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CURSO DE ULTRASONIDO Ing. Alvaro G. Reyna ASNT NDT Level III N. 205531 (VT, PT, MT, RT, UT, MFL) CWI – AWS N. 12081961 Certified API 570 Inspector N. 55892 CIP 189039

ENTRENAMIENTO,CALIFICACION Y CERTIFICACION

ENTRENAMIENTO

CALIFICACIÓN Y CERTIFICACIÓN

ACERCAMIENTO A LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (NDT)

METODOS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVOS             

AET- Emisión acústica ET- Electromagnetismo LT- Fuga PT- Liquido penetrante MT- Partículas magnéticas NRT- Radiografía neutrónica RT- Radiografía IRT- Térmico/Infrarrojo (PdM) UT- Ultrasonido VA- Análisis de Vibración (PdM) VT- Visual Láser MFL – Magnetic Flux Leakage

¿QUE SON LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS? 

Son métodos de inspección que se emplean para la detección y evaluación de discontinuidades superficiales y sub superficiales de los materiales sin destruirlos, sin alterar o afectar su utilidad.



Son un campo de ingeniería que se aplican en la fabricación y/o construcción y en servicio de componentes, sub emsables, equipos e instalaciones donde intervienen varias actividades.

CLASIFICACION DE LOS END

1-Técnicas de inspección superficial. Se emplean para detectar y evaluar las discontinuidades abiertas de la superficie (VT y PT) y/o muy cercanas a ellas (MT y ET).

Partículas Magnéticas

Radiografía – Inspección subsuperficial

La inspección con líquidos penetrantes es un método no destructivo de localización de discontinuidades superficiales basado en la capilaridad o en la acción capilar. En este método el líquido se aplica a la superficie del objeto de inspección y se deja pasar un tiempo suficiente para su penetración en la discontinuidad, si la discontinuidad es pequeña o angosta como una rajadura o un fino agujero la capilaridad ayuda en la penetración.

Luego que a transcurrido el tiempo suficiente para que el penetrante entre en la discontinuidad, la superficie de la pieza es limpiada. La acción capilar se usa de nuevo, cuando al aplicar un revelador a la superficie examinada, este actúa como en secante y extrae el penetrante de la discontinuidad.

2- Técnica de la Inspección Volumétrica. Se emplean para verificar la sanidad interna de los materiales; comprueban el grado de la integridad de un material en todo su espesor Prueba UT – A Scan

MÉTODOS DE END MT vs. PT/ FMPI - FPI

MÉTODOS DE END Todos los métodos tienen ventajas y limitaciones; su principal ventaja es que se complementan entre si, las parejas clásicas son: MT vs. PT/ET UT vs. RT NRT vs. RT

INSPECCIÓN POR INMERSIÓN - UT 

Una instalación de prueba típica usualmente incluye los artículos mostrados debajo: CABLE COAXIAL

TUBO DE SCANER

MANIPULADOR

TANQUE

PUENTE

TRANSDUCTOR ESPECIMEN A EVALUAR PLATAFORMA GIRATORIA PARA APOYAR AL MATERIAL DE PRUEBA

CAPACITACIÓN, CALIFICACIÓN Y CERTIFICACIÓN DEL PERSONAL Cada método de inspección requiere de calificación y certificación de los inspectores que los aplican; existen tres niveles básicos de capacitación., según SNT-TC- 1A. Nivel I en END Nivel II en END Nivel III en END

INTRODUCCIÓN 



EL ENSAYO NO DESTRUCTIVO ES HOY UNA DE LAS TECNOLOGÍAS DE MÁS RÁPIDO DESARROLLO. El ensayo no destructivo puede adoptar otras denominaciones tales como: NDI / INSPECCIÓN NDT / PRUEBA NDE / EVALUACIÓN

INTRODUCCIÓN 

El NDT hoy afecta nuestras vidas. Esta hecho para proveer un alto nivel de seguridad del producto mas que otra tecnología. Se puede asumir entonces que el NDT ha minimizado la cantidad de lesiones y pérdidas de vidas como resultado de una implementación adecuada. ENTRENAMIENTO APROPIADO/ TECNICAS DE INSPECCIÓN APROPIADAS

¿Por qué es necesario este capítulo? 



Crea conciencia de la importancia y el impacto de la inspección de NDT en la Industria de la Aviación y otras industrias. Puntualiza la necesidad de realizar la inspección de NDT con personal calificado y certificado.

¿Qué entidades piden entrenamiento?        

ASME SECCIÓN I ASME SECCIÓN III Div. I ASME SECCIÓN V ASME VIII Div. I ASME SECCIÓN IX ANSI/AWS D1.1 API 1104 ANSI / ASME B31.3

Construcción y supervisión segura de las calderas En 1905 una fábrica de zapatos en Brockton Massachussets sufrió un grave accidente donde perdieron la vida 58 empleados y 117 resultaron heridos. No sólo se daño el edificio sino también el vecindario de alrededor al explotar la caldera

SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROS MECÁNICOS (ASME) Daños en el edificio por explosión de la caldera

La caldera accidentada dentro del edificio

¿Qué entidades piden entrenamientos? Pratt & Whitney  Boeing / Douglas  ASTM 1444 / 1417 

Boletín de Servicio / Directivas de Seguridad Aérea

¿Qué entidades piden entrenamientos? 

FAR’ S REGULACIONES DE AVIACIÓN



121.375 MAINTENANCE TRAINING PROGRAM



Each certificate holder or person performing maintenance or preventive maintenance functions for it shall have a training program to ensure that each person (including inspection personnel) who determines the adequacy of work done is fully informed about procedures and techniques and new equipment in use and is competent to perform his duties

&

PREVENTIVE

MAINTENANCE

¿Qué entidades piden entrenamientos? 

FAR’ S



145.39 PERSONNEL REQUIREMENTS



(a) An applicant for domestic repair station certificate and rating, or for an additional rating, must provide adequate personnel who can perform, supervise, and inspect the work for which the station is to be rated.



The officials of the station must carefully consider the justification and shall be determine abilities of their employees .



Its uncertificated employes performing maintenance operations on the basis of practical test or employees records. The repair station is primarily responsible for the satisfactory work of its employees.

CÓDIGO  Es

el documento que define los requisitos técnicos de: diseño, materiales, procesos de fabricación, inspección y prueba que debe cumplir una parte, componente o equipo.

¡CUIDADO!  Los

códigos son obligatorios de aplicarse o seguirse así lo puede establecer el contrato de compra-venta o de fabricación de un bien.

NORMA (ESTÁNDAR)   

Son los documentos que establecen y definen una regla para poder: Adquirir, comparar, medir o juzgar un bien, parte, componente o servicio. Establecer definiciones, símbolos o clasificaciones. ASTM / ISO

ESPECIFICACIONES   

Describen de manera detallada un material, bien o servicio. Define las propiedades físicas, químicas o mecánicas de un material. Establecen la forma en que deben realizarse las pruebas y las tolerancias en los resultados para aceptación o rechazo. ◦ ASTM ◦ INTERNOS DE LA COMPAÑÍA

¡CUIDADO! 



Las normas y especificaciones sólo son obligatorias por acuerdo de comprador y vendedor. Tienen condiciones que debe establecer el comprador o de lo contrario puede quedar a discreción del vendedor aplicarlas.

PRÁCTICA RECOMENDADA 

Son documentos que al seguirse sus recomendaciones se obtienen resultados consistentes, pero no es obligatoria su aplicación



Describen lo que es la “buena práctica” o la forma más recomendable de hacer una actividad SNT-TC-1A

¿Entrenamientos? P&W

Boeing/Douglas

ASTM 1417 & 1444

ABS

SNT-TC-1A

SNT-TC-1A

SNT-TC-1A

SNT-TC-1A

ATA 105

MIL-STD-410E

ATA 105

ATA 105

MIL-STD410E

NAS 410

MIL-STD-410E

MIL-STD-410E

NAS 410

NAS 410

NAS 410

¿Entrenamientos? ESTACION DE REPARACIÓN APROBADA POR LA FAA

(M.P.I.) IPM (Manual de procedimientos para inspecciones) debe establecer que procedimientos usará un taller determinado para definir su metodología de clasificación y certificación. BASADA EN? SNT-TC-1A / NAS 410 / CP-189 / ATA 105 / ISO 9712 / MIL-STD-410E

Calificación y Certificación Calificación: Habilidades y conocimientos demostrados, entrenamiento y experiencia requerida y documentada, para que el personal realice adecuadamente las obligaciones de un trabajo específico.

ENTRENAMIENTO DOCUMENTADO CERTIFICACION : TESTIMONIO ESCRITO DE LA CALIFICACION

SNT-TC-1A El sistema de certificación en uso hoy en Estados Unidos conocido como “SNT-TC-1A”, es un ejercicio recomendado que provee una guía diseñada para asistir al empleador en el desarrollo de su propio procedimiento o “práctica escrita”. La práctica escrita se convierte entonces en un sistema para entrenar, calificar y certificar al personal de NDT de cada empleador individualmente.

SNT-TC-1A  

SNT-TC-1A / edición 2001 / 2006 / 2011 SOCIEDAD AMERICANA PARA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (ASNT)

SNT-TC-1A 

Este documento provee una guía para establecer un programa de calificación y certificación.



El empleador debe confeccionar “la práctica escrita” para el control y administración del entrenamiento, examen y certificación del personal de NDT. (Es fundamental que el empleador lo elabore).

SHALL  



Los documentos americanos son muy estrictos en su redacción. SHALL es el imperativo en español que indica que: “debe hacerse”, “tiene que hacerse” La información o condición se debe aplicar rigurosamente no se puede aplicar “ criterios personales”.

SHOULD 

Es el condicional en español, que indica que: ◦ “Podría hacerse” ◦ “Puede hacerse”



Indica que se recomienda seguir la condición establecida en el párrafo.

SNT-TC-1A TRES NIVELES: NIVEL I, II Y III 

LEVEL I: El individuo debe estar calificado para realizar adecuadamente calibraciones específicas, NDT específicos y evaluaciones específicas para determinaciones de aceptación o rechazo de acuerdo con las instrucciones escritas y antecedentes. El nivel I de NDT debe recibir las instrucciones necesarias o supervisión de un individuo de NDT certificado como nivel II ó III.

SNT-TC-1A Examen y puntuación 





Promedie los resultados de las evaluaciones: general, específicas y práctica. La mínima puntuación en cada exámen es de 70/100, pero el promedio de los tres no menor a 80/100. Examen visual (visión de cerca) / diferenciar contraste de color

SECCIÓN

PREGUNTAS

General

(40)

Específico

(30)

Práctico

(10)

NDT COURSE

Level I/II Total hours

OJT Training Hours Level I

Level II

CEU credits

Visual Testing

24

70

140

2.4

Fluorescent Magnetic Particle

24

70

210

2.4

Liquid Penetrant

16

70

140

1.6

Eddy Current

40

210

630

4.0

Ultrasonic

40/80

210

840

4.0

Este certificado no es transferible y mantiene su vigencia tanto tiempo como el trabajador permanezca activo en la disciplina en que se ha certificado y empleado por la compañía donde se certifica.

SNT-TC-1A La cantidad de horas de entrenamiento laboral (OJT) se establece en el procedimiento escrito de cada compañía individualmente.  SNT-TC-1A indica las horas recomendadas 

MÉTODO

NIVEL I

NIVEL II

ET

210

630

MT

70

210

PT

70

140

UT

210

840

VT

70

140

SNT-TC-1A 

Los intervalos máximos recertificación recomendados son: NIVEL I

(3 / 5) AÑOS

NIVEL II

(3 / 5) AÑOS

NIVEL III

(5) AÑOS

de

ANSI/ASNT CP 189 

  

Norma Americana que establece los requisitos mínimos y certificación del personal. Es obligatoria en comparación a la práctica recomendada SNT-TC-1A. El único nivel III que reconoce es el certificado por la ASNT. A diferencia de la SNT-TC-1A que requiere como agudeza visual Jaeger N. 2, esta exige la Jaeger N.1 (20/20)

ATA 105 / ATA 107 

ATA NDT – El especialista requiere de una guía de entrenamiento específicamente ajustada para la INSPECCIÓN DE AVIONES.



ESTE DOCUMENTO CONTIENE LAS ESPECIFICACIONES RECOMENDADAS QUE HAN SIDO DESARROLLADAS EN LOS TÓPICOS QUE ABORDA.



ATA - SU USO NO ES MANDATORIO.

ATA 105 

Primer requerimiento.



La persona certificada debe establecer un programa escrito para el control y administración del entrenamiento del personal, examen, calificación y documentación. Este programa debe incluir un método para el mantenimiento de las habilidades y los pasos para reentrenar y recertificar según se requiera.

ATA 105 

Mínimos requerimientos de entrenamientos en clases y experiencia. EXP. (HORAS/MES) NIVEL I NIVELII

MÉTODO DE NDT

INSTRUCCIÓN EN CLASES (HRS)

ET

40

480/3

1440/9

UT

40

480/3

1440/9

MT

16

160/1

480/3

PT

16

160/1

480/3

RT

40

480/3

1440/9

ATA 105 

La experiencia para MT y PT puede reducirse hasta 80 horas (2 semanas) si el inspector tiene una licencia de A & P o un certificado para reparaciones

ATA 105  

EXAMEN VISUAL DE CERCA. JAEGER # 2 – PRUEBA DE AGUDEZA VISUAL A NO MENOS DE 12 PULGADAS.

ATA 105 UN TÉCNICO DE NDT PUEDE CALIFICAR DIRECTAMENTE PARA NIVEL II SIN HABER SIDO CERTIFICADO PARA NIVEL I, SI ALCANZA LA EXPERIENCIA REQUERIDA QUE CONSISTE EN LA SUMA DE LAS HORAS DE LOS DOS NIVELES Y APRUEBA LOS EXAMENES DE NIVEL II.

MIL – STD 410 E 

Norma militar norteamericana aplicable a todo aquel que fabrique, venda o inspecciones materiales para el departamento de la defensa.



Es exigida en la inspección de mantenimiento preventivo de aviones comerciales.

MIL – STD 410     

MIL MIL MIL MIL MIL

– – – – –

STD - 6866 STD - 6868 STD - 1949 STD - 410 I – 25135 CANCELADO

NAS 410       

NIVELES DE CALIFICACIÓN APRENDIZ NIVEL I NIVEL II NIVEL III INSTRUCTOR NIVEL DE CERTIFICACIÓN AUDITOR NIVEL I, II Y III

NAS 410 

Mínimo de horas niveles I y II.

de

entrenamientos,

MÉTODO

(1)

+

(2)

=

(3)

PT

8

8

16

MT

12

8

20

ET

12

40

52

UT

40

40

80

RT

40

40

80

NAS 410 

EXPERIENCIA MÍNIMA REQUERIDA MÉTODO

(1)

(2)

(3)

PT

130

270

400

MT

130

400

530

ET

130

1200

1330

UT

400

1200

1600

RT

400

1200

1600

NAS 410 / CP – 189 

EXAMEN VISUAL DE CERCA.



