. Para este método es importante que la superficie de acoplamiento del palpador se encuentre adecuadamente libre de acoplante con el fin de evitar mediciones incorrectas. Este método es ventajoso donde existen superficies rugosas o curvas que puedan dificultar el acoplamiento. Para medir espesores de pared en plásticos, debe recurrirse exclusivamente a palpadores con ajuste del cero antes del acoplamiento.

•

Ajuste del cero durante el acoplamiento del palpador (ON-Block-Zeroing) Después de acoplar el palpador (pero antes de cada medición del espesor), en primer lugar, se determina la longitud de la línea de retardo que le corresponde al transductor o elemento emisor, y hasta después se efectúa la medición del espesor de pared. Este método es ventajoso cuando se requiere una gran estabilidad y reproducibilidad de los valores medidos. Por ejemplo, si la temperatura de la pieza inspeccionada difiere considerablemente de la temperatura del palpador, las líneas de retardo se pueden enfriar con lo que se reducen en tamaño o cuando se calientan se alargan.

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Por lo tanto, cuando se utiliza este método y tipo de palpadores se deriva en que cada punto del cero es compensado inmediatamente antes de cada medición del espesor de pared. Para ciertos palpadores, el ajuste del cero se determina como la media aritmética de ambas líneas de retardo del palpador. Así, por ejemplo, los palpadores que se desgastan oblicuamente pueden mantener su tolerancia original a un grado considerablemente alto en los valores medidos.

10. Información de aplicación Los instrumentos ultrasónicos medidores de espesores son fáciles de usar y producen datos confiables y reproducibles de las mediciones cuando se manejan correctamente y cuando se cumplen ciertas condiciones que pueden influir en la exactitud de la medición. A continuación se describen algunos de los factores más comunes que tienen influencia en las mediciones.

Inclusiones extrañas en el interior del material Si durante una serie de mediciones, el instrumento ultrasónico medidor de espesores repentinamente indica un valor que es considerablemente menor que el punto cercano previamente medido, la causa podría ser una falla dentro del material (por ejemplo una inclusión) desde la cual el pulso ultrasónico ha sido reflejado en lugar de ser reflejado por la pared posterior. Si este es el caso, esta zona debería ser verificada por medio de otro método adecuado de PND, o recurriendo a un detector de fallas ultrasónico, con el fin de determinar la causa de ese valor extraño que ha sido medido.

Calidad de la superficie Las marcas paralelas de maquinado, sobre la superficie de acoplamiento, pueden producir errores de medición debido a la rugosidad excesiva de la superficie. Pero si la barrera acústica del palpador se orienta en ángulo recto con respecto a las marcas, no se produce este efecto. En algunos casos, los valores erróneos de las mediciones se obtienen de superficies demasiado rugosas, esto se debe al exceso de acoplante acumulado entre el palpador y la superficie del objeto inspeccionado. Las superficies muy rugosas pueden impedir el acoplamiento completo (no aparece en pantalla la indicación de acoplamiento). En tales casos, se requiere el maquinado o acondicionado de la superficie.

Superficies curvas Cuando se realicen mediciones sobre superficies curvas convexas, por ejemplo en tubería o contenedores cilíndricos, es necesario acoplar el palpador dual al centro de la superficie para que el haz ultrasónico sea radial.

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La barrera acústica del palpador debe orientarse en ángulo recto con respecto al eje longitudinal del objeto inspeccionado, ver la figura No. 46. Los palpadores con superficies de contacto con diámetros muy pequeños generalmente permiten un mejor acoplamiento sobre superficies curvas convexas.

Figura No. 46:

Orientación de un palpador dual sobre una superficie curva convexa

Medición de espesores de pared en objetos calientes El instrumento ultrasónico puede ser usado para la medición de espesores en materiales que se encuentren con alta temperatura superficial, cuando es utilizado junto con un palpador especial para alta temperatura (como el palpador modelo DA305, para temperaturas de hasta 600°C). También, se requiere un acoplante especialmente desarrollado para tales aplicaciones (por ejemplo el acoplante ZGM). Se recomienda proceder como se indica a continuación: • • • •

Calibrar el instrumento ultrasónico medidor de espesores, como sea requerido y de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Limpiar completamente la superficie del objeto que será inspeccionado con un cepillo de alambre, si es necesario, y remover cualquier capa oxidada. Antes de usarlo y encontrándose dentro del tubo, amasar el acoplante para alta temperatura . Aplicar una gota pequeña del acoplante (de aproximadamente 5 mm de diámetro) sobre la superficie de contacto del palpador, no sobre el objeto inspeccionado. Acoplar el palpador cuidadosamente sobre la superficie del objeto.

Para evitar daños de la superficie de contacto del palpador, no se debe girar el palpador mientras se encuentre en contacto con la superficie del objeto inspeccionado. Con superficies curvas, debe asegurarse que la barrera acústica del palpador se encuentra alineada como se describe anteriormente. Para lograr un buen acoplamiento, permita que el acoplante se derrita de 2 a 3 segundos. Con temperaturas superiores a 550 ºC, el acoplante puede encenderse repentinamente. Sin embargo, esto no influye en la calidad del acoplamiento en ninguna forma. Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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• • •

No mantenga acoplado el palpador por más de 5 segundos. Si una lectura de espesor no aparece en pantalla dentro de esos 5 segundos, remueva el palpador y enfríelo. Sobre superficies curvas, un buen acoplamiento puede lograrse oscilando ligeramente el palpador. Remueva cuidadosamente cualquier acoplante remanente del palpador antes de llevar a cabo cualquier medición adicional. Para los palpadores diseñados para alta temperatura, deben tenerse en cuenta las recomendaciones del fabricante para los tiempos de acoplamiento y enfriamiento. Enfriar con agua el palpador podría causar su destrucción.

Existen aplicaciones que van más allá de las posibilidades de aplicación del instrumento ultrasónico, por lo que si las mediciones a alta temperatura no son satisfactorias después de varios intentos usando este método, se recomienda que sea usado un palpador para alta temperatura conectado a un detector de fallas ultrasónico. Se debe utilizar un acoplante adecuado para la temperatura a la que se trabajará, esto se debe a que los acoplantes para altas temperaturas hierven a determinada temperatura dejando un residuo duro que no es capaz de transmitir la señal ultrasónica. Algunos acoplantes con sus rangos de temperaturas de General Electric Inspection Technologies, son los siguientes: Acoplante

Aplicaciones

Características

ZG-F

Pasta para acoplamiento universal

No corrosiva, lavable, neutra, rango de temperatura: –20ºC a +100ºC

ZGT

Pasta de acoplamiento multigrado

Viscosidad media, no corrosiva, resistente al agua, rango de temperatura: –30ºC a +250ºC

ZGM

Pasta de acoplamiento para alta temperatura

Viscosidad alta, rango de temperatura: +200ºC a +600ºC

11. Descripción de controles y funciones de un instrumento ultrasónico medidor de espesores A continuación se describen en forma general los controles y funciones del instrumento ultrasónico medidor de espesores modelo DMS 2 de General Electric Inspection Technologies.

a) Revisión del funcionamiento de un medidor de espesores ultrasónico El instrumento ultrasónico DMS 2 es un medidor de espesores portátil con Registrador de Datos integrado. Este instrumento puede ser usado para medir el espesor de pared en una variedad de componentes diferentes, por ejemplo en tubos, tubería, recipientes a presión y otros componentes de equipos sujetos a una reducción gradual del espesor.

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Esto hace que el DMS 2 sea especialmente adecuado para trabajos de medición donde se requiere que la inspección de la corrosión sea documentada.

b) Características especiales del DMS 2 • • • • • • • • • • • •

• • • • • • • • •

Pantalla LCD grande para visualizar el valor del espesor medido y del barrido A. Presentación en tamaño grande del valor del espesor medido. Rango de medición de 0.2 a 635 mm (en acero), dependiendo del palpador, el material y la superficie. Resolución digital de 0.01 mm ó 0.1 mm (que puede seleccionarse). Unidades de medición intercambiables entre pulgadas y mm. Puede funcionar utilizando cargador para el suministro de corriente o con baterías. Protección contra el polvo y la humedad (IP54). Registrador de datos integrado para almacenar valores de espesor, barridos A ó barridos B. Almacenamiento opcional de información adicional para cada punto de medición (como datos del palpador, velocidad del ultrasonido, fecha, hora y calibración). Almacenamiento de hasta 20 calibraciones. Inserción de textos de comentarios de hasta 64 caracteres. Reconocimiento automático del palpador con los palpadores con diálogo o identificados, ajuste y funcionamiento óptimos, especialmente con la más alta exactitud de las mediciones gracias a los datos almacenados de la corrección individual de la trayectoria en “V” almacenada en el palpador. Ajuste automático del cero del palpador para la calibración rápida. Corrección automática de la trayectoria en “V” para la linealidad de las mediciones a través del rango completo de las mediciones. Función Microgrid (micro-matrices) para la inspección del entorno del punto de medición. Método de medición dual con medición en el flanco del eco o en el pico del eco. Modo de medición de captura MINIMO con el incremento de la frecuencia de repetición de pulsos para detectar el valor de medición más pequeño dentro de una serie de mediciones. Método de medición con eco múltiple (DUAL-MULTI), para la medición a través de recubrimientos. Límites mínimo y máximo programables con señales de alarma mediante LED y bocina (que puede desconectarse). Interfase RS-232 para la transmisión de datos, de barridos A y B, a una impresora o una PC. Función de bloqueo para evitar modificaciones involuntarias de los valores de la calibración o ajuste.

Algunas características de funcionamiento no están disponibles en el modelo DMS 2E. Entre estas funciones y opciones no disponibles se incluyen a: • • • • •

Presentación del barrido B Modos de operación con palpador de elemento sencillo (SIP, pico, flanco) Modo RF (radiofrecuencia) Descarga de mapas de bits ISO Estructuras de archivos con 3 y 4 niveles para Caldera (Boiler), punto del usuario (cliente), matriz del usuario (cliente) y archivos del usuario (cliente) con el programa UltraMATETM.

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Algunas características de funcionamiento sólo están disponibles en el modelo ellas se incluyen a: • •

DMS 2TC. Entre

Mediciones utilizando el método TopCOAT Función Auto-V

c) Controles para la operación del DMS 2

Figura No. 47:

Instrumento ultrasónico medidor de espesores DMS 2

Revisión general 1234-

Interfase serial para la transferencia de datos a una PC o impresora Conexión para el suministro externo de corriente (+5 V de DC) Conexión del palpador para conectar palpadores de Krautkramer Pantalla LCD para la presentación de valores medidos, barridos A, barridos B, funciones, parámetros de calibración o ajuste y datos

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5- LED verde Señal de confirmación para las funciones de la tecla SEND (guardar los valores medidos) 6- Teclas con flecha para ajustar parámetros, seleccionar opciones y bloquear el teclado 7- Tecla SEND para guardar resultados de las mediciones y para iniciar el proceso de transferencia de datos a través de la interfase serial 8- Teclas especiales para cambiar entre diferentes presentaciones de la pantalla 9- Bloque de calibración para realizar la calibración del cero del palpador 10- Teclas con flechas para navegación 11- LED rojo Señal de alarma para cuando no se ha alcanzado el valor mínimo y cuando se ha excedido el valor máximo

Teclado

Figura No. 48:

Teclado del instrumento ultrasónico medidor de espesores DMS 2

Teclas con flecha Las teclas con flecha directamente debajo de la pantalla son las más utilizadas, entre todas, para el ajuste de las funciones. Estas teclas generalmente actúan sobre el parámetro mostrado arriba de ellas en la pantalla, en cada caso. Se modifica el valor correspondiente o se selecciona otra opción presionando una de las teclas con flecha. Las teclas con flecha en el centro del teclado, en primer lugar sirven para la navegación. Se puede cambiar a otra función diferente a la seleccionada en la pantalla, por ejemplo, para seleccionar otro grupo de funciones o un campo de entrada. Teclas especiales Las teclas etiquetadas como especiales tienen en parte varias funciones, que son independientes del estado actual del instrumento y de la presentación actual de la pantalla. A continuación se describen en forma y general las teclas especiales.

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Tecla

Función

SEND

Guarda los valores de las mediciones realizadas, inicia la impresión y el proceso de transferencia de datos a la PC

TEST

Cambia la operación del instrumento entre el modo de medición y el modo para la calibración o ajustes del instrumento

CLR/OBST

Para interrumpir procesos, insertar la nota OBST. en archivos de mediciones

PRB ZERO

Inicia la calibración o ajuste manual del cero del palpador

CAL/ON

Para encender y apagar el instrumento, para iniciar la calibración

ABC/123

Activa la pantalla para la entrada de textos

NOTE

Edita la lista de comentarios

TG/DR

Cambia entre la función para la calibración del instrumento, el registrador de datos y el administrador de datos

FILE

Para crear archivos y matrices Microgrid para guardar los valores de las mediciones realizadas

Bloqueo del teclado El teclado del DMS 2 puede bloquearse para evitar cualquier cambio o modificación accidental o involuntaria de la calibración o ajustes del instrumento. Después que el teclado ha sido bloqueado, la mayoría de las funciones o parámetros ya no pueden ser modificados al presionar una tecla. Si el teclado ha sido bloqueado, aparece un icono en forma de candado cerrado en el borde superior de la pantalla. El bloqueo y desbloqueo del teclado sólo son posibles en el modo de medición (tecla TEST), no durante las operaciones con el registrador de datos o con el administrador de datos.

Pantalla El DMS 2 tiene una pantalla LCD de alta resolución para la presentación de los barridos A o B, para la presentación de los valores de las mediciones, de los parámetros de calibración o ajuste importantes y símbolos o iconos, así como para la presentación de los diferentes menús. A continuación se describen en forma general las presentaciones en pantalla más importantes.

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Símbolos o iconos Durante la operación normal, en el borde superior de la pantalla y a un lado de la velocidad actual del ultrasonido se encontrarán presentes diferentes símbolos o iconos relacionados con ciertas funciones o modos de operación activos, además del estado actual de funcionamiento del instrumento, ver la figura No. 49.

Figura No. 49:

Presentación de símbolos o iconos

Pantalla de la calibración o ajustes del instrumento Después que el DMS 2 ha sido encendido, se tiene acceso inmediatamente a los parámetros para la calibración o ajuste del instrumento. Los nombres de los diferentes grupos de funciones son mostrados directamente debajo del barrido A, las funciones del grupo de funciones seleccionado actualmente (nombre mostrado en modo invertido) pueden verse en el borde inferior de la pantalla junto con el valor de ajuste actual. La figura No. 50 muestra la pantalla después de encender el instrumento.

Figura No. 50:

Presentación de los parámetros de calibración

Se debe presionar la tecla TEST para cambiar al modo de medición. Esta presentación de pantalla sólo permite ajustar directamente las funciones más importantes para efectuar las mediciones. Los nombres de las funciones pueden verse en el borde inferior de la pantalla junto con el valor de ajuste actual. La figura No. 51 muestra la pantalla al seleccionar el modo de medición, después de presionar la tecla TEST.

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Figura No. 51:

Presentación en pantalla del modo de medición

Pantalla del registrador de datos Al presionar la tecla TG/DR se cambia a la pantalla del registrador de datos. Con el registrador de datos se puede organizar mediciones, crear archivos para guardar los datos de las mediciones, administrar los datos de las mediciones y editar los valores guardados de las mediciones (por ejemplo, por medio de comentarios). En la figura No. 52 se muestra la pantalla del registrador de datos.

Figura No. 52:

Presentación en pantalla del registrador de datos

Pantalla de la entrada de textos Para facilitar la entrada de textos, se tiene una presentación en la pantalla con una tabla que contiene todos los caracteres disponibles. La selección de un carácter se realiza muy fácilmente con las teclas con flecha del teclado. El texto introducido puede verse directamente arriba de la tabla. La figura No. 53 se muestra la pantalla de la entrada de textos.

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Figura No. 53:

Pantalla de la entrada de textos

Presentación en tamaño grande del valor del espesor medido Si no hay cargado ningún archivo para guardar los valores de las mediciones, el área por arriba del barrido A se utiliza para presentar en tamaño grande el valor del espesor medido actual y de la velocidad actual del ultrasonido, ver figura No. 54.

Figura No. 54:

iii.

Presentación en tamaño grande del valor del espesor medido

Instrumentos ultrasónicos detectores de fallas Son considerados más versátiles que los medidores de espesores ultrasónicos, ya que, entre otras aplicaciones, se puede estimar el tamaño de una discontinuidad. El instrumento es ajustado de tal forma que la altura de una señal representa la amplitud producida por un reflector de tamaño conocido en un bloque o estándar de referencia.

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Para determinar la diferencia en magnitud, entre la señal producida por la discontinuidad detectada y la señal producida por el estándar de referencia, el operador ajusta el pico de la señal de la discontinuidad usando el control de amplificación, para producir la misma amplitud que la señal de referencia. Se deben observar las señales producidas a diferentes distancias y con diferencias en condición superficial. Los instrumentos ultrasónicos tienen su control de amplificación calibrado en “decibeles”, que es una unidad logarítmica, ya que las amplitudes de las señales cambian sobre un rango bastante grande. Los decibeles son usados para comprimir este rango y así medir convenientemente las diferencias en amplitud. Para convertir una relación de amplitudes a decibeles se utiliza la fórmula:

NdB = 20 log10 (A2 / A1) La ecuación inversa resulta en otra expresión útil:

A2 / A1 = 10N/20 1.

Descripción de circuitos

Para entender la operación de un instrumento ultrasónico detector de fallas es necesario un diagrama de bloques de una unidad básica típica, figura No. 55.

Pantalla

Figura No. 55:

Diagrama de bloques de un instrumento ultrasónico detector de fallas

Como se observa en la figura No. 55, la unidad básica contiene: una fuente de alimentación, un circuito de reloj (también conocido como sincronizador), el tiempo base (llamado generador de barrido en instrumentos analógicos), el pulsador (llamado transmisor), el receptor (llamado receptor/amplificador) y finalmente la pantalla. A continuación se describen los circuitos del detector de fallas. Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Circuito reloj o sincronizador (timer) Este circuito inicia una cadena de eventos en un ciclo completo, dentro de la inspección ultrasónica, envía una señal a intervalos regulares, por un lado al circuito generador de barrido o tiempo base, y por otro lado al pulsador. Esta señal es repetida a una frecuencia dada y, en ciertos instrumentos, el control es llamado “control de la frecuencia de repetición de pulsos” (pulse repetition frecuency) por cierto, en algunos instrumentos esta función es controlada externamente y en algunos otros el instrumento lo hace automáticamente. El control de repetición de pulsos establece el número de pulsos generados por segundo. También se conoce como “rep rate” (por su nombre en inglés). Cuando el ultrasonido realiza recorridos considerables se requiere que los pulsos sean generados en menor cantidad durante la inspección, por lo tanto, un valor de repetición de pulsos menor que produzca un ciclo de prueba más grande.

Fuente de alimentación La fuente de alimentación proporciona el voltaje necesario a otros circuitos dentro del instrumento. Convierte el voltaje común de C. A. (corriente alterna) a voltajes menores usados en la mayoría de los circuitos del instrumento. La fuente de poder debe incluir baterías y cargador/adaptador, en cuanto a las baterías deben tenerse ciertas precauciones: a.

Baterías de Níquel - Cadmio

Este tipo de baterías cuenta con memoria, por lo cual, la primera carga es de suma importancia. Al cargarlas a su máxima capacidad, su carga siempre será igual. Como limitación podemos decir que dejan de funcionar aproximadamente 2 horas antes de perder totalmente su carga. b.

Baterías de Ion de Litio

Las baterías de Ion de litio tienen la más alta capacidad de carga y consecuentemente aseguran un tiempo más prolongado de operación del instrumento.

Tiempo base La función del tiempo base, también llamado “generador de barrido”, es la de establecer en la pantalla del instrumento el viaje del ultrasonido sobre la escala horizontal, y que este pueda ser “leído”. El control de “rango” ajusta esta escala en función del espesor inspeccionado. El valor relativo de la escala horizontal es dado para el material calibrado, que es también solo para el modo de vibración en particular. Esta escala es ajustada para materiales con velocidades diferentes usando el control de “velocidad”, también llamado “control de rango fino” (o longitud de barrido fino). Para instrumentos digitales no existe el generador de barrido en el sentido análogo. La escala horizontal se compone de una serie de puntos (llamados píxeles, aproximadamente 240), cada píxel representa un incremento en tiempo. La cantidad de tiempo representada por cada pixel es controlada por una combinación compleja de software y hardware.

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Con la finalidad de establecer un rango calibrado para una inspección en particular, la velocidad del ultrasonido, en el material bajo inspección, debe ser conocida, así, cuando el ajuste apropiado del “cero del palpador” se ha realizado en el instrumento, las unidades obtenidas dentro del instrumento son absolutas. Cuando el rango es incrementado, el intervalo de tiempo representado en cada píxel horizontal se vuelve más grande. En caso de rangos muy grandes, un píxel puede representar una onda completa, o en caso de rangos muy pequeños, la onda completa puede ser representada por varios píxeles, en cuyo caso la onda completa será más evidente.

Pulsador (pulser) El pulsador emite la señal eléctrica que activa el palpador. La señal conocida como “pulso inicial o disparo principal” es corta en duración, generalmente de solo algunos nanosegundos (la millonésima parte de un segundo). El voltaje de salida del pulso inicial es del orden de varios cientos de voltios, y por su breve duración proporciona un tiempo de levantamiento rápido del pulso. El pulsador es controlado mediante los controles frontales del instrumento. Cuando el transductor es conectado, y por lo tanto, el pulso inicial aparece, el pulso inicial incluye la vibración del cristal y luego el reposo del mismo para analizar las señales de regreso. Este tiempo determina la longitud de la zona muerta. En la pantalla podemos determinar esta duración al terminar el pulso inicial. El pulsador puede incluir uno o más controles y funciones, típicamente identificados como ”damping” (amortiguamiento) y “power o intensity” (poder o intensidad del pulso). Estas funciones son utilizadas para ajustar el pulso inicial e igualar el pulso de salida para cierto palpador. Además de proporcionar una amplitud mayor al pulso inicial y una duración de vibración para el análisis. Por lo tanto, mayor amplitud al pulso normalmente incrementa la sensibilidad y penetración, mientras que una duración más corta del pulso mejorará la resolución.

Receptor (receiver) El circuito receptor procesa y amplifica la señal en ruta hacia la pantalla. El procesado de la señal lo hace mediante el detector y filtros. a. Detector Dependiendo de la flexibilidad del instrumento, el detector puede proporcionar una selección de la señal para pasar a través del receptor, incluyendo: sin rectificación (de radio-frecuencia, RF), rectificación de onda completa, rectificación de media onda negativa y positiva. En RF, la señal del transductor es tal cual. b.

Filtros

El tipo y grado de filtración varía de un instrumento a otro. Por ejemplo, existen los filtros de video, los cuales, permiten observar la señal de forma más uniforme ya que, hasta donde sea posible, eliminan el ruido.

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c. Filtros de frecuencia Este tipo de filtros permite la selección de pantalla para bandas angostas o para bandas anchas en ciertas frecuencias. La banda angosta proporciona una mejora a la relación señal-ruido a una frecuencia dada, lo que evidentemente mejora la sensibilidad. En general, podemos decir que este tipo de filtros son preferidos en la detección de fallas. Los filtros en frecuencia de banda ancha son preferidos en inspecciones donde se requiera alta resolución, principalmente con el uso de transductores altamente amortiguados, de banda ancha, diseñados para este propósito.

Amplificador El amplificador multiplica el voltaje de la señal que regresa a una amplitud adecuada para su análisis. La amplificación es controlada por el control de amplificación o ganancia, el cual está calibrado en “decibeles” (dB). El control de amplificación está diseñado, básicamente, para que puedan realizarse comparaciones de amplitud entre señales de referencia contra señales de regreso en el material que está siendo inspeccionado. a.

Control de rechazo

El control de rechazo o supresión ajusta la sensibilidad de entrada en el amplificador, esto quiere decir que coloca la señal a un umbral en el voltaje el cual debe aplicar el palpador al receptor, con la finalidad de eliminar señales no deseadas de baja amplitud, también llamadas “pasto o ruido”, principalmente causadas por ecos producidos por la estructura de grano, microporosidad, rugosidad superficial, etc. Existen dos tipos de controles de rechazo: lineales y no lineales, de los cuales los primeros ofrecen ventajas en la inspección, puesto que no alteran la linealidad vertical de la pantalla.

Pantalla (pantalla de cristal líquido, LCD, pantalla electroluminiscente, o tubo de rayos catódicos, TRC o CRT)

de

video,

pantalla

La pantalla proporciona el que pueda observarse la información de la inspección. Los tubos de rayos catódicos fueron los más usados hace algunos años, estos usaban un haz de electrones controlado por placas de deflexión sobre una pantalla fosforescente. Hoy en día se utilizan en forma generalizada las pantallas de cristal líquido (LCD), una de las razones por la que se ha permitido reducir el tamaño de los detectores de fallas ultrasónicos.