JAEGER # 1 PRUEBA DE AGUDEZA VISUAL A NO MENOS DE 12 PULGADAS.



ASTN / ATA 105 : JAEGER # 2 PRUEBA DE AGUDEZA VISUAL A NO MENOS DE 12 PULGADAS.

EL

EXAMEN

AGUDEZA CERCANA

LA DISTANCIA PARA

CON

LA

MEDIR LA AGUDEZA

NATURAL

O

DE VISIÓN CERCANA

REALIZARSE VISIÓN

PUEDE

DE

VISIÓN

CORREGIDA

EN

EL

OJO

RESPECTO

A

CON LA

CON UN OJO AL MENOS,

CARTA

DEBE

DE MANERA TAL QUE EL

EXCEDER

(SER

APLICANTE

MAYOR)

DE

SEA

CAPAZ

ALCANZAR

UNA

LECTURA MÍNIMA JAEGER (J2).

QUE

PULGADAS.

12

SECUENCIA PARA LA CALIFICACIÓN Y CERTIFICACIÓN

APRENDIZ Mientras un individuo esta en proceso para ser entrenado, calificado y certificado, debe ser considerado como un aprendiz; este debe trabajar con un individuo certificado. El no debe ejecutar, interpretar, evaluar o reportar los resultados de ningún método de END en forma independiente.

NIVEL I EN END Es un individuo que esta calificado para:    

Conocer los principios básicos del método. Realizar una inspección siguiendo un procedimiento calificado. Realizar inspecciones específicas. Aplicar criterios de aceptación establecidos en un procedimiento

NIVEL II EN END Es un individuo que está calificado para: 

Ajustar y calibrar equipos.



Interpretar y evaluar los resultados con respecto a los códigos, normas y especificaciones aplicables.

NIVEL II EN END 

 

Ejercer la responsabilidad asignada para el entrenamiento en el trabajo y guía de los aprendices y de los niveles I. Ser capaz de organizar y reportar los resultados. Estar fuertemente familiarizado con el alcance y limitaciones del método.

NIVEL III EN END Es un individuo que esta calificado para:   

Establecer técnicas y procedimientos. Interpretar códigos, normas especificaciones y procedimientos. Designar el método particular, técnicas y procedimientos a ser usados

NIVEL III EN END   

Preparar, revisar y/o aprobar los procedimientos de inspección. Entrenar, examinar y certificar a personal Nivel I, Nivel II u otro Nivel III. Estar familiarizado con los otros métodos comunes de END.

VIGENCIA DE LA CERTIFICACIÓN El periodo de validez del certificado es: ◦ 3/5 años para el NIVEL I. ◦ 3/5 años para el NIVEL II. ◦ 5 años para el NIVEL III.

Durante la vigencia, el empleador puede a discreción examinar al personal técnico según SNT-TC-1A, edición 2001 / 2006.

RECERTIFICACIÓN Todos los niveles deben recertificarse periódicamente con uno de los siguientes criterios:  

Evidencia de continuidad satisfactoria. Reexaminación donde lo considere necesario el NIVEL III del empleador.

SUSPENSIÓN O CANCELACIÓN DE LA CERTIFICACIÓN Esta puede suceder cuando:   

Se falle en la reexaminación hecha a discreción del empleador. Se rebase el período permitido de servicio interrumpido. Se viole el código de ética.

ISO 9712 

Establece que cada país debe tener una agencia central calificadora.



La certificación es requerida por un sector industrial: ◦ ◦ ◦ ◦

Química y petroquímica. Aeroespacial. Metal-mecánica. Naval.

INDICE 1.

PRINCIPIOS DE ULTRASONIDO

2.

EQUIPO ULTRASONIDO

3.

MODOS DE RECORRIDO DE LA ONDA ULTRASÓNICA

4.

ACOPLADORES Y ENERGÍA DEL ULTRASONIDO

5.

ATENUACIÓN, IMPEDANCIA ACÚSTICA Y RESONANCIA

6.

VISUALIZACIÓN DE INDICACIONES ULTRASÓNICAS

7.

TRANSDUCTORES UT BLOQUES DE REFERENCIA

8.

INSPECCIÓN POR INMERSIÓN

9.

PRUEBAS ULTRASÓNICAS DE CONTACTO

10. APLICACIONES DE LAS PRUEBAS DE CONTACTO 11. INDICACIONES ULTRASÓNICAS NO RELEVANTES 12. TIPO DE DISCONTINUIDADES 13. IDENTIFICACIÓN DE DISCONTINUIDADES

1. PRINCIPIOS DEL ULTRASONIDO

EN LA COMPROBACIÓN DEL ULTRASONIDO ÚTILIZAMOS ALGO DENOMINADO VIBRACIONES ULTRASÓNICAS DEBEMOS CONOCER DOS ASPECTOS DE UNA VIBRACIÓN. • UNA VIBRACIÓN ES UN MOVIMIENTO HACIA ATRÁS Y HACIA DELANTE. • LA VIBRACIÓN ES ENERGÍA EN MOVIMIENTO. LA DEPRESIÓN DE UNA SUPERFICIE DESDE SU POSICIÓN NORMAL ES DENOMINADA “DESPLAZAMIENTO”.

LAS VIBRACIONES PASAN A TRAVÉS DE UN MATERIAL SÓLIDO COMO UNA SUCESIÓN DE DESPLAZAMIENTO DE PARTÍCULAS, ESTO PUEDE SER VISUALIZADO COMO SE MUESTRA A CONTINUACION :

LA ESTRUCTURA DE UN MATERIAL ESTA CONSTITUIDA POR MUCHAS PARTÍCULAS PEQUEÑAS O GRUPO DE ÁTOMOS. ESTAS PARTÍCULAS POSEEN POSICIONES NORMALES O DE REPOSO Y PUEDEN SER DESPLAZADAS DESDE ESTAS POSICIONES POR ALGUNAS FUERZA. CUANDO LA FUERZA ES RETIRADA, LAS PARTÍCULAS TIENDEN A REGRESAR A SUS POSICIÓNES ORIGINALES.

• LA ENERGÍA ES TRANSMITIDA A TRAVÉS DE UN MATERIAL SÓLIDO MEDIANTE UNA SERIE DE DESPLAZAMIENTOS DE PEQUEÑAS PARTÍCULAS DENTRO DEL MATERIAL. • LA TRANSMISIÓN DE LAS VIBRACIONES ULTRASÓNICAS A TRAVÉS DE UN MATERIAL ESTA RELACIONADA CON PROPIEDADES ELÁSTICAS DE ESE MATERIAL. SI USTED GOLPEA UNA SUPERFICIE DE METAL ESTA SE DEFORMA HACIA ADENTRO CAUSANDO UN DESPLAZAMIENTO.

PLACA DELGADA

APOYO

VISTA 1

PLANCHA IMPACTADA POR UN MARTILLO

APOYO

VISTA 2

DEBIDO A QUE EL MATERIAL ES ELASTICO LA SUPERFICIE TIENDE A REGRESAR A SU POSICIÓN ORIGINAL (REPOSO) LA SUPERFICIE SE MOVERA A SU POSICIÓN ORIGINAL Y CONTINUARÁ MOVIENDOSE HASTA ALCANZAR UNA DISTANCIA MÁXIMA EN LA DIRECCIÓN OPUESTA. ESTA SECUENCIA COMPLETA DE MOVIMIENTOS ES DEFINIDA COMO UN CICLO.

Un ciclo

• EL TIEMPO QUE REQUIERE UN OBJETO PARA COMPLETAR UN CICLO COMPLETO DE MOVIMIENTO ES DENOMINADO PERIODO. • EJEMPLO: SI EL PÉNDULO DE BOLA RECORRE LA TRAYECTORIA DEL PUNTO 1 AL PUNTO 9 EN UN SEGUNDO, ENTONCES EL PERIODO DE UN CICLO ES UN SEGUNDO.

Oscilación de un péndulo ( derecha) y su representación gráfica vs. el tiempo.

FRECUENCIA: ES EL NÚMERO DE CICLOS EN UN PERIÓDO DE TIEMPO DADO. • SI EL PÉNDULO DE BOLA RECORRE TRES CICLOS COMPLETOS EN UN SEGUNDO, ENTONCES LA FRECUENCIA ES 3 CPS (CICLOS POR SEGUNDO).

1 f= T La unidad es el "Hertz" (Hz). 1 Hertz (Hz) = 1 ciclo por segundo. 1 Kilohertz (KHz) = 103 Hz = 1000 ciclos por segundo. 1 Megahertz (MHz) = 106 Hz = 1 millón de ciclos por segundo. 1 Gigahertz (GHz) = 109 Hz = 109 ciclos por segundo.

• Ejemplo de oscilaciones con diferentes tiempos y frecuencias.

EL SONIDO, ES UNA VIBRACIÓN QUE TRANSMITE ENERGÍA MEDIANTE UNA SERIE DE DESPLAZAMIENTOS DE PEQUEÑAS PARTÍCULAS. • EL SONIDO VIAJA EN UN METAL IGUAL QUE EN EL AIRE. EL SONIDO ES UNA VIBRACIÓN Y TIENE UN RANGO DE FRECUENCIAS. • EL HOMBRE SOLO PUEDE ESCUCHAR VIBRACIONES (SONIDOS) HASTA CERCA DE LOS 20,000 Hz. • LAS VIBRACIONES POR ENCIMA DEL RANGO DE LA AUDICION HUMANA SON LLAMADAS VIBRACIONES ULTRASÓNICAS. • AMBOS TÉRMINOS, SONIDO Y VIBRACIONES, TAL COMO LOS SIGNIFICARAN LO MISMO.

Espectro acústico

USAREMOS,

RANGOS DE FRECUENCIA : AUDIBLE (OIDO HUMANO): 20 Hz – 20 KHERTZ UT POR ENCIMA DE : 20,000 HERTZ RANGO DE PRUEBAS COMERCIALES : 100 KHz HASTA 25 MHz LIMITES EXTREMOS DE UT : 25 MHz HASTA 200 MHz RANGO DE TRANSDUCTORES PIEZOELECTRICOS: POR ENCIMA DE 200KHZ.

• UNA PRUEBA ULTRASÓNICA ES EL PROCESO DE APLICACIÓN DE ULTRASONIDO A CIERTO ESPECIMEN Y DETERMINAR SU SONORIDAD, ESPESOR O ALGUNA PROPIEDAD FISICA. • LA ENERGÍA SE ORIGINA EN ALGO DENOMINADO “TRANSDUCTOR” EL CUAL PROVOCA EL DESPLAZAMIENTO DEL MATERIAL DENTRO DE LA ESPECIMEN. • UN TRANSDUCTOR ES UN DISPOSITIVO QUE CONVIERTE UNA FORMA DE ENERGÍA EN OTRA.

Ejemplo: Energía eléctrica a mecánica o mecánica a eléctrica. La bocina de un radio convierte energía eléctrica en movimientos mecánicos hacia delante y hacia atrás. La vista “A” muestra el “efecto piezoeléctrico”. La energía eléctrica es aplicada a través de dos cables conectados a un cristal provocando que el cristal vibre.

Cristal

Transductor Sonido

Energía eléctrica

Vista A

Vibración

Vista B

• LA ENERGÍA ELÉCTRICA PROVOCA QUE UN CRISTAL PIEZOELECTRICO SE EXPANDA Y SE CONTRAIGA, FORMANDO VIBRACIONES MECÁNICAS. • UN TRANSDUCTOR PIEZOELECTRICO PUEDE TAMBIÉN CONVERTIR ENERGÍA MECÁNICA A ENERGÍA ELÉCTRICA. POR LO TANTO, UN TRANSDUCTOR PUEDE TANTO ENVIAR COMO RECIBIR ENERGÍA.

Especimen

Transductor

Nota: El sonido es reflejado en el especimen y retorna al transductor

Vista B

• UN TRANSDUCTOR COMPLETAMENTE ENSAMBLADO ES DENOMINADO : • UNIDAD DE BÚSQUEDA. • PUNTA DE SONDA. • TRANSDUCTOR.

TRANSDUCTOR SON LOS OJOS DE LOS SISTEMAS DE INSPECCIÓN UT. LA MEJOR SENSIBILIDAD ES OBTENIDA CON ALTA FRECUENCIA, PULSOS CORTOS Y AMORTIGUACIÓN INCREMENTADA. TAMAÑO DEL TRANSDUCTOR ES UN FACTOR DE CONTRIBUCIÓN EN SU FUNCIONAMIENTO. •GRANDES

TRANSDUCTORES-ESTRECHAN EL HAZ DE SONIDO.

•PEQUEÑOS

TRANSDUCTORES SON MEJORES PARA DETECTAR MUY

PEQUEÑOS DEFECTOS.(MEJOR SENSIBILIDAD) – CAMPO CERCANO. •LOS

GRANDES TRANSDUCTORES TRANSMITIRAN MAYOR ENERGÍA DEL

SONIDO DENTRO DEL OBJETO DE PRUEBA. •LOS

GRANDES

TRANSDUCTORES

SON

PENETRACIONES DE SONIDO MAS PROFUNDAS.

ÚTILIZADOS

PARA

TRANSDUCTOR:  EFECTO PIEZOELÉCTRICO. ESTO FUE DESCUBIERTO EN 1880 POR JAQUES AND PIERRE CURRY .  1950: SE INVENTARON CERAMICAS (ALTAMENTE EFICIENTES). PIEZOELÉCTRICO:  DESPLAZAMIENTO RELACIONADO d = desarrollo de tensión/campo eléctrico aplicado.  CONSTANTE DE VOLTAJE. g = campo abierto de circuítos eléctricos/aplicada a la tensión mecánica. Espesor Ancho

Longitud

TRANSDUCTORES TENEMOS LOS SIGUIENTES TRANSDUCTORES: TRANSDUCTORES ELEMENTO

DE CONTACTO.

DUAL. HAZ EN ANGULO. INCIDENCIA NORMAL DE ONDAS TRANSVERSALES. CON LINEA DE RETARDO INMERSION EMATs (Transductores acústicos electromagnéticos).

TIPOS

DE

CARACTERISTICAS DEL TRANSDUCTOR PIEZOELECTRICO 

El transductor es una parte muy importante del equipo de Ultrasonido. El transductor incorpora un elemento piezoeléctrico, el cual convierte las señales eléctricas en vibraciones mecánicas (Modo de transmisión) y vibraciones mecánicas en señales eléctricas (Modo receptor).



Muchos factores, incluido el material, en la construcción mecánica y eléctrica, y condiciones de mecánica externa y de carga eléctrica puede influir en el comportamiento de un transductor.

CARACTERISTICAS DEL TRANSDUCTOR PIEZOELECTRICO Cubierta

Material posterior

Cable conector coaxial Cable de señal

Electrodos Elemento piezoelectrico

Cable tierra Plancha de desgaste

PREGUNTA •SI LOS RESULTADOS INDICAN QUE LA ENERGÍA DE SONIDO NO ESTA SIENDO LEIDA EN LA SUPERFICIE POSTERIOR DEL MATERIAL BAJO PRUEBA USTED DEBERÍA: UTILIZAR UN TRANSDUCTOR DE MAYOR DIMENSION.

FRECUENCIA (F) / TRANSDUCTOR • “F” ES UN FACTOR DETERMINANTE EN CADA APLICACIÓN • MAYOR “F” DE UN TRANSDUCTOR – ESTRECHA EL HAZ DE SONIDO Y REDUCE EL TAMAÑO DE LA MINIMA DISCONTINUIDAD DETECTABLE (AUMENTA LA SENSIBILIDAD Y LA RESOLUCIÓN). • A MAYOR “F” LA ATENUACIÓN ES TAMBIÉN MAYOR, LA PENETRACIÓN POBRE.

FRECUENCIA • LA FRECUENCIA – INCREMENTA EL CAMPO CERCANO (ZONA) • ALTA “F” MAYOR ATENUACIÓN.

TRANSDUCTOR DE CONTACTO ES UN TRANSDUCTOR DE ONDA LONGITUDINAL DE UN ELEMENTO SIMPLE CONCEBIDO PARA SER USADO EN CONTACTO DIRECTO CON LA PIEZA DE PRUEBA.

APLICACIÓN  DETECCIÓN DE DEFECTOS DE HACES RECTOS.  MEDICIÓN DE ESPESORES.  DETECCIÓN Y MEDICIÓN DE LAMINACIONES.  CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES Y MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO, INSPECCIÓN DE PLANCHAS, BARRAS, PIEZAS FORJADAS, PIEZAS FUNDIDAS Y CARACTERISTICAS DE OTROS METALES. 0.5 – 20 MHz.

TRANSDUCTOR DE ELEMENTOS DUALES MAS SENSIBLES AL ECO PROVENIENTE DE REFLECTORES IRREGULARES TALES COMO: CORROSIÓN Y HUECOS. LA ENERGÍA TRANSMITIDA POR UN TRANSDUCTOR PUEDE SER PULSADA O CONTINUA. EL ULTRASONIDO PULSADO (GRUPOS CORTOS DE VIBRACIONES TRANSMITIDAS ANTES Y DESPUÉS. EL TRANSDUCTOR PUEDE ACTUAR COMO EMISOR / RECEPTOR O EN FORMA INDEPENDIENTE). EL ACERO, EL AGUA Y EL ACEITE TRANSMITIRÁN EL ULTRASONIDO MUY BIEN, PERO EL AIRE PRESENTA UN PROBLEMA.

Transductor

Grasa

Especimen de acero

TRANSDUCTORES DUALES - VENTAJAS: • MEJORA LA RESOLUCIÓN EN LA SUPERFICIE CERCANA.

• APLICACIÓN A ALTAS TEMPERATURAS.

• APLICACIÓN A BAJAS TEMPERATURAS.

• RESPONDEN BIEN EN SUPERFICIES INTERNAS CORROIDAS.

• EL EMISOR Y TRANSMISOR PUEDEN SER DE MATERIALES DIFERENTES.

TRANSDUCTOR DE DOBLE ELEMENTO

Cristal de transmisión

Barrido acústico

Cristal de recepción

Cubierta

TRANSDUCTOR DE HAZ EN ANGULO:  

EVALUA CON ONDAS TRANSVERSALES. INSPECCIÓN DE SOLDADURAS.

TRANSDUCTOR NORMAL TRANSVERSALES:    

DE

ONDAS

ONDAS TRANSVERSALES POLARIZADAS HORIZONTALMENTE. REQUIERE DE UN ACOPLANTE. MIDE LA VELOCIDAD DE LA ONDA TRANSVERSAL. CALCULO DE MODULOS DE ELASTICIDAD (YOUNG) Y MODULOS TRANSVERSALES.

TRANSDUCTOR HAZ EN ÁNGULO

TRANSDUCTOR NORMAL DE ONDAS TRANSVERSALES

TRANSDUCTOR DE LINEA DE RETARDO: MIDE LOS ESPESORES DE MATERIALES MUY FINOS.  DETECTA DEFECTOS EN MATERIALES MUY FINOS.  MAYOR AMORTIGUACION – PULSO CORTO.  2 – 25 MHz. 

TRANSDUCTOR POR INMERSION:       

AUTOMATIZACION PARA MAYOR INSPECCION. SELLADO HERMETICAMENTE. NO CONTACTO. ACOPLADO AL AGUA. FRECUENCIA MEDIA A ALTA. LINEA DE ENFOQUE. PUNTO DE ENFOQUE.

VELOCIDAD

DE

TRANSDUCTOR DE LINEA DE RETARDO

TRANSDUCTOR POR INMERSION

• EL AIRE ES UN TRANSMISOR POBRE DEL ULTRASONIDO PORQUE LA DENSIDAD DE PARTÍCULAS ES TAN BAJA QUE DIFICULTA LA TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA DEL SONIDO DE PARTICULA A PARTICULA. • POR ESTA RAZÓN COLOCAMOS TRANSDUCTOR Y EL MATERIAL.

ACEITE

O

GRASA

ENTRE

EL

LA DENSIDAD DE PARTÍCULAS DE UN MATERIAL AYUDA A DETERMINAR LA VELOCIDAD DEL SONIDO. CAMBIARÁ CUANDO ESTE PASA DE UN MEDIO A OTRO COMO SE MUESTRA. LA ELASTIDAD DEL MATERIAL ES ADEMÁS UN FACTOR.(E, ų , φ)

AIRE

AGUA

ACERO

EN LA FIGURA ANTERIOR LAS BOLAS MOSTRADAS REPRESENTAN LA ESTRUCTURA INTERNA DE AIRE, AGUA Y ACERO. EL IMPULSO MOVIENDOSE A TRAVÉS DE LAS BOLAS PUEDE SER COMPARADA A UN PULSO DE ULTRASONIDO.  UN EJEMPLO PRÁCTICO DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO EN DIFERENTES MATERIALES SE MUESTRA A CONTINUACIÓN: PISTON TRANSDUCTOR

AGUA ESPECIMEN DE ACERO

 LA LONGITUD DE ONDA ES CONSIDERADA LA DISTANCIA ENTRE DOS DESPLAZAMIENTOS SUCESIVOS. LONGITUD DE ONDA

TRANSDUCTOR

A

A

A

B

A

 LA LONGITUD DE ONDA PUEDE ADEMÁS SER DEFINIDA COMO LA DISTANCIA QUE RECORRE UNA ONDA DURANTE UN CICLO COMPLETO.

 EL SIMBOLO “” = LA LONGITUD DE ONDA Y SE DENOMINA “LAMBDA”.

 LA SIGUIENTE ILUSTRACIÓN MUESTRA UN TRANSDUCTOR VIBRANDO A UNA FRECUENCIA FIJA (F) Y TRANSMITIENDO ONDAS DE SONIDO EN UN MATERIAL.

 ESTAS ONDAS DE SONIDO SE MUEVEN A UNA VELOCIDAD CONSTANTE (V) A TRAVÉS DEL MATERIAL. LA LONGITUD DE ONDA PUEDE SER MODIFICADA SI LA FRECUENCIA DE VIBRACIÓN DEL TRANSDUCTOR VARIA.

Λ = V / F LONGITUD DE ONDA

= VELOCIDAD FRECUENCIA

EJEMPLO: USTED PUEDE DISMINUIR LA LONGITUD DE ONDA INCREMENTANDO LA FRECUENCIA.

 LA LONGITUD DE ONDA ES LA RELACIÓN DE UN VALOR FIJO (VELOCIDAD) DIVIDIDO POR UNA VARIABLE (FRECUENCIA).

 EN SITUACIÓNES PRÁCTICAS, LA MENOR DISCONTINUIDAD QUE UD. PUEDA ENCONTRAR CON UNA PRUEBA ULTRASÓNICA ES DE ALREDEDOR DE ½ LAMBDA (LONGITUD DE ONDA).  POR LO TANTO PARA DETECTAR DEFECTOS MAS PEQUEÑOS, UD. NECESITARA TRANSDUCTORES QUE PRODUZCAN FRECUENCIAS MAYORES. EJEMPLO: CUAL SERIA LA MAS PEQUEÑA DISCONTINUIDAD QUE UD. PODRÍA ENCONTRAR EN UN MATERIAL DE ACERO CON UNA VELOCIDAD DE 6 KM/SEC. USANDO UN TRANSDUCTOR CON UNA FRECUENCIA DE 3 MEGAHERTZ (MHZ).

Λ= 6X 105 cm/µseg = 2 milímetros 3 MHZ SI EL MAS PEQUEÑO DEFECTO DETECTABLE ES ½ LAMBDA, LA RESPUESTA ES: 1 MILIMETRO. ó 0.040 PULG.

VELOCIDAD / FRECUENCIA

V F

EQUIVALENCIAS DE LOS SISTEMAS METRICO/INGLES 1 PULGADA IGUAL A : 25.4 MILÍMETROS 2.54 CENTÍMETROS .0254 METROS .0000254 KILÓMETROS

cm 2.54

pulg

PREFIJOS METRICOS

KILÓMETRO HECTÓMETRO DECÁMETRO METRO DECÍMETRO

1,000 = 10(3) 100 = 10(2) 10 = 10 1=1 0.1 = 10(-1)

CENTÍMETRO

0.01 = 10(-2)

MILÍMETRO

0.001 = 10(-3) mm /cm

VELOCIDAD / FRECUENCIA VELOCIDAD : SE DEFINE COMO LA VELOCIDAD DEL SONIDO. PULGADAS / SEGUNDO (In / seg) METROS / SEGUNDO (m / seg) KILOMETROS / SEGUNDO (Km /SEG) CENTIMETROS /MICROSEGUNDO (cm /seg) FRECUENCIA : ES LA MEDIDA DE LA VIBRACIÓN. UNIDADES DE “F”; HERTZ (Hz) CICLOS POR SEGUNDO KILOHERTZ (KHZ) MILES DE CICLOS POR SEGUNDO MEGAHERTZ (MHZ) MILLONES DE CICLOS POR SEGUNDO LONGITUD DE ONDA (mm) = VELOCIDAD (Km/seg) FRECUENCIA (MHz)

LA PENETRACION Y LA DETECTIVIDAD SON INVERSAMENTE PROPORCIONALES

SENSIBILIDAD DETECTIBILIDAD

2. EQUIPO ULTRASÓNICO

EQUIPO ULTRASONICO

EQUIPO ULTRASÓNICO: (HARDWARE) HANDHELD / MEDIDOR DE ESPESORES.  LECTURA DE SALIDA DIGITAL.  OPCIÓN DE A- SCAN DISPONIBLE.  OPCIÓN DE B – SCAN DISPONIBLE.  OPCION DE C – SCAN DISPONIBLE. PORTABLE / DETECTOR DE FALLAS.  A- SCAN, B-SCAN, C-SCAN.  Curvas DACs  GATES. BASADO EN PC SISTEMAS AUTOMATIZADOS.  CONTROLES DEL HARDWARE UT VIA DLLS.  TARJETAS DE PC PLUG – IN, PCI , ISA.  MAYOR PANTALLA Y OPCIONES DEL PROCESAMIENTO DE SEÑALES.

MEDIDOR DE ESPESORES DETECTOR PORTATIL DE FALLAS

EQUIPO ULTRASÓNICO: (SOFTWARE)     

CONTROLES DEL SOFTWARE UT, HARDWARE VIA DLLs O DRIVERS. PROCESAMIENTO DE SEÑAL. PROMEDIO. CONTROL AUTOMATICO. PANTALLA: A – SCAN, B – SCAN, Y C – SCAN.

 EL INSTRUMENTO DE ECO DE PULSOS DE UT GENERA PULSOS ELÉCTRICOS DE ALTO VOLTAJE DE CORTA DURACIÓN (100 – 1000 V).  ESTOS PULSOS SON APLICADOS AL TRANSDUCTOR EL CUAL LOS CONVIERTE EN VIBRACIONES MECÁNICAS QUE SON APLICADAS AL MATERIAL QUE ESTA SIENDO INSPECCIONADO.  UN GRAN PORCENTAJE DEL SONIDO ES REFLEJADO HACIA EL TRANSDUCTOR DESDE LA SUPERFICIE FRONTAL DE LA PARTE BAJO PRUEBA. (Pulso inicial)  EL REMANENTE ES REFLEJADO POR LA SUPERFICIE POSTERIOR O POR LAS DISCONTINUIDADES.  EL SONIDO REFLEJADO HACIA EL TRANSDUCTOR ES CONVERTIDO EN PULSOS ELÉCTRICOS, LOS CUALES SON AMPLIFICADOS Y VISUALIZADOS EN EL TUBO DE RAYOS CATODICOS (CRT) COMO PULSOS VERTICALES. EL DISPLAY A - SCAN INDICA LA PROFUNDIDAD Y LA AMPLITUD DE LA REFLEXIÓNES DE SONIDO DESDE UNA DISCONTINUIDAD.  LA AMPLITUD ES UNA MEDIDA RELATIVA DE LA CANTIDAD DE ENERGÍA REFLEJADA.

CIRCUITO CRONOMETRADOR EL RANGO DE REPETICIÓN LIMITA LA PROFUNDIDAD PENETRACIÓN Y LA VELOCIDAD DE RASTREO.

MÁXIMA

DE

• EN LA MEDIDA QUE EL RANGO (RAZÓN) SE REDUCE, EL BARRIDO DISMINUYE. • EL RANGO DE REPETICIÓN LIMITA LA VELOCIDAD DE RASTREO. • LA RAZÓN (RANGO) DE REPETICIÓN INCREMENTA LA BRILLANTEZ DEL BARRIDO (PANTALLA).

DEMORA (DELAY LINE) EL RETARDO DE BARRIDO EL CONTROL DE DEMORA CAMBIA HORIZONTALMENTE LA POSICIÓN SIN ALTERAR EL ESPACIO ENTRE ELLAS. •LAS FUNCIONES DE DEMORA PERMITEN EXPANDIR LA ESCALA

BASE TIEMPO (RANGO) EL CONTROL DE RANGO AJUSTA LA ESCALA HORIZONTAL. • LA ESCALA SERÁ VÁLIDA PARA UNA VELOCIDAD DE SONIDO DADA. • EL DISPLAY HORIZONTAL ES ADAPTADO PARA VELOCIDADES DE MATERIALES DIFERENTES USANDO UN CONTROL DE VELOCIDAD

CIRCUITO DE RELOJ • INICIA LA CADENA DE EVENTOS QUE RESULTA EN UN CICLO COMPLETO DE PRUEBA ULTRASÓNICA. • EL CRONÓMETRO RELOJ ENVIA LA SEÑAL DE DISPARO A INTERVALOS REGULARES, HACIA LA BASE DE TIEMPO Y EL PULSADOR, INICIANDO ASI LOS CICLOS

PULSO – ECO  ES EL SISTEMA ULTRASÓNICO MAS AMPLIAMENTE ÚTILIZADO, LOS PULSOS DE ONDAS ULTRASÓNICAS CORTAS IGUALES EN TIEMPO SON TRANSMITIDOS DENTRO DEL MATERIAL QUE ESTA SIENDO PROBADO.  ESTOS PULSOS SE REFLEJAN DESDE LAS DISCONTINUIDADES EN SU RECORRIDO O DESDE CUALQUIER FRONTERA QUE ELLOS CHOQUEN.  LAS REFLEXIÓNES RECIBIDAS SON ENTONCES VISUALIZADAS EN TUBO DE RAYOS CATÓDICOS (CRT).  EL MISMO TRANSDUCTOR PUEDE SER ÚTILIZADO PARA TRANSMITIR Y RECIBIR. LA TRANSMISIÓN PASANTE REQUIERE EL EMPLEO DE DOS TRANSDUCTORES, UNO PARA ENVIAR Y OTRO PARA RECIBIR.