2.

Revisión del funcionamiento y descripción de controles del detector de fallas ultrasónico modelo USM 35

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a. La familia del USM 35X El instrumento ultrasónico USM 35X es un detector de fallas ligero y compacto especialmente adecuado para: • • •

localizar y evaluar discontinuidades o fallas de materiales, medir espesores de pared, guardar y documentar resultados de las inspecciones.

Cuenta con un rango de frecuencias de 0.5 a 20 MHz y un rango máximo de calibración de 10 metros (en acero), el USM 35X puede ser usado en piezas o componentes grandes y en mediciones que requieren de alta resolución. El USM 35X se encuentra disponible en diferentes versiones, las cuales están diseñadas para diferentes aplicaciones: USM 35X – Versión estándar para aplicaciones universales de inspección ultrasónica. USM 35X DAC – Cuenta con la función de curvas DAC múltiples y de la ganancia corregida contra el tiempo (TCG, por su nombre en Inglés) lo que le permite cubrir un campo orientado a la evaluación de la amplitud de los ecos de acuerdo con casi todos las especificaciones internacionales de inspección USM 35X S – Cuenta con el modo de evaluación DGS además de las curvas DAC múltiples y la TCG. Las curvas DGS están almacenadas para todos los transductores de elemento sencillo y de banda angosta; la evaluación de la amplitud se lleva a cabo en dB, arriba de la curva DAC, o en cuanto al tamaño equivalente del reflector. Opción del Almacenador de Datos – Esta opción está disponible para todas las versiones del USM 35X y es usada para el registro y documentación de las lecturas de espesor.

b. Características especiales del USM 35 • • • • • •

•

Peso bajo (2.2 kg incluyendo la batería de ión de litio) y tamaño compacto. Carcaza o cubierta del instrumento a prueba de agua (impermeable) con protección clase IP 66. Tiempo de operación prolongado (>12 horas) por medio de la batería de ión de litio, con posibilidad de recarga interna o externa. Perillas giratorias para el ajuste directo de la ganancia y para cambiar las funciones actualmente seleccionadas. Calibración semiautomática con dos puntos de calibración. Dos compuertas independientes para la medición exacta de espesores de pared desde la superficie superior de la pieza hasta el primer eco, o entre dos ecos de pared posterior, incluyendo la medición sobre piezas con recubrimiento con una resolución de 0.01 mm (hasta 100 mm), relacionado con piezas de acero. Amplificación de la compuerta: ampliación del ancho de la compuerta hasta el ancho completo de la pantalla.

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• • • • • • • • • •

Pantalla LCD de color de 5.7”, 1/4 de VGA-TFT para mostrar señales digitalizadas (320 x 240 píxeles, 115 x 86 mm). Interfase VGA para la conexión con un monitor externo. Compuertas con presentación en color para distinguirlas fácilmente. Fácil reconocimiento de la reflexión cuando se utilizan palpadores de haz angular por medio de la variación del barrido A o por medio del color de fondo en cada uno de los puntos de deflexión. Memoria de datos: 800 juegos de datos, incluyendo descripción alfanumérica, y la posibilidad de documentar por medio de una impresora. Rango de calibración incrementado: hasta 9999 mm (en acero), dependiendo del ancho de banda o rango de frecuencias utilizado. Frecuencia de repetición de pulsos variable en diez pasos, para evitar ecos fantasmas cuando se inspeccionan piezas grandes o largas. Selección del ancho de banda o rango de frecuencias para el palpador conectado. Modo de presentación de la señal: onda completa, media onda positiva, media onda negativa y radiofrecuencia. Presentación de 4 lecturas, más 1 lectura amplificada en el barrido A, que puede configurarse por el usuario.

c. Controles para la operación del USM 35

Figura No. 56:

Instrumento ultrasónico detector de fallas modelo USM 35

El USM 35X cuenta con una pantalla digital para la presentación de • •

El barrido A en el modo normal El barrido A en el modo de amplificación. En el modo de amplificación la pantalla siempre muestra la ganancia y el valor establecido para el paso de decibeles (dB), todas las otras funciones se encuentran bloqueadas

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Los nombres de los cinco grupos de funciones son mostrados en la parte inferior de la pantalla y se resalta el grupo de funciones actualmente seleccionado, como ilustra la figura No. 57.

Figura No. 57:

Presentación en pantalla, grupos de funciones

A la derecha de la pantalla, después del barrido A, se encuentran las funciones correspondientes al grupo seleccionado, figura No. 58. Las funciones desaparecen de la pantalla al encontrarse en el modo de amplificación (zoom).

Figura No. 58:

Presentación en pantalla de las funciones del grupo seleccionado

La línea de medición, en la parte inferior de la pantalla, muestra valores de ajustes, valores medidos e indicaciones de estado, figura No 59. Como alternativa, en lugar de la línea de medición puede mostrarse una escala, para revisar la posición de los ecos. También puede mostrarse cada valor de medición en forma agrandada sobre la pantalla, en la esquina superior del lado derecho del barrido A.

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Figura No. 59:

Presentación en pantalla de la línea de medición

Se pueden configurar las 4 posiciones de la línea de medición para definir y mostrar las mediciones de valores como sean requeridos (del grupo de funciones MSEL).

Teclas de función (figura N0. 60) Para seleccionar entre niveles de operación (parte inferior), Para seleccionar el grupo de funciones (parte inferior) y Para seleccionar las funciones (parte derecha).

Figura No. 60:

Teclas de función

Tecla de encendido y apagado Para encender o apagar el instrumento ultrasónico

Teclas especiales (figura No. 61) Para activar directamente las funciones individuales del instrumento ultrasónico: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Para seleccionar el valor del incremento para el ajuste de la ganancia Para congelar el barrido A Para mostrar un barrido A amplificado Para transferir los datos Para grabar los valores medidos y salvar los datos

Figura No. 61:

Teclas especiales

Perillas giratorias El USM 35X se encuentra equipado con dos perillas giratorias La perilla del lado izquierdo permite ajustar directamente la ganancia y la perilla del lado derecho sirve para ajustar la función actualmente seleccionada. Las dos perillas giratorias permiten ajustar paso por paso o en forma acelerada el valor de una función. Para seleccionar un valor de la función en forma fina, se gira ligeramente la perilla, lo que instantáneamente coloca el siguiente valor. Para acelerar el ajuste se debe girar continuamente la perilla, por ejemplo a una velocidad constante, lo que permite modificar rápidamente diferencias grandes de valores en los ajustes de las funciones. El USM 35X es un instrumento ultrasónico fácil de usar. Cuenta con tres niveles de operación, que pueden intercambiarse presionando la tecla para seleccionar entre niveles de operación. Se puede reconocer el nivel de operación activo por el número que se encuentra en la línea que separa el primero y el segundo grupo de funciones. Si el instrumento está equipado con la opción del Almacenador de Datos, se agrega un cuarto nivel de operación. Cada uno de los niveles de operación contiene cinco grupos de funciones.

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Primer nivel de operación

Segundo nivel de operación

Tercer nivel de operación

Ajustando las funciones Por debajo del barrido A se muestran los cinco grupos de funciones que pueden ser directamente seleccionados con la tecla con flecha vertical correspondiente. El grupo de funciones seleccionado es resaltado y las cuatro funciones correspondientes son presentadas a la derecha del barrido A. De la misma forma, se pueden seleccionar directamente las funciones en forma individual usando la tecla con flecha horizontal correspondiente.

Funciones con doble asignación Algunas funciones tienen doble asignación, las cuales se pueden reconocer porque cuentan con una flecha que se encuentra después del nombre de la función. Para intercambiar entre las dos funciones se debe presionar repetidamente la tecla con flecha horizontal correspondiente.

Ajuste burdo y fino de las funciones Para algunas funciones se puede seleccionar entre un ajuste burdo y un ajuste fino. Para intercambiar entre los dos modos de ajuste se debe presionar la tecla con flecha horizontal correspondiente varias veces. El ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al valor de la función. Las siguientes funciones cuentan con la selección entre el ajuste burdo y el ajuste fino: Función RANGE MTLVEL D-DELAY aSTART aWIDTH

Grupo de funciones BASE BASE BASE aGAT aGAT

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bWIDTH S-REF1 S-REF2 ANGLE THICKNE DIAMET

bGAT CAL CAL TRIG TRIG TRIG

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Grupos de funciones del primer nivel de operación BASE

Las funciones que se encuentran en este grupo son las requeridas para realizar los ajustes básicos de la presentación en pantalla.

PULS

Combinadas en este grupo se encuentran las funciones que sirven para el ajuste del pulsador.

RECV

Combinadas en este grupo se encuentran las funciones que sirven para el ajuste del receptor.

aGAT

Todas las funciones utilizadas para el ajuste de la compuerta A se encuentran en este grupo.

bGAT

Todas las funciones utilizadas para el ajuste de la compuerta B se encuentran en este grupo.

Grupos de funciones del segundo nivel de operación CAL

Este grupo de funciones permite efectuar la calibración semiautomática.

REF

Este grupo de funciones sirve para medir la diferencia en decibeles entre un eco de referencia y el eco del reflector.

ó AWS

En este grupo se encuentran todas las funciones para la clasificación de fallas en soldadura de acuerdo con el Código AWS D1.1.

ó DAC

En este grupo de funciones se pueden ajustar las funciones para la curva DAC (únicamente para el USM 35X DAC y el USM 35X S).

ó JDAC

En este grupo las funciones de la curva DAC se modifican para permitir la evaluación de fallas de acuerdo con el estándar JIS (Estándares Industriales Japoneses) Z3060-2002 (sólo para el USM 35X DAC y el USM 35X S).

ó DGS

Este grupo de funciones sirve para evaluar la amplitud de los ecos de acuerdo con el método DGS (únicamente para el USM 35X S).

TRIG

Combinadas en este grupo se encuentran las funciones requeridas para presentar en la pantalla la proyección de la distancia recorrida (reducida) por el haz y la posición de la profundidad (para componentes inspeccionados ya sea planos con superficies paralelas y curvos circulares) cuando se utiliza transductor de haz angular.

MEM

Estas funciones sirven para almacenar, cargar y borrar juegos de datos.

DATA

Las funciones de este grupo sirven para la administración y documentación de los juegos de datos.

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Grupos de funciones del tercer nivel de operación MEAS

En este grupo de funciones, se pueden definir los puntos medidos, seleccionar un parámetro que está siendo mostrado en el barrido A para que el valor medido sea amplificado, así como también para el ajuste de las funciones de amplificación, y además se pueden seleccionar diferentes ajustes para el barrido A.

MSEL

Este grupo de funciones es donde se puede configurar la línea de medición.

LCD

Este es el grupo de funciones donde se puede ajustar el contraste y la luz de fondo de la pantalla LCD, así como también el modo de presentación del eco sobre la pantalla.

CFG1

Este grupo contiene las funciones para la configuración de: unidades, dialogo, idioma, impresora y asignación de la tecla (copy).

CFG2

En este grupo se encuentran otras funciones para la configuración de: hora y fecha, bocina de la alarma; más los cambios entre los modos de evaluación.

Funciones de los grupos del primer nivel de operación Grupo BASE: Función RANGE – Usada para ajustar el tiempo base en unidades de distancia de viaje del ultrasonido dentro del material. El ajuste del rango de la pantalla depende del ajuste del rango de frecuencia (de la función FREQU en el grupo de funciones RECV). Para una velocidad de 5920 m/s el rango que puede seleccionarse es de 0.5 a 9999 mm (0.02” a 390”). Función MTLVEL (Velocidad del ultrasonido) – Usada para ajustar la velocidad del ultrasonido dentro del objeto inspeccionado. Se pueden utilizar valores de velocidades del ultrasonido de entre 1000 y 15000 m/s. El USM 35X realiza todos los cálculos del rango y la distancia con base en el valor establecido de la velocidad. Función D-DELAY (Punto inicial de la pantalla) – Con esta función se puede seleccionar si en la pantalla el ajuste del rango (por ejemplo 250 mm) inicia desde la superficie del objeto inspeccionado, o en una sección del objeto inspeccionado iniciando en un punto posterior . Esta función permite cambiar la presentación completa de la pantalla y consecuentemente también el cero de la pantalla. Por ejemplo, si la pantalla inicia desde la superficie del objeto inspeccionado, el valor en D-DELAY debe ajustarse a 0. Función P-DELAY (Retardo del palpador) – Cada palpador contiene una línea de retardo entre el elemento transductor (cero eléctrico) y la cara de acoplamiento (cero acústico). Esto significa que el pulso inicial primero debe pasar a través de esta línea de retardo antes que el ultrasonido pueda entrar al objeto inspeccionado. Se puede compensar esta influencia de la línea de retardo con la función P-DELAY.

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Grupo PULS: Función DAMPING (Amortiguamiento coincidiendo con el palpador) – Esta función sirve para hacer coincidir el palpador. Se usa para ajustar el amortiguamiento del circuito de oscilación del transductor y consecuentemente cambiar la altura, ancho y resolución del eco presentado en la pantalla. • •

Bajo (low) – Este ajuste tiene un efecto bajo en el amortiguamiento y produce ecos más altos y anchos. Alto (high) – Este ajuste reduce la altura del eco pero principalmente produce ecos angostos con alta resolución.

Función POWER (Poder o intensidad) – Se utiliza esta función para ajustar el voltaje del pulsador. Se puede seleccionar entre dos opciones de ajuste: • •

High (voltaje alto) Low (voltaje bajo)

La opción HIGH (Alto) se recomienda para todas las inspecciones en las cuales es importante contar con la máxima sensibilidad, por ejemplo para la detección de fallas pequeñas. Seleccione la opción Low (Bajo) para palpadores de banda ancha o si se requiere que los ecos sean angostos (mejor resolución lateral). Función DUAL (Separación del pulsador y el receptor) – Se puede usar esta función para activar la separación del pulsador y el receptor. •

off (Apagada) – Operación con elemento sencillo; el palpador se conecta en paralelo.

•

on (Encendida) – Activa el modo dual para el uso con palpadores de doble elemento (TR); la conexión izquierda (roja) se conecta con el amplificador de entrada, mientras que el pulso inicial está disponible en la conexión derecha (negra). Si se activa la función DUAL, el LED D (dual) se enciende.

•

through (A través) – Activa el modo de transmisión a través para el uso con dos palpadores por separado; el receptor se conecta en la conexión izquierda (roja) y el pulsador o transmisor se conecta en la conexión derecha (negra).

Función PRF MOD (Frecuencia de repetición de pulsos) – La frecuencia de repetición de pulsos indica el número de veces que es generado un pulso por segundo. Cuenta con 10 pasos disponibles para el ajuste; el paso 1 corresponde al valor más bajo en la PRF. Para piezas más grandes o largas, son necesarios valores más pequeños en la PRF con el fin de evitar ecos fantasma. Sin embargo, en el caso de valores más bajos en la PRF, la frecuencia de actualización de la información en el barrido A es más baja; por esta razón, si la pieza inspeccionada debe ser barrida rápidamente se requieren valores altos. La mejor forma para determinar el valor adecuado en la PRF es por experimentación: inicie desde el paso más alto y vaya reduciendo el valor hasta que no se produzcan más ecos fantasmas sobre la pantalla.

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Grupo RECV: Función FINE G / dBSTEP – Esta función tiene doble asignación. Para intercambiar entre las dos funciones se debe presionar repetidamente la tecla con flecha horizontal correspondiente. Función FINE G (Ajuste fino de la ganancia) – Esta función sirve para realizar un ajuste fino de la ganancia. El ajuste fino es posible sobre un rango de 40 pasos dentro del rango de aproximadamente 4 dB. El valor de ganancia mostrado no cambiará. Función dBSTEP (Pasos de decibeles) – Esta función se usa para establecer el valor de un paso utilizado para variar la ganancia por medio de la tecla especial con una escalera. El valor establecido se encontrará subsecuentemente disponible como el sexto valor de paso discreto para variar la ganancia. Se tiene la libertad para seleccionar el valor dentro del rango de ajuste. Función REJECT (Rechazo) – Esta función permite suprimir o remover ecos no deseados, por ejemplo ruido producido por la estructura interna del objeto inspeccionado. El valor establecido de % de altura de la pantalla indica la altura mínima que deben alcanzar los ecos con el fin que puedan ser mostrados en la pantalla. El valor que sea establecido para el REJECT no puede ser mayor que el umbral más bajo (menos 1%) ajustado para cualquier compuerta. Se debe manejar esta función con gran precaución, ya que también se pueden suprimir ecos producidos por fallas. Muchas especificaciones de inspección prohíben expresamente el uso de la función de rechazo. El LED R se enciende al activar la función REJECT. Función FREQU (Rango de frecuencias) – Con esta función se ajusta la frecuencia de operación del instrumento, de acuerdo con la frecuencia de operación del palpador. Se tiene la posibilidad de seleccionar entre cuatro rangos de frecuencia: • • • •

0.2 ... 1 MHz 0.5 ... 4 MHz 0.8 ... 8 MHz 2 ... 20 MHz

Función RECTIFY (Rectificación) – Se puede seleccionar el modo de rectificación del eco, de acuerdo con la aplicación específica utilizando la función RECTIFY. Se cuenta con las siguientes opciones de selección: • • • •

full-w (=full-wave) (Onda completa) – Todas las medias ondas son presentadas hacia arriba de la línea base. pos hw (=positive half-wave)(Media onda positiva) – Se presenta únicamente la media onda positiva. neg hw (=negative half-wave)(Media onda negativa) – Se presenta únicamente la media onda negativa. rf (=radio frecuency) (Radio frecuencia) – Aplica únicamente para un rango de pantalla de hasta 50 mm (en acero).

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Grupo aGAT y bGAT: Todas las funciones para el ajuste de las dos compuertas se encuentran localizadas en los grupos de funciones aGAT y bGAT. Si el instrumento está equipado con la opción del Almacenador de Datos, tendrá la capacidad adicional de utilizar una cGAT (compuerta C) incluyendo todas las funciones correspondientes. Funciones de las compuertas son: • • •

Cubrir el rango de profundidades o distancias dentro del objeto inspeccionado donde se espera detectar una falla. Si un eco excede o cae por debajo de la compuerta, una señal de alarma se activa provocando que se encienda el LED A. Las compuertas A y B son independientes una de la otra. La compuerta A también puede tener la función de una compuerta de eco inicial. Con la compuerta se selecciona el eco para que el instrumento muestre la medición del tiempo de vuelo o su amplitud. El valor medido es indicado en la línea de medición.

Las alarmas pueden dispararse o activarse por condiciones repentinas durante la operación del instrumento, por ejemplo cuando se cambian parámetros de funcionamiento, cuando así sucede la alarma se debe ignorar.

Presentación de las compuertas Las compuertas aparecen de diferentes colores como sigue: • • •

Compuerta A – roja Compuerta B – verde Compuerta C – azul

Función aLOGIC/bLOGIC (Lógica de evaluación de la compuerta a/b) – Esta función permite seleccionar el método para que se active o dispare la alarma de la compuerta. La alarma enciende el LED A sobre el panel frontal del USM 35X. Existen cuatro opciones disponibles para el ajuste de la alarma: • • • •

off (apagada) – Lógica de evaluación apagada. La alarma y la capacidad de medición se encuentran apagadas, la compuerta no está visible. pos – Coincidencia. La alarma (el LED A) se enciende si una respuesta o eco excede el umbral de la compuerta dentro de su rango de presentación. neg – Anticoincidencia. La alarma (el LED A) se enciende si una respuesta o eco no alcanza el umbral de la compuerta dentro de su rango de presentación. a trig – Activación por el eco de interfase. Cuando se utiliza la compuerta A como compuerta de eco inicial (ajustando la lógica de evaluación para la compuerta B).

Las funciones de alarma y medición de las compuertas únicamente están activas encontrándose la compuerta dentro del rango de presentación de la pantalla. Función aSTART/bSTART (Puntos de inicio de las compuertas) – Esta función permite fijar el punto de inicio (su extremo izquierdo) de las compuertas A o B dentro del rango ajustado.

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Función aWIDTH/bWIDTH (Ancho de las compuertas) – Esta función permite elegir el ancho de las compuertas (su extremo derecho) dentro del rango presentado. Función aTHRSH/bTHRSH (Respuesta y umbral de medición de las compuertas) – Esta función permite definir el valor del umbral de las compuertas dentro del rango de 10 al 90% de la altura de pantalla, para que se active el LED de la alarma si este valor es excedido o no es alcanzado, dependiendo de los ajustes de la función aLOGIC/bLOGIC. En el modo de rectificación RF, el umbral puede ser adicionalmente ajustado desde 10%.

–90% hasta –

3. Revisión del funcionamiento y descripción de controles del detector de fallas ultrasónico modelo USN 60 a. La familia del USN 60 La serie de instrumentos USN 60 proporciona la capacidad de medición de espesores y de detección de fallas. Son capaces de almacenar imágenes de barrido A, parámetros de operación y una gran variedad de información de la medición de espesores de pared en su memoria interna.

b. Características especiales del USN 60 • • • • • • • • • • • • • •

Pantalla LCD a color de alta resolución (640 x 480 píxeles) con ecos dinámicos de visualización análoga. Operación simple al realizar los ajustes con una perilla giratoria. 4 opciones de color para la pantalla y control de brillo, para una mejor visualización bajo cualquier condición de iluminación. Presentación simultánea de 4 lecturas que pueden ser seleccionadas. Dos compuertas con salida análoga y TTL en tiempo real (más una tercera Compuerta de Interfase opcional). Almacenador de Datos alfanumérico integrado (que incluye formato en archivo de tipo matriz) para guardar en forma conveniente y flexible juegos de datos y lecturas de espesores. Rango de frecuencia de operación de 0.25 a 25 MHz, con 8 rangos de frecuencias que pueden seleccionarse para que coincida con el palpador para obtener un desempeño óptimo. Función de “Vista Inteligente” (SMART VIEW), que muestra la información más importante de la inspección como sea seleccionada por el usuario. Se pueden comparar formas de onda de referencia congeladas con barridos A activos en diferentes colores, para facilitar la interpretación de los resultados de la inspección. Calibración automática de la velocidad del ultrasonido y el retardo del palpador, de acuerdo con los datos de dos ecos de calibración. Frecuencia de repetición de pulsos que se puede ajustar libremente para evitar ecos fantasmas. Indicación de la amplitud y recorrido del ultrasonido en la inspección para la detección de fallas y para la medición de espesores. Curva DAC/TCG múltiple, la cual corrige las variaciones de distancia/amplitud debido a la atenuación. Rango mínimo de 0.040” (en acero) para aplicaciones de medición en espesores delgados.

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• •

Selección de 8 colores para el barrido A. Revisión de todos los barridos A y lecturas almacenadas.

c. Controles para la operación del USN 60 El USN 60 está diseñado para proporcionar un acceso rápido a todas las funciones del instrumento, figura No. 62. Su sistema de menús de uso fácil, permite el acceso a cualquier función presionando no más de tres teclas. Para tener acceso a una función: • • • •

Se debe presionar una de las 7 teclas de menú (con flecha vertical) para seleccionar uno de los menús. Los menús localizados a través de la parte inferior de la pantalla serán inmediatamente reemplazados por los submenús contenidos en el menú seleccionado. Se debe presionar la tecla con flecha del menú nuevamente para seleccionar el submenú conteniendo en la función deseada. Serán mostradas hasta 4 funciones en la barra de funciones ubicada a la derecha de la pantalla. Seleccione la función deseada presionando una de las cuatro teclas con flecha horizontal. El valor de la función seleccionada se cambia con la perilla de funciones. Algunos valores también pueden ser ajustados presionando repetidamente la tecla de la función correspondiente.

Figura No. 62:

Instrumento ultrasónico detector de fallas modelo USN 60

El USN 60 cuenta también con las siguientes teclas y perillas, figura No. 62: La Tecla del Menú de Inspección o Prueba cambia del menú Home o principal al menú de inspección o prueba. Al presionar por segunda ocasión la tecla se muestran marcadores de la cuadrícula en el lugar de la barra de menús, al presionar la tecla por tercera ocasión se activa una barra de identificación del retardo de la pantalla y del rango, y al presionar la tecla por cuarta ocasión se regresa a la posición del menú original.

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La Tecla Home o Principal regresa inmediatamente el instrumento a la lista del menú Home o Principal. La Tecla de Ayuda (Help) muestra en la pantalla textos de ayuda describiendo las funciones mostradas en la barra de función. La Tecla para Congelar (freeze), congela el barrido A mostrado en la pantalla en uno de los 4 modos definidos por el usuario. La Tecla para Copiar (COPY) realiza la función de guardar o almacenar datos, o información, o la de enviarlos, dependiendo del modo definido por el usuario. Por ejemplo, envía un valor de espesor medido a la siguiente posición disponible en un archivo activo del almacenador de datos o memoria interna. Tecla de Encendido (Power), enciende o apaga el instrumento.

Perilla Giratoria de las Funciones – Se debe girar para cambiar el valor de la función seleccionada. Perilla Giratoria de la Ganancia – Se debe girar para cambiar la ganancia del instrumento.