EXISTEN DOS MÉTODOS (TECNICAS) DE PRUEBA NORMALMENTE ÚTILIZADOS EN PRUEBAS DE ULTRASONIDO:

 “PRUEBA DE CONTACTO” - EN EL CUAL EL TRANSDUCTOR ES ACOPLADO AL MATERIAL MEDIANTE UNA FINA CAPA DE ACOPLANTE. Transductor Acoplante

Material de prueba

 “PRUEBA DE INMERSIÓN” – TANTO EL MATERIAL Y EL TRANSDUCTOR SON INMERSOS EN UN TANQUE DE ACOPLAMIENTO (USUALMENTE AGUA).

Acoplante (agua)

PULSO-ECO versus TRANSMISION PASANTE Hay dos métodos básicos de Inspección por Ultrasonido: Pulso - Eco

Especimen Tubo de rayos Catódicos

Acoplante

Transductor

Instrumento Generador/indicador

Discontinuidad Cable coaxial

TRANSMISION PASANTE Transmision pasante

Transductor de recepción

Especimen

Tubo de rayos Catódicos

Acoplante

Acoplante

Transductor de transmisión

Instrumento Generador/indicador

Discontinuidad Cable coaxial



PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN DE DISCONTINUIDADES DENTRO DE LA PARTE BAJO PRUEBA. EL DISPLAY HORIZONTAL DE CRT ES DIVIDIDO EN MEDIDAS CONVENIENTES TALES COMO: CENTÍMETROS, PULGADAS, ETC.

A

B

4”

A UNA SENSIBILIDAD DADA (GANANCIA) ESTABLECIDA, LA AMPLITUD DEL PIP (PICO) ES DETERMINADA POR LA FORTALEZA DE LA SEÑAL GENERADA POR LA ONDA DE SONIDO REFLEJADA. ASI EL CRT VISUALIZA DOS TIPOS DE INFORMACIÓN: 1. DISTANCIA (TIEMPO) DE LA DISCONTINUIDAD DESDE EL TRANSDUCTOR. 2. MAGNITUD RELATIVA DE LA ENERGÍA REFLEJADA. CONTROL DE FOCO - AJUSTA LA NITIDEZ DE LAS SEÑALES VISUALIZADAS. SENSIBILIDAD O CONTROL DE GANANCIA – DETERMINA LA MAGNITUD DE AMPLIFICACIÓN DE LA SEÑAL DESDE LA DISCONTINUIDAD RECIBIDA, INCREMENTA LA SENSIBILIDAD (GANANCIA), INCREMENTA LA AMPLITUD DE LOS PIPS EN LA PANTALLA DEL CRT. “LA LONGITUD DEL BARRIDO” (RANGO) Y LA “DEMORA DE BARRIDO” (DELAY) REGULAN QUE CANTIDAD DE LA PARTE BAJO PRUEBA ES VISUALIZADA EN CADA MOMENTO EN EL CRT, Y QUE PORCIÓN DE LA PARTE ES.

2 Pulg

Ampliación del Barrido Vista A

40 pies

Compresión del Barrido Vista B

EL CONTROL DE BARRIDO DE DISPLAY PERMITE DESPLAZAR LA VISTA EN PANTALLA A LO LARGO DE LA PROFUNDIDAD DE LA PARTE BAJO PRUEBA. EN PRUEBAS DE INMERSIÓN, LA DEMORA DE BARRIDO PUEDE SER UTILIZADA PARA RETIRAR EL PULSO INICIAL DEL CRT.

A = Pulso Inicial B = Superficie frontal PIP C = 1st Reflexión de la superficie posterior PIP

VISTA B

VISTA A A B C

 EL CONTROL DEL “RANGO DE REPETICIÓN DE PULSO” REGULA CUAN FRECUENTEMENTE ES APLICADO EL PULSO. EL RANGO DEL PULSO VARIA DESDE 50 HASTA 1200 PULSOS POR SEG.O MÁS.  CUANDO EL BARRIDO ES LARGO, EL RANGO DE PULSO DEBE SER MENOR PARA PERMITIR EL TIEMPO SUFICIENTE PARA QUE EL BARRIDO SEA VISUALIZADO ANTES DE QUE OTRO PULSO SEA TRANSMITIDO.  EN ALGUNOS INSTRUMENTOS EL RANGO DE PULSO ES AJUSTADO AUTOMATICAMENTE.  AUMENTANDO LA ENERGIA DEL PULSO, AUMENTA LA CANTIDAD DE ENERGÍA DE SONIDO APLICADA A LA PARTE BAJO PRUEBA, PERO DISMINUYE EL PODER DE RESOLUCIÓN DEL EQUIPO.  LA ENERGÍA DEL PULSO DEBE SER INCREMENTADA PARA OBTENER UNA PENETRACIÓN PROFUNDA O PARA PENETRAR EN MATERIALES GRANULADOS.

EL “CONTROL DE RECHAZO” O “CONTROL DE SUPRESIÓN” ES USADO PARA ELIMINAR O REDUCIR RUIDO O PIPS DE MUY BAJA AMPLITUD A LO LARGO DE LA BASE DE LA LÍNEA DE BARRIDO. UNA “ALARMA DE RUPTURA” O “CIRCUITO DE PASO” SE ÚTILIZA PARA ESTABLECER ZONAS A LO LARGO DE LA LÍNEA DE BARRIDO DENTRO DE LAS QUE LOS PIPS DE AMPLITUD PREDETERMINADA ACTIVARAN TANTO UNA ALARMA O UN SISTEMA DE GRABACIÓN.

Amplitud de alarma

START OF GATE

END OF GATE

VISTA A

VISTA B

“CONTROL DE DISTANCIA / AMPLITUD” – EN PRUEBAS DE ULTRASONIDO LA AMPLITUD DEL PIP DESDE UNA DISCONTINUIDAD DE UN TAMAÑO DADO, DISMINUYE SEGÚN SE INCREMENTA LA PROFUNDIDAD, PARA COMPENSAR ESTA “ATENUACIÓN” UN CONTROL ELECTRÓNICO HA SIDO AÑADIDO A MUCHAS UNIDADES ULTRASÓNICAS. ALGUNOS DE LOS NOMBRES COMÚNES PARA ESTE CONTROL SON: DAC – CORRECCIÓN DE AMPLITUD DISTANCIA. TCG – GANANCIA DE CORRECCIÓN DE TIEMPO. STC – CONTROL DE TIEMPO SENSIBILIDAD. ESTE CONTROL ES MUY ÚTIL CUANDO ES ÚTILIZADO EN CONJUNTO CON ALARMA DE RUPTURA Y CON SISTEMAS DE GRABACIÓN.

Sin DAC

Con DAC

Eco Posición

RESUMEN DE LA UNIDAD UT SONIC 136 COMPUERTA / ALARMA NIVEL , POSICIÓN, ANCHO, POLARIDAD. RANGO DEMORA, VELOCIDAD, UNIDADES. GANANCIA / RCVR GANACIA, DISPLAY, FRECUENCIA, RECHAZO (REJECT). PULSADOR AMORTIGUADOR ECO DEL PULSO, RANGO DE REPETICIÓN. CONTROL DE RECHAZO • AJUSTE DE LA SENSIBILIDAD DE ENTRADA DE LOS AMPLIFICADORES. • PREVIENE LA VISUALIZACIÓN DE SEÑALES INDESEABLES DE BAJA AMPLITUD TALES COMO HIERBAS O HASH. • GRASS ES RUIDO ELECTRÓNICO ORIGINADO EN EL INSTRUMENTO. • HASH ES RUIDO PROVENIENTE DE LAS FRONTERAS DE MATERIAL GRANULADO O INHERENTE A FINAS POROSIDADES EN EL MATERIAL. • SPCL, POSICIÓN VERTICAL BLOQUEO DE SALIDA (LOCK-OUT) MÁXIMA REPETIBILIDAD LUZ DE FONDO.

PRINCIPIOS, TRANSMISION DE PULSOS Transmisor Transmisión de pulso Inicio de la onda de sonido en el cristal

Material de prueba

Punto de Luz

TRANSMISION Y VISUALIZACION DE PULSOS Transmisor

Transmisor

onda de sonido

Material de prueba

Material de prueba

TRANSMISION Y VISUALIZACION DE LA ONDA Transmisor

Material de prueba

Transmisor

Material de prueba

Pared posterior del eco

3. MODO DE RECORRIDO DE LA ONDA ULTRASÓNICA

LECCIÓN 3 MODOS DE RECORRIDO DE ONDA ULTRASÓNICA LA VELOCIDAD PUEDE SER DEFINIDA COMO LA DISTANCIA QUE RECORRERA UNA ONDA A TRAVÉS DE UN MEDIO EN UNA UNIDAD DE TIEMPO DADO, GENERALMENTE UN SEGUNDO. MAYORITARIAMENTE LA VELOCIDAD DE UNA ONDA PERMANECE CONSTANTE A TRAVÉS DE UN MEDIO DADO.

Acero

Tranductor Grasa

Punto A

Punto B

Pulsos

TABLA DE VALORES DE IMPEDANCIA, VELOCIDAD Y DENSIDAD ESTA TABLA NOS AYUDARÁ A EJECUTAR CÁLCULOS ULTRASÓNICOS BÁSICOS.

ACUSTICO

SONIDO

MATERIAL

IMPEDANCIA (GRAM/CM2 – SEG)

VELOCIDAD (CM/SEG)

DENSIDAD (GRAM/CM3)

AIRE

0.000033 X 106

0.33 X 105

0.001

AGUA

0.149 X 106

1.49 X 105

1.00

ALUMINIO

1.72 X 106

6.35 X 105

2.71

ACERO

4.56 X 106

5.85 X 105

7.8

 LAS ONDAS ULTRASÓNICAS SON REFLEJADAS CUANDO ELLAS ENCUENTRAN UN MEDIO DE DIFERENTE IMPEDANCIA ACÚSTICA, LA SUPERFICIE EN LA CUAL OCURRE ESTA REFLEXIÓN SE DENOMINA “INTERFASE”.  UNA INTERFASE ES LA FRONTERA COMÚN ENTRE DOS MATERIALES, (ALUMINIO – A - ACERO O AGUA – A - ACERO).  UN HAZ DE ENERGÍA APROXIMANDOSE A UNA INTERFASE ES REFERIDO COMO “ONDA INCIDENTE”.  “ÁNGULO DE INCIDENCIA” ES EL ÁNGULO AL CUAL LA ONDA ALCANZA LA INTERFASE.

Línea perpendicular imaginaria ONDA INCIDENTE Interfase

ANGULO DE INCIDENCIA



SE DICE QUE LA ONDA INCIDENTE TIENE INCIDENCIA NORMAL CUANDO LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN ES PERPENDICULAR A UNA INTERFASE. COMO SE MUESTRA DEBAJO EL ÁNGULO DE INCIDENCIA ES CERO.

ONDA INCIDENTE Interfase

INCIDENCIA NORMAL

Rangos para ondas incidentes

 UNA PARTE DE LA ENERGÍA DE LA ONDA QUE ALCANZA UNA INTERFASE SERÁ TRANSMITIDA A TRAVÉS DE LA INTERFASE Y UNA PARTE SERÁ REFLEJADA CON EL ÁNGULO DE REFLEXION (IGUAL AL DE INCIDENCIA).  LA CANTIDAD DE REFLEXIÓN DEPENDE DE LA RELACIÓN DE IMPEDANCIA ACÚSTICA ENTRE LOS DOS MEDIOS INVOLUCRADOS.  EL ÁNGULO DE REFLEXIÓN EN UNA INTERFASE O FRONTERA SIEMPRE SERA IGUAL AL ÁNGULO DE INCIDENCIA (SUP. PULIDAS).

ÁNGULO “A” = ÁNGULO “B”

Incidencia Normal

Onda Incidente

Onda Reflejada Interfase Angulo de Reflexión Transductor Acoplante

Interfase o Límite

Línea imaginaria

Onda Incidente

Onda Reflejada

LAS VIBRACIONES ULTRASÓNICAS VIAJAN EN MUCHOS MODOS Y LOS MAS COMÚNES SON: 1. LONGITUDINAL (COMPRESIÓN) 2. TRANSVERSAL (SHEAR) 3. SUPERFICIAL (RAYLEIGH) 4. PLATO (LAMB) CADA MODO DE ONDA TIENE UNA FUNCIÓN ESPECIFICA EN LA INSPECCIÓN ULTRASÓNICA Y ES IMPORTANTE QUE CADA UNO SEA COMPRENDIDO COMPLETAMENTE.

LAS ONDAS LONGITUDINALES (COMPRENSIÓN): POSEEN VIBRACIONES DE PARTÍCULAS EN MOVIMIENTOS DE AVANCE Y RETROCESO EN LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. TODOS LOS MATERIALES ESTÁN CONSTITUIDOS DE ÁTOMOS ALÍNEADOS EN LÍNEAS RECTAS PARA FORMAR UNA ESTRUCTURA EN CELOSIA. CUANDO ALCANZA EL LADO DE LA CELOSIA, UNA REACCIÓN EN CADENA DE MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS ES INDICADA PROVOCANDO LA ONDA LONGITUDINAL. MEDIO

DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN

MOVIMIENTO DE PARTICULAS

ONDAS LONGITUDINALES

LAS ONDAS TRANSVERSALES: TIENEN VIBRACIONES DE PARTÍCULAS EN DIRECCIÓN PERPENDICULAR A LA DIRECCION DE LA ONDA. LAS ONDAS TRANSVERSALES NO VIAJAN A TRAVÉS DE LÍQUIDOS O GASES.

MEDIO

DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN

MOVIMIENTO DE PARTICULAS

ONDAS TRANSVERSALES

Dirección de onda de propagación

Onda Longitudinal

Dirección de onda de propagación

Onda transversal

 LA CONVERSIÓN DE MODO TIENE LUGAR CUANDO UN HAZ DE SONIDO CHOCA CON UNA INTERFASE ENTRE DOS MEDIOS DIFERENTES A UN ÁNGULO DISTINTO DE 90 GRADOS.