Menús y funciones del USN 60 El sistema de menús del USN 60, que es el mismo para todos los modelos USN 60, permite al usuario seleccionar y ajustar varias características y ajustes del instrumento, incluyendo: Menú Home o Principal – Contiene varios menús usados para configurar y calibrar el instrumento antes de la inspección. También contiene los menús usados para seleccionar las características del pulsador y el receptor, la posición de las compuertas, el ajuste de las alarmas, para especificar el modo de operación y la apariencia de la pantalla, para ajustar la pantalla del barrido A y para controlar otras características de medición significativas. Menú de Inspección o Prueba (Test) – Permite al usuario llevar a cabo los ajustes que son los más frecuentemente requeridos durante el proceso de inspección.

Sistema del Menú Home o Principal El sistema del Menú Home o Principal del USN 60 consiste de varios menús, submenús y funciones.

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• • • • • •

Por medio del Menú Home o Principal (Home) se tiene acceso a los menús disponibles, ver figura No. 63. Nótese que los menús visibles en el instrumento en particular dependen de las opciones que se encuentran instaladas. Cada menú contiene varios submenús Los menús y submenús son seleccionados presionando la tecla con flecha vertical que se encuentra debajo del menú deseado. Cuando es seleccionado un submenú, las funciones contenidas en ese submenú son enlistadas en la Barra de Funciones ubicada a la derecha de la pantalla. Las funciones son entonces seleccionadas presionando la tecla de función adyacente a la derecha (con flecha horizontal). Girando la perilla de funciones, y en algunos casos dejando presionada la tecla de función correspondiente, cambia el valor en el espacio de la función seleccionada.

Se había mencionado que algunas funciones, como el Rango, tienen ambos modos de ajuste, tanto fino como burdo. Los ajustes finos o burdos son seleccionados presionando la tecla de función correspondiente más de una vez. Cuando el nombre de la función, tal como el rango, aparece en letras mayúsculas, al girar la perilla de funciones se producirán cambios grandes en el valor de la función seleccionada. Cuando el nombre de la función aparece en letras minúsculas, al girar la perilla de funciones cambiará el valor por cantidades más pequeñas. Las funciones con capacidad de ajuste fino y burdo son identificadas con un * en la figura No. 63.

Figura No. 63:

Menús, submenús y funciones a las que se tiene acceso a través del Menú Home

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Menú BASIC (BÁSICO) Submenú RANGE •

RANGE (CAMPO/RANGO) – Ajusta el rango de la pantalla de 0.040” a 1100” en acero.

•

PROBE DELAY (RETARDO DEL PALPADOR) – Representa el tiempo de retardo causado por el viaje de la onda ultrasónica a través de la placa protectora, membrana, línea de retardo o la zapata.

•

VELOCITY (VELOCIDAD) – Muestra la velocidad para el material seleccionado y permite introducir un valor de velocidad.

•

DISPLAY DELAY (RETARDO DE LA PANTALLA) – Desplaza el barrido A hacia la derecha o hacia la izquierda.

Submenú CONFIG •

MATERIAL – Selecciona el material que está siendo inspeccionado. Elige designaciones con “S” (shear) para palpadores de haz angular. Ajusta la velocidad al valor para el material inspeccionado.

•

DISPLAY START (INICIO DE PANTALLA) – Ajusta el punto de referencia desde el cual son ajustadas todas las características de la pantalla.

•

A SCAN MODE (MODO A SCAN) – Cambia la apariencia del barrido A y activa la “vista inteligente” (SMART VIEW).

•

A SCAN ENHANCE (REALCE DEL BARRIDO A) – Permite mostrar las características de realce de la pantalla.

Submenú DISPLAY •

COLOR – Cambia los colores de la pantalla

•

GRID (CUADRICULADO, RETÍCULA) – Selecciona el tipo de retícula de la pantalla.

•

A SCAN COLOR (COLOR DEL A SCAN) – Ajusta el color del barrido A.

•

BRIGTHNESS (BRILLO) – Ajusta el brillo de la pantalla.

Submenú REGIONAL •

LANGUAGE (IDIOMA) – Ajusta el idioma utilizado en la pantalla del instrumento.

•

UNITS (UNIDADES) – Ajusta las unidades mostradas en pulgadas, milímetros o microsegundos.

•

DATE (FECHA) – Ajusta la fecha mostrada.

•

TIME (HORA) – Ajusta la hora mostrada.

Submenú OPTIONS (OPCIONES)

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•

INSTALLED OPTION (OPCIÓN INSTALADA) – Usado para identificar las opciones instaladas.

•

FREEZE MODE (MODO DE CONGELAR) – Determina lo que será congelado en la pantalla cuando sea presionada la tecla FREEZE (congelar).

•

BATTERY TYPE (TIPO DE BATERÍA) – Especifica el tipo de batería instalada.

•

MASTER LOCK (BLOQUEO PRINCIPAL) – Al activar el bloqueo principal se deshabilitan todas las funciones excepto la ganancia.

Submenú RESULTS (RESULTADOS) •

READING 1 – READING 4 (LECTURA 1 A LECTURA 4) – Selecciona la medición mostrada en cada uno de los 4 cuadros o cajas de registro de lectura.

Menú PLSRCVR Submenú PULSER (PULSADOR) •

PULSER TYPE (TIPO DE PULSADOR) – Selecciona el tipo de pulso ya sea cuadrado o pico.

•

ENERGY (ENERGÍA) – Ajusta el nivel de energía del pulso pico.

•

VOLTAGE (VOLTAJE) – Ajusta (solo para el cuadrado) el nivel de voltaje del pulsador.

•

WIDTH (ANCHO) – Ajusta el ancho del pulso cuadrado

•

DAMPING (AMORTIGUAMIENTO) – Ajusta el nivel de amortiguamiento para que coincida con el palpador instalado.

Submenú RECEIVER (RECEPTOR) •

FRECUENCY (FRECUENCIA) – Selecciona el ancho de banda del instrumento.

•

RECTIFY (RECTIFICACIÓN) – Selecciona el modo de rectificación con el cual se presenta el barrido A en la pantalla.

•

DUAL – Identifica sí se encuentra instalado un palpador de elemento sencillo o un palpador de doble elemento.

•

REJECT (RECHAZO) – Determina que porcentaje de altura del barrido A es mostrado al 0% de altura total de la pantalla.

Submenú GAIN (GANANCIA) •

USER GAIN STEP (PASO DE GANANCIA) – Específica un valor de ganancia para que aparezca donde se seleccionan los pasos en dB en el Menú de Inspección o Prueba.

•

dB REF (dB de REFERENCIA) – Almacena valores de ganancia de referencia y de la altura de los ecos.

•

AMPLITUDE (AMPLITUD) – Ajusta las unidades de medición de amplitud al porcentaje de altura de la pantalla o diferencia de dB, en altura desde la compuerta hasta el pico del eco.

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•

dB STEP (PASOS DE dB) – Define el incremento para cambiar el valor de ganancia cuando se gira la perilla.

Submenú PRF •

PRF MODE (MODO PRF) – Selecciona el modo por medio del cual se determina la frecuencia de repetición de pulsos.

•

PRF VALUE (VALOR DE PFR) – Muestra y/o permite el ajuste de la frecuencia de repetición de pulsos.

Menú GATES (COMPUERTAS) Submenú POSITION (POSICIÓN) •

GATE SELECT (SELECCIÓN DE COMPUERTA) – Para seleccionar de entre 2 o más compuertas (dependiendo de las opciones instaladas).

•

GATE START (INICIO DE LA COMPUERTA) – Ajusta la posición del inicio de la compuerta seleccionada en el barrido A.

•

GATE WIDTH (ANCHO DE LA COMPUERTA) – Ajusta el ancho de la compuerta seleccionada en el barrido A.

•

GATE THRESHOLD (NIVEL DE COMPUERTA) – Ajusta el nivel (altura en la que se coloca) de la compuerta seleccionada en el barrido A.

Submenú GATE MODE (MODO DE LA COMPUERTA) •

GATE SELECT (SELECCIÓN DE COMPUERTA) – Para seleccionar de entre 2 o más compuertas (dependiendo de las opciones instaladas).

•

DETECTION (DETECCIÓN) – Indica si un eco en el barrido A localizado dentro de la compuerta se evalúa con respecto al borde o al pico.

•

START MODE (MODO DE INICIO) – Ajusta el IP (Pulso inicial) en el modelo básico USN 60.

•

MAGNIFY GATE (AMPLIFICACIÓN DE LA COMPUERTA) – Permite seleccionar la compuerta que será amplificada a todo el ancho de la pantalla cuando sea presionada la tecla MAGNIFY (depende de las opciones instaladas).

Submenú ALARMAS •

GATE SELECT (SELECCIÓN DE LA COMPUERTA) – Para seleccionar de entre 2 o más compuertas (dependiendo de las opciones instaladas).

•

LOGIC (LÓGICO DE DETECCIÓN) – Determina si la alarma de la compuerta es activada cuando una señal cruza la compuerta o cuando no la cruza.

•

OUTPUT DELAY (RETARDO DE LA SALIDA DE DATOS) – Retarda las salidas TTL y análoga.

•

HORN (BOCINA) – Permite activar la alarma audible de advertencia.

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Submenu TTL OUT (SALIDA TTL) •

TTL # 1 – Identifica cual evento activa la salida TTL 1 / Enciende la luz de aviso 1.

•

TTL # 2 – Identifica cual evento activa la salida TTL 2 / Enciende la luz de aviso 2.

•

TTL # 3 – Identifica cual evento activa la salida TTL 3 / Enciende la luz de aviso 3.

•

MODE (MODO) – Especifica cómo son restablecidas las alarmas TTL.

Submenú LIMITS (LÍMITES) •

LOW LIMIT (LÍMITE MINIMO) – Usado para establecer el espesor mínimo al cual se debe activar la alarma.

•

HIGH LIMIT (LÍMITE MÁXIMO) – Usado para establecer el espesor máximo al cual se debe activar la alarma.

Submenú NOISE IMMN (RUIDO IMMN) •

ALARM SELECT (SELECCIÓN DE LA ALARMA) – Para seleccionar de entre 2 o más compuertas (dependiendo de las opciones instaladas).

•

COUNT (CANTIDAD) – Especifica el número de veces o eventos en los que se debe rebasar el límite de la alarma, los cuales deben ocurrir en un período de duración de la VENTANA (WINDOW) antes que una alarma sea activada.

•

WINDOW (VENTANA) – Especifica la cantidad de eventos en un periodo de examen.

Menú TRIG Submenú SETUP (Ajustes) •

PROBE ANGLE (PALPADOR ANGULAR) – Para introducir el valor del ángulo de un palpador de haz angular conectado.

•

THICKNESS (ESPESOR) – Para introducir el espesor de la pieza en inspecciones con haz angular.

•

VALUE X (VALOR X) – Para introducir el valor específico de la distancia entre el punto índice de salida del haz del palpador de haz angular y su borde frontal.

•

o-DIAMETER (DIAMETER EXTERIOR) – Para introducir el valor del diámetro exterior de la pieza inspeccionada.

Submenú AWS D1.1 •

A INDICATION (INDICACIÓN A) – Representación del valor de la ganancia del reflector detectado en la pieza inspeccionada.

•

B REFERENCE (REFERENCIA B) – Representación del valor de la ganancia del reflector de referencia.

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•

C ATTENUATION (ATENUACIÓN C) – Representación del valor de la ganancia calculada debido a la variación de profundidad entre el reflector de referencia y el reflector detectado en la pieza inspeccionada.

•

D D1.1 RATING (EVALUACIÓN O GRADO-D DE ACUERDO CON D1.1) – Evaluación o grado calculado de la soldadura para la pieza inspeccionada.

Submenú A POS •

GATE A START (INICIO DE LA COMPUERTA A) – Ajusta el punto de inicio de la compuerta A.

•

GATE WIDTH (ANCHO DE LA COMPUERTA A) – Ajusta el ancho de la compuerta A.

•

A THRESHOLD (NIVEL O UMBRAL DE LA COMPUERTA A) – Ajusta el nivel o altura de la compuerta A.

•

AWS MODE (MODO AWS) – Para encender el modo AWS manual o automáticamente con una referencia almacenada en memoria.

Submenú COLORING (COLOREAR) •

COLOR LEG (COLOR DE PIERNA) – Para indicar con qué pierna se está localizando un reflector (usado con palpadores de haz angular).

Menú AUTOCAL Submenú SETUP (AJUSTE) •

GATE A START (INICIO DE LA COMPUERTA A) – Para mover el punto de inicio de la compuerta A hacia la derecha o hacia la izquierda de la pantalla.

•

S-REF 1 – Permite introducir el valor del espesor del estándar de calibración más delgado.

•

S-REF 2 – Permite introducir el valor del espesor del estándar de calibración más grueso.

•

RECORD (REGISTRO) – Permite identificar y darle progreso a cada una de las etapas a través del procedimiento de calibración.

•

Submenú READING (LECTURAS)

•

VELOCITY (VELOCIDAD) – Muestra la velocidad estándar para el tipo de material especificado así como la velocidad calculada después de la calibración.

•

PROBE DELAY (RETARDO DEL PALPADOR) – Este dato da como resultado del procedimiento del ajuste de cero del palpador. Representa el tiempo de retardo provocado por el viaje de la onda ultrasónica a través de la placa protectora del palpador, la línea de retardo, la membrana o la zapata.

Menú FILES (ARCHIVOS) Submenú FILENAME (NOMBRE DEL ARCHIVO) Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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•

FILENAME (NOMBRE DEL ARCHIVO) – Para seleccionar archivos almacenados.

•

PREVIEW (VISTA PREVIA) – Usado para ver el encabezado y la información relacionada con los archivos almacenados sin que deba llamarse el archivo.

•

ACTION (ACCION) – Para renombrar o eliminar archivos seleccionados y para guardar los ajustes de los parámetros editados.

•

CREATE NEW (CREAR) – Inicia el proceso para crear un nuevo archivo presionando 2 veces.

Submenú REP HEAD •

HEADER NUMBER (NÚMERO DEL ENCABEZADO) - Selecciona una línea de encabezado para editarla.

•

EDIT (EDITAR) – Permite editar el contenido de la línea de encabezado seleccionada.

•

PRINT ? (¿IMPRIMIR?) – Determina si el encabezado será incluido en el reporte impreso.

Submenú NOTES (NOTAS) •

NOTE SELECT (SELECCIONAR NOTA) – Selecciona una línea de notas para editarla.

•

EDIT (EDITAR) – Permite editar el contenido de la línea de notas seleccionada.

•

NOTE PRINT ? (¿IMPRIMIR NOTA?) – Determina si las notas serán incluidas en el reporte impreso.

•

DL PRINT ? (¿IMPRIMIR DL?) – Determina si las mediciones de espesores en el almacenador de datos serán incluidas en el reporte impreso.

Submenú MEMO •

EDIT (EDITAR) – Permite la edición y creación de información adicional.

•

PRINT ? (¿IMPRIMIR?) – Determina si la información adicional será incluida en el reporte impreso.

Submenú PRINT (IMPRIMIR) •

PRINTER (IMPRESORA) – Usado para seleccionar el tipo de impresora conectada.

•

COPY MODE (MODO COPIAR) – Especifica la acción que debe realizarse al presionar la tecla COPY (copiar).

•

PARAM PRINT ? (¿IMPRIMIR PARAM?) – Determina si los ajustes del instrumento serán incluidos en el reporte impreso.

•

A-SCAN PRINT? (¿IMPRIMIR EL BARRIDO A?) – Determina si el barrido A será incluido en el reporte impreso.

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Submenú SERIAL COMM •

BAUD RATE (VELOCIDAD DE BAUDIOS) – Ajusta la velocidad del puerto serial.

•

LOSS OF SIGNAL (PERDIDA DE SEÑAL) – Controla el valor del espesor y la señal análoga de salida cuando existe la condición del palpador desacoplado.

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TECNICAS DE INSPECCION

III

Después de hablar acerca de los principios de ultrasonido, de cómo se generan y como se comportan durante su propagación las ondas ultrasónicas, y como funciona un instrumento ultrasónico, surge una nueva pregunta ¿cómo se realiza la inspección por ultrasonido?. Vamos por partes.

i.

Acoplante Para realizar una inspección por ultrasonido en forma satisfactoria es necesario que exista la transmisión de las ondas ultrasónicas desde el transductor a la pieza de prueba, para lograrlo se recurre al uso de un medio líquido o semilíquido que sirve como puente, este medio es conocido como “acoplante”. Como sabemos, el aire es un transmisor muy pobre de las ondas ultrasónicas. Ya que la diferencia de impedancias acústicas entre él y la mayoría de sólidos es muy grande, una capa muy delgada de aire evita severamente la transmisión de las ondas ultrasónicas. Basándose en lo anterior, el objetivo principal del uso de acoplante es eliminar el aire atrapado en el espacio entre las superficies del transductor y de la pieza inspeccionada; además, sirve como lubricante para reducir la fricción entre las superficies de ambos con lo que se reduce el desgaste del transductor y se facilita su desplazamiento sobre la superficie de la pieza. Los materiales utilizados como acoplantes podrían contar con una serie de características deseables, dentro de las que sé incluyen a: • • • • • • • •

Humectabilidad, que ayuda al acoplante a “mojar” las superficies del transductor y de la pieza, Viscosidad, apropiada para que el acoplante permanezca sobre la superficie de la pieza y no se escurra fácilmente, Costo, lo más bajo para que sea de fácil adquisición, Remoción, que sea fácilmente aplicado y principalmente para eliminar a un grado adecuado los residuos, No corrosivos, que no reaccione con el material inspeccionado y evitar con esto que ciertos materiales que son susceptibles a corrosión o agrietamiento, sean afectados por la presencia de contaminantes, No tóxico, para evitar que el personal técnico sufra de intoxicación por su manejo, Atenuación, lo más baja posible para reducir pérdidas de la energía de la onda ultrasónica dentro de él, y Impedancia acústica, que sea similar a la de los diferentes materiales, para que sea transmitida la mayor energía posible de la onda ultrasónica.

Para realizar la inspección por el método de contacto, los materiales comúnmente usados como acoplantes, incluyen: Aceites con varios grados de viscosidad, glicerina, pastas especiales, goma de celulosa, agua, grasa, y en algunas aplicaciones especializadas se ha llegado a utilizar laminas de elastómeros.

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Para la inspección por el método de inmersión, el agua es el acoplante ampliamente utilizado, es económica, abundante y relativamente inerte. En algunos casos es necesario agregar agentes humectantes, aditivos anticorrosivos (para prevenir la corrosión) y agentes antiespumantes (asegurar la ausencia de burbujas y evitar el crecimiento de bacterias y algas). El acoplante debe ser dispersado sobre la superficie de la pieza inspeccionada para formar una capa uniforme y delgada. En la selección del acoplante, el técnico debe considerar todos o casi todos los factores siguientes: • • • • • •

ii.

El acabado o condición de la superficie de la pieza, El tipo de material, La temperatura de la pieza, La orientación de la superficie, La disponibilidad del acoplante, y La posibilidad de reacciones químicas con la superficie.

Métodos y técnicas de inspección 1. Métodos de acoplamiento Existen básicamente dos métodos de acoplamiento: •

Contacto

En este método el transductor se coloca, prácticamente, sobre la superficie de la pieza, utilizando una película ligera de acoplante. Es muy versátil, ya que los transductores pueden ser fácilmente intercambiados, por lo que se pueden utilizar transductores de haz recto, de haz angular y de doble cristal. Este método es práctico para la inspección de artículos de grandes dimensiones como por ejemplo placas, estructuras y recipientes a presión. Tiene la ventaja de ser flexible para su localización, esto es, ofrece la oportunidad de tomar el equipo ultrasónico y desplazarlo al sitio en el que se localiza el material o equipo a ser inspeccionado, y se requiere un mínimo de equipo y accesorios. La limitación principal del método de contacto es la dificultad para mantener el acoplamiento o contacto uniforme sobre la superficie, este problema contribuye a la pérdida de sensibilidad y a obtener resultados no uniformes, por lo que es preferible que la superficie se encuentre maquinada, rolada o que sea razonablemente acondicionada. Además, se tiene el problema del campo muerto, el cual es mayor que en el método por inmersión; las frecuencias de uso son relativamente bajas; durante la inspección el técnico debe proporcionar el acoplante repetidamente; y por último, el ángulo del transductor no puede variarse tan fácil y continuamente como en el método de inmersión.

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La figura No. 50 muestra un arreglo del método de contacto y como se presenta la pantalla del instrumento ultrasónico.

Figura No. 50:

•

Método de contacto

Inmersión

En este método el transductor está separado de la superficie de la pieza inspeccionada por una columna de acoplante (agua). Existen dos situaciones prácticas: tanto el transductor como la pieza se encuentran sumergidas en el acoplante; o, se utiliza un accesorio que mantiene un suministro constante de acoplante entre el transductor y la pieza. Cuenta con ciertas ventajas: la mayoría de inspecciones se llevan a cabo utilizando sistemas automáticos que son fácilmente acomodados; el sistema de inspección puede ser adaptado a equipo que procese las señales y la imagen; se encuentran disponibles transductores de diferentes formas, tamaños y estilos; no se requiere de un acabado superficial específico como en el método de contacto; el barrido puede ser muy rápido; la inspección de una pieza puede ser cubriendo su totalidad; pueden ser usadas frecuencias altas; pueden ser inspeccionadas piezas tales como: tubería, fundiciones, soldaduras, forjas, barras roladas, lingotes y extrusiones; son usados comúnmente haces focalizados para mejorar la sensibilidad y la resolución. Dentro de las limitaciones se incluyen a: el tiempo para el ajuste del sistema de inspección puede ser muy largo; se requiere un mantenimiento del acoplante; los planes de movimiento y articulaciones pueden reducir el uso de posiciones espontáneas; son altamente críticos los problemas de inclinación del transductor, posición y el alineamiento en general. Los tanques utilizados pueden ser de dimensiones y formas diferentes, en general, están equipados con: medios para el llenado, drenado y filtrado del agua; manipuladores, giratorios o rotativos, para el movimiento de las piezas inspeccionadas; sistemas de puentes para realizar los movimientos del transductor; y, con registradores y equipo para el procesado de la señal. La figura No. 51 muestra un sistema de inspección ultrasónica por inmersión (a), así como un arreglo del método de inmersión y como se presenta la pantalla del instrumento ultrasónico (b).

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Figura No. 51:

Método de inmersión

2. Técnicas de inspección Técnica Pulso-Eco En general, hoy en día las inspecciones por ultrasonido se realizan por la técnica pulso-eco. Esta técnica consiste en enviar un “pulso” acústico que viaja a través del medio hasta que un cambio en la impedancia acústica provoca que sea “reflejado”,, ocasionando que regrese para que posteriormente sea recibido. Normalmente, la señal recibida indica la presencia de discontinuidades y contiene información sobre la distancia recorrida por el pulso, que es proporcional al tiempo de arribo del pulso, y la intensidad de la presión acústica en ese punto reflector. Existen tres modos de inspección:

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a. Pulso-Eco. Se utiliza un solo transductor que envía y recibe el pulso (transmisor y receptor), por lo que se requiere acceso a una sola superficie, la figura No. 52(a) ilustra este modo de inspección. b. Picha y Cacha (Pitch-Catch). Se utilizan dos transductores, uno envía el pulso (transmisor) y el otro lo recibe (receptor), ambos transductores se localizan en una misma superficie, ver figura No. 52(b). Para determinar la localización de la discontinuidad se utilizan técnicas de triangulación. Una técnica del modo pitch-catch utiliza un arreglo “tandem”, normalmente usado para la inspección de la parte central en materiales gruesos. En esta técnica el transmisor envía un pulso a un cierto ángulo hacia la parte media del material (muchas veces en soldaduras a tope con doble “V”) y las reflexiones de superficies planas verticales son recibidas por un transductor localizado enfrente del transmisor. Otra técnica, encontrada en el método de inmersión, utiliza un receptor focalizado y un transmisor de haz ancho con un arreglo en forma de triángulo (técnica delta). c. Transmisión a través (Through Transmission). También se utiliza un transductor transmisor y un transductor receptor, solo que en este caso se encuentran localizados en superficies opuestas. En este modo de inspección el pulso viaja a través de la pieza inspeccionada y es recibido en la superficie opuesta al transmisor, figura No. 52(c) . La alineación entre los transductores es crítica.

Figura No. 52:

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Modos de inspección (Técnica Pulso-Eco)

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Figura No. 52:

Modos de inspección (Técnica Pulso-Eco)

3. Métodos de presentación de información Presentación Tipo “A” (A-Scan) La mayoría de instrumentos en uso cuentan con una presentación básica tipo “A”, también conocida como barrido tipo “A”, como se muestra en la figura No. 53. Estos instrumentos pueden contar ya sea con una pantalla electroluminiscente, de cristal líquido, de video o un tubo de rayos catódicos. El barrido “A” esta basado en la presentación de una relación tiempo-amplitud. La presencia de discontinuidades es representada por medio de “ecos, picos, reflexiones o indicaciones” sobre la pantalla.

Figura No. 53:

Instrumento ultrasónico con presentación tipo “A”

Con esta presentación se puede determinar: • •

La profundidad o posición en la que se encuentra una discontinuidad, o el espesor de un material, y La magnitud de una discontinuidad.

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La presentación tipo “A” está compuesta por dos escalas: EHP - Escala horizontal de la pantalla. Está compuesta por 10 divisiones equidistantes, y cada división se compone por 5 subdivisiones, lo cual proporciona un total de 50 subdivisiones. En esta escala se mide el tiempo de recorrido de la onda ultrasónica dentro del material, desde la superficie de entrada y hasta alguna discontinuidad y / o la superficie posterior. En situaciones prácticas de inspección se utiliza como escala de distancia, por lo que se emplea para: 1. Determinar la profundidad a la que se encuentra una discontinuidad, 2. Medir la distancia recorrida por el ultrasonido, y 3. Medir espesores de pared. EVP - Escala vertical de la pantalla. Está compuesta por 100 divisiones repartidas ya sea en 5 o 10 partes equidistantes, expresa porcentaje (%) de altura o amplitud. En general, la amplitud de las señales representa la intensidad de la onda transmitida o reflejada por discontinuidades o superficies de pared. En situaciones prácticas de inspección se utiliza para estimar y evaluar la magnitud de las discontinuidades, la atenuación en materiales, la divergencia del haz y otros factores, basándose en amplitudes de indicaciones de: 1. Reflectores de referencia, 2. Discontinuidades, y 3. Reflexiones de pared posterior. La figura No. 54 muestra las escalas de la pantalla en una presentación tipo “A”.

Figura No. 54:

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Escalas de la presentación tipo “A”

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Presentación Tipo “B” (B-Scan) Cuando es de interés observar la forma a lo largo de una discontinuidad o su distribución a través de la sección transversal de una pieza, la presentación tipo “B” puede ser utilizada. La presentación tipo “B” muestra la sección transversal del material que está siendo inspeccionado. La figura No. 55 muestra un instrumento ultrasónico portátil con presentación “B”. Además de los componentes básicos de la unidad con presentación tipo “A”, se debe contar con algunas funciones adicionales: • • •

Modulación de la intensidad o brillantez por puntos en la pantalla, en proporción a la amplitud de la señal de la discontinuidad. Deflexión del trazo en la pantalla en forma sincronizada con el movimiento del transductor a lo largo de la pieza inspeccionada. Retención de la imagen sobre la pantalla.

Figura No. 55:

Instrumento ultrasónico con presentación tipo “B”

En la pantalla se tiene como referencia la superficie frontal y posterior de la pieza inspeccionada, y se obtienen los datos de la longitud y profundidad de las discontinuidades. Como se muestra en la figura No. 56 el tiempo de arribo de un pulso, en dirección vertical, se representa por una línea punteada en función de la posición del transductor, en dirección horizontal. Generalmente, la inspección se realiza por inmersión y el movimiento del transductor es automático o manual pero controlando la velocidad.

Presentación Tipo “C” (C-Scan) Este tipo de presentación es una vista de planta, o sea, una vista superior en forma de mapa, similar a una imagen radiográfica. En la pantalla se muestra la proyección de los detalles internos, si existe una discontinuidad se obtiene el contorno de la misma. La figura No. 57 muestra la presentación tipo “C”. En este barrido no se utilizan las reflexiones frontal y posterior, solo las reflexiones de las discontinuidades, la presentación tipo “C” es desarrollada utilizando un patrón de barrido (X contra Y). Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Figura No. 56:

Presentación tipo “B”

Como en el caso de la presentación tipo “B”, la inspección se realiza por medio de sistemas automáticos, la acumulación de datos para mostrarlos en la presentación (tanto para la presentación “B” como la “C”) es extraída utilizando “compuertas” electrónicas y proporciona registros permanentes. Es usado, y particularmente efectivo, para materiales planos incluyendo productos rolados, paneles en forma de panal y productos compuestos laminados o adheridos.

Figura No. 57: Presentación tipo “C”

iii.

Detección de discontinuidades 1. Detectabilidad El término detectabilidad corresponde a: La habilidad de un sistema de inspección ultrasónica para detectar la presencia de una discontinuidad.

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La detectabilidad está determinada por una serie de variables tanto de la pieza que está siendo inspeccionada como de la propia discontinuidad.

Variables de la pieza inspeccionada 1. Condición superficial. La rugosidad superficial y superficies con pintura mal adherida, óxido o corrosión pueden alterar los resultados de la inspección y pueden evitar que se realice una inspección completa debido a que se produzca dispersión del ultrasonido o por que exista un mal acoplamiento, lo anterior puede causar: a) Pérdida de amplitud de indicaciones de discontinuidades. b) Pérdida del poder de resolución debido al incremento en la longitud del campo muerto. c) Un haz ultrasónico muy ancho debido a la dispersión desde la superficie. Para minimizar estos efectos podrían ser removidos tanto la pintura, el óxido y la corrosión, antes de realizar la inspección. 2. Geometría de la pieza. Cuando la superficie posterior no es paralela a la superficie frontal, o cuando la divergencia del haz alcanza una superficie lateral de la pieza, se puede producir dispersión y conversión de modo, por lo cual se pueden generar indicaciones sobre la pantalla del instrumento que puedan crear confusión. En la inspección de piezas con superficies paralelas es importante monitorear la reflexión de pared posterior para evaluar y asegurar que la onda ultrasónica pasa adecuadamente a través de la pieza. 3. Superficies de acoplamiento curvas. Cuando la superficie de acoplamiento es curva se pueden presentar problemas debido a la energía de la onda ultrasónica que regresa al transductor, por ejemplo, si es una superficie cóncava la onda podría ser focalizada, y si es una superficie convexa la onda podría ser dispersada en forma de un haz ancho. Si la superficie de la pieza es curva, más allá de ciertos límites, se puede requerir el uso de zapatas con superficie curva. 4. Estructura interna de la pieza. Como sabemos, discontinuidades inherentes de la pieza y los bordes de grano pueden producir dispersión de la onda ultrasónica, esto reduce la energía disponible para la detección de discontinuidades y como consecuencia la amplitud de sus indicaciones, y además, produce señales en la pantalla del instrumento conocidas como “ruido” o “pasto”, que causan interferencia (relación señal-ruido), ver figura No. 58. Este problema es mayor cuando se incrementa la frecuencia y es más notable en materiales con estructura de grano grande.

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Figura No. 58:

Relación señal-ruido

Variables de la discontinuidad 1. Tamaño de la discontinuidad. Para que una discontinuidad pueda ser detectada, en teoría, debe tener un tamaño igual o mayor a media longitud de onda. Se puede determinar el tamaño de discontinuidades teóricamente detectables utilizando la fórmula que relaciona la longitud de onda, la frecuencia y la velocidad acústica. Por otro lado, para discontinuidades perpendiculares a la dirección en la que viaja la onda ultrasónica, la reflexión de la onda, producida por la discontinuidad, y la amplitud de la indicación en la pantalla del instrumento, se incrementan si el área de la discontinuidad, perpendicular a la dirección de la onda, se incrementa y viceversa, como se muestra en la figura No. 59.

Figura No. 59:

Tamaño de la discontinuidad

2. Impedancia acústica. La relación de impedancias acústicas, entre la pieza inspeccionada y las discontinuidades presentes, es muy importante. La reflexión de la energía ultrasónica es mayor si la diferencia en valores de impedancias es mayor y la reflexión de la energía ultrasónica es menor si la diferencia en valores de impedancias es menor, debido a lo anterior, se considera que lo mejor es que una discontinuidad contenga aire.

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3. Dispersión del haz producida por la discontinuidad. La energía de una onda ultrasónica puede ser dispersada por una discontinuidad, esta dispersión puede incrementarse debido a: a) La reducción en la frecuencia utilizada en al inspección. b) El incremento en la rugosidad superficial de la discontinuidad. c) La reducción en el tamaño de la discontinuidad. 4. Orientación de la discontinuidad. La mejor orientación de una discontinuidad, para que sea fácilmente detectada, es que se encuentre perpendicular a la dirección en la que viaja la onda ultrasónica. Para ayudar a identificar la presencia de discontinuidades que no son perpendiculares con respecto a la dirección de la onda ultrasónica, y si la geometría lo permite, se puede monitorear la reflexión de pared posterior. Una reducción en la reflexión de pared posterior acompañada por una o varias indicaciones de baja amplitud pueden indicar la presencia de una o varias discontinuidades con diferentes orientaciones. La figura No. 60 ilustra el efecto de la orientación sobre la detectabilidad.

Figura No. 60:

Orientación de la discontinuidad

2. Sensibilidad Es la capacidad de un sistema de inspección para detectar discontinuidades lo más pequeñas posible. La sensibilidad es influenciada ampliamente por la frecuencia. A continuación veamos que sucede con algunos parámetros, relacionados con la sensibilidad, durante la inspección cuando se incrementa la frecuencia: Longitud de onda Penetración

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---------

Disminuye Disminuye

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Resolución Divergencia Intensidad

-------------

Aumenta Disminuye Aumenta

3. Resolución Como ya mencionamos la resolución está relacionada con las características de funcionamiento del transductor. Para facilitar la comprensión de su significado vamos a dividirla en dos diferentes: Resolución cercana. Es la habilidad del sistema de inspección para detectar discontinuidades localizadas cerca de la superficie de entrada, figura No. 61.

Figura No. 61:

Resolución Cercana

Resolución lejana. Es la habilidad del sistema de inspección de separar dos o más ecos de discontinuidades cercanas entre sí en distancia, figura No. 62.

iv.

Calibración del instrumento ultrasónico En la inspección por ultrasonido la calibración corresponde a: La práctica de ajustar el barrido, el rango y la ganancia, además de controlar el impacto que otros parámetros tanto del instrumento como de la configuración de la pieza que será inspeccionada puedan tener en la interpretación confiable de las indicaciones ultrasónicas.

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Figura No. 62:

Resolución Lejana

1. Ajuste de la distancia de barrido y del rango La distancia de barrido y del rango se establece en términos de ”recorrido del ultrasonido”, ambos son ajustados para que pueda ser determinada la localización del reflector. El recorrido del ultrasonido corresponde a la distancia dentro del material que será inspeccionado, desde la superficie de entrada del ultrasonido y hasta la posición en la que se encuentra un reflector.

2. Ajuste de ganancia El ajuste de ganancia normalmente se establece ajustando la altura de un eco, sobre la pantalla, a un nivel predeterminado conocido como “nivel de referencia”. Este nivel de referencia puede ser el requerido por un documento de referencia y basado en la respuesta de reflectores estándar en materiales similares a los que serán inspeccionados. La ganancia se ajusta para que se compare el nivel de referencia con un eco de interés, que puede ser el producido por una discontinuidad, con el fin de decidir si el reflector es de consideración y, además, porque ayuda en la determinación del tamaño del reflector.

3. Influencia de disturbios En general, la teoría no es directamente aplicable en la solución de las condiciones encontradas en la práctica, por esta razón la calibración del instrumento debe realizarse en forma experimental utilizando bloques que simulan las condiciones esperadas (material, distancia, tipo de discontinuidad, dimensiones, etc.). Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Las condiciones encontradas en aplicaciones prácticas de inspección por ultrasonido parten de varios aspectos teóricos, lo anterior hace difícil predecir cuantitativamente las amplitudes de señales obtenidas de piezas dadas. Los mayores efectos están relacionados a uno o más de los siguientes: La divergencia del haz debido a dimensiones finitas del transductor. La atenuación del haz debido a causas tales como la dispersión. La falta de uniformidad del haz debido a los efectos de los campos. La presión sobre el transductor por el acoplante o la pieza. La reflexión sobre discontinuidades, relacionada con factores tales como la forma, dimensiones, superficie y su impedancia. 6. Variables de instrumentación. 1. 2. 3. 4. 5.

4. Reflectores de referencia Existen varios tipos de reflectores de referencia comúnmente utilizados como base para establecer: sensibilidad o funcionalidad del sistema de inspección. Los reflectores de referencia incluyen a: Ranuras. Son usadas normalmente para asegurar la detección de discontinuidades cercanas o abiertas a la superficie, tales como grietas. Son utilizadas ranuras de varias formas, rectangulares, en “V”, en “U”, etc. Pueden ser rectas o circulares, y pueden variar en dimensiones, por ejemplo en longitud y profundidad. Pueden ser producidas en dirección perpendicular a la superficie o inclinadas, como sea requerido. En productos tubulares pueden estar localizadas en el diámetro interior y / o en el exterior, y alineadas en dirección longitudinal o transversal. Barrenos laterales. Son colocados en bloques de calibración de tal forma que su eje sea paralelo con respecto a la superficie de entrada. El haz ultrasónico incide sobre el barreno en dirección normal a su eje mayor. Estos reflectores proporcionan calibraciones con buena repetibilidad. Los barrenos pueden ser colocados a cualquier distancia desde la superficie de entrada y pueden ser usados para ondas longitudinales y una variedad de ángulos de onda transversal. Un requisitos esencial es que la superficie del barreno sea tersa. Son utilizados en juegos, con distancias diferentes desde la superficie de entrada y diferentes diámetros; los barrenos laterales son frecuentemente utilizados para construir curvas de corrección distancia – amplitud (curvas DAC) y para el ajuste de sensibilidad en pruebas con ondas de corte. Barrenos de fondo plano. Este tipo de reflectores son usados para la calibración estándar tanto en la prueba por inmersión como en la prueba por contacto. Son utilizados para establecer la correlación de la amplitud de la señal con el área del reflector. Corresponden a barrenos con el fondo plano y de diámetros y profundidades específicas. Todos los reflectores planos tienen el problema inherente que requieren un cuidadoso alineamiento entre el eje del haz ultrasónico y el reflector. Muy pequeñas desviaciones, de unos pocos grados, provocan reducciones significativas del eco y como consecuencia son inaceptables para realizar la calibración.

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Sin embargo, para fallas con sección transversal menor que el ancho del haz y con alineamiento perpendicular, la amplitud de la señal es proporcional al área del reflector. Generalmente, si la amplitud del eco de una falla es igual a la amplitud del reflector de calibración, se asume que la falla es, al menos, tan grande como el reflector de calibración. Diseños especiales. Son reflectores que simulan condiciones de fallas naturales. Son producidos o “sembrados” reflectores naturales tales como grietas. Son muy difíciles de duplicar y sufren desde la inhabilidad de desarrollar una correlación exacta con fallas que ocurren en forma natural, hasta lo complicado de duplicar muestras en una amplia variedad. Una vez que se establece una correlación, recurriendo a una prueba destructiva, es cuestionable obtener, nuevamente, la misma configuración. Muchas veces, cuando tales reflectores pueden ser duplicados, la variabilidad natural que las fallas encuentran en la naturaleza, tiende a provocar que la aproximación a un estándar de referencia sea altamente cuestionable. El uso de un tipo de reflector de referencia depende de los requisitos establecidos en los documentos relacionados con la aplicación de la inspección ultrasónica. En general, los reflectores de referencia tienen el propósito de utilizarse para establecer una correlación entre la amplitud de la señal y el área del reflector, esto significa que si la amplitud del eco de una discontinuidad es igual a la amplitud del eco del reflector de referencia se asume que la discontinuidad es al menos tan grande como el reflector de calibración.

5. Bloques patrón El ajuste de los controles del instrumento ultrasónico se facilita por el uso de varios tipos y juegos de bloques estándar que contienen un arreglo de reflectores de referencia, usados para representar una característica específica del sistema de inspección. Algunos bloques son utilizados para determinar las condiciones de funcionalidad del sistema de inspección. Existe un gran número de bloques comercialmente disponibles, que son usados en la calibración de los instrumentos ultrasónicos, ya sea, para el ajuste de la distancia de barrido, la sensibilidad y la resolución. Dentro de este grupo se incluye los bloques: IIW, DSC, DC, SC, AWS RC, AWS DS, IOW y de pasos, figura No.63. Uno de los bloques de calibración mejor conocido es el Bloque IIW (Instituto Internacional de Soldadura). Este bloque es utilizado para medir el ángulo de refracción de transductores de haz angular, ajustar el recorrido del haz y establecer la sensibilidad para la inspección de soldaduras. Varios reflectores son incluidos en el bloque IIW modificado para ajustar la distancia de barrido. Estos incluyen ranuras y muescas localizadas en varias posiciones las cuales producen ecos a distancias precisas conocidas. El bloque también puede ser utilizado para el ajuste de distancia para transductores de haz recto, y también para verificar la resolución en distancia. Debido a que los diferentes fabricantes proporcionan variación en la configuración del bloque, puede utilizarse para otras aplicaciones específicas.

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Figura No. 63:

Bloques patrón

El bloque para calibración de distancia (DC) está específicamente diseñado para ajustar la distancia de barrido tanto para haz recto como para haz angular, para ondas longitudinales, de corte y superficiales. El bloque multipropósito miniatura tiene un barreno de 1/16” de diámetro para el ajuste de sensibilidad y para la determinación del ángulo de refracción. También puede ser utilizado para el ajuste de la distancia de barrido para transductor de haz recto. Otros bloques especiales son utilizados en respuesta a los requisitos de documentos, basados en la construcción de bloques utilizando materiales de la misma naturaleza que los inspeccionados, figura No. 64. Este tipo de bloques incluye al bloque básico ASME utilizado como referencia para inspección de soldaduras. Con este bloque se puede construir curvas de corrección distancia – amplitud.

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Figura No. 64:

Bloques patrón

Los bloques ASTM área – amplitud, es un juego de bloques que contienen, cada uno, un barreno de fondo plano de diferente diámetro, todos a la misma distancia desde la superficie de entrada, es conocido como juego de bloques ALCOA “A”. Otros bloques, que tienen el mismo propósito, contienen una cantidad de barrenos en el mismo bloque, normalmente fabricados de placa. Los tamaños de los barrenos se incrementan en sesenta y cuatroavos de pulgada y son identificados por ese valor, por ejemplo, un barreno de 1/16” equivalente a 4/64” por lo que se identifica como un barreno del #4. Los bloques ASTM distancia – amplitud (bloques B) difieren de los bloques área – amplitud en que cada bloque contiene un barreno de fondo plano colocado a una profundidad diferente, la cual se incrementa desde muy cerca de la superficie de entrada y hasta una profundidad máxima requerida. Este juego de bloques está disponible en rangos de diámetros desde el Número 1 hasta el Número 16 y mayores. Estos bloques son utilizados para establecer una respuesta característica de la amplitud contra la distancia; la respuesta medida incluye los efectos de la atenuación debido a la divergencia del haz y la dispersión. La tabla siguiente incluye un resumen de bloques y sus usos. Características

Barrido/Rango Sensibilidad Punto Índice Angulo de Refracción Curva DAC Resolución Leyenda:

L T 1

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Designación del Bloque AWS SC ASME RC ----L/T T --L/T -------

IIW

DSC

DC

L/T L/T T

L/T L/T T

L/T --T

T

T

---

T

---

--L

-----

-----

-----

--T

= = =

Onda longitudinal Onda transversal Resolución cercana solamente

ASTM A L L ---

ASTM B L L ---

---

---

---

L/T ---

-----

L L1

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CONSIDERACIONES PRACTICAS

IV

En los ensayos de materiales por ultrasonido, las técnicas de operación vienen establecidas, principalmente, por la naturaleza del problema y por la muestra inspeccionada. En relación con los problemas de detección de discontinuidades, las técnicas de operación deben adecuarse a la naturaleza, morfología, orientación, posición y tamaño de las mismas y muy especialmente en lo que respecta a su morfología, orientación y posición. Así mismo, las técnicas de operación están supeditadas a las características de la muestra que será inspeccionada: naturaleza, estado, forma, tamaño, accesibilidad, condición o estado y curvatura de la superficie que será explorada. En primer lugar, se dispone de distintos modos o tipos de ondas: longitudinales, transversales, de superficie, etc., además de la posibilidad de recurrir a ensayos de incidencia normal o angular. Hemos visto la posibilidad de operar según los métodos de pulso-eco o transmisión, bien por contacto con la superficie o bien por inmersión, permitiendo esta última técnica el ensayo automático. Además, se cuenta con una gran variedad de palpadores cuyas características propias (frecuencia, diámetro y disposición) unidas a las del propio instrumento ultrasónico, permiten conjugar los diversos parámetros del ensayo: longitud del campo cercano, divergencia del haz, penetración, sensibilidad, poder de resolución, etc. Y establecer las condiciones óptimas. Los medios disponibles son, entonces, numerosos y variados, lo que abre un campo amplio de posibilidades, cubiertas por una gama extensa de técnicas operatorias. Las técnicas de operación aplicadas a muestras de formas semejantes son generalmente comunes, aunque dichas muestras difieran en naturaleza y estado. No obstante, algunos procesos de fabricación otorgan a las muestra características intrínsecas peculiares y unos parámetros de ensayo específicos. En los ensayos por pulso-eco se emplean palpadores de cristal único o de doble cristal, en este caso para disminuir el tamaño de la zona muerta, a fin de detectar heterogeneidades próximas a la superficie de muestras o también para realizar mediciones en muestras de poco espesor. En los ensayos por transmisión son precisos, naturalmente, dos palpadores del tipo de cristal único. Los ensayos por pulso-eco se pueden realizar ya sea por la técnica de eco simple o por la técnica de ecos múltiples, esta última solo es aplicable a muestras que presenten dos superficies paralelas relativamente próximas, ambas técnicas se pueden llevar a cabo por los métodos de “contacto” o “inmersión”. La forma de la muestra y la característica que se desea medir o detectar (discontinuidades) en la misma implican, una vez seleccionado el método, la elección del tipo de ensayo ya sea incidencia normal o angular, y del modo o tipo de ondas a propagar, bien por contacto o por inmersión, haremos pues una primera exposición de las posibilidades de estos diferentes tipos de ensayos.

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i.

Métodos de inspección 1. Contacto Como ya mencionamos anteriormente, el método por contacto es el más aplicado, en este el transductor es usado en forma directa sobre la superficie de prueba. Se utiliza una capa ligera de acoplante. Algunas veces son usadas membranas de plástico, zapatas angulares y/o líneas de retardo en la cara del transductor. Se considera el método de contacto cuando el haz es transmitido a la pieza que está siendo inspeccionada a través de una sustancia que no sea agua.

2. Inmersión Cualquiera de las tres formas siguientes es considerada como inmersión: • • •

Cuando el transductor y la pieza están sumergidas en agua. Cuando el haz es transmitido a través de una columna de agua, o es una capa ligera de agua pero alimentada constantemente. Cuando se utiliza el transductor tipo rueda.

3. Ventajas y desventajas de los métodos de inspección Contacto Ventajas • • • •

Portabilidad Gran poder de penetración Posible uso de ondas de superficie Se pueden inspeccionar piezas de gran tamaño

Desventajas • • • • •

Restringido a frecuencias bajas Acoplante acústico no uniforme La condición de la superficie de prueba Complicado en inspecciones automatizadas Problemas para la remoción del acoplante

Inmersión Ventajas •

Uso de altas frecuencias

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• • • • • •

Fácil inclinación del haz Fácil rastreo Mejor resolución La zona muerta es eliminada Facilidad en el acoplamiento (agua) Uniformidad en el acoplamiento

Desventajas • •

ii.

Costo (accesorios) El tamaño de las piezas a inspeccionar

Ensayos con incidencia normal Se aplican en los métodos de pulso-eco y por transmisión, empleándose normalmente ondas longitudinales. En algunos problemas de caracterización se emplean ondas transversales. La incidencia normal se aplica, generalmente, en los ensayos de muestras de forma geométrica simple y en la medición de espesores. Se detectan, preferentemente, discontinuidades de morfología laminar cuyo plano principal sea perpendicular al eje del haz, así como también de morfología esférica o cilíndrica.

iii.

Técnicas de inspección por contacto 1. Técnica con haz recto La técnica por haz recto es realizada proyectando a la pieza de prueba un haz longitudinal normal a la superficie. Esta técnica incluye el método de inspección por transmisión en el cual dos transductores son empleados uno como receptor y otro como emisor. Cuando una discontinuidad interrumpe el haz, causa una reducción en la señal recibida.

2. Técnica con haz angular Los transductores angulares consisten, generalmente, de un solo cristal que genera ondas longitudinales, montado sobre una zapata de plástico, inclinado a un ángulo determinado para producir una onda refractada apropiada para diferentes necesidades. En función del ángulo de incidencia, en la pieza inspeccionada pueden producir ondas transversales, longitudinales o superficiales. Son utilizadas membranas de plástico removibles, comúnmente identificadas como zapatas, entre el transductor y el material de prueba, para evitar el desgaste del transductor y obtener un mejor acoplamiento con superficies excesivamente rugosas.