Transductor Grasa acoplante Haz incidente (Ondas Longitudinales)

Bloque de Acero Aire

Haz reflejado (Ondas Longitudinales)

Haz reflejado (Ondas transversales)

EL TRANSDUCTOR ULTRASÓNICO DE HAZ EN ÁNGULO UTILIZA EL SIGUIENTE EJEMPLO. LAS ONDAS TRANSVERSALES “REFRACTADAS” SON ÚTILES EN MUCHAS TÉCNICAS DE INSPECCIÓN. EL “ÁNGULO DE REFRACCIÓN” ES EL ÁNGULO FORMADO ENTRE EL HAZ REFRACTADO SEGÚN ESTE PENETRA EN UN SEGUNDO MEDIO Y UNA LÍNEA TRAZADA PERPENDICULAR A LA INTERFASE. Incidencia Normal

Haz Incidente (Longitudinal)

Plástico

Acero

Interfase Ángulo de refracción (longitudinal) - L Haz refractado (ondas longitudinales) Haz refractado (ondas transversales) Ángulo de refracción (transversal)

Ley de Snell

LA LEY DE SNELL PUEDE SER USADA PARA DETERMINAR LAS RELACIONES ANGULARES ENTRE LOS DOS O MAS MEDIOS POR DONDE LAS ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES PUEDEN VIAJAR.

EL SIGUIENTE EJEMPLO CÁLCULA EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN 2 PARA UNA ONDA LONGITUDINAL PASANDO A TRAVÉS DE UNA INTERFASE AGUA-A-ACERO. 10 GRADOS = ÁNGULO DE INCIDENCIA 1. 1,49 KM/SEC = VELOCIDAD LONGITUDINAL EN EL AGUA (V1). 5,85 KM/SEC = VELOCIDAD LONGITUDINAL EN ACERO (V2).

SEGÚN SE INCREMENTA EL ÁNGULO DE INCIDENCIA, SE INCREMENTA EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN. CUANDO EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN DE UNA ONDA LONGITUDINAL ALCANZA LOS 90 GRADOS, LA ONDA EMERGE DESDE EL SEGUNDO MEDIO Y VIAJA EN LA INTERFASE O SUPERFICIE. ESTO ES DENOMINADO SU PRIMER O MENOR ÁNGULO CRÍTICO POR ENCIMA DE APROX. 28 GRADOS EN UNA INTERFASE PLÁSTICO-A-ACERO, SOLAMENTE SON GENERADAS ONDAS TRANSVERSALES.

Ángulo de Indicencia Plástico Acero

Onda longitudinal refractada

Onda transversal refractada

 SI EL ÁNGULO DE INCIDENCIA ES INCREMENTADO SUPERANDO EL PRIMER ÁNGULO CRÍTICO, SOLO SE GENERARA UNA ONDA TRANSVERSAL EN LA PIEZA.  SI EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN DE ESTA ONDA TRANSVERSAL ES DE 90 GRADOS. ENTONCES HEMOS ALCANZADO EL SEGUNDO O SUPERIOR ÁNGULO CRÍTICO EL CUAL PRODUCE ONDAS SUPERFICIALES.  LAS ONDAS SUPERFICIALES NO PENETRAN MAS ALLA DE UNA LONGITUD DE ONDA.

 COMO SE MUESTRA A CONTINUACIÓN, EXISTE ENTONCES LA REFLEXIÓN TOTAL TANTO PARA ONDAS LONGITUDINALES Y ONDAS TRANSVERSALES. EN UNA INTERFASE PLÁSTICO-A-ACERO ESTO OCURRE A APROXIMADAMENTE 58 GRADOS.

Haz Incidente

Haz Reflejado

Ángulo Incidente Ángulo refractado

Haz Transversal Refractado

Haz Longitudinal Refractado

Fig 1.2 Coeficientes de reflexión y transmisión versus ángulo incidente en interfase Agua-Al

LA ONDA DE PLATO U ONDA LAMB TIENE LA HABILIDAD PARA PROPAGARSE A TRAVÉS DE PLACAS DELGADAS EN UNA VARIEDAD DE MODOS DE ONDA DEPENDIENDO DEL ESPESOR DE LA PLACA, DEL MATERIAL, DE LA FRECUENCIA DEL TRANDUCTOR Y DEL ÁNGULO DE INCIDENCIA. LAS ONDAS DE PLATO SON GENERADAS USANDO UNA ONDA LONGITUDINAL LA CUAL DESARROLLA LO MISMO ONDAS SIMETRICAS QUE ASIMÉTRICAS. SON DISPERSIVAS, LA VELOCIDAD CAMBIA CON LA FRECUENCIA. PLACAS DELGADAS

SIMETRICA

ASIMETRICA

PARA GENERAR ONDAS DE PLATO, USTED AJUSTA EL ÁNGULO DE INCIDENCIA AL PUNTO QUE SEAN OBSERVADAS LAS MÁXIMAS REFLEXIONES EN UNA PANTALLA CRT DESDE UN REFLECTOR CONOCIDO. NO ES POSIBLE GENERAR ONDAS TRANSVERSALES O SUPERFICIALES EN MATERIALES MAS DELGADOS QUE MEDIA LONGITUD DE ONDA.

(), 1er Ángulo Critico; 90º

ONDA DE PLATO DEPENDE DEL MATERIAL A TRAVÉS DEL CUAL ESTA VIAJANDO LA ONDA PERO ADEMÁS: • FRECUENCIA. • ÁNGULO DE INCIDENCIA. • ESPESOR DE LA PLACA. CUANDO EL HAZ INCIDENTE ALCANZA SU SEGUNDO ÁNGULO CRÍTICO; SE DESARROLLA UN TERCER TIPO DE ONDA, DENOMINADA ONDA RAYLEIGH U ONDA SUPERFICIE. TANTO LAS ONDAS SUPERFICIALES COMO LAS ONDAS DE PLATO SON CONSIDERADAS COMO ONDAS GUIADAS.

 LA ONDA VIAJA CON UN MOVIMIENTO PARCIAL ELIPTICO. LAS ONDAS DE SUPERFICIE SON UTILES EN LA DETECCIÓN DE GRIETAS DE SUPERFICIES PERO SOLAMENTE PENETRAN CERCA DE UNA LONGITUD DE ONDA.

SUPERFICIE

DIRECCION DE PROPAGACION

MOVIMIENTO DE PARTICULA

LAS ONDAS DE SUPERFICIE TIENEN LA HABILIDAD DE SEGUIR EL CONTORNO DE LA SUPERFICIE MIENTRAS EL CONTORNO NO CAMBIE BRUSCAMENTE, SIN EMBARGO LA ONDA DE SUPERFICIE PUEDE SER CASI COMPLETAMENTE ABSORVIDA POR EL EXCESO DE ACOPLANTE O POR TOCAR CON LOS DEDOS LA SUPERFICIE DE LA PARTE DELANTERA DEL TRANSDUCTOR.

TRANSDUCTOR

DISCONTINUIDAD CUÑA

ESPECIMEN A EVALUAR

4. ACOPLADORES Y ENERGÍA DEL ULTRASONIDO

ACOPLADORES Y ENERGÍA DEL ULTRASONIDO EL PROPÓSITO DE UN ACOPLADOR ES PROVEER UNA TRAYECTORIA DE SONIDO ADECUADA ENTRE EL TRANSDUCTOR Y LA SUPERFICIE BAJO PRUEBA. UN ACOPLADOR DEBE HUMEDECER DE FORMA EFECTIVA O CONTACTAR TOTALMENTE AMBAS SUPERFICIES LA DEL TRANSDUCTOR Y LA DE LA PARTE BAJO PRUEBA. 1. EL ACOPLADOR DEBE ELIMINAR TODO EL AIRE ENTRE LAS SUPERFICIES DEBIDO A QUE EL AIRE ES MUY POBRE CONDUCTOR DEL SONIDO. 2. EL ACOPLADOR RELLENA Y ALLANA IRREGULARIDADES SUPERFICIE DE LA PARTE BAJO PRUEBA.

DE

LA

3. EL ACOPLADOR AYUDA EN EL MOVIMIENTO DEL TRANSDUCTOR SOBRE LA SUPERFICIE DE CONTACTO DEL MATERIAL. 4. UN ACOPLADOR PRÁCTICO DEBE SER FÁCIL DE APLICAR Y FÁCIL DE REMOVER.

ACOPLADOR TRANSDUCTOR DE CONTACTO ACOPLANTE

ACOPLADORES COMUNMENTE UTILIZADOS:  EL ACEITE O EL AGUA MEZCLADA CON GLICERINA (2 PARTES DE AGUA Y 1 PARTE DE GLICERINA).  ACOPLADORES PESADOS, (GRASA O ACEITES) USADOS EN SUPERFICIES RUGOSAS O VERTICALES.  LÍQUIDOS ESPECIALMENTE FÓRMULADOS Y ACOPLADORES EN CREMA DISPONIBLES POR FABRICANTES DE EQUIPOS DE ULTRASONIDO. EN CIRCUNSTANCIAS EN LAS QUE EL USO DE LÍQUIDOS O CREMAS ES NO APLICABLE (ALTA TEMP.):  EL CAUCHO EMPLEADOS.

DELGADO

O

MATERIALES

SIMILARES

PODRÍAN

SER

 ACOPLADORES DE ALTA TEMPERATURA DE SONATEST, SONOTECH, ETC. RECORDAR: EL ACOPLADOR DEBE SER TAN DELGADO COMO SEA POSIBLE. SI EL ACOPLADOR ES EXCESIVO, ESTE PODRÍA ACTUAR COMO UNA CUÑA Y ALTERAR LA DIRECCIÓN DEL HAZ DE SONIDO.

ACOPLANTES  ACOPLADORES PESADOS, (GRASA O ACEITES) USADOS EN SUPERFICIES RUGOSAS O VERTICALES



ACOPLADORES LIQUIDOS Y EN CREMA DISPONIBLES POR FABRICANTES DE EQUIPOS DE ULTRASONIDO.

EL ACOPLADOR DEBE TENER UN ESPESOR ALREDEDOR DE ¼ DE LA LONGITUD DE ONDA LA PRUEBA DE CONTACTO SUMINISTRA MAYOR AMPLITUD DE SEÑAL POR QUE MAS ENERGÍA ESTA SIENDO TRANSMITIDA AL MATERIAL

LA SUPERFICIE DE UN MATERIAL BAJO PRUEBA PUEDE AFECTAR GRANDEMENTE LA PROPAGACIÓN DE LA ONDA ULTRASÓNICA. LAS SUPERFICIES RUGOSAS PUEDEN PROVOCAR AFECTACIONES INDESEABLES TALES COMO REDUCCIÓN DE LA AMPLITUD DE LA DISCONTINUIDAD. Y/O DE LA AMPLITUD DE LA SUPERFICIE POSTERIOR, DEBIDO A LA DISTORSIÓN DE LA DIRECCIÓN DE LA ONDA.

Acoplante

Acoplante

Acoplante

Superficie irregular pero consistente Buena

Superficie lisa Mejor

Superficie rugosa e irregular Pobre

Superficie frontal (pulso inicial) Superficie amplia frontal

Superficie posterior

Amplitud reducida

Discontinuidad

Indicaciones CRT Superficie lisa – buena respuesta Superficie rugosa e irregular – pobre respuesta Presentación A-SCAN (Pulso – Eco)

UNA BUENA REFLEXIÓN DE SUPERFICIE POSTERIOR INDICA UNA BUENA RESPUESTA DEL MATERIAL QUE ESTA SIENDO EVALUADO, ESTA ES REFLEJADA HACIA ATRÁS DE FORMA SIMILAR A UNA FUENTE DE LUZ INCIDIENDO EN UN ESPEJO. SI LAS SUPERFICIES NO SON LAS ADECUADAS, LA ENERGÍA REFLEJADA SERÁ DIRIGIDA FUERA DEL TRANSDUCTOR DE MODO SIMILAR A LA LUZ INCIDIENDO EN EL ESPEJO A CIERTO ÁNGULO.

Transductor

Superficie frontal (Pulso inicial)

Superficie frontal

Superficie posterior Indicación reducida

Especimen Reflejada Superficie posterior

Indicaciones CRT

LA FORMA FÍSICA O CONTORNO DE LA PARTE DEBE SER CONSIDERADA CUANDO SE INTENTA DISCERNIR SI UNA INDICACIÓN DE DISCONTINUIDAD ES REAL O FALSA.

EN PRUEBAS DE MATERIALES LARGOS, LA REFLEXIÓN DE UNA DISPERSIÓN PUEDE PRODUCIR FALSAS INDICACIONES EN EL CRT COMO SE MUESTRA DEBAJO. UNA ONDA DE CIZALLA PODRÍA SER GENERADA Y ES REFLEJADA A UN ÁNGULO EMPINADO DE LA CARA OPUESTA, DONDE EL MODO DE CONVERSIÓN TIENE LUGAR, SIN EMBARGO, ESTE TIPO DE SEÑAL FALSA APARECERÁ EN EL LADO DERECHO DEL PRIMER REFLEJO DE ECO.

Onda Longitudinal

Onda Transversal

Onda Longitudinal

Transductor Diámetro del especimen

UNA ESTRUCTURA GRANULADA TIENE UNA GRAN INFLUENCIA EN LAS PROPIEDADES ACÚSTICAS DE UN MATERIAL. EL ACERO FORJADO GENERALMENTE TIENE UNA ESTRUCTURA DE GRANO FINO Y TIENE UN BAJO EFECTO DE AMORTIGUAMIENTO EN EL HAZ DE SONIDO. EL GRANO GRUESO ATENUA LA SEÑAL (ABSORCION, DISPERSION Y DIFRACCIÓN). LA RESPUESTA EN EL CRT SE DENOMINA HASH Discontinuidad

Superficie Frontal

Superficie Frontal Pérdida o reducción de la superficie posterior reflejada

Superficie posterior reflejada

Grano Fino

Grano Grueso

CUANDO UNA DISCONTINUIDAD NO ESTA A 90 GRADOS DE LA ONDA INCIDENTE, EL RESULTADO SERA LA REDUCCIÓN DE LA AMPLITUD EN LA INDICACIÓN DE LA DISCONTINUIDAD VISUALIZADA EN EL CRT.

Posición Posición Fisura Especimen Cilíndrico

Posición

Posición A

Posición B

Posición C

 LA INCLUSIÓN NO METÁLICA DARÁ MENOS ENERGÍA REFLEJADA. UNA MAYOR AMPLITUD MOSTRARA LA INDICACIÓN DE UNA GRIETA (AIRE)

INCLUSION

GRIETA

Geometría y composición interna

DOS TÉCNICAS BÁSICAS SON UTILIZADAS EN LA LOCALIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE DEFECTOS ANGULARES. 1. LA PRUEBA DE CONTACTO ÚTILIZA UN “TRANSDUCTOR DE HAZ EN ÁNGULO” CON UNA CUÑA PLASTICA PARA CAMBIAR LA DIRECCIÓN DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA. 2. LA PRUEBA DE INMERSIÓN ÚTILIZA AGUA COMO ACOPLAMIENTO, INCLINANDO EL TRANSDUCTOR PARA LOGRAR LA DIRECCIONALIDAD NECESARIA. Transductor

TRANSDUCTOR DE HAZ EN ÁNGULO Cuña Plástica

Tanque de Agua

Especimen Especimen

Prueba de Contacto

Prueba de Inmersión



LA FORMA O CONDICIÓN DE LA SUPERFICIE DE DISCONTINUIDAD INFLUYE EN LA INDICACIONES EN EL CRT.