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El método de inspección por haz angular es usado para transmitir un haz angular predeterminado de prueba, de acuerdo al ángulo de incidencia es el tipo de ondas producidas dentro del material. Algunos aspectos de la inspección por haz angular son: • • • • •

Normalmente producen solo ondas de corte dentro del material. No hay reflexión de pared posterior. La calibración en distancia requiere dos puntos a distancias conocidas. Permite la detección de discontinuidades que no sean paralelas a la superficie. Permite la inspección en áreas no accesibles por haz recto.

a) Inspección de soldaduras por ultrasonido Cuando un palpador angular, acoplado a un instrumento ultrasónico, se apoya sobre la superficie de una placa, el haz de ondas de corte refractadas se propaga en "zigzag" a través de la placa, como se observa en la figura No. 65, y si, en su camino, no encuentra ningún reflector de orientación favorable, continuará su propagación a través de la placa por lo que en la pantalla del instrumento no habrá indicaciones.

Figura No. 65:

Propagación del haz de ondas de corte

Imaginemos ahora que el haz de ondas de corte incide en el borde de la placa. En este caso, aparecerá un eco en la pantalla y, siempre que el rango elegido en el equipo sea el adecuado, el eco se producirá bien cuando el haz incida en el borde inferior o bien cuando incida en el superior. El eco de máxima altura corresponderá a la reflexión de la parte central del haz en el borde inferior de la placa al producirse la primera reflexión. A continuación, los ecos sucesivos, debidos a reflexiones en los bordes, serán lógicamente de menor amplitud a medida que el palpador vaya alejándose del borde de la placa puesto que el haz, al tener que recorrer mayor camino, sufrirá una atenuación mayor. De lo anterior, se deduce que se puede obtener las reflexiones correspondientes a los bordes, inferior y superior, de la placa sin más que situar el palpador de forma que el haz incida primeramente en el borde inferior y después en el borde superior (después de haber sufrido una reflexión en la superficie inferior de la placa). La reflexión en la esquina inferior del borde de placa se produce a una distancia SD/2 entre el punto de salida del haz del palpador y el borde de la placa y la reflexión en esquina superior, se produce a una distancia SD, figura No. 66.

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Figura No. 66:

Distancia de salto y de medio salto (SD y SD/2)

De lo anterior se deduce, que el haz barre toda la sección transversal de la placa al desplazar el palpador entre SD/2 y SD. A la distancia SD se le denomina "SALTO" y a SD/2 "MEDIO SALTO", conociendo el ángulo de entrada del palpador y el espesor del material se puede calcular el valor de SD, utilizando la siguiente expresión:

Tg θ = SD/2t, por lo tanto: SD = 2t Tg θ Ahora supongamos que se va a inspeccionar un cordón de soldadura mediante ultrasonido, por medio de un palpador angular, para poder barrer toda la sección transversal del cordón será necesario desplazar el palpador entre las distancias correspondientes a “Medio Salto” y un “Salto”, veamos la figura No.67:

Figura No. 67:

Inspección de un cordón de soldadura con transductor de haz angular

Efectivamente, desde la posición de “Medio Salto” el haz incide en la raíz del cordón; al desplazar hacia atrás el palpador, el haz barre paulatinamente la sección del cordón, desde la raíz hasta el sobre-espesor, momento en el cual el palpador se encontrará a la distancia de un “Salto”. De lo anterior se deduce que el operario que va a realizar el control tiene la certeza de barrer con el haz del palpador todo el cordón desplazándolo entre las distancias SD/2 y SD, ahora bien, la distancia del salto y medio salto, varían considerablemente en función de los ángulos de entrada.

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Como se observa en la figura anterior la forma en “V” del recorrido de la onda ultrasónica (Trayectoria en “V”) permite realizar la inspección de soldaduras. La parte inferior de la soldadura se observa utilizando la “Primera Pierna” de la “V”, mientras la segunda pierna es utilizada para observar la parte superior de la soldadura.

b) Determinando la posición de una discontinuidad detectada con haz angular Supongamos que al inspeccionar con un palpador de haz angular se detecta una discontinuidad la cual producirá, si es de orientación favorable al haz, un eco en la pantalla del instrumento, como se indica en la figura siguiente. Consideremos que la posición de la discontinuidad dentro de la pieza es representada en la figura No. 68, si el instrumento ha sido calibrado en recorrido del haz, podemos conocer, sin más que leer directamente en la pantalla, la distancia angular (DA), a la que se encuentra la discontinuidad.

Figura No. 68:

Posición de una discontinuidad

En la figura anterior podemos observar que la posición de la discontinuidad puede conocerse determinando los valores de los componentes del triángulo rectángulo, el cateto opuesto (distancia superficial) y el cateto adyacente (profundidad). Podemos utilizar la información de la distancia angular y de “θ“, que es conocido puesto que corresponde al ángulo de refracción del haz, para determinar la posición en la que se encuentra ubicada la discontinuidad. La ”Distancia Superficial”, corresponde a la distancia angular proyectada en la superficie, entre el punto índice y la discontinuidad, y la ”Profundidad”, corresponde a la distancia desde la superficie y hasta la discontinuidad. Ahora bien, recurriendo a expresiones sencillas de trigonometría tendremos que:

Sen θ = Distancia Superficial / Distancia Angular Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

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Por lo tanto:

Distancia Superficial = Distancia Angular x Sen θ y:

Cos θ = Profundidad / Distancia Angular Por lo tanto:

Profundidad = Distancia Angular x Cos θ

Ahora, considerando que la discontinuidad se detecta después de una reflexión del haz en la superficie interior de la pieza, esto es con la segunda pierna (figura No. 69), en la pantalla observamos que es mayor la distancia a la cual aparece la indicación; con base en las expresiones anteriores, tendremos que, para calcular la “Distancia Superficial”, podemos utilizar la misma expresión sin importar que la discontinuidad sea detectada con la primera, segunda o cualquier pierna del recorrido del haz ultrasónico.

Figura No. 69:

Detección de una discontinuidad con “segunda pierna”

En este caso, el cálculo de la profundidad a la que se encuentra la discontinuidad es algo complicado, puesto que debe considerarse el espesor de la pieza y la pierna con la cual se está realizando la detección de la discontinuidad. Sin embargo, en la práctica, ya no es necesario utilizar estas expresiones trigonométricas, esto es gracias a los nuevos equipos digitales, que llevan a cabo los cálculos automáticamente, requiriendo únicamente alimentar al instrumento con los datos del ángulo de refracción en uso y el espesor de la pieza inspeccionada.

3. Técnica con onda superficial Es una aplicación y adaptación especial de la técnica por haz angular y que da como resultado la propagación de ondas de superficie. Como sabemos, este tipo de ondas son usadas principalmente para la detección de discontinuidades en la superficie o que se localicen a aproximadamente media longitud de onda de profundidad.

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4. Técnica con transductores duales Esta técnica proporciona un método para incrementar la resolución (especialmente en la superficie). En el método de contacto, el elemento doble permite que la función del cristal receptor se encuentre electrónica y acústicamente aislado de los efectos del pulso de excitación. El cristal receptor se encuentra en un estado permanente de reposo y puede responder a una señal reflejada de una discontinuidad cercana a la superficie de prueba.

5. Técnica con transductores con línea de retardo En la aplicación de esta técnica los transductores cuentan con una zapata o línea de retardo y se tiene como aplicación primaria la medición de espesores, aunque puede ser usada para la detección de discontinuidades en piezas de prueba con superficies que no sean paralelas.

iv.

Interpretación de la señal La interpretación de señales ultrasónicas recibidas desde superficies reflectoras dentro de piezas inspeccionadas puede ser muy compleja, dependiendo de la geometría de la pieza, del modo de onda y el barrido que está siendo utilizado. La medición más confiable que se encuentra disponible en un sistema de inspección con presentación “A” es el tiempo de arribo del pulso ultrasónico. El tiempo preciso de arribo normalmente es determinado donde el pulso inicia su levantamiento desde la línea de tiempo base. En sistemas que utilizan accesorios con umbral de detección (compuertas) puede existir error, dependiendo de la pendiente del tiempo de levantamiento del pulso y el nivel al cual se ajusta el accesorio. La amplitud de las señales es generalmente confiable para el ajuste de los instrumentos, basada en el uso de bloques de calibración y sus reflectores de referencia, pero, la amplitud de pulsos recibidos desde reflectores producidos en forma natural tiene un alto nivel de variabilidad dependiendo, como sabemos, de la orientación y morfología del reflector, ninguna de las cuales es normalmente conocida en la mayoría de circunstancias. La correlación de la amplitud de las señales con reflectores específicos es generalmente reconocida como un medio válido para establecer el nivel de sensibilidad de un sistema ultrasónico. En barrenos de fondo plano, con sección transversal más pequeña que el haz ultrasónico que incide en dirección normal sobre ellos, las señales de respuesta son proporcionales al área del reflector, pero, la correlación con discontinuidades producidas en forma natural de forma y orientación irregular es menos exacta, debido principalmente a la inhabilidad de satisfacer los requisitos de incidencia normal sobre su superficie y al factor adicional que raramente las superficies son planas y tersas. Aunque el grado de correlación entre la señal y la discontinuidad con un transductor sencillo es menor que la deseada, observando cambios en la señal de respuesta mientras el transductor es movido a lo largo, a lo ancho, sobre y alrededor de áreas sospechosas puede sugerir si el reflector es redondo o plano (lineal), rugoso o terso, paralelo o vertical, y si está lleno con un material más o menos denso que el material inspeccionado.

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La tabla siguiente lista las técnicas utilizadas para realizar estas determinaciones. Características de la discontinuidad Orientación (superficie frontal) Vertical (dimensión)

Acción (Movimiento del transductor) Girar, Acercar

Respuesta en el barrido “A” (indicación en la pantalla) Máxima amplitud

Transversal

Planicidad Esférica Espesor

Girar Girar Diferentes direcciones

Longitud (dimensión)

Traslado en la dirección mayor Traslado en la dirección menor

“Camina” (izquierda o derecha) Unidireccional Omnidireccional Delgada si uno de sus lados predomina (forma gráfica) Caída en los extremos

Profundidad/ancho Textura superficial tersa Multi-reflector Contenido

Caída en los extremos (forma gráfica). Dirección en las puntas. Recta, rápida elevación rugosa Múltiples Fase inversa con presentación RF

La presencia de señales irrelevantes debido a las características geométricas es una consideración mayor durante la inspección. La más de estas son los múltiplos de la pared posterior, afortunadamente son fácilmente reconocidos, sin embargo, en el caso de indicaciones irrelevantes producidas por la raíz de una soldadura puede no ser tan fácilmente diferenciadas de indicaciones de discontinuidades. Por esta razón se requiere un análisis cuidadoso, en el que se debe considerar la divergencia del haz y la conversión de modo.

v.

Evaluación de discontinuidades Cuando una indicación es identificada como falla o discontinuidad, normalmente se requiere estimar su tamaño. Para llevar a cabo la estimación del tamaño de una discontinuidad y su evaluación se demanda la habilidad y experiencia del técnico, además, que el equipo funcione en óptimas condiciones, todo esto se debe principalmente a los problemas involucrados al realizar esta función. La exactitud en la estimación del tamaño y la evaluación de una discontinuidad depende de los siguientes factores: 1. 2. 3. 4. 5.

Exactitud de la calibración Tipo de discontinuidad Orientación de la discontinuidad Tamaño de la discontinuidad Forma de la discontinuidad

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6. Ubicación de la discontinuidad 7. Tipo y condiciones del material inspeccionado, por ejemplo tamaño de grano y orientación, y configuración de la pieza 8. Características del transductor 9. Características del haz ultrasónico 10. La experiencia del personal En la inspección por ultrasonido los métodos tradicionales de evaluación se basan en la reflexión del ultrasonido producida por una discontinuidad, y en algunos casos la atenuación de la R. P. P. es un método complementario.

1. Métodos de evaluación En general, existen dos métodos para la evaluación o estimación de las dimensiones de una discontinuidad, en función del tamaño del reflector contra la sección transversal del haz:

a) Método de evaluación por comparación con reflectores de referencia o de discontinuidades menores • • • • • • •

Aplicable en inspecciones con transductores de haz recto, haz angular y doble cristal. El ajuste de sensibilidad se efectúa contra reflectores de referencia de magnitudes conocidas como: ranuras, barrenos laterales, de fondo plano, etc. Se requiere maximización de la indicación. La evaluación se efectúa contra Curvas DAC. En ocasiones se emplea la técnica de caída de 6 dB. En ocasiones se requiere la compensación por diferencia de atenuación entre la pieza y los bloques. Se aplica en la inspección de: uniones soldadas, piezas fundidas, piezas forjadas, etc.

Curva DAC Debido a que la amplitud de una indicación disminuye con el incremento de distancia entre el transductor y un reflector, y de acuerdo con algunos requisitos específicos, es necesario recurrir a un método de evaluación que utiliza uno o varios bloques de referencia con reflectores de dimensiones conocidas localizados a diferentes distancias (también conocidas) desde el transductor, figura No. 70. La Curva “DAC” en la pantalla representa la amplitud de reflectores de ciertas dimensiones para un rango de distancias dado. La curva representa la pérdida de energía debido a la atenuación.

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Figura No. 70:

Juego de bloques ASTM tipo “B”

Construcción de una Curva DAC Maximizar la indicación del reflector que proporcione la mayor amplitud.

Con el control de ganancia ajustar la amplitud de la indicación al 80% de la altura total de la pantalla (+/- 5%). Marcar sobre la pantalla la posición del pico de la indicación.

Sucesivamente maximizar la indicación de cada uno de los reflectores restantes y marcar sobre la pantalla la posición del pico de cada indicación.

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Trazar una línea que conecte las marcas para obtener la Curva de Corrección Distancia Amplitud (Curva DAC), figura No. 71.

Figura No. 71

Ttrazado de la curva DAC

Técnica de caída de 6 dB Esta técnica consiste en lo siguiente: Después de obtener la máxima amplitud de la indicación de una discontinuidad (maximización), se debe desplazar el transductor en una dirección, elegida al azar, y detener el desplazamiento en el momento que el eco de la discontinuidad sufra una caída de amplitud del 50%, con respecto a su amplitud máxima (lo cual equivale a -6 dB).

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La base de esta técnica es asumir que la indicación de la discontinuidad tiene una caída de amplitud a la mitad cuando la parte central del haz se encuentra en el extremo de la discontinuidad, esto es, que se está detectando el borde de la discontinuidad en ese punto. El siguiente paso es marcar, sobre la superficie de la pieza inspeccionada, un punto que corresponda a la parte central del transductor. Se puede realizar el mismo procedimiento de desplazamiento y marcado en cualquier dirección y la cantidad de ocasiones que se desee, buscando determinar, lo más real posible, el contorno de la discontinuidad y con esto obtener, por medición directa, sus dimensiones tales como longitud y ancho; y además, basándose en los datos en pantalla, profundidad y la altura, figura No. 72.

Figura No. 72:

Técnica de caída de 6 dB

b) Método de evaluación por caída de amplitud o de discontinuidades mayores • • • • • • •

Aplicable en la inspección de piezas con superficies paralelas, usando normalmente haz recto. Utilizada para determinar el contorno y extensión de una discontinuidad. La calibración en distancia se realiza empleando múltiplos de R.P.P., colocando el transductor sobre una zona sana del material. El ajuste de sensibilidad se realiza colocando la primera R.P.P. a una amplitud fija entre el 50% y 75% de la E.V.P. sobre una zona sana del material. Exploración dinámica para evaluar la discontinuidad. Emplea la técnica de caída de 6 dB. Se aplica en la inspección de: placas roladas ( A-435 ) y piezas forjadas ( A-388 ).

Para este método de evaluación, con la técnica de caída de 6 dB se dibuja con buena exactitud el contorno de las discontinuidades.

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PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACION i.

V

USM 35X Ajuste inicial Solo hasta que el técnico se sienta completamente cómodo y capaz con la operación del USM 35X, se recomienda revisar los conceptos básicos y procedimientos de calibración antes de utilizar el instrumento para la detección de fallas en campo, el uso de la pantalla compartida con los parámetros de uso y el barrido "A" le será de gran utilidad. Para calibrar el USM 35X proceda como sigue:

Lista de verificación de la Pre- calibración Para mejorar la exactitud y calidad de la calibración, asegúrese que las condiciones siguientes sean realizadas antes de llevar a cabo la calibración: 1. Transductor instalado 2. El ajuste dual (receptor) debe reconocer el transductor 3. Ajuste del tipo de material 4. Es recomendado que el retardo del transductor y de la pantalla deba ser a cero 5. Ajustar el PRF a AUTOHIGH o AUTOLOW 6. TCG – Girar al modo de apagado 7. Bloqueo principal (Master Lock) - Girar al modo de apagado 8. Es recomendado que el rechazo sea ajustado a cero Una vez que se ha completado el ajuste inicial, la pantalla del USM 35X será como en la figura No. 73 a continuación:

Figura No. 73:

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Pantalla de ajuste inicial

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1. Calibrando el rango de la pantalla Antes de trabajar con el USM 35X, usted debe calibrar el instrumento: debe ajustar la velocidad del material y el rango de la pantalla, y el retardo del palpador dependiendo del material y las dimensiones del objeto que será inspeccionado. Para asegurar que la operación del USM 35X sea apropiada y sin riesgo, es necesario que el operador sea adecuadamente entrenado en el campo de tecnología de la inspección ultrasónica. Más adelante encontrará algunos ejemplos de los métodos de calibración comunes para ciertas tareas de inspección. Además, el USM 35X tiene una función de calibración semiautomática, la cual se describe como Caso B: Material con velocidad desconocida.

2. Seleccionando el punto de medición El recorrido del ultrasonido puede medirse durante el proceso de calibración o en los procesos subsecuentes de la evaluación de los ecos, dependiendo de la selección del punto de medición, la cual puede ser ajustada en el USM 35X en la opción de flanco (flank), jflanco (jflank) o pico (peak). En principio, debe preferirse la medición en pico porque en este caso la medición de la distancia no depende de la altura del eco. Sin embargo, existen casos de aplicación en los cuales es específica la medición en el flanco, o debe ser aplicada por razones técnicas, por ejemplo en muchas inspecciones utilizando transductor de doble elemento (dual). NOTA:

ii.

En cualquier caso, el ajuste del punto de medición debe ser siempre idéntico tanto para la calibración como para las aplicaciones de inspección subsecuentes. De otra forma pueden ocurrir errores de medición.

Calibración con transductores de haz recto y de haz angular Caso A: Material con velocidad conocida Proceso de calibración: ⎯ Ajuste el valor conocido de la velocidad del material en MTLVEL (del grupo de funciones BASE). ⎯ Acople el transductor al bloque de calibración. ⎯ Ajuste el rango de pantalla requerido en RANGO (RANGE) (del grupo de funciones BASE). El eco de calibración debe aparecer en la pantalla. ⎯ Coloque la compuerta sobre uno de los ecos de calibración hasta que el valor del recorrido del ultrasonido es mostrado en la línea de medición.

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⎯ Después, cambie el ajuste de la función P-DELAY (del grupo de funciones BASE) hasta que aparezca en la línea de medición el valor correcto del recorrido del ultrasonido para el eco de calibración seleccionado. Ejemplo: Usted está realizando la calibración para un rango de pantalla de 100 mm/5” por medio del grupo de funciones BASE utilizando el bloque de calibración IIW tipo 1 (con espesor de 25 mm/1”) el cual se coloca a lo ancho. ⎯ Ajuste el RANGO (RANGE) a 100 mm/5”. ⎯ Ajuste el valor conocido de la velocidad del material que corresponde a 5920 m/s (233”/ms) en la función MTLVEL. ⎯ Ajuste la compuerta para que quede colocada sobre el primer eco de calibración (que corresponde a 25 mm/1”). ⎯ Lea el valor del recorrido del ultrasonido en la línea de medición. Si el valor no es igual a 25 mm/1”, cambie el valor ajustando la función P-DELAY hasta que corresponda a 25 mm/1”. Esto completa la calibración del USM 35X a la velocidad del material correspondiente a 5920 m/s (233 2/ms) con el rango de calibración de la pantalla de 100 mm/5” para el transductor utilizado. Caso B: Material con velocidad desconocida Para este caso de la calibración, use la función para la calibración semiautomática del USM 35X por medio del grupo de funciones CAL, en la siguiente figura se muestra el grupo de funciones CAL.

Las distancias entre los dos ecos de calibración deben ser introducidas como datos básicos. El USM 35X realizará la función para calcular la velocidad del material y el retardo del transductor, y automáticamente ajustará los parámetros. Proceso de calibración

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⎯ Ajuste el rango de pantalla requerido en RANGO (RANGE) (del grupo de funciones BASE). Los dos ecos de calibración requeridos deben aparecer en la pantalla. Ajuste el rango para que el segundo eco de calibración quede localizado sobre la parte derecha de la pantalla. ⎯ Introduzca el valor de las distancias de los dos ecos dREF1 y S-REF2. ⎯ Coloque la compuerta (con la función aSTART) sobre el primer eco de calibración ⎯ Presione la tecla

para registrar el primer eco de calibración.

⎯ El registro del primer eco de calibración se confirma mostrando el mensaje “Echo is recorded” (El eco es registrado), y la función CAL muestra el valor de 1. ⎯ Mueva la compuerta al segundo eco de calibración. ⎯ Presione la tecla

para registrar el segundo eco de calibración.

La calibración correcta es confirmada mostrando el mensaje ”Calibration is done” (Esta hecha la calibración) A partir de este momento el USM 35X determinará automáticamente la velocidad del ultrasonido y el retardo del transductor y ajustará adecuadamente las funciones correspondientes. El valor de la función CAL regresa a 0. NOTA:

Si el instrumento no es capaz de completar cualquier calibración válida con base en los valores que sean introducidos y los ecos registrados, entonces será mostrado un mensaje correspondiente de error. En tal caso, por favor verifique los valores de sus líneas de calibración y repita el proceso de registro de los ecos de calibración.

Ejemplo: ⎯ Introduzca los valores de las distancias (espesores) de las dos líneas de calibración S-REF1 (20 mm) y S-REF2 (40 mm).

⎯ Coloque la compuerta sobre el primer eco de calibración.

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⎯ Presione la tecla

para registrar el primer eco de calibración.

⎯ Coloque la compuerta sobre el segundo eco de calibración.

⎯ Presione la tecla

.

El segundo eco de calibración es almacenado, con lo que se completa la calibración, y la función CAL se restablece en 0. La calibración válida es brevemente confirmada y completada. Si usted selecciona el grupo de funciones BASE, podrá leer la velocidad del material y el retardo del transductor.

iii.

Calibración con transductor de doble elemento, dual (TR) Los transductores con doble elemento, duales (TR), son especialmente utilizados para la medición del espesor de pared. Las siguientes peculiaridades deben tomarse en cuenta cuando estos transductores sean utilizados. Flanco del eco La mayoría de transductores con elemento doble, dual (TR), tienen un ángulo de inclinación (los elementos transductores con una inclinación orientada hacia la superficie del objeto inspeccionado). Lo anterior provoca conversiones de modo tanto en el índice del haz (la entrada del ultrasonido en el material) y en la reflexión desde la pared posterior, lo cual puede resultar en ecos muy irregulares en la forma (dentados).

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1. Error en la trayectoria en V Los transductores de doble elemento, dual (TR), producen un recorrido del ultrasonido en forma de V desde el transmisor (pulsador) y hasta el elemento receptor, a través de la reflexión producida por la pared posterior. A esto se le conoce como “error de la trayectoria en V” que afecta la exactitud de la medición. Por lo tanto, para realizar la calibración usted debería seleccionar dos espesores de pared que cubran el rango de espesores que se espera medir. De esta forma, el error en la trayectoria en V puede ser corregido al máximo posible.

2. Velocidad del material más alta Debido al error en la trayectoria en V, durante la calibración se obtiene una velocidad del material más alta que la del material inspeccionado, especialmente con espesores pequeños. Esta es una situación típica de los transductores con doble elemento, y sirve para la compensación del error de la trayectoria en V. Con espesores de pared pequeños, el efecto descrito anteriormente provoca que caiga la amplitud de un eco, lo cual debe tenerse especialmente en cuenta con espesores menores a 2 mm / 0.08 “. Para realizar la calibración se requiere un bloque de referencia de pasos que tenga diferentes espesores de pared. Los espesores de pared deben ser seleccionados para que cubran las lecturas esperadas. Proceso de calibración: ⎯ Para la calibración con transductores duales (T/R) recomendamos utilizar la función de la calibración semiautomática. ⎯ Ajuste el valor requerido del rango de pantalla. ⎯ Incremente el retardo del transductor (P-DELAY) hasta que las dos líneas de calibración aparezcan dentro del rango. ⎯ Ajuste las funciones del pulsador y el receptor de acuerdo con el transductor utilizado y la aplicación. ⎯ Ajuste la función TOF (del grupo de funciones MEAS) en la opción de flanco. ⎯ Varíe la ganancia para que el eco más alto alcance aproximadamente la altura total de la pantalla. ⎯ Ajuste el umbral de la compuerta a la altura requerida para que se pueda medir el recorrido del ultrasonido en los flancos de los ecos. ⎯ Seleccione el grupo de funciones CAL ⎯ Introduzca los valores de las distancias de los dos ecos de calibración en las funciones S-REF1 y S-REF2.

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⎯ Coloque la compuerta (con la función aSTART) sobre el primer eco de calibración. ⎯ Presione la tecla

para registrar el primer eco de calibración.

⎯ Acople el transductor al bloque de calibración que contenga la segunda línea de calibración, y ajuste la altura para que sea tan alta como la del primer eco de calibración. ⎯ Mueva la compuerta hacia el primer eco de calibración. ⎯ Presione la tecla

para registrar el segundo eco de calibración.

⎯ La calibración correcta es confirmada mostrando el mensaje ”Calibration is done” (Esta hecha la calibración). La velocidad del ultrasonido y el retardo del transductor son ajustados. El valor de la función CAL regresa a 0. Si lo considera necesario, verifique la calibración sobre una o varias líneas de calibración conocidas, por ejemplo utilizando el bloque de referencia de pasos. NOTA:

Siempre debe mantener presente en la mente que los valores medidos son determinados en el punto de intersección de la compuerta y el flanco del eco cuando ha sido seleccionada la opción flanco de la función TOF. ¡El ajuste correcto de la altura del eco y el umbral de la compuerta es decisivo para una calibración y mediciones exactas!

Las calibraciones o mediciones en el modo pico son menos posibles cuando se utiliza transductor de doble elemento, dual (T/R). Como los ecos son muy anchos y dentados, no siempre puede encontrarse un pico claro del eco en estos casos.

iv.

USN 60 Ajuste inicial Solo hasta que el técnico se sienta completamente cómodo y capaz con la operación del USN 60, se recomienda revisar los conceptos básicos y procedimientos de calibración antes de utilizar el instrumento para la detección de fallas en campo, el uso de la pantalla compartida con los parámetros de uso y el barrido "A" le será de gran utilidad. Para calibrar el USN 60 proceda como sigue:

Lista de verificación de la Pre- calibración Para mejorar la exactitud y calidad de la calibración, asegúrese que las condiciones siguientes sean realizadas antes de llevar a cabo la calibración: • • •

Transductor instalado El ajuste dual (receptor) debe reconocer el transductor Ajuste del tipo de material

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• • • • •

Es recomendado que el retardo del transductor y de la pantalla deba ser a cero Ajustar el PRF a AUTOHIGH o AUTOLOW TCG – Girar al modo de apagado Bloqueo principal (Master Lock) - Girar al modo de apagado Es recomendado que el rechazo sea ajustado a cero

Una vez que se ha completado el ajuste inicial, la pantalla del USN 60 será como en la figura No. 74 a continuación:

Figura No. 74:

v.

Pantalla de ajuste inicial del USN 60

Calibrando el equipo para transductores de haz recto y haz angular 1. Uso del AUTOCAL para calibrar el equipo Paso 1:

Desde el menú principal HOME, activar el menú Autocal presionando. El submenú SETUP se iluminará y cuatro funciones aparecerán en la parte inferior derecha de la pantalla.

Paso 2:

Presionar seguida de la selección titulada S – REF 1 y girar la perilla hasta que el valor de S – REF 1 identifique los espesores estándares más delgados de la calibración.

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Paso 3:

Presionar seguida de la selección titulada S – REF 2 y girar la perilla hasta que el valor de S – REF 2 identifique los espesores estándares más gruesos de la calibración.

Paso 4:

Aplicar acoplante y acoplar el transductor al estándar más delgado de la calibración. Presiona seguido de la selección titulada A START. Gire la perilla (esto modificará el punto de inicio de la compuerta A) hasta que la compuerta A desaparezca el eco correspondiente a los espesores de los estándares más delgados. (Figura 2-6).

Paso 5:

Presionar seguida de la selección titulada RECORD. Este valor en la función cambiará de seguido de OFF a A REF1?. Mientras se mantiene la señal en la compuerta A presione RECORD nuevamente. El valor en la función leerá ahora S REF 2?.

Paso 6:

Aplicar acoplante y acoplar el transductor al estándar más grueso de la calibración. Presionar seguido de la selección titulada A START. Gire la perilla (esto modificará el punto de inicio de la compuerta A) hasta que la compuerta A desaparezca el eco correspondiente a los espesores del estándar más grueso. (Figura 2-6).

Paso 7:

Presionar seguido de la selección titulada RECORD. El valor en la función cambiará de S REF2? a OFF. El USN 60 calculará automáticamente la velocidad del material y el retardo del transductor.

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2. Comprobación de los resultados de la calibración El siguiente procedimiento de calibración, la velocidad acústica calculada y el retardo del transductor son mostrados. Para visualizar estos valores calculados: Paso 1:

Acceder al menú Autocal (localizado en el menú principal HOME) o submenú RANGE (localizado en el menú Básico).

Paso 2:

El usuario podrá encontrar estas selecciones: • •

VELOCIDAD – Muestra la velocidad calculada después de la calibración. RETARDO DEL TRANSDUCTOR – Ajusta lo ya realizado como un resultado del procedimiento AUTOCAL. Esto representa el tiempo de retardo debido al viaje de onda de sonido a través de la membrana, o línea de retardo del transductor.

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EJERCICIOS PRACTICOS USANDO EL USM 35 i.

VI

Práctica No. 1 1. Objetivo Obtener el conocimiento para el manejo de un instrumento ultrasónico detector de fallas del tipo pulso-eco con barrido “A”, efectuando calibraciones en distancia con palpador de haz recto y elemento sencillo (un solo cristal) por la técnica de contacto.

2. Introducción Siendo el equipo ultrasónico un instrumento de precisión, requiere un ajuste previo a cualquier trabajo de inspección para obtener respuestas cercanas a las dimensiones reales, por esta razón es importante calibrar el instrumento ultrasónico antes de realizar cualquier inspección. Por lo anterior la importancia de las prácticas de calibración.

3. Alcance •

Calibración en distancia.

•

Ajuste de sensibilidad.

•

Verificación del poder de resolución.

4. Documentos de referencia •

Manual de instrucción de ultrasonido nivel I.

•

Manual de operación del instrumento ultrasónico.

5. Equipo •

Instrumento ultrasónico detector de fallas modelo USM 35 de GE Inspection Technologies.

•

Cable coaxial con conectores BNC-BNC o BNC-Microdot.

•

Palpadores de haz recto de un solo cristal, de 2.0, 2.25 ó 5 MHz y 0.375”, 0.500”, 0.750” ó 1.0” de diámetro.

•

Cualquier bloque o juego de bloques de calibración que proporcionen dos o más espesores diferentes.

•

Bloque de calibración IIW tipo I ó II.

•

Bloque de calibración de tipo 4 ó 5 pasos.

•

Acoplante.

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6. Ajustes previos a) Determine el tipo de conector del detector de fallas para la selección adecuada del cable coaxial. Los equipos de GE Inspection Technologies generalmente cuentan con conectores tipo BNC-BNC y los europeos tipo Lemo. b) Conecte el cable coaxial al instrumento ultrasónico, antes asegúrese de localizar la conexión de transmisor, que corresponde a la terminal identificada con un color negro (en equipos de GE Inspection Technologies), con una letra “T” (Transmisor) o una letra “E” (Emisor). c) Conecte el transductor al cable coaxial. d) Encienda el instrumento ultrasónico. En los equipos de GE Inspection Technologies el control de . Los equipos encendido es del tipo membrana y de acción directa, presione la tecla ultrasónicos operan normalmente con baterías, aunque para efectos de instrucción se recomienda trabajar con alimentación eléctrica. e) Verifique que los siguientes controles del instrumento ultrasónico se encuentren en la posición indicada a continuación, o efectúe el ajuste correspondiente como se describe, lo que sea aplicable de acuerdo con el control o función específica. 1. Ajuste un valor de “ganancia” inicial girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, siendo el valor de ganancia desconocido seleccione un valor de entre 20 y 30 dB; para el ajuste de la ganancia seleccione un incremento de decibeles de 1 dB; Para definir el incremento de decibeles presione la tecla

.

2. Seleccione un “rango” o “campo” de pantalla: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel , a continuación presione la tecla localizada debajo del de operación presionando la tecla a la derecha de la función RANGE y grupo de funciones BASE, después presione la tecla ajuste el valor de 5.000” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al presionar la tecla valor de la función. 3. Ajuste la “velocidad” (MTLVEL) del material inspeccionado: Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función MTLVEL y ajuste el valor de la velocidad en 232.0 in/ms la tecla (5920 m/s) para acero, girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al presionar la tecla valor de la función. 4. Ajuste la función del “retardo de la pantalla” (D-DELAY): Para efectuar el ajuste y encontrándose a la en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione la tecla derecha de la función D-DELAY y ajuste el valor en 0.000” (0.00 m) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

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Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe presionar la tecla nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al valor de la función. 5. Ajuste la función de “retardo del palpador” (P-DELAY): Para efectuar el ajuste y encontrándose a la en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione la tecla derecha de la función P-DELAY y ajuste el valor en 0.000 µs girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para nuevamente, el ajuste fino es identificado cambiar entre ambos se debe presionar la tecla por un asterisco que precede al valor de la función. 6. Ajuste la función del “amortiguamiento” (DAMPING): Para efectuar el ajuste y encontrándose en localizada debajo del grupo de funciones PULS, el primer nivel de operación presione la tecla después presione la tecla a la derecha de la función DAMPING y seleccione la opción “bajo” (low) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 7. Ajuste la función de “poder” o “intensidad” (POWER): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione la tecla a la derecha de la función POWER y seleccione la opción “alto” (high) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 8. Ajuste la función “dual” (DUAL): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de a la derecha de la función operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione la tecla DUAL y seleccione la opción “apagado” (off) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 9. Ajuste la función de “frecuencia de repetición de pulsos” (PRF MOD): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione a la derecha de la función PRF-MOD y ajuste el valor en “10” girando la perilla la tecla localizada en el lado derecho del instrumento. 10. Ajuste la función de “rechazo” o “supresión” (REJECT): Para efectuar el ajuste y encontrándose localizada debajo del grupo de funciones en el primer nivel de operación presione la tecla RECV, después presione la tecla a la derecha de la función REJECT y ajuste el valor en 0% girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 11. Ajuste la función del “rango de frecuencias” (FREQU): Para efectuar el ajuste y encontrándose en a la el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones RECV, presione la tecla derecha de la función FREQU y seleccione un rango de frecuencias que incluya la frecuencia de operación del palpador girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 12. Ajuste la función de “rectificación” (RECTIFY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el a la primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones RECV, presione la tecla derecha de la función RECTIFY y seleccione la opción “onda completa” (full-w) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

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13. Ajuste la función del “ángulo” (ANGLE): Para efectuar el ajuste seleccione el segundo nivel de , a continuación presione la tecla localizada debajo del operación presionando la tecla grupo de funciones TRIG, después presione la tecla a la derecha de la función ANGLE y ajuste el valor a “0.0º”girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 14. Ajuste la función del “punto de medición” (TOF): Para efectuar el ajuste seleccione el tercer nivel , a continuación presione la tecla localizada debajo del de operación presionando la tecla grupo de funciones MEAS, después presione la tecla a la derecha de la función TOF y seleccione la opción “pico” (peak) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 15. Para obtener la lectura del recorrido del ultrasonido en forma digital configure la línea de medición: Para realizar la configuración y encontrándose en el tercer nivel de operación, localizada debajo del grupo de funciones MSEAL, presione la tecla a la presione la tecla derecha de la función MEAS-P1 y seleccione la opción “Sa” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, a continuación presione la tecla a la derecha de la función MEAS-P2 y seleccione la opción “Sb” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

7. Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma manual a) Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 1”, y acople el palpador, figura No. 97. b) Ajuste la “ganancia” para que la reflexión de pared posterior (primera indicación después del disparo principal o campo muerto) alcance una amplitud del 80% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 80%); para el ajuste de ganancia gire la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento. c) Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la tecla continuación presione la tecla

, a

localizada debajo del grupo de funciones aGAT.

a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” Después presione la tecla girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la reflexión de pared posterior (la primera indicación a la después del disparo principal o campo muerto); a continuación presione la tecla derecha de la función aWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su extremo derecho) al final de la escala horizontal, aproximadamente en la última división; por último presione la tecla a la derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

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Ultrasonido Nivel I

localizada debajo del d) Encontrándose en el primer nivel de operación, presione la tecla a la derecha de la función P-DELAY, se grupo de funciones BASE, ahora presione la tecla debe seleccionar el ajuste fino de la función identificado por un asterisco que precede al nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la función (presionando la tecla valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente al valor del espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 1”, figura No. 98.

Figura No. 97:

Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor menor seleccionado

Figura No. 98:

e)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 4”, y acople el palpador, figura No. 99.

Figura No. 99:

f)

Ajuste del valor del espesor menor con la función P-DELAY

Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor mayor seleccionado

Encontrándose en el primer nivel de operación y en el grupo de funciones BASE, presione la a la derecha de la función MTLVEL, se debe seleccionar el ajuste fino de la función tecla

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identificado por un asterisco que precede al valor de la función (presionando la tecla nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente al valor del espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 4”, figura No. 100.

Figura No. 100:

Ajuste del valor del espesor mayor con la función MTLVEL

g)

Acople el palpador sobre la superficie del bloque con el espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 1”, y repita la operación del inciso d).

h)

Acople el palpador sobre la superficie del bloque con el espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 4”, y repita la operación del inciso f).

i)

Repita lo indicado en los incisos g) y h), hasta que los valores mostrados en la línea de medición en la opción “Sa” correspondan al espesor menor, por ejemplo 1”, y al espesor mayor, por ejemplo 4”, utilizados.

NOTA:

Se debe ajustar el valor del espesor menor con la función de retardo del palpador o retardo de barrido, en equipos GE Inspection Technologies con la función P-DELAY, y el valor del espesor mayor con la función de longitud de barrido fino, en equipos GE Inspection Technologies con la función MTLVEL, en caso de invertir el uso de las funciones no se podrá obtener la calibración final.

8. Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma automática a)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 1”, y acople el palpador, figura No. 101.

Figura No. 101:

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Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor menor seleccionado

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b)

Ajuste la “ganancia” para que la reflexión de pared posterior (primera indicación después del disparo principal o campo muerto) alcance una amplitud del 80% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 80%); para el ajuste de ganancia gire la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento.

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” después presione la tecla girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la reflexión de pared posterior (la primera indicación después del disparo principal o campo muerto), a continuación presione la tecla a la derecha de la función aWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su extremo derecho) a la ligeramente a la derecha de la reflexión de pared posterior; por último presione la tecla derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

d)

Para efectuar la calibración automática seleccione el segundo nivel de operación presionando , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones CAL, la tecla después presione la tecla a la derecha de la función S-REF 1 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor del espesor menor seleccionado (por a la derecha de la función S-REF 2 y girando la perilla ejemplo 1”), ahora presione la tecla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor del espesor mayor seleccionado (por ejemplo 4”).

e)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de espesor en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real del espesor; a continuación para registrar el primer eco de calibración. El registro del primer eco de presione la tecla calibración se confirma mostrando el mensaje “Echo is recorded” (el eco es registrado), y la función CAL muestra el valor de 1.

f)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 4”, y acople el palpador, figura No. 102.

Figura No. 102:

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Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor mayor seleccionado

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g)

Ajuste la “compuerta a” para que la reflexión de pared posterior (la primera indicación después del disparo principal o campo muerto) del espesor mayor, sea registrada y sea mostrado el valor en la opción “Sa”; Para efectuar el ajuste y encontrándose en el segundo nivel de operación y en el grupo de funciones CAL, presione la tecla a la derecha de la función aSTART y gire la perilla localizada en el lado derecho del instrumento para mover la “compuerta a” hasta donde se localiza la reflexión de pared posterior del espesor mayor seleccionado (por ejemplo 4”), y coloque el punto de inicio de la compuerta ligeramente a la izquierda de la reflexión de pared posterior.

h)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de espesor en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real del espesor. para registrar el segundo eco de calibración. Si la A continuación presione la tecla calibración ha sido correcta, se confirma mostrando el mensaje ”Calibration is done” (está hecha la calibración). El USM 35X determina automáticamente la velocidad del ultrasonido y el retardo del palpador y ajusta adecuadamente las funciones correspondientes. El valor de la función CAL regresa a 0.

NOTA:

Si el instrumento no es capaz de completar una calibración válida, con base en los valores que sean introducidos y los ecos registrados, entonces será mostrado un mensaje correspondiente de error. En tal caso, verifique los valores introducidos en las funciones SREF 1 y S-REF 2, y repita el proceso de registro de los valores de calibración.

9. Ajuste de sensibilidad El ajuste de sensibilidad se refiere a la ganancia requerida (en decibeles) para que la amplitud o altura de la indicación del reflector de referencia alcance un cierto porcentaje sobre la escala vertical de la pantalla. Este ajuste depende del producto que se debe inspeccionar y del Código, norma o especificación que rige a ese producto. a)

Coloque el palpador sobre el bloque y en la posición que el instructor le indique, de tal manera que coincida con el reflector de referencia, mueva el palpador lentamente hacia adelante y hacia atrás hasta obtener la máxima amplitud de la indicación proveniente del reflector de referencia; por ejemplo, el barreno de 0.062” (1.5mm) de diámetro del bloque IIW, como se muestra en la figura No. 103.

Figura No. 103: Departamento Técnico – Llog, s.a. de c.v.

Ajuste de sensibilidad Página 149

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b)

En el caso de utilizar el bloque IIW, si la calibración de la distancia fue ejecutada correctamente, la indicación debe aparecer en la división 1.2 de la escala horizontal de la pantalla, y la profundidad debe corresponder aproximada a 0.600”.

c)

Una vez obtenida la máxima amplitud de la indicación proveniente del reflector de referencia, ajuste la ganancia girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento a una amplitud del 80% +/- 5% de la escala vertical de la pantalla. Registre los decibeles que se necesitaron para este ajuste (este registro es solo como referencia y puede variar de equipo a equipo).

10. Verificación del poder de resolución El poder de resolución es la habilidad del sistema, principalmente el palpador, para separar dos o más indicaciones de discontinuidades cercanas entre sí, en tiempo o distancia. Con los siguientes pasos se observará el poder de resolución del sistema de inspección. a) Coloque el palpador sobre el bloque y en la posición que el instructor le indique, de tal manera que coincida con la ranura; por ejemplo, sobre el bloque IIW, como se muestra en la figura No. 104, esto será aproximadamente en donde está gravado el “0” que indica el centro del radio de 4”.

Figura No. 104:

Verificación del poder de resolución

b)

Mueva el palpador lentamente hacia adelante y hacia atrás hasta obtener tres indicaciones de los espesores de la pared posterior.

c)

La resolución es una medida cualitativa de la operación correcta del sistema de inspección. Una buena resolución se determina cuando las indicaciones producidas están completamente separadas (las indicaciones regresan a la línea base). La resolución no es correcta si lo anterior no ocurre y puede deberse a que el palpador, el cable o el equipo se encuentre en malas condiciones.

d)

Si la calibración en distancia ha sido correcta, en el caso de utilizar el bloque IIW las lecturas de los espesores deben corresponder a 3.400”, 3.600” y 4.000”.

e)

La resolución es una medida cualitativa de la operación correcta del sistema de inspección. Una buena resolución se determina cuando las indicaciones producidas están completamente separadas (las indicaciones regresan a la línea base). La resolución no es correcta si lo anterior no ocurre y puede deberse a que el palpador, el cable o el equipo se encuentre en malas condiciones.

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11. Práctica de inspección

ii.

a)

Con la calibración previamente realizada, efectúe la inspección de la pieza que el instructor le entregue y en la posición y forma en que se le indique, detecte los reflectores incluidos y obtenga las dimensiones del bloque.

b)

Deberá registrar los valores obtenidos en un formato de reporte que le será entregado, además de llenar el reporte con la información de la inspección realizada, y deberá entregarlo al instructor.

Práctica No. 2 1. Objetivo Obtener el conocimiento para el manejo de un instrumento ultrasónico detector de fallas del tipo pulso-eco con barrido “A”, efectuando calibraciones en distancia con palpador dual (doble cristal) por la técnica de contacto.

2. Introducción Siendo el equipo ultrasónico un instrumento de precisión, requiere un ajuste previo a cualquier trabajo de inspección para obtener respuestas cercanas a las dimensiones reales, por esta razón es importante calibrar el instrumento ultrasónico antes de realizar cualquier inspección. En algunas circunstancias prácticas, se requiere la inspección para la verificación de la sanidad y/o la medición de espesores en materiales delgados (por ejemplo, de 1/8” a 2.0”). En tales aplicaciones, el uso de un palpador de doble cristal es lo más adecuado debido a que tienen una zona muerta nula y un campo cercano muy pequeño.

3. Alcance •

Calibración en distancia.

4. Documentos de referencia •

Manual de instrucción de ultrasonido nivel I.

•

Manual de operación del instrumento ultrasónico.

5. Equipo •

Instrumento ultrasónico detector de fallas modelo USM 35 de GE Inspection Technologies.

•

Cable coaxial doble con conectores BNC-Microdot (en algunos palpadores el cable lo tienen integrado).

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•

Palpadores de doble cristal, de 2.25 ó 5 MHz y 0.250”, 0.375”, 0.500”, 0.750” ó 1.0” de diámetro; redondos, cuadrados o rectangulares.

•

Cualquier bloque o juego de bloques de calibración que proporcionen dos o más espesores diferentes.

•

Bloque de calibración IIW tipo I ó II.

•

Bloque de calibración de tipo 4 ó 5 pasos.

•

Acoplante.

6. Ajustes previos a)

Determine el tipo de conector del detector de fallas para la selección adecuada del cable coaxial. Los equipos de GE Inspection Technologies generalmente cuentan con conectores tipo BNC-BNC y los europeos tipo Lemo.

b)

Conecte el cable coaxial al instrumento ultrasónico, antes asegúrese de localizar la conexión de transmisor, que corresponde a la terminal identificada con un color negro (en equipos de GE Inspection Technologies), con una letra “T” (Transmisor) o una letra “E” (Emisor), y la conexión de receptor, que corresponde a la terminal identificada con un color negro (en equipos de GE Inspection Technologies). Si el palpador o los cables del mismo no identifican las conexiones para los diferentes cristales, entonces, la conexión en el equipo es indiferente.

c)

Conecte el palpador al cable coaxial, se deben tener las mismas precauciones del inciso anterior.

d)

Encienda el instrumento ultrasónico. En los equipos de GE Inspection Technologies el control . Los equipos de encendido es del tipo membrana y de acción directa, presione la tecla ultrasónicos operan normalmente con baterías, aunque para efectos de instrucción se recomienda trabajar con alimentación eléctrica.

e)

Verifique que los siguientes controles del instrumento ultrasónico se encuentren en la posición indicada a continuación, o efectúe el ajuste correspondiente como se describe, lo que sea aplicable de acuerdo con el control o función específica.

1.

Ajuste un valor de “ganancia” inicial girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, siendo el valor de ganancia desconocido seleccione un valor de entre 40 y 50 dB; para el ajuste de la ganancia seleccione un incremento de decibeles de 1 dB; para definir el incremento de decibeles presione la tecla

2.

.

Seleccione un “rango” o “campo” de pantalla: Para efectuar el ajuste seleccione el primer , a continuación presione la tecla localizada nivel de operación presionando la tecla a la derecha de la función debajo del grupo de funciones BASE, después presione la tecla RANGE y ajuste el valor de 1.000” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre

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nuevamente, el ajuste fino es identificado por un ambos se debe presionar la tecla asterisco que precede al valor de la función. 3.

Ajuste la “velocidad” (MTLVEL) del material inspeccionado: Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función MTLVEL y ajuste el valor de la velocidad en 232.0 in/ms la tecla (5920 m/s) para acero, girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede presionar la tecla al valor de la función.

4.

Ajuste la función del “retardo de la pantalla” (D-DELAY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función D-DELAY y ajuste el valor en 0.000” (0.00 m) girando la la tecla perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo nuevamente, el y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe presionar la tecla ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al valor de la función.

5.

Ajuste la función de “retardo del palpador” (P-DELAY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función P-DELAY y ajuste el valor en 0.000 µs girando la perilla la tecla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe presionar la tecla nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al valor de la función.

6.

Ajuste la función del “amortiguamiento” (DAMPING): Para efectuar el ajuste y encontrándose localizada debajo del grupo de funciones en el primer nivel de operación presione la tecla PULS, después presione la tecla a la derecha de la función DAMPING y seleccione la opción “bajo” (low) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

7.

Ajuste la función de “poder” o “intensidad” (POWER): Para efectuar el ajuste y encontrándose a la en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione la tecla derecha de la función POWER y seleccione la opción “alto” (high) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

8.

Ajuste la función “dual” (DUAL): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de a la derecha de la operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione la tecla función DUAL y seleccione la opción “encendido” (on) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

9.

Ajuste la función de “frecuencia de repetición de pulsos” (PRF MOD): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione a la derecha de la función PRF-MOD y ajuste el valor en “10” girando la perilla la tecla localizada en el lado derecho del instrumento.