UNA



LAS INCLUSIONES NO METÁLICAS SON TÍPICAMENTE RUGOSAS Y DISPERSARAN EL SONIDO MAS QUE UNA GRIETA LÍNEAL. LÍNEA DE RETENCIÓN O CALZA / CUÑA DE PLÁSTICO (WEDGE)

(A)

CAMBIA EL ÁNGULO DE PROPAGACIÓN DE LA ONDA.

(B) INCREMENTA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN LA SUPERFICIE CERCANA. LA LÍNEA DE RETENCIÓN O BLOQUE DE RETENCIÓN INCREMENTA LA RESOLUCIÓN EN LA SUPERFICIE CERCANA.

TRANSDUCTOR DE SUPERFICIE PROTEGIDA

COBERTURAS EL PROPÓSITO PRINCIPAL DE LA COBERTURA ES PROTEGER EL ELEMENTO TRANSDUCTOR. LOS TRANSDUCTORES CON CUÑA PARA INMERSIÓN, DE HAZ EN ÁNGULO Y DE LÍNEA DE DEMORA TIENEN EL PROPÓSITO ADICIONAL DE SERVIR COMO TRANSFORMADOR ACUSTICO ENTRE LA IMPEDANCIA ACÚSTICA DEL ELEMENTO ACTIVO Y EL AGUA. TRANSDUCTOR ALCANZA EL ESTADO DESPOLARIZADO DEBIDO A LA ALTA TEMPERATURA Y PIERDE EL EFECTO PIEZOELÉCTRICO (TEMPERATURA DE CURIE). CERÁMICAS POLARIZADAS MATERIALES CERÁMICOS QUE SON SINTERIZADOS (COMPACTADOS), CALENTADOS (APROXIMADAMENTE 1000 GRADOS C) Y POLARIZADOS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN VOLTAJE DIRECTO DE UNOS MILES DE VOLTIOS POR CENTIMETRO DE ESPESOR.

LA POLARIZACIÓN ES EL PROCESO QUE HACE QUE ESTOS MATERIALES SE COMPORTEN COMO ELEMENTOS PIEZOELÉCTRICOS.

VENTAJAS DE LAS LÍNEAS DE DEMORA (CUÑAS) CONSTRUYEN EL CONTORNO DEL MATERIAL A SER PROBADO. RESISTENCIA AL CALOR. BUENA RESOLUCIÓN DE SUPERFICIE CERCANA. DEMORAS (CUÑAS) INTERCAMBIABLES. EXISTEN LAS DE TIPO BLANDAS Y DURAS.

BLANDA LIGERA PÉRDIDA DE SENSIBILIDAD. BUENA PARA SUPERFICIES RUGOSAS, PLATOS REEMPLAZABLES, POBRE RESOLUCIÓN DE SUPERFICIE CERCANA.

DURA MAS SENSIBLE, DURADERA, LA SUPERFICIE CERCANA PODRÍA SER UN PROBLEMA. NO ES BUENA EN SUPERFICIES RUGOSAS, (SI SE DESGASTAN DEBEN SER REEMPLAZADAS) EL AIRE ES UN MEDIO POBRE PARA TRANSFERIR ULTRASÓNICAS DENTRO DE LÍQUIDOS O SÓLIDOS.

VIBRACIONES

EL AGUA ES UN CONTINUACIÓN.

MUESTRA

ACOPLADOR

COMÚN

Lóbulos secundarios

COMO

SE

Agua

Transductor Dirección principal del haz de sonido Lóbulos secundarios

A

 LA MAYOR PARTE DE LA ENERGÍA ULTRASÓNICA ESTÁ CONCENTRADA A LO LARGO DE LA LÍNEA CENTRAL DEL HAZ.  LOS LÓBULOS SECUNDARIOS O DE LADO SE FORMAN EN LA CARA DEL TRANSDUCTOR E IRRADIAN DESDE LA DIRECCIÓN PRINCIPAL DE RECORRIDO DEL SONIDO.  ESTOS LÓBULOS SECUNDARIOS REPRESENTAN INTENSIDADES ALTAS Y BAJAS EN EL BORDE DEL HAZ.

ÁREAS

DE

 DEBIDO A LOS LÓBULOS SECUNDARIOS, EL ANCHO ÚTIL DE UN HAZ TRANSDUCTOR ES MENOR QUE EL ANCHO FISICO DEL TRANSDUCTOR.  EL DIÁMETRO DEL TRANSDUCTOR TIENE UN INFLUENCIA DEFINIDA EN EL HAZ DE SONIDO TRANSMITIDO A TRAVÉS DEL MEDIO.

PARA UNA FRECUENCIA DADA, UN TRANSDUCTOR MAS PEQUEÑO TIENE UN MAYOR ÁNGULO DE DIFUSIÓN DEL HAZ QUE UN TRANSDUCTOR DE MAYOR DIÁMETRO:

• CAMBIANDO LA FRECUENCIA DE VIBRACIÓN DEL TRANSDUCTOR TAMBIÉN CAMBIARÁ LA DIFUSIÓN DEL HAZ. • LA DIVERGENCIA ES INVERSAMENTE PROPORCION A L A LA FRECUENCIA. • UN TRANSDUCTOR DE ALTA FRECUENCIA TIENE UNA MENOR DIVERGENGIA DEL HAZ DE SONIDO QUE UN TRANSDUCTOR DE BAJA FRECUENCIA. • LA DIVERGENCIA DEL HAZ PUEDE SER REDUCIDA INCREMENTANDO LA FRECUENCIA DEL TRANSDUCTOR DE DIÁMETRO MAYOR. A MAYOR DIAMETRO MENOR DIVERGENCIA

 LA CANTIDAD DE HAZ DIFUNDIDO ES DETERMINADA POR LA SIGUIENTE ECUACIÓN:

Frecuencia MC

 CM

1.0

Diametro del Transductor (D) Pulg. 3/8

1/2

3/4

1.0

0.581

48o 10’

34o

21o 52’

16o 13’

2.25

0.259

19o 23’

14o 25’

9o 33’

7o 9’

5.0

0.116

8o 34’

6o 25’

4o 16’

3o 12’

DIAMETRO DEL CRISTAL ONDA LONGITUDINAL ULTRASONICA EN ACERO

Lóbulos Secundarios

DIFUSION DEL HAZ

DIFUSION DEL HAZ

5. ATENUACIÓN, IMPEDANCIA ACÚSTICA Y RESONANCIA

LECCIÓN 5 ATENUACIÓN, IMPEDANCIA ACÚSTICA Y RESONANCIA COMO SE MUESTRA A CONTINUACIÓN, UN HAZ DE ENERGÍA DE SONIDO DIVERGERA MIENTRAS ESTE SE MUEVE A TRAVÉS DEL MATERIAL Y LA INTENSIDAD (ENERGÍA) DECRECE CON LA DISTANCIA DESDE EL TRANSDUCTOR Y DESDE EL CENTRO DEL HAZ. Especimen de prueba

Transductor

Zona cercana

ATENUACIÓN POR ABSORCIÓN/ DIFRACCIÓN

Zona lejana

ATENUACION POR DISPERSIÓN ABSORCION DIFRACCIÓN

PARA UN TRANSDUCTOR DE TAMAÑO DADO: •TRANSDUCTORES DE ALTA FRECUENCIA PRODUCEN MAYOR ESTRECHAMIENTO DEL HAZ DE SONIDO QUE LOS TRANSDUCTORES DE BAJA FRECUENCIA. A MODO DE ILUSTRACIÓN, EL ULTRASONIDO PUEDE SER VISTO COMO UN ESTRECHADOR DEL HAZ EN FORMA DE CONO, EL CUAL ES DIVIDIDO EN DOS ZONAS. • LA INTENSIDAD EN LA ZONA CERCANA VARIA IRREGULARMENTE DEBIDO A LA INTERACCIÓN DE LA ONDA DE SONIDO CERCA DEL TRANSDUCTOR. ESTO IMPIDE UNA DETECCIÓN CONFIABLE DE DISCONTINUIDADES CERCA DE LA SUPERFICIE. • EN LA ZONA LEJANA, LA INTENSIDAD (ENERGÍA) DECRECE CONSTANTEMENTE DEBIDO TANTO A LA ATENUACIÓN COMO A LA DIVERGENCIA DEL HAZ.

Especimen (material) Transductor (receptor)

Transductor (transmite) Zona lejana

LA INTENSIDAD EN EL PUNTO “Y” ES MENOR QUE EN EL PUNTO “X”. ATENUACIÓN ES EL TÉRMINO USADO PARA DESCRIBIR LA CONDICIÓN DE PÉRDIDA DE ENERGÍA. LA RAZÓN PRIMARIA PARA LA ATENUACIÓN ES LA ABSORCIÓN Y LA DISPERSIÓN DE LA ENERGÍA DEL ULTRASONIDO (ASUMIENDO QUE ES UN MATERIAL SIN DEFECTOS) - ZONA CERCANA / ZONA DE FRESNEL. - ZONA LEJANA / FRAUNHOFER.

EL FENÓMENO INHERENTE A LA INTERRELACIÓN ENTRE EL SONIDO Y LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL ES LA “IMPEDANCIA ACÚSTICA”. ESTE TÉRMINO NO DEBE SER CONFUNDIDO CON “ATENUACIÓN”. “LA IMPEDANCIA ACÚSTICA” (Z) SE DEFINE COMO EL PRODUCTO DE LA DENSIDAD () Y LA VELOCIDAD DEL SONIDO (V) EN UN MATERIAL DADO. IMPEDANCIA = DENSIDAD X VELOCIDAD, ó Z=  * V A CONTINUACIÓN SE MUESTRAN VALORES DE IMPEDANCIA PARA MATERIALES TÍPICOS:

LA ATENUACION SE DEFINE COMO LA PERDIDA DE ENERGIA (ACUSTICA) POR UNIDAD DE DISTANCIA PARA LA PROPAGACION DE ONDAS ULTRASONICAS, LA CONSTANTE ATENUACIÓN α ESTA DADA POR:

I2  2 e I1 DONDE α = CONSTANTE DE ATENUACIÓN.

I2  PROPORCION DE INTENSIDADES EN DOS I1 PUNTOS SEPARADOS A UNA UNIDAD DE DISTANCIA

I1  I 2

TRES CAUSAS DE ATENUACIÓN • DIFRACCIÓN. • DISPERSIÓN. • ABSORCIÓN. UN dB DE PÉRDIDA POR PULGADA DE MATERIAL. DIFRACCIÓN ES LA HABILIDAD DE LAS ONDAS DE BORDEAR EL TAMAÑO Y FORMA DE LOS GRANOS METALOGRAFICOS / DISCONTINUIDADES EN SU TRAYECTORIA.

 SI LA ENERGÍA ACÚSTICA ES TRANSMITIDA DENTRO DE DOS PIEZAS IDENTICAS DE ACERO PERFECTAMENTE ENLAZADAS, ENCONTRAMOS QUE EL SONIDO TIENE LA MISMA VELOCIDAD A TRAVÉS DE AMBAS CON UNA PROPORCIÓN DE IMPEDANCIA DE 1.

UNA RAZÓN DE PROPORCIÓN YA SEA MENOR O MAYOR QUE 1 A 1 ES MENOR QUE LA IDEAL. COMO SE MUESTRA DEBAJO UNA GRAN PORCIÓN DEL HAZ DE SONIDO EN UNA INTERFASE AGUA A ACERO REFLEJARA HACIA EL TRANSDUCTOR Y NUNCA ENTRARA EN LA PARTE.

Agua Transductor

Haz de sonido Acero

PARA DETERMINAR CUANTA ENERGÍA ES REFLEJADA USTED PUEDE USAR LA SIGUIENTE FÓRMULA:

 Z1  Z 2   FACTOR DE REFLEXION    Z1  Z 2  Z  IMPEDANCIA ACUSTICA

2

EN LA ILUSTRACION ANTERIOR, QUE CANTIDAD DE ENERGIA DE SONIDO ES REFLEJADA EN UNA INTERFASE AGUA - ACERO? 2

 4.56  .149   4.411    R     88%  4.56  .149   4.709  2

IMPEDANCIA ACÚSTICA (Z) Z=DENSIDAD (P) X VELOCIDAD (V) 

Z : ES LA RESISTENCIA QUE OFRECEN LAS PARTÍCULAS DEL MATERIAL A SER MOVIDAS DE SU POSICIÓN DE EQUILIBRIO.

• UNA INTERFASE ACÚSTICA ES LA FRONTERA ENTRE DOS MATERIALES DE IMPEDANCIA ACÚSTICA DIFERENTE

.

NOTA: A MAYOR DIFERENCIA DE IMPEDANCIA ACÚSTICA, MAYOR % DE REFLEXIÓN.

IMPEDANCIA ACÚSTICA (Z)

IMPEDANCIA SÓNICA (ACUSTICA) LAS VARIACIONES EN LA IMPEDANCIA SÓNICA AFECTAN LA AMPLITUD DE UNA INDICACIÓN DE DISCONTINUIDAD. EJ.: UNA GRIETA, HUECO, O DISCONTINUIDAD CREA UNA FRONTERA DE MATERIAL Y TIENE UNA MUY ALTA RAZÓN DE IMPEDANCIA. LA ESCORIA, LA CUAL ES UNA INCLUSIÓN NO METALICA, TIENE UNA IMPEDANCIA CERCANA A LA DEL MATERIAL. ALGUNA ENERGÍA SE PROPAGARÁ A TRAVÉS DE LA INCLUSIÓN NO METALICA Y CONTINUARA HACIA LA SUPERFICIE POSTERIOR DEL MATERIAL.

REFLEXIÓN

METAL

GAS

100%

EL PORCENTAJE ESPECÍFICO DE LA ENERGÍA REFLEJADA DEPENDE DE LAS RAZONES DE LOS MATERIALES. REFLEXIÓN PARCIAL

Metal

Líquido

ONDAS ULTRASÓNICAS SON ONDAS MECÁNICAS A DIFERENCIA, POR EJEMPLO QUE: - LUZ Y RAYOS X LAS CUALES SON ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.

RESONANCIA: ES LA CARACTERÍSTICA DE UN CUERPO VIBRANTE PARA RESONAR O VIBRAR EN ARMONÍA CON UNA FUENTE DE VIBRACIÓN. COMO EJEMPLO, UNA CONDICIÓN DE RESONANCIA EXISTIRÁ EN CUALQUIER MOMENTO QUE UNA ONDA LONGITUDINAL CONTINUA SEA INTRODUCIDA EN UN MATERIAL Y REFLEJADA “EN FASE” CON LA ONDA QUE LLEGA.

Acoplante Ondas Permanentes

Transductor

LA RESONANCIA OCURRIRÁ SOLAMENTE CUANDO EL ESPESOR DEL MATERIAL ES IGUAL A MEDIA LONGITUD DE ONDA O A UN MÚLTIPLO EXACTO DE MEDIA LONGITUD DE ONDA. A CONTINUACION SE MUESTRA UNA “FRECUENCIA FUNDAMENTAL” Y SUS MULTIPLOS DENOMINADOS “ARMONICOS”. Pieza de Prueba

Transductor

 LAS PRIMERAS UNIDADES ULTRASONICAS EMPLEARON EL PRINCIPIO DE RESONANCIA Y FUERON COMUNMENTE USADAS PARA LA MEDICION DE ESPESORES E INSPECCION DE UNIONES O LAMINACIONES.  SIN EMBARGO LAS UNIDADES DE PULSO-ECO HAN SIDO REFINADAS PARA EJECUTAR LA MAYORIA DE ESTAS FUNCIONES Y LOS INSTRUMENTOS DE RESONANCIA SON RARAMENTE USADOS.  LA RESONANCIA OCURRE CUANDO EL ESPESOR DEL MATERIAL ES IGUAL A MEDIA LONGITUD DE ONDA O SUS MULTIPLOS EXACTOS.  LA LONGITUD DE ONDA PUEDE SER MODIFICADA VARIANDO LA FRECUENCIA.  LA FRECUENCIA DE RESONANCIA FUNDAMENTAL ES LA FRECUENCIA MAS BAJA A LA CUAL EL MATERIAL RESONARA.  LOS ARMONICOS SON MULTIPLOS EXACTOS DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA FUNDAMENTAL (MINIMA)

LA FRECUENCIA DE RESONANCIA FUNDAMENTAL PUEDE ENCONTRADA MEDIANTE:

V F 2T

A

SER

F = FRECUENCIA DE RESONANCIA FUNDAMENTAL. V = VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL. T = ESPESOR DEL MATERIAL.

B

 COMO MUESTRA EN EL GRÁFICO ANTERIOR EN “A” LA FRECUENCIA HA SIDO AJUSTADA HASTA QUE UNA “RESONANCIA” DE ONDA HA SIDO ESTABLECIDA.  SI EL TRANSDUCTOR ES MOVIDO A LA POSICIÓN “B”, EL MATERIAL DEJARA DE RESONAR HASTA QUE LA FRECUENCIA (LONGITUD DE ONDA) SEA AJUSTADA NUEVAMENTE A LA RESONANCIA ESTABLECIDA TAL COMO SE MUESTRA.

6. VISUALIZACIÓN DE INDICACIONES ULTRASÓNICAS

LECCIÓN 6 VISUALIZACIÓN DE INDICACIONES ULTRASÓNICAS EXISTEN TRES TIPOS BÁSICOS DE DISPLAYS VISUALES QUE PUEDEN SER COMÚNMENTE ÚTILIZADOS PARA EVALUAR LA SONORIDAD O CALIDAD DE UN MATERIAL BAJO PRUEBA: A - SCAN, B - SCAN Y C - SCAN. A - SCAN ES UN DISPLAY DE “AMPLITUD CONTRA TIEMPO”. EL CUAL INDICA UNA DISCONTINUIDAD USANDO UN “PIP” EN UN TUBO DE RAYOS CATÓDICOS (CRT). LA PRESENTACIÓN A - SCAN, SE LEE DE IZQUIERDA A DERECHA. LA ALTURA DE UN PIP PUEDE SER COMPARADA CON LA ALTURA DE UN PIP DE UN REFLECTOR DE REFERENCIA CONOCIDO PARA DAR UNA INDICACIÓN DE TAMAÑO DE DISCONTINUIDAD RELATIVO.

A Reflexión de superficie frontal. B Respuesta de la discontinuidad. C Reflexión de superficie posterior.

Pantalla del osciloscopio

LA PRESENTACIÓN B - SCAN, COMO SE MUESTRA DEBAJO. UTILIZA TÍPICAMENTE UNA PANTALLA DE OSCILOSCOPIO PARA VISUALIZAR UNA VISTA DE SECCIÓN CRUZADA DEL MATERIAL QUE ESTA BAJO PRUEBA. LA IMAGEN ES RETENIDA EN EL CRT POR UN TIEMPO SUFICIENTE PARA EVALUAR LA MUESTRA Y FOTOGRAFIAR LA PANTALLA PARA UN REGISTRO PERMANENTE. Pantalla el osciloscopio Temporizador

Haz Intensidad

Transductor Especimen de prueba

Amplificador

Pulsador

Defectos Papel tratado químicamente

EL C - SCAN ES UNA PRESENTACIÓN DE “VISTA EN PLANTA” SIMILAR A UNA IMAGEN DE RAYOS X. COMO SE MUESTRA A CONTINUACIÓN , EL C - SCAN MUESTRA LA FORMA Y UBICACIÓN DE LA DISCONTINUIDAD, PERO NO MUESTRA LA PROFUNDIDAD.

DISCONTINUIDADES

NO PROFUNDIDAD C – SCAN PRESENTATION

EL BARRIDO ULTRASÓNICO DE ALTA VELOCIDAD GENERALMENTE ÚTILIZA LA PRESENTACIÓN C - SCAN . ALGUNOS REGISTRADORES USAN PAPEL TRATADO QUÍMICAMENTE. EL MOVIMIENTO DEL TRANSDUCTOR RECORRE LA SUPERFICIE BAJO PRUEBA. Transductor

Enlace electromecánico

Alimentador de papel

Movimiento del Transductor

Discontinuidad Movimiento del transductor en dirección Y

LA VENTAJA DEL C – SCAN: ES SU VELOCIDAD Y HABILIDAD PARA PRODUCIR UN REGISTRO PERMANENTE. SIN EMBARGO, EL “C” SCAN MUESTRA SOLAMENTE LONGITUD Y ANCHO, PERO NO PROFUNDIDAD.

SE MUESTRA UN PUENTE / MANIPULADOR TÍPICO PARA UNA PRUEBA DE INMERSIÓN ULTRASÓNICA BÁSICA. CUANDO VA A SER REALIZADO UN C SCAN, LOS MOTORES ELECTRICOS SON ÚTILIZADOS PARA ACTIVAR LOS MECANISMOS DE RECORRIDO Y DE MOVIMIENTOS HACIA ARRIBA Y ABAJO DEL TUBO DE BÚSQUEDA.

CABLE COAXIAL

TUBO DE SCANER

MANIPULADOR

TANQUE

PUENTE

TRANSDUCTOR ESPECIMEN A EVALUAR PLATAFORMA GIRATORIA PARA APOYAR AL MATERIAL DE PRUEBA

Voltios

UNA PRESENTACIÓN A - SCAN TÍPICA ES PRESENTADA DEBAJO ÚTILIZANDO PRUEBA DE CONTACTO CON UN TRANSDUCTOR DE HAZ EN ÁNGULO.

Pulso inicial Reflexión de la superficie posterior Reflexión de la falla

Unidades de tiempo

TRANSDUCTOR DE INMERSIÓN OFRECE TRES (3) VENTAJAS IMPORTANTES SOBRE EL TRANSDUCTOR DE CONTACTO. •EL ACOPLAMIENTO UNIFORME REDUCE LAS VARIACIONES DE SENSIBILIDAD. •REDUCCIÓN DEL TIEMPO DE BARRIDO (BARRIDO AUTOMATIZADO). •EL ENFOQUE DEL TRANSDUCTOR DE INMERSIÓN SENSIBILIDAD A LOS REFLECTORES PEQUEÑOS.

INCREMENTA

LA

ONDAS TRANSVERSALES, SUPERFICIALES Y DE PLATO REQUIEREN ELASTICIDAD Y RIGIDEZ, LA ONDA TRANSVERSAL (SHEAR) ES APROXIMADAMENTE LA MITAD DE LA VELOCIDAD DE LA ONDA LONGITUDINAL. LA VELOCIDAD DE LA ONDA SUPERFICIAL ES APROXIMADAMENTE EL 90% DE LA ONDA TRANSVERSAL.

INSPECCION UT C – 2 BLADES

PRUEBAS STANDARDS

ONDAS TRANSVERSALES, SUPERFICIALES Y DE PLATO REQUIEREN ELASTICIDAD Y RIGIDEZ, LA ONDA TRANSVERSAL (SHEAR) ES APROXIMADAMENTE LA MITAD DE LA VELOCIDAD DE LA ONDA LONGITUDINAL. LA VELOCIDAD DE LA ONDA SUPERFICIAL ES APROXIMADAMENTE EL 90% DE LA ONDA TRANSVERSAL. Onda Longitudinal

Dirección de oscilación

Dirección de propagación

MODOS DE ONDA LA HABILIDAD DE UN MATERIAL DADO PARA SOPORTAR UN MODO DE ONDA DETERMINADO DEPENDE DE : • LA ELASTICIDAD: UNA PROPIEDAD DE SÓLIDO, LÍQUIDOS Y GASES. • LA RIGIDEZ: UNA PROPIEDAD SOLAMENTE DE LOS SÓLIDOS.

UN BLOQUE DE CALIBRACIÓN (BLOQUE DE PRUEBA IIW) SE MUESTRA A CONTINUACIÓN A UNA DISTANCIA CONOCIDA DE 4 PULG. DESDE LA SUPERFICIE CURVA. ÚTILIZANDO LOS CONTROLES DE BARRIDO Y DEMORA. LOS PIPS SON AJUSTADOS PARA MOSTRAR MULTIPLOS DE 4 PULG. EN EL CRT.

NOTCH

4”

SI EL BLOQUE DE CALIBRACIÓN DEL HAZ EN ÁNGULO MINIATURA MOSTRADO DEBAJO FUESE USADO PARA CALIBRAR LA PANTALLA CRT ANTERIOR DONDE APARECERIAN LOS PIPS?

HAZ EN ANGULO MINIATURA

DEPENDIENDO DE LA DIRECCIÓN DEL HAZ DE ÁNGULO DE PRUEBA. LOS PIPS APARECERIAN LO MISMO A 1, 4 O 7 PULG. O A 2, 5 Y 8 PULG.

LA TÉCNICA DE HAZ EN ÁNGULO ES FRECUENTEMENTE UTILIZADA PARA INSPECCIÓN DE SOLDADURAS.

TÍPICAMENTE, LA SOLDADURA DEBE SER INSPECCIÓNADA EN EL 1ER O 2DO TRAMO SIEMPRE Y CUANDO SEA POSIBLE SEGÚN SE MUESTRA EN LA FIGURA QUE SIGUE.

PARA REALIZAR LA EVALUACIÓN DE RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN CON HAZ EN ÁNGULO SE ÚTILIZA COMÚNMENTE UN CALCULADOR ULTRASÓNICO DE LECTURA DIRECTA.

• LA ESCALA HORIZONTAL A LO LARGO DE LA PARTE SUPERIOR DE LA TARJETA REPRESENTA EL NÚMERO DE PULGS. ENTRE EL TRANSDUCTOR Y EL CENTRO DE LA SOLDADURA. • LA ESCALA VERTICAL REPRESENTA EL ESPESOR DEL MATERIAL. • Y EL ARCO MUESTRA EL ÁNGULO DEL HAZ DE SONIDO.

EL SIGUIENTE ES UN EJEMPLO DE UNA INSPECCIÓN TÍPICA DE HAZ EN ÁNGULO ÚTILIZANDO EL CALCULADOR ULTRASÓNICO. UNA SOLDADURA EN DOBLE “V” CON UNA APERTURA DE 30° EN UN PLATO DE ACERO DE 2”, ÚTILIZANDO UNA ONDA TRANSVERSAL A 60° EN EL MATERIAL.

Punto de incidencia

Discontinuidad

EL SIGUIENTE PROCEDIMIENTO DEBE SER ÚTILIZADO EN LA INDICACIÓN DEL CALCULADOR: 1.

TRAZAR UNA LÍNEA REPRESENTANDO EL RECORRIDO DEL SONIDO DESDE LA ESQUINA SUPERIOR IZQUIERDA HASTA LA MARCA DE LOS 60° EN EL ARCO, Y EXTENDIENDOLA HASTA EL PUNTO DE REPRESENTACION DE LAS 2” DE ESPESOR DEL PLATO, CALIBRAR EL BARRIDO HORIZONTAL DEL CRT PARA REPRESENTAR LA DISTANCIA RECORRIDA POR EL HAZ EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA.

2.

PARA MOSTRAR LA DISTANCIA TOTAL DE SALTO DEL HAZ DE SONIDO USTED DUPLICA LOS 3 7/16” Y MARCA EL PUNTO A APROXIMADAMENTE 6 7/8” ( PUNTO “B” ARRIBA).

3.

LUEGO TRAZAR LA SOLDADURA EN “V” DE 30° EN EL DESLIZADOR PLÁSTICO O EN EL PAPEL TRANSPARENTE QUE SE DESLIZA EN AVANCE Y RETROCESO SOBRE EL CALCULADOR.

4.

COMO SE MUESTRA ENCIMA UNA DISCONTINUIDAD ES VISUALIZADA EN LA PANTALLA DEL CRT A 5.5”. POSTERIORMENTE EL OPERADOR MIDE LA DISTANCIA ENTRE EL CENTRO DEL TRANSDUCTOR (PUNTO DE SALIDA) Y EL CENTRO DE LA SOLDADURA (4 5/8”) Y DESLIZA EL PAPEL TRANSPARENTE A LA MISMA DISTANCIA.

5.

LA POSICIÓN DE LA DISCONTINUIDAD ES INDICADA Y PUEDE SE EVALUADA.

7. TRANSDUCTORES ULTRASÓNICOS Y BLOQUES DE REFERENCIA

TRANSDUCTORES ULTRASÓNICOS Y BLOQUES DE REFERENCIA TRANSDUCTORES ULTRASÓNICOS Y BLOQUES DE REFERENCIA ESTÁNDAR. EL TRANSDUCTOR ULTRASÓNICO ES EL CORAZÓN DEL SISTEMA DE PRUEBA UT.

Conector coaxial

Cubierta Conector de señal

Cubierta

Electrodos Conector de señal Cristal

Electrodos

Conexión a tierra Cristal

Transductor de haz recto (Inmersión)

Cuña plástica Transductor de haz en ángulo (Contacto)

EL MATERIAL DEL CRISTAL EN UN TRANSDUCTOR ULTRASÓNICO ESTA HECHO DE MATERIALES PIEZOELECTRICOS TALES COMO EL CUARZO, SULFATO DE LITIO Y CERÁMICAS POLARIZADAS. 1.CUARZO FUE EL PRIMER MATERIAL UTILIZADO. POSEE CARACTERÍSTICAS DE FRECUENCIA MUY ESTABLES. SIN EMBARGO, EL CUARZO ES UN POBRE GENERADOR DE ENERGÍA ACÚSTICA Y HA SIDO GENERALMENTE REEMPLAZADO POR MATERIALES MAS EFICIENTES. 2.EL SULFATO DE LITIO ES UN RECEPTOR MUY EFICIENTEMENTE DE ENERGÍA ACÚSTICA, PERO ES FRAGIL , SOLUBLE EN AGUA Y LIMITADO PARA USOS A TEMPERATURAS POR DEBAJO DE 165°F. 3.LAS CERÁMICAS POLARIZADAS PRODUCEN LOS GENERADORES MAS EFICIENTES DE ENERGÍA ACÚSTICA PERO TIENEN TENDENCIA AL DESGASTE. (EL TITANATO DE BARIO, EL METANIOBATO DE PLOMO Y EL ZIRCONATO / TITANATO DE PLOMO).

LA CAPACIDAD DE UN TRANSDUCTOR ES DESCRITA POR TRES TÉRMINOS: 1.SENSIBILIDAD, ES LA HABILIDAD PARA DETECTAR DISCONTINUIDADES PEQUEÑAS. 2.RESOLUCIÓN , ES LA HABILIDAD PARA SEPARAR REFLEXIÓNES DE SONIDO DE DOS DISCONTINUIDADES MUY CERCANAS, EN PROFUNDIDAD O EN TIEMPO. 3.EFICIENCIA, EFECTIVIDAD EN LA CONVERSIÓN DE ENERGÍA.

Cubierta

Conector coaxial

Conector de señal Respaldo

Conexión tierra

Electrodos Elemento piezoeléctrico Plancha de desgaste

Cubierta

Conector coaxial Conexión tierra

Conector de señal Respaldo Elemento piezoeléctrico

Electrodos

Cuña

Conector coaxial

Cubierta Conector de señal

Respaldo Conexión tierra Electrodos

Elemento piezoeléctrico

Transductores Ultrasónicos

Cuña Plástica

Movimiento de partículas

Dirección de la onda longitudinal

Dirección de la onda Transversal

TRANSDUCTOR •CUARZO, ES MUY DURO, INERTE QUIMICAMENTE. POBRE TRANSMISOR DE ENERGÍA. muy bueno en la recepción, soluble en agua

•SULFATO DE LITIO- ES MUY SENSIBLE PERO SE DESCOMPONE A ALTAS TEMPERATURAS. ES ADEMÁS FRÁGIL. SE ÚTILIZA EN INSPECCIÓN DE INMERSIÓN. (HERMETIZADO) •TITANATO

DE

BARIO

Y

es una cerámica

PTZ

SON

LOS

MEJORES

MATERIALES

TRANSMISORES. SE DESPOLARIZAN CON EL TIEMPO. •LAS PUNTAS DE PRUEBA DE MATERIALES CERÁMICOS SUFREN CON EL PASO DEL TIEMPO.

ALTA TEMPERATURA •LOS TRANSDUCTORES ALCANZAN EL ESTADO DE DESPOLARIZACIÓN DEBIDO A LAS ALTAS TEMPERATURAS (APROX. 300°F), DEPENDE DE CADA MATERIAL •PÉRDIDA DEL EFECTO PIEZOELECTRICO.

PUNTO DE CURIE PARA CADA MATERIAL PIEZOELECTRICO, EXISTE UNA TEMPERATURA CARACTERÍSTICA DENOMINADA PUNTO DE CURIE. CUANDO UN ELEMENTO CERAMICO ES CALENTADO POR ENCIMA DEL PUNTO DE CURIE, ESTE SUFRE PERMANENTE Y COMPLETAMENTE LA PÉRDIDA DE SU ACTIVIDAD PIEZOELÉCTRICA. A

ELEVADAS

TEMPERATURAS

ENVEJECIMIENTO.

SE

ACELERA

EL

PROCESO

DE

Sensibilidad : Habilidad para detectar el eco desde reflectores pequeños.

Resolución : Habilidad para visualizar reflectores separadamente a diferencias de distancia muy pequeñas.

RESOLUCIÓN, PARA MEJORAR LA RESOLUCIÓN USTED DEBE: - UTILIZAR LÍNEA DE RETENCIÓN DE SIMPLE ELEMENTO. - DISMINUIR EL RESONANCIA).

VOLTAJE

DEL

PULSO

INICIAL

(REDUCIENDO

- INCREMENTAR LA AMORTIGUACIÓN MECÁNICA. POTENCIA RESOLUTIVA - ES LA HABILIDAD PARA VISUALIZAR SEPARADAMENTE REFLECTORES LOCALIZADOS A DISTANCIAS DIFERENTES MUY CERCANAS ENTRE SI. - LA POTENCIA RESOLUTIVA DE UN TRANSDUCTOR ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A SU ANCHO DE BANDA. - ANCHO DE BANDA ES UNA FUNCIÓN DE LA AMORTIGUACIÓN PRODUCIDA POR LA CARGA MECÁNICA EN LAS CARAS DEL TRANSDUCTOR.

• LA SENSIBILIDAD DE UN TRANSDUCTOR ES DETERMINADA POR SU HABILIDAD PARA DETECTAR UN HUECO PLANO DE CIERTO TAMAÑO, A UNA PROFUNDIDAD ESPECÍFICA, EN UN BLOQUE DE REFERENCIA ESTÁNDAR. • MIENTRAS

MENOR

ES

EL

HUECO

DETECTADO,

MAYOR

ES

LA

SENSIBILIDAD. • LA SENSIBILIDAD DEL TRANSDUCTOR ES MEDIDA POR LA AMPLITUD DE SU RESPUESTA A UNA DISCONTINUIDAD ARTIFICIAL EN UN BLOQUE DE REFERENCIA STANDARD. • EL BLOQUE DE REFERENCIA ES NECESARIO PORQUE AÚN LOS TRANSDUCTORES DEL MISMO TAMAÑO, FRECUENCIA Y MATERIAL NO SIEMPRE

PRODUCEN

REFLECTOR DADO.

LA MISMA AMPLITUD

DE

SEÑAL

PARA UN

Transductor

Block de referencia

LA RESOLUCIÓN ES LA HABILIDAD PARA SEPARAR (DISTINGUIR ENTRE) LAS REFLEXIONES DE SONIDO DESDE UNA DISCONTINUIDAD CERCANA A UNA FRONTERA O DOS DISCONTINUIDADES MUY CERCANAS EN PROFUNDIDAD O TIEMPO.

• EL AMORTIGUAMIENTO DETIENE LA RESONANCIA O VIBRACIONES. • REFUERZO /BLOQUE DE AMORTIGUACIÓN. • EL BLOQUE DE AMORTIGUACIÓN CONTROLA LA RESONANCIA DEL CRISTAL. • EL BLOQUE DE AMORTIGUACIÓN ABSORBE LAS ONDAS DE SONIDO POSTERIORES. LA AMORTIGUACIÓN DETIENE LA VIBRACIÓN MEJOR RESOLUCIÓN PERO MENOS PENETRACIÓN.

D

P

INVERSAMENTE PROPORCIONALES

REFUERZO  CUANDO LA IMPEDANCIA ACÚSTICA DEL REFUERZO ES IGUAL A LA IMPEDANCIA ACÚSTICA DEL ELEMENTO ACTIVO EL RESULTADO SERÁ UN TRANSDUCTOR ALTAMENTE AMORTIGUADO QUE TENDRÁ BUEN RANGO DE RESOLUCIÓN PERO PODRÍA TENER MENOR AMPLITUD DE SEÑAL.

 SI EXISTE FALTA DE CORRESPONDENCIA EN LA IMPEDANCIA ACÚSTICA ENTRE EL ELEMENTO Y EL REFUERZO, MAS ENERGÍA DE SONIDO SERÁ REFLEJADA HACIA ADELANTE EN EL MATERIAL DE PRUEBA / RESULTANDO EN UN TRANSDUCTOR CON MAS BAJA RESOLUCIÓN PERO MAYOR SENSIBILIDAD.

Decibeles / dB dB Básicos / Razón de equivalencias 1 dB = 1.12:1 2 dB = 1.26:1 6 dB = 2:1 12 dB = 4:1 20 dB = 10:1

Ganancia dB / Razón de Primera y Segunda Señal

LOS MATERIALES TRANSDUCTORES SON USUALMENTE CORTADOS EN DOS FORMAS: 1.

CRISTALES CORTADOS PERPENDICULARES AL EJE X PRODUCEN ONDAS LONGITUDINALES.

2.

CRISTALES CORTADOS PERPENDICULARES AL EJE Y PRODUCEN ONDAS TRANSVERSALES.

LA MAYORÍA DE LOS CRISTALES ÚTILIZADOS PARA UT SON CORTADOS PERPENDICULARES AL EJE X. Cristal – deformación del eje

Eje - X

Eje - Y

Eje - Z

EL

TAMAÑO

ES

UNA

FACTOR

QUE

CONTRIBUYE

EN

EL

FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSDUCTOR. -A MAYOR DIÁMETRO DEL TRANSDUCTOR, MENOR DIVERGENCIA DEL HAZ DE SONIDO PARA UNA FRECUENCIA DADA. -LOS

PEQUEÑOS

TRANSDUCTORES

DE

ALTA FRECUENCIA SON

MEJORES PARA DETECTAR DISCONTINUIDADES MUY PEQUEÑAS. 3.MIENTRAS MAYOR ES EL TRANSDUCTOR, MAS ENERGÍA DE SONIDO. 4.LOS TRANSDUCTORES GRANDES DE UN SOLO CRISTAL SON GENERALMENTE

LIMITADOS

A

LAS

BAJAS

FRECUENCIAS,

LOS

CRISTALES DE ALTA FRECUENCIA SON SUSCEPTIBLES A DAÑO DEBIDO A QUE SON MUY DELGADOS.

LA FRECUENCIA DE UN TRANSDUCTOR ES UN FACTOR IMPORTANTE EN SU APLICACIÓN. 1. EN LA MEDIDA QUE ES MAYOR LA FRECUENCIA DE UN TRANSDUCTOR, SERÁ MENOR LA DIVERGENCIA DEL HAZ DE SONIDO Y MAYOR LA SENSIBILIDAD Y LA RESOLUCIÓN. CUANDO EL HAZ DE SONIDO DIVERGE COMO SE MUESTRA DEBAJO, MENOS SONIDO TENDRÁ POSIBILIDAD DE SER REFLEJADO DESDE UNA PEQUEÑA DISCONTINUIDAD. Transductor de Alta frecuencia

Transductor de Baja frecuencia

Discontinuidad

2. EN LA MEDIDA QUE SEA MENOR LA FRECUENCIA, SERÁ MAS PROFUNDA LA PENETRACIÓN DEL SONIDO Y MAYOR LA DISPERSIÓN. LA MAYOR DIVERGENCIA DEL HAZ AYUDA EN LA DETECCIÓN DE REFLECTORES LOS CUALES NO SON PERPENDICULARES AL EJE DEL HAZ DE SONIDO.

3. EL ESPESOR DEL CRISTAL ESTA RELACIÓNADO ADEMÁS CON LA FRECUENCIA DEL TRANSDUCTOR. A MAYOR FRECUENCIA DEL TRANSDUCTOR , MÁS DELGADO SERÁ EL CRISTAL.

LA MAYORÍA DE LAS PRUEBAS ULTRASÓNICAS SE REALIZAN ENTRE 0.2 MHz Y 25 MHz Y LOS CRISTALES CORTADOS PARA USO POR ENCIMA DE LOS 10 MHZ SON DEMASIADOS DELGADOS Y FRÁGILES PARA PRUEBAS DE CONTACTO. TRANSDUCTORES CON FRECUENCIAS DE OPERACIÓN POR ENCIMA DE LOS 10MHZ SON USADOS PRINCIPALMENTE PARA PRUEBAS DE INMERSIÓN.

LOS TRANSDUCTORES PARA PRUEBAS DE CONTACTO Y PRUEBAS DE INMERSIÓN SON ESENCIALMENTE IGUALES PERO USUALMENTE NO SON INTERCAMBIABLES. LA MAYORÍA DE LOS TRANSDUCTORES DE PRUEBA DE CONTACTO TIENEN PLATOS EN EL FRENTE DEL ELEMENTO PIEZOELECTRICO PARA PROTEGERLO. UNA EXCEPCIÓN DE ESTO ES EL TRANSDUCTOR DE CUARZO. LOS TRANSDUCTORES DE CONTACTO PUEDEN SER LO MISMO DE “HAZ RECTO” O DE “HAZ EN ÁNGULO”.

Transductor A

Menor de 125 micro la rugosidad debe ser menor a 125 micras

Transductor B

Cerámica

LOS TRANSDUCTORES DE ÁNGULO RECTO USUALMENTE TIENEN UNA PLACA DE LUCITA (LUCITE) O CUARZO EN EL FRENTE DEL CRISTAL. LOS TRANSDUCTORES DE HAZ EN ÁNGULO TIENEN EL PLATO EN FORMA DE CUÑA PARA PRODUCIR EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN DESEADO. COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA ANTERIOR, EL CALCE DE LUCITA PROTEGE LA CARA DEL CRISTAL Y DETERMINA EL ÁNGULO DE INCIDENCIA DEL HAZ DE SONIDO EN LA PARTE BAJO PRUEBA.

Transductor de haz en ángulo

Transductor de haz recto Ondas Longitudinales

Ondas Transversales

Discontinuidad

LOS LENTES CILÍNDRICOS SON ÚTILIZADOS DE DOS MANERAS: 1. PARA INCREMENTAR LA SENSIBILIAD Y LA RESOLUCIÓN DEL EQUIPO. PARA CORRECCIÓN DE CONTORNO. EL LENTE PUEDE SER ESPECIALMENTE MODELADO PARA DIRIGIR LA ENERGÍA DE SONIDO PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE CURVA EN TODOS LOS PUNTOS. Transductor plano

Bocina

Transductor contorneado

Bocina

LOS LENTES ESFÉRICOS CONCENTRAN LA ENERGÍA DEL SONIDO EN UN HAZ EN FORMA DE CONO. 1.EL ENFOQUE INCREMENTA SU INTENSIDAD, PERO ACORTA SU RANGO ÚTIL. 2.MIENTRAS QUE EL LENTE CILÍNDRICO QUE SE MUESTRA EN LA FIGURA ANTERIOR TIENE UN MAYOR ANCHO, EL LENTE ESFÉRICO TIENE LA MAYOR SENSIBILIDAD. 3.EL LENTE ESFÉRICO ES FRECUENTEMENTE ÚTILIZADO CUANDO LAS PARTES EN PRUEBAS DE INMERSIÓN TIENEN UNA SUPERFICIE RUGOSA. LOS TRANSDUCTORES ENFOCADOS SE DIFERENCIAN POR SU DISTANCIA FOCAL. LAS DISTANCIAS