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10. Ajuste la función de “rechazo” o “supresión” (REJECT): Para efectuar el ajuste y localizada debajo del encontrándose en el primer nivel de operación presione la tecla a la derecha de la función REJECT y grupo de funciones RECV, después presione la tecla ajuste el valor en 0% girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 11. Ajuste la función del “rango de frecuencias” (FREQU): Para efectuar el ajuste y encontrándose a la en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones RECV, presione la tecla derecha de la función FREQU y seleccione un rango de frecuencias que incluya la frecuencia de operación del palpador girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 12. Ajuste la función de “rectificación” (RECTIFY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el a la primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones RECV, presione la tecla derecha de la función RECTIFY y seleccione la opción “onda completa” (full-w) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 13. Ajuste la función del “ángulo” (ANGLE): Para efectuar el ajuste seleccione el segundo nivel de , a continuación presione la tecla localizada debajo del operación presionando la tecla grupo de funciones TRIG, después presione la tecla a la derecha de la función ANGLE y ajuste el valor a “0.0º”girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 14. Ajuste la función del “punto de medición” (TOF): para efectuar el ajuste seleccione el tercer nivel de operación presionando la tecla , a continuación presione la tecla localizada a la derecha de la función debajo del grupo de funciones MEAS, después presione la tecla TOF y seleccione la opción “flanco” (flank) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 15. Para obtener la lectura del recorrido del ultrasonido en forma digital configure la línea de medición: Para realizar la configuración y encontrándose en el tercer nivel de operación, localizada debajo del grupo de funciones MSEAL, presione la tecla a la presione la tecla derecha de la función MEAS-P1 y seleccione la opción “Sa” girando la perilla localizada en el a la derecha de la función lado derecho del instrumento, a continuación presione la tecla MEAS-P2 y seleccione la opción “Sb” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

7. Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma manual a)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.100”, y acople el palpador, figura No. 105.

Figura No. 105:

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Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor menor seleccionado

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b)

Ajuste la “ganancia” para que la reflexión de pared posterior (primera indicación después del disparo principal o campo muerto) alcance una amplitud del 100% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 100%); para el ajuste de ganancia gire la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento.

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla después presione la tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la reflexión de pared posterior (la primera indicación a la después del disparo principal o campo muerto), a continuación presione la tecla derecha de la función aWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su extremo derecho) al final de la escala horizontal, aproximadamente en la última división; por último presione la a la derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la tecla escala vertical de la pantalla.

d)

localizada debajo del Encontrándose en el primer nivel de operación, presione la tecla a la derecha de la función P-DELAY, se grupo de funciones BASE, ahora presione la tecla debe seleccionar el ajuste fino de la función identificado por un asterisco que precede al valor nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la de la función (presionando la tecla función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente al valor del espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.100”, figura No. 106.

e)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.500”, y acople el palpador, figura No. 107.

Figura No. 106: Ajuste del valor del espesor menor con la función P-DELAY

f)

Encontrándose en el primer nivel de operación y en el grupo de funciones BASE, presione la a la derecha de la función MTLVEL, se debe seleccionar el ajuste fino de la función tecla identificado por un asterisco que precede al valor de la función (presionando la tecla nuevamente, si es necesario),

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ahora ajuste el valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente al valor del espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.500”, figura No. 108.

Figura No. 107: Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor mayor seleccionado

Figura No. 108: Ajuste del valor del espesor mayor con la función MTLVEL

g)

Acople el palpador sobre la superficie del bloque con el espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.100”, y repita la operación del inciso d).

h)

Acople el palpador sobre la superficie del bloque con el espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.500”, y repita la operación del inciso f).

i)

Repita lo indicado en los incisos g) y h), hasta que los valores mostrados en la línea de medición en la opción “Sa” correspondan al espesor menor, por ejemplo 0.100”, y al espesor mayor, por ejemplo 0.500”, utilizados.

NOTA:

Se debe ajustar el valor del espesor menor con la función de retardo del palpador o retardo de barrido, en equipos GE Inspection Technologies con la función P-DELAY, y el valor del espesor mayor con la función de longitud de barrido fino, en equipos GE Inspection Technologies con la función MTLVEL, en caso de invertir el uso de las funciones no se podrá obtener la calibración final.

8. Calibración en distancia (de la escala horizontal) en forma automática a)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor menor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.100”, y acople el palpador, figura No. 109.

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Figura No. 109: Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor menor seleccionado

b)

Ajuste la “ganancia” para que la reflexión de pared posterior (primera indicación después del disparo principal o campo muerto) alcance una amplitud del 100% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 100%); para el ajuste de ganancia gire la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento.

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla después presione la tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” a la girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la reflexión de pared posterior (la primera indicación después del disparo principal o campo muerto). a la derecha de la función aWIDTH y coloque el punto A continuación presione la tecla final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la reflexión de pared a la derecha de la función aTHSRH y coloque la posterior; por último presione la tecla compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

d)

Para efectuar la calibración automática seleccione el segundo nivel de operación presionando , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones CAL, la tecla después presione la tecla a la derecha de la función S-REF 1 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor del espesor menor seleccionado (por a la derecha de la función S-REF 2 y girando la ejemplo 0.100”), ahora presione la tecla perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor del espesor mayor seleccionado (por ejemplo 0.500”).

e)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de espesor en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real del espesor; a continuación para registrar el primer eco de calibración. El registro del primer eco de presione la tecla calibración se confirma mostrando el mensaje “Echo is recorded” (el eco es registrado), y la función CAL muestra el valor de 1.

f)

Aplique acoplante sobre la superficie del bloque con el espesor mayor seleccionado, por ejemplo un espesor de 0.500”, y acople el palpador, figura No. 110.

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Figura No. 110: Palpador acoplado sobre el bloque con el espesor mayor seleccionado

g)

Ajuste la “compuerta a” para que la reflexión de pared posterior (la primera indicación después del disparo principal o campo muerto) del espesor mayor, sea registrada y sea mostrado el valor en la opción “Sa”; Para efectuar el ajuste y encontrándose en el segundo a la derecha de la nivel de operación y en el grupo de funciones CAL, presione la tecla función aSTART y gire la perilla localizada en el lado derecho del instrumento para mover la “compuerta a” hasta donde se localiza la reflexión de pared posterior del espesor mayor seleccionado (por ejemplo 0.500”), y coloque el punto de inicio de la compuerta ligeramente a la izquierda de la reflexión de pared posterior.

h) En este momento el instrumento debe mostrar un valor de espesor en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real del espesor; a continuación para registrar el segundo eco de calibración. Si la calibración ha sido presione la tecla correcta, se confirma mostrando el mensaje ”Calibration is done” (está hecha la calibración). El USM 35X determina automáticamente la velocidad del ultrasonido y el retardo del palpador y ajusta adecuadamente las funciones correspondientes. El valor de la función CAL regresa a 0. NOTA:

Si el instrumento no es capaz de completar una calibración válida, con base en los valores que sean introducidos y los ecos registrados, entonces será mostrado un mensaje correspondiente de error. En tal caso, verifique los valores introducidos en las funciones S-REF 1 y S-REF 2, y repita el proceso de registro de los valores de calibración.

9. Práctica de inspección a) Con la calibración previamente realizada, efectúe la inspección de la pieza que el instructor le entregue y en la posición y forma en que se le indique. b) Deberá registrar los valores obtenidos en un formato de reporte que le será entregado, además de llenar el reporte con la información de la inspección realizada, y deberá entregarlo al instructor.

iii.

Práctica No. 3

1. Objetivo

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Obtener el conocimiento para el manejo de un instrumento ultrasónico detector de fallas del tipo pulso-eco con barrido “A”, efectuando calibraciones en distancia con palpador de haz angular por la técnica de contacto.

2. Introducción En la práctica, el empleo del palpador de haz angular es tan frecuente como el de haz recto con un cristal o con doble cristal. Como ejemplo de sus aplicaciones podemos mencionar la inspección de uniones soldadas a tope, la determinación de la profundidad de discontinuidades abiertas a la superficie, la verificación en materiales sobrepuestos. La calibración del equipo en distancia es necesaria para que pueda ser determinada la ubicación de las discontinuidades detectadas.

3. Alcance •

Determinación del punto índice de emisión del haz.

•

Verificación del ángulo de refracción.

•

Calibración en distancia del recorrido del haz.

•

Ajuste de sensibilidad.

4. Documentos de referencia •

Manual de instrucción de ultrasonido nivel I.

•

Manual de operación del instrumento ultrasónico.

5. Equipo •

Instrumento ultrasónico detector de fallas modelo USM 35 de GE Inspection Technologies.

•

Cable coaxial con conectores BNC-BNC o BNC-Microdot.

•

Palpadores de haz angular de un solo cristal, de 2.25 ó 5 MHz y 0.250”, 0.375”, 0.500”, 0.750” ó 1.0” de diámetro, con zapatas de 45°, 60° y 70°; redondos, cuadrados o rectangulares.

•

Cualquier bloque de calibración que proporcione dos o más señales de diferentes recorridos del ultrasonido.

•

Bloque de calibración IIW tipo I ó II.

•

Bloque de calibración AWS tipo DSC.

•

Acoplante.

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6. Ajustes previos a)

Determine el tipo de conector del detector de fallas para la selección adecuada del cable coaxial. Los equipos de GE Inspection Technologies generalmente cuentan con conectores tipo BNC-BNC y los europeos tipo Lemo.

b)

Conecte el cable coaxial al instrumento ultrasónico, antes asegúrese de localizar la conexión de transmisor, que corresponde a la terminal identificada con un color negro (en equipos de GE Inspection Technologies), con una letra “T” (Transmisor) o una letra “E” (Emisor).

c)

Ensamble el transductor con la zapata de 45º, no olvide limpiar y revisar que no exista material extraño entre la cara del transductor y la zapata, coloque acoplante entre la zapata y el transductor teniendo cuidado de eliminar cualquier burbuja presente de aire.

d)

Conecte el transductor al cable coaxial.

e)

Encienda el instrumento ultrasónico. En los equipos de GE Inspection Technologies el control . Los equipos de encendido es del tipo membrana y de acción directa, presione la tecla ultrasónicos operan normalmente con baterías, aunque para efectos de instrucción se recomienda trabajar con alimentación eléctrica.

f)

Verifique que los siguientes controles del instrumento ultrasónico se encuentren en la posición indicada a continuación, o efectúe el ajuste correspondiente como se describe, lo que sea aplicable de acuerdo con el control o función específica.

1.

Ajuste un valor de “ganancia” inicial girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, siendo el valor de ganancia desconocido seleccione un valor de entre 40 y 50 dB; para el ajuste de la ganancia seleccione un incremento de decibeles de 1 dB; para definir el incremento de decibeles presione la tecla

2.

.

Seleccione un “rango” o “campo” de pantalla: Para efectuar el ajuste seleccione el primer , a continuación presione la tecla localizada nivel de operación presionando la tecla debajo del grupo de funciones BASE, después presione la tecla a la derecha de la función RANGE y ajuste el valor de 10.00” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre nuevamente, el ajuste fino es identificado por un ambos se debe presionar la tecla asterisco que precede al valor de la función.

3.

Ajuste la “velocidad” (MTLVEL) del material inspeccionado: Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función MTLVEL y ajuste el valor de la velocidad en 128.0 in/ms la tecla (3240 m/s) para acero, girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede presionar la tecla al valor de la función.

4.

Ajuste la función del “retardo de la pantalla” (D-DELAY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función D-DELAY y ajuste el valor en 0.000” (0.00 m) girando la la tecla

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perilla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe presionar la tecla nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al valor de la función. 5.

Ajuste la función de “retardo del palpador” (P-DELAY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones BASE, presione a la derecha de la función P-DELAY y ajuste el valor en 0.000 s girando la perilla la tecla localizada en el lado derecho del instrumento. Esta función cuenta con un ajuste burdo y un ajuste fino, para cambiar entre ambos se debe presionar la tecla nuevamente, el ajuste fino es identificado por un asterisco que precede al valor de la función.

6.

Ajuste la función del “amortiguamiento” (DAMPING): Para efectuar el ajuste y encontrándose localizada debajo del grupo de funciones en el primer nivel de operación presione la tecla a la derecha de la función DAMPING y seleccione la PULS, después presione la tecla opción “bajo” (low) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

7.

Ajuste la función de “poder” o “intensidad” (POWER): Para efectuar el ajuste y encontrándose a la en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione la tecla derecha de la función POWER y seleccione la opción “alto” (high) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

8.

Ajuste la función “dual” (DUAL): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione la tecla a la derecha de la función DUAL y seleccione la opción “apagado” (off) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

9.

Ajuste la función de “frecuencia de repetición de pulsos” (PRF MOD): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones PULS, presione a la derecha de la función PRF-MOD y ajuste el valor en “10” girando la perilla la tecla localizada en el lado derecho del instrumento.

10. Ajuste la función de “rechazo” o “supresión” (REJECT): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones RECV, después presione la tecla a la derecha de la función REJECT y ajuste el valor en 0% girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 11. Ajuste la función del “rango de frecuencias” (FREQU): Para efectuar el ajuste y encontrándose a la en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones RECV, presione la tecla derecha de la función FREQU y seleccione un rango de frecuencias que incluya la frecuencia de operación del palpador girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 12. Ajuste la función de “rectificación” (RECTIFY): Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación y dentro del grupo de funciones RECV, presione la tecla a la derecha de la función RECTIFY y seleccione la opción “onda completa” (full-w) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

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13. Ajuste la función del “ángulo” (ANGLE): Para efectuar el ajuste seleccione el segundo nivel de , a continuación presione la tecla localizada debajo del operación presionando la tecla grupo de funciones TRIG, después presione la tecla a la derecha de la función ANGLE y ajuste el valor a “45.0º”girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 14. Ajuste la función del “punto de medición” (TOF): Para efectuar el ajuste seleccione el tercer , a continuación presione la tecla localizada nivel de operación presionando la tecla debajo del grupo de funciones MEAS, después presione la tecla a la derecha de la función TOF y seleccione la opción “pico” (peak) girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. 15. Para obtener la lectura del recorrido del ultrasonido en forma digital configure la línea de medición: Para realizar la configuración y encontrándose en el tercer nivel de operación, localizada debajo del grupo de funciones MSEAL, presione la tecla a la presione la tecla derecha de la función MEAS-P1 y seleccione la opción “Sa” girando la perilla localizada en el a la derecha de la función lado derecho del instrumento, a continuación presione la tecla MEAS-P2 y seleccione la opción “Sb” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

7. Calibración empleando el bloque IIW tipo 1 7.1 Determinación del punto de salida del haz ultrasónico (punto índice de emisión) a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador, haciendo coincidir la línea inclinada sobre el costado de la zapata con el centro del radio de 4”, dirigido a la superficie curva, como se muestra en la figura No. 111.

Figura No. 111: Palpador acoplado sobre el bloque IIW y dirigido a la superficie curva

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la superficie curva alcance una amplitud aproximada del 50% de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla.

c)

Mueva el palpador lentamente hacia atrás y hacia adelante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla.

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d)

Una vez obtenida la máxima amplitud, y sin mover el palpador, observe si la marca en la zapata del punto de salida del haz ultrasónico (línea inclinada sobre los costados de la zapata) coincide con la marca del centro de la curvatura con radio de 4”, grabada en el bloque.

e)

Si la marca no coincide, coloque un pedazo de cinta masking tape a cada lado de la zapata y marque sobre la cinta el punto donde coincida con el centro de la curvatura.

7.2 Verificación del ángulo de refracción a)

Observe que sobre un costado del bloque existen escalas grabadas y graduadas. Aplique acoplante sobre la superficie “A” y coloque el palpador sobre el punto donde se localice el valor del ángulo de 45º y que coincida con el punto de emisión de la zapata, dirigido hacia el inserto de plexiglás, como se muestra en la figura No. 112.

NOTA:

b)

En caso de ser un ángulo de 60° o 70°, coloque el palpador sobre la superficie “B”, en la posición correspondiente al valor del ángulo, como se muestra en la figura No. 113.

Figura No. 112:

Palpador de 45º dirigido hacia el inserto de plexiglás

Figura No. 113:

Palpador de 60º dirigido hacia el inserto de plexiglás

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente del inserto de plexiglás alcance una amplitud aproximada del 50% de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla.

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c)

Mueva el palpador lentamente hacia atrás y hacia adelante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla.

d)

Una vez obtenida la máxima amplitud, y sin mover el palpador, observe el valor en grados sobre la escala del bloque, que se localiza en el lugar donde coincide el punto índice de emisión, previamente determinado.

e)

Si el ángulo no coincide con el marcado en la zapata registre este nuevo valor; el nuevo valor deberá encontrarse dentro de una tolerancia de +/-2° con respecto al indicado en la zapata. Este nuevo valor sería el empleado para los cálculos a realizarse durante la inspección. En el USM 35 para el ajuste del valor real del ángulo para la zapata utilizada (45°, 60°, etc.) seleccione , a continuación presione la tecla el segundo nivel de operación presionando la tecla a la derecha de la localizada debajo del grupo de funciones TRIG, después presione la tecla función ANGLE y ajuste el valor girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

7.3 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma manual a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador dirigido a la superficie curva haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio de 4”, como se muestra en la figura No. 114.

Figura No. 114: Posición del palpador dirigido a la superficie curva con radio de 4”

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la ranura con curvatura de 1” de radio (normalmente es la tercera indicación después del disparo principal o pulso inicial) alcance una amplitud del 60% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 60%).

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” después presione la tecla girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la primera indicación después del disparo principal o a la derecha de la función aWIDTH y coloque pulso inicial, a continuación presione la tecla el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la primera

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a la indicación después del disparo principal o pulso inicial, por último presione la tecla derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla. d)

Ajuste la “compuerta b” (bGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación presione localizada debajo del grupo de funciones bGAT, después presione la tecla a la la tecla derecha de la función bLOGIC y seleccione la opción “pos” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función bSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la tercera indicación después del disparo principal o pulso inicial, a continuación presione la a la derecha de la función bWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su tecla extremo derecho) ligeramente a la derecha de la tercera indicación después del disparo a la derecha de la función bTHSRH y principal o pulso inicial, por último presione la tecla coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

e)

localizada debajo del Encontrándose en el primer nivel de operación, presione la tecla grupo de funciones BASE, ahora presione la tecla a la derecha de la función P-DELAY, se debe seleccionar el ajuste fino de la función identificado por un asterisco que precede al valor nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la de la función (presionando la tecla función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente con un valor de 4”, que es la distancia menor recorrida por el ultrasonido, figura No. 115.

f)

Encontrándose en el primer nivel de operación y en el grupo de funciones BASE, presione la a la derecha de la función MTLVEL, se debe seleccionar el ajuste fino de la función tecla identificado por un asterisco que precede al valor de la función (presionando la tecla nuevamente, si es necesario). Ahora ajuste el valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sb” corresponda exactamente con un valor de 9”, que es la distancia mayor recorrida por el ultrasonido, figura No. 116.

Figura No. 115: Ajuste del valor de la distancia menor con la función P-DELAY

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g)

Repita lo indicado en los incisos e) y f), hasta que los valores mostrados en la línea de medición en la opción “Sa” y “Sb” correspondan con la distancia menor de 4” y con la distancia mayor de 9”.

NOTA:

Se debe ajustar el valor de la distancia menor con la función de retardo del palpador o retardo de barrido, en equipos GE Inspection Technologies con la función P-DELAY, y el valor de la distancia mayor con la función de longitud de barrido fino, en equipos GE Inspection Technologies con la función MTLVEL, en caso de invertir el uso de las funciones no se podrá obtener la calibración final.

Figura No. 116: Ajuste del valor de la distancia mayor con la función MTLVEL

7.4 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma automática a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador dirigido a la superficie curva haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio de 4”, como se muestra en la figura No. 117.

Figura No. 117: Posición del palpador dirigido a la superficie curva con radio de 4”

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la ranura con curvatura de 1” de radio (normalmente es la tercera indicación después del disparo principal o pulso inicial) alcance una amplitud del 60% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 60%).

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la tecla

, a continuación presione la tecla

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localizada debajo del grupo de funciones aGAT,

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después presione la tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la primera indicación después del disparo principal o a la derecha de la función aWIDTH y coloque pulso inicial, a continuación presione la tecla el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la primera indicación después del disparo principal o pulso inicial, por último presione la tecla a la derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla. d)

Para efectuar la calibración automática seleccione el segundo nivel de operación presionando , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones CAL, la tecla después presione la tecla a la derecha de la función S-REF 1 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor de 4” que corresponde a la distancia a la derecha de la función S-REF 2 y girando la perilla menor, ahora presione la tecla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor de 9” que corresponde a la distancia mayor.

e)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de distancia en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real de la distancia; a continuación para registrar el primer eco de calibración. El registro del primer eco de presione la tecla calibración se confirma mostrando el mensaje “Echo is recorded” (el eco es registrado), y la función CAL muestra el valor de 1.

f)

Ajuste la “compuerta a” para que la tercera indicación después del disparo principal o pulso inicial sea registrada y sea mostrado el valor de la distancia en la opción “Sa”; Para efectuar el ajuste y encontrándose en el segundo nivel de operación y en el grupo de funciones CAL, a la derecha de la función aSTART y gire la perilla localizada en el lado presione la tecla derecho del instrumento para mover la “compuerta a” hasta donde se localiza la tercera indicación después del disparo principal o pulso inicial, y coloque el punto de inicio de la compuerta ligeramente a la izquierda de la tercera indicación después del disparo principal o pulso inicial.

g)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de distancia en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real de la distancia, a continuación para registrar el segundo eco de calibración. Si la calibración ha sido presione la tecla correcta, se confirma mostrando el mensaje ”Calibration is done” (está hecha la calibración). El USM 35X determina automáticamente la velocidad del ultrasonido y el retardo del palpador y ajusta adecuadamente las funciones correspondientes. El valor de la función CAL regresa a 0.

NOTA:

Si el instrumento no es capaz de completar una calibración válida, con base en los valores que sean introducidos y los ecos registrados, entonces será mostrado un mensaje correspondiente de error. En tal caso, verifique los valores introducidos en las funciones S-REF 1 y S-REF 2, y repita el proceso de registro de los valores de calibración.

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7.5 Ajuste de sensibilidad El ajuste de sensibilidad se refiere a la ganancia requerida (en decibeles) para que la amplitud o altura de la indicación del reflector de referencia alcance un cierto porcentaje sobre la escala vertical de la pantalla. Este ajuste depende del producto que se debe inspeccionar y del Código, norma o especificación que rige a ese producto. a)

Aplique acoplante sobre la superficie “A” y coloque el palpador, dirigido hacia el barreno de referencia, de 0.062” (1.5mm) de diámetro, como se muestra en la figura No. 118. Mueva el palpador lentamente hacia adelante y hacia atrás hasta obtener la máxima amplitud de la indicación proveniente del barreno.

b)

Si la calibración de distancia fue ejecutada correctamente, la indicación aparece aproximadamente en la división 0.8 de la escala horizontal de la pantalla, que corresponde a una distancia aproximada de 0.848”.

Figura No. 118:

Palpador dirigido hacia el barreno para el ajuste de sensibilidad

c)

Una vez obtenida la máxima amplitud de la indicación proveniente del barreno de referencia, ajuste la ganancia girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento a una amplitud del 80% +/- 5% de la escala vertical de la pantalla. Registre los decibeles que se necesitaron para este ajuste (este registro es solo como referencia y puede variar de equipo a equipo).

8.

Calibración empleando el bloque IIW tipo 2 modificado

8.1 Determinación del punto de salida del haz ultrasónico (punto índice de emisión) a)

Debe llevarse a cabo el mismo procedimiento descrito en el párrafo 7.1.

8.2 Verificación del ángulo de refracción a)

Debe llevarse a cabo el mismo procedimiento indicado en el párrafo 7.2.

8.3 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma manual

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a)

Debe llevarse a cabo el mismo procedimiento indicado en el párrafo 7.3, sin embargo, las distancias de recorrido del ultrasonido ahora corresponden a 2” y 4”, como se ilustra en la figura No. 119.

Figura No. 119: Palpador acoplado sobre el bloque IIW tipo 2

8.4 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma automática a)

Debe llevarse a cabo el mismo procedimiento indicado en el párrafo 7.4, sin embargo, las distancias de recorrido del ultrasonido ahora corresponden a 2” y 4”, como se ilustra en la figura No. 119.

8.5. Ajuste de sensibilidad a)

Debe llevarse a cabo el mismo procedimiento descrito en el párrafo 7.5.

9.

Calibración empleando el bloque AWS tipo DSC

9.1 Determinación del punto de salida del haz ultrasónico (punto índice de emisión) a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador, haciendo coincidir la línea inclinada sobre el costado de la zapata con el centro de ambos radios, dirigido a la superficie curva con radio de 3”, como se muestra en la figura No. 120.

Figura No. 120: Palpador acoplado sobre el bloque AWS tipo DSC dirigido a la superficie curva con radio de 3”

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b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la superficie curva alcance una amplitud aproximada del 50% de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla.

c)

Mueva el palpador lentamente hacia atrás y hacia adelante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla.

d)

Una vez obtenida la máxima amplitud, y sin mover el palpador, observe si la marca en la zapata del punto de salida del haz ultrasónico (línea inclinada sobre los costados de la zapata) coincide con la marca del centro de la curvatura de 3”, grabada en el bloque.

e)

Si la marca no coincide, coloque un pedazo de cinta masking tape a cada lado de la zapata y marque sobre la cinta el punto donde coincida con el centro de la curvatura.

9.2 Verificación del ángulo de refracción a)

Observe que sobre un costado del bloque existe una escala grabada y graduada. Aplique acoplante y coloque el palpador sobre el punto donde se localice el valor del ángulo de 45º y que coincida con el punto de emisión de la zapata, dirigido hacia el barreno pasado de 0.125” (3 mm) de diámetro, como se muestra en la figura No. 121.

Figura No. 121:

Palpador acoplado sobre el bloque AWS tipo DSC dirigido a la superficie curva con radio de 3”

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente del barreno alcance una amplitud aproximada del 50% de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla.

c)

Mueva el palpador lentamente hacia atrás y hacia adelante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla.

d)

Una vez obtenida la máxima amplitud, y sin mover el palpador, observe el valor en grados sobre la escala del bloque, que se localiza en el lugar donde coincide el punto índice de emisión, previamente determinado.

e)

Si el ángulo no coincide con el marcado en la zapata registre este nuevo valor; el nuevo valor deberá encontrarse dentro de una tolerancia de +/-2° con respecto al indicado en la zapata. Este nuevo valor sería el empleado para los cálculos a realizarse durante la inspección. En el USM 35 para el ajuste del valor real del ángulo para la zapata utilizada (45°, 60°, etc.) seleccione el segundo nivel de operación presionando la tecla

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, a continuación presione la Página 170

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tecla localizada debajo del grupo de funciones TRIG, después presione la tecla a la derecha de la función ANGLE y ajuste el valor girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

9.3 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma manual a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador dirigido a la superficie curva con radio de 3”, haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio, como se muestra en la figura No. 122.

Figura No. 122:

Posición del palpador dirigido a la superficie curva con radio de 3”

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la superficie curva con radio de 1” (normalmente es la cuarta indicación después del disparo principal o pulso inicial) alcance una amplitud del 80% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 80%).

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla después presione la tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” a la girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la segunda indicación después del disparo principal o a la derecha de la función aWIDTH y coloque pulso inicial, a continuación presione la tecla el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la segunda a la indicación después del disparo principal o pulso inicial, por último presione la tecla derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

d)

Ajuste la “compuerta b” (bGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación presione localizada debajo del grupo de funciones bGAT, después presione la tecla a la la tecla derecha de la función bLOGIC y seleccione la opción “pos” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función bSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la cuarta indicación después del disparo principal o pulso inicial, a continuación presione la

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tecla a la derecha de la función bWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la cuarta indicación después del disparo a la derecha de la función bTHSRH y principal o pulso inicial, por último presione la tecla coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla. e)

localizada debajo del Encontrándose en el primer nivel de operación, presione la tecla a la derecha de la función P-DELAY, se grupo de funciones BASE, ahora presione la tecla debe seleccionar el ajuste fino de la función identificado por un asterisco que precede al valor nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la de la función (presionando la tecla función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente con un valor de 3”, que es la distancia menor recorrida por el ultrasonido, figura No. 123.

Figura No. 123:

Ajuste del valor de la distancia menor con la función P-DELAY

f)

Encontrándose en el primer nivel de operación y en el grupo de funciones BASE, presione la tecla a la derecha de la función MTLVEL, se debe seleccionar el ajuste fino de la función identificado por un asterisco que precede al valor de la función (presionando la tecla nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sb” corresponda exactamente con un valor de 7”, que es la distancia mayor recorrida por el ultrasonido, figura No. 124.

g)

Repita lo indicado en los incisos e) y f), hasta que los valores mostrados en la línea de medición en la opción “Sa” y “Sb” correspondan con la distancia menor de 3” y con la distancia mayor de 7”.

NOTA:

Se debe ajustar el valor de la distancia menor con la función de retardo del palpador o retardo de barrido, en equipos GE Inspection Technologies con la función P-DELAY, y el valor de la distancia mayor con la función de longitud de barrido fino, en equipos GE Inspection Technologies con la función MTLVEL, en caso de invertir el uso de las funciones no se podrá obtener la calibración final.

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9.4 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma automática a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador dirigido a la superficie curva con radio de 3”, haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio, como se muestra en la figura No. 125.

Figura No. 124:

Figura No. 125:

Ajuste del valor de la distancia mayor con la función MTLVEL

Posición del palpador dirigido a la superficie curva con radio de 3”

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la superficie curva con radio de 1” (normalmente es la cuarta indicación después del disparo principal o pulso inicial) alcance una amplitud del 80% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 80%).

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla después presione la tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento. a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de Ahora presione la tecla la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la segunda indicación a la derecha después del disparo principal o pulso inicial, a continuación presione la tecla de la función aWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial, a la derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en por último presione la tecla un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

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d)

Para efectuar la calibración automática seleccione el segundo nivel de operación presionando , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones CAL, la tecla después presione la tecla a la derecha de la función S-REF 1 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor de 3” que corresponde a la distancia menor, ahora presione la tecla a la derecha de la función S-REF 2 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor de 7” que corresponde a la distancia mayor.

e)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de distancia en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real de la distancia; a continuación para registrar el primer eco de calibración. El registro del primer eco de presione la tecla calibración se confirma mostrando el mensaje “Echo is recorded” (el eco es registrado), y la función CAL muestra el valor de 1.

f)

Ajuste la “compuerta a” para que la cuarta indicación después del disparo principal o pulso inicial sea registrada y sea mostrado el valor de la distancia en la opción “Sa”; Para efectuar el ajuste y encontrándose en el segundo nivel de operación y en el grupo de funciones CAL, a la derecha de la función aSTART y gire la perilla localizada en el lado presione la tecla derecho del instrumento para mover la “compuerta a” hasta donde se localiza la cuarta indicación después del disparo principal o pulso inicial, y coloque el punto de inicio de la compuerta ligeramente a la izquierda de la cuarta indicación después del disparo principal o pulso inicial.

g)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de distancia en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real de la distancia, a continuación para registrar el segundo eco de calibración. Si la calibración ha sido presione la tecla correcta, se confirma mostrando el mensaje ”Calibration is done” (está hecha la calibración). El USM 35X determina automáticamente la velocidad del ultrasonido y el retardo del palpador y ajusta adecuadamente las funciones correspondientes. El valor de la función CAL regresa a 0.

NOTA:

Si el instrumento no es capaz de completar una calibración válida, con base en los valores que sean introducidos y los ecos registrados, entonces será mostrado un mensaje correspondiente de error. En tal caso, verifique los valores introducidos en las funciones SREF 1 y S-REF 2, y repita el proceso de registro de los valores de calibración.

9.5 Ajuste de sensibilidad El ajuste de sensibilidad se refiere a la ganancia requerida (en decibeles) para que la amplitud o altura de la indicación del reflector de referencia alcance un cierto porcentaje sobre la escala vertical de la pantalla. Este ajuste depende del producto que se debe inspeccionar y del Código, norma o especificación que rige a ese producto.

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a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador, dirigido hacia la superficie curva con radio de 3”, como se muestra en la figura No. 126. Mueva el palpador lentamente hacia adelante y hacia atrás hasta obtener la máxima amplitud de la indicación proveniente de la ranura de 1/32” de ancho y 0.375” de profundidad.

Figura No. 126:

Palpador dirigido hacia la ranura para el ajuste de sensibilidad

b)

Si la calibración de distancia fue ejecutada correctamente, la indicación aparece aproximadamente en la división 2.6 de la escala horizontal de la pantalla, que corresponde a una distancia aproximada de 2.625”.

c)

Una vez obtenida la máxima amplitud de la indicación proveniente de la ranura de referencia, ajuste la ganancia girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento a una amplitud del 80% +/- 5% de la escala vertical de la pantalla. Registre los decibeles que se necesitaron para este ajuste (este registro es solo como referencia y puede variar de equipo a equipo).

10. Calibración empleando un bloque de prueba 2 y similar 10.1 Determinación del punto de salida del haz ultrasónico (punto índice de emisión) a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador, haciendo coincidir la línea inclinada sobre el costado de la zapata con el centro del radio de 2”, dirigido a la superficie curva, como se muestra en la figura No. 127.

Figura No. 127:

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Palpador acoplado sobre el bloque y dirigido a la superficie curva

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b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente de la superficie curva alcance una amplitud aproximada del 50% de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla.

c)

Mueva el palpador lentamente hacia atrás y hacia adelante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla.

d)

Una vez obtenida la máxima amplitud, y sin mover el palpador, observe si la marca en la zapata del punto de salida del haz ultrasónico (línea inclinada sobre los costados de la zapata) coincide con el borde de la ranura, el que está del lado de la curvatura, que corresponde con el centro de la curvatura con radio de 2”.

e)

Si la marca no coincide, coloque un pedazo de cinta masking tape a cada lado de la zapata y marque sobre la cinta el punto donde coincida con el centro de la curvatura.

10.2 Verificación del ángulo de refracción a)

Observe que sobre un costado del bloque utilizado, existe una escala grabada y graduada (si el bloque no cuenta con esta escala tendrá que determinar la posición del palpador para el ángulo correspondiente de 45º). Aplique acoplante y coloque el palpador sobre el punto donde se localice el valor del ángulo de 45º y que coincida con el punto de emisión de la zapata, dirigido hacia el barreno, como se muestra en la figura No. 128.

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la indicación proveniente del barreno alcance una amplitud aproximada del 50% de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla.

Figura No. 128:

Palpador acoplado sobre el bloque y dirigido hacia el barreno

c)

Mueva el palpador lentamente hacia atrás y hacia adelante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla.

d)

Una vez obtenida la máxima amplitud, y sin mover el palpador, observe el valor en grados sobre la escala del bloque, que se localiza en el lugar donde coincide el punto índice de emisión, previamente determinado.

e)

Si el ángulo no coincide con el marcado en la zapata registre este nuevo valor; el nuevo valor deberá encontrarse dentro de una tolerancia de +/-2° con respecto al indicado en la zapata. Este nuevo valor sería el empleado para los cálculos a realizarse durante la inspección. En el USM 35 para el ajuste del valor real del ángulo para la zapata utilizada (45°, 60°, etc.)

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seleccione el segundo nivel de operación presionando la tecla

, a continuación presione la

localizada debajo del grupo de funciones TRIG, después presione la tecla a la tecla derecha de la función ANGLE y ajuste el valor girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento.

10.3 a)

Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma manual Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador dirigido a la superficie curva haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio de 2”, como se muestra en la figura No. 129.

Figura No. 129:

Palpador acoplado sobre el bloque y dirigido a la superficie curva

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la segunda indicación de la superficie curva (la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial) alcance una amplitud del 80% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 80%).

c)

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” después presione la tecla girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la primera indicación después del disparo principal o a la derecha de la función aWIDTH y coloque pulso inicial, a continuación presione la tecla el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la primera indicación después del disparo principal o pulso inicial, por último presione la tecla a la derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla.

d)

Ajuste la “compuerta b” (bGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste y encontrándose en el primer nivel de operación presione la tecla

localizada debajo del grupo de funciones bGAT, después presione la tecla

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a la Página 177

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derecha de la función bLOGIC y seleccione la opción “pos” girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función bSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo izquierdo) ligeramente a la izquierda de la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial, a continuación presione la a la derecha de la función bWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su tecla extremo derecho) ligeramente a la derecha de la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial, por último presione la tecla a la derecha de la función bTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla. localizada debajo del Encontrándose en el primer nivel de operación, presione la tecla grupo de funciones BASE, ahora presione la tecla a la derecha de la función P-DELAY, se debe seleccionar el ajuste fino de la función identificado por un asterisco que precede al valor de la función (presionando la tecla nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sa” corresponda exactamente con un valor de 2”, que es la distancia menor recorrida por el ultrasonido, figura No. 130.

e)

Figura No. 130:

Ajuste del valor de la distancia menor con la función P-DELAY

e) Encontrándose en el primer nivel de operación y en el grupo de funciones BASE, presione la a la derecha de la función MTLVEL, se debe seleccionar el ajuste fino de la función tecla identificado por un asterisco que precede al valor de la función (presionando la tecla nuevamente, si es necesario), ahora ajuste el valor de la función girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento hasta que el valor mostrado en la línea de medición en la opción “Sb” corresponda exactamente con un valor de 4”, que es la distancia mayor recorrida por el ultrasonido, figura No. 131. g)

Repita lo indicado en los incisos e) y f), hasta que los valores mostrados en la línea de medición en la opción “Sa” y “Sb” correspondan con la distancia menor de 2” y con la distancia mayor de 4”.

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Figura No. 131:

NOTA:

Ajuste del valor de la distancia mayor con la función MTLVEL

Se debe ajustar el valor de la distancia menor con la función de retardo del palpador o retardo de barrido, en equipos GE Inspection Technologies con la función P-DELAY, y el valor de la distancia mayor con la función de longitud de barrido fino, en equipos GE Inspection Technologies con la función MTLVEL, en caso de invertir el uso de las funciones no se podrá obtener la calibración final.

10.4 Calibración en distancia (de la escala horizontal), en forma automática a)

Aplique acoplante sobre el bloque y coloque el palpador dirigido a la superficie curva haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio de 2”, como se muestra en la figura No. 132.

b)

Ajuste la “ganancia”, girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento, para que la segunda indicación de la superficie curva (la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial) alcance una amplitud del 80% de la escala vertical de la pantalla (que el pico de la indicación llegue al 80%).

Figura No. 132:

c)

Palpador acoplado sobre el bloque y dirigido a la superficie curva

Ajuste la “compuerta a” (aGAT) para que sea registrado y mostrado el recorrido del ultrasonido: Para efectuar el ajuste seleccione el primer nivel de operación presionando la , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones aGAT, tecla a la derecha de la función aLOGIC y seleccione la opción “pos” después presione la tecla girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento, ahora presione la tecla a la derecha de la función aSTART y coloque el punto de inicio de la compuerta (su extremo

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izquierdo) ligeramente a la izquierda de la primera indicación después del disparo principal o pulso inicial, a continuación presione la tecla a la derecha de la función aWIDTH y coloque el punto final de la compuerta (su extremo derecho) ligeramente a la derecha de la primera indicación después del disparo principal o pulso inicial, por último presione la tecla a la derecha de la función aTHSRH y coloque la compuerta en un nivel del 20% de la escala vertical de la pantalla. d)

Para efectuar la calibración automática seleccione el segundo nivel de operación presionando , a continuación presione la tecla localizada debajo del grupo de funciones CAL, la tecla después presione la tecla a la derecha de la función S-REF 1 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor de 2” que corresponde a la distancia menor, ahora presione la tecla a la derecha de la función S-REF 2 y girando la perilla localizada en el lado derecho del instrumento introduzca el valor de 4” que corresponde a la distancia mayor.

e)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de distancia en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real de la distancia; a continuación para registrar el primer eco de calibración. El registro del primer eco de presione la tecla calibración se confirma mostrando el mensaje “Echo is recorded” (el eco es registrado), y la función CAL muestra el valor de 1.

f)

Ajuste la “compuerta a” para que la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial sea registrada y sea mostrado el valor de la distancia en la opción “Sa”; Para efectuar el ajuste y encontrándose en el segundo nivel de operación y en el grupo de funciones CAL, a la derecha de la función aSTART y gire la perilla localizada en el lado presione la tecla derecho del instrumento para mover la “compuerta a” hasta donde se localiza la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial, y coloque el punto de inicio de la compuerta ligeramente a la izquierda de la segunda indicación después del disparo principal o pulso inicial.

g)

En este momento el instrumento debe mostrar un valor de distancia en la línea de medición en la opción “Sa”, no importa que no corresponda con el valor real de la distancia, a continuación para registrar el segundo eco de calibración. Si la calibración ha sido presione la tecla correcta, se confirma mostrando el mensaje ”Calibration is done” (está hecha la calibración). El USM 35X determina automáticamente la velocidad del ultrasonido y el retardo del palpador y ajusta adecuadamente las funciones correspondientes. El valor de la función CAL regresa a 0.

NOTA:

Si el instrumento no es capaz de completar una calibración válida, con base en los valores que sean introducidos y los ecos registrados, entonces será mostrado un mensaje correspondiente de error. En tal caso, verifique los valores introducidos en las funciones S-REF 1 y S-REF 2, y repita el proceso de registro de los valores de calibración.

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10.5 Ajuste de sensibilidad El ajuste de sensibilidad se refiere a la ganancia requerida (en decibeles) para que la amplitud o altura de la indicación del reflector de referencia alcance un cierto porcentaje sobre la escala vertical de la pantalla. Este ajuste depende del producto que se debe inspeccionar y del Código, norma o especificación que rige a ese producto. a)

Aplique acoplante y coloque el palpador sobre el punto donde se localice el valor del ángulo de la zapata y que coincida con el punto de emisión, dirigido hacia el barreno de referencia, de 0.093” (2.25mm) de diámetro, como se muestra en la figura No. 133. Mueva el palpador lentamente hacia adelante y hacia atrás hasta obtener la máxima amplitud de la indicación proveniente del barreno.

Figura No. 133:

b)

Palpador dirigido hacia el barreno para el ajuste de sensibilidad

Si la calibración de distancia fue ejecutada correctamente, la indicación aparece aproximadamente en la división 1.6 de la escala horizontal de la pantalla, que corresponde a una distancia aproximada de 1.687”.

b) Una vez obtenida la máxima amplitud de la indicación proveniente del barreno de referencia, ajuste la ganancia girando la perilla localizada en el lado izquierdo del instrumento a una amplitud del 80% +/- 5% de la escala vertical de la pantalla. Registre los decibeles que se necesitaron para este ajuste (este registro es solo como referencia y puede variar de equipo a equipo).

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CODIGOS Y ESPECIFICACIONES

VII

Cada inspección debe ser regulada por uno o más documentos, tales como procedimientos, códigos, normas y / o especificaciones. Esto puede ser desde un procedimiento altamente formalizado hasta uno completamente informal, esto, evidentemente, es función de los requerimientos del trabajo o inspección a realizar, así, una simple medición de espesores debe ser realizada siguiendo un procedimiento de inspección que asegure una correcta validez de la información obtenida por la inspección. El instrumento debe ser calibrado, cubriendo, por ejemplo, el tiempo necesario de calentamiento del instrumento, la longitud del barrido, etc. Una serie de datos preestablecidos deben ser descritos en los documentos que regulen cada inspección. Los procedimientos deben presentar, específicamente, cualquier cosa que el técnico que realiza la inspección deba saber para realizar correctamente la inspección. El técnico calificado en ensayos no destructivos debe estar familiarizado con el manejo de este tipo de documentos, esto es para que cumpla con las reglas y criterios establecidos en ellos y, además, para que sea capaz de asegurar que las actividades de inspección que realiza cumplen con lo establecido. Las especificaciones son documentos contractuales, es decir, son documentos que deben formar parte de la comunicación entre los departamentos de ingeniería, administración y compras. El propósito general de las especificaciones es limitar la perfección o imperfección de un objeto. En la mayoría de los casos las especificaciones están restringidas a solo las características cuantitativas del objeto. Normalmente entre “compradores” y “vendedores”, las especificaciones cuantitativas describen el objeto que el comprador está dispuesto a aceptar del vendedor. De esta forma se incluyen criterios de aceptación en las especificaciones para proporcionar rangos, clases y grados de calidad que sean aceptables de común acuerdo entre compradores y vendedores.

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TABLAS Y FORMULAS

VIII Fórmulas

Velocidad (km/seg)

1.

Longitud de onda (mm) =

2.

% Energía reflejada =

------------------------------------------

3.

% Presión reflejada =

------------------------------------------

4.

% Presión transmitida =

-------------------------------------------------

Frecuencia (MHz)

( Z2 – Z1 ) 2

( Z2 + Z 1 ) 2

( Z2 – Z1 )

( Z2 + Z 1 )

4 Z2 Z1

x 100

x 100

------------------------------------------

( Z2 + Z 1 )

x 100

Donde: Z1 = Impedancia acústica en el primer medio Z2 = Impedancia acústica en el segundo medio

5.

A2 dB = 20 log 10 -----------A1 Donde: A2 / A1 = Relación de amplitudes dB = Relación de amplitudes expresada en decibeles

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6.

dB Relación de amplitudes (A2 / A1 ) = antilog -------------20

7.

Ley de Snell

Sen α

--------------------------------

Sen θ

=

V1 (km/seg)

--------------------------------

V2 (km/seg)

Donde: α = Ángulo de incidencia θ = Ángulo de refracción

8.

Campo cercano (mm) =

D2 (mm) x f (MHz)

---------------------------------------------

4 V (km/seg)

9.

Divergencia del haz = Arc Sen

1.22 V (km/seg)

---------------------------------------------

D (mm) x f (MHz)

Focalización del haz ultrasónico

10.

11.

F=R

R=F

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n

------------------

n-1

n-1

Donde: R = Radio de curvatura del lente F = Longitud focal n = Índice de refracción (relación) de velocidades

------------------

n

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Haz angular 12.

Distancia de brinco (SD) = 2e x Tan θ

13.

Longitud de pierna =

14.

2e Trayectoria en “V” = -----------------Cos θ

15.

Distancia superficial = Distancia angular x Sen θ

16.

Profundidad en primera pierna = Distancia angular x Cos θ

17.

Profundidad en segunda pierna = 2e–(Distancia angular x Cos θ)

18.

Profundidad en tercera pierna = (Distancia angular x Cos θ)–2e

19.

Profundidad en cuarta pierna = 4e–(Distancia angular x Cos θ)

e

------------------

Cos θ

Donde: e = Espesor θ = Ángulo de refracción Distancia angular = Distancia de recorrido del haz

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Inspección en tubería

D x ( 1 – Sen θ )

20.

e=

21.

Sen θ = 1 -

--------------------------------------------

2

2e

-------------------

D

Donde: e = Espesor máximo de pared θ = Ángulo de refracción D = Diámetro exterior del tubo

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Propiedades Acústicas Material

Velocidad Longitudinal pulg/µseg cm/µseg

Velocidad de Corte pulg/µseg cm/µseg

Impedancia Acústica gr/cm2µseg

Aceite de motor Acero 1020 Acero 4340 Acero 316 Agua Aire Aluminio Babbit Berilio Bronce Cobre Estaño Gasolina Glicerina Hierro Hierro (Gris) Hierro (Nodular) Inconel Latón Lucita Magnesio Mercurio Molibdeno Monel Níquel Oro Perspex Plata Platino Plexiglass Plomo

0.069 0.232 0.230 0.23 0.058 0.013 0.249 0.091 0.508 0.14 0.183 0.131 0.049 0.076 0.232 0.19 0.22 0.229 0.174 0.106 0.23 0.057 0.246 0.21 0.222 0.128 0.107 0.142 0.156 0.11 0.085

0.174 0.589 0.585 0.58 0.148 0.033 0.632 0.23 1.290 0.35 0.466 0.332 0.13 0.192 0.590 0.48 0.56 0.582 0.443 0.268 0.58 0.145 0.625 0.54 0.563 0.324 0.273 0.360 0.396 0.28 0.216

--0.128 0.128 0.12 ----0.123 --0.350 0.088 0.089 0.066 ----0.127 0.095 --0.119 0.083 0.050 0.12 --0.132 0.11 0.117 0.047 0.056 0.063 0.066 0.043 0.028

--0.324 0.324 0.31 ----0.313 --0.888 0.22 0.226 0.167 ----0.323 0.24 --0.302 0.212 0.126 0.30 --0.335 0.27 0.296 0.120 0.143 0.159 0.167 0.11 0.07

0.151 4.541 4.563 4.6 0.148 0.00003 1.706 2.32 2.35 3.13 4.161 2.420 0.10 0.242 4.543 3.74 --4.947 3.730 0.316 1.06 1.966 6.375 4.76 4.999 6.260 0.322 3.776 8.474 0.35 2.449

Poliamida (Nylon)

0.102

0.260

0.047

0.120

0.310

Poliestireno

0.092

0.234

---

---

0.247

Polietileno

0.11

0.27

---

---

0.23

PVC

0.094

0.2395

0.042

0.106

0.335

Titanio

0.240

0.610

0.123

0.312

2.769

Tungsteno

0.204

0.518

0.113

0.287

9.972

Uranio

0.133

0.337

0.078

0.198

6.302

Vidrio

0.22

0.57

0.14

0.35

1.45

Zinc

0.164

0.417

0.095

0.241

2.961

Zirconio

0.183

0.465

0.089

0.225

3.01

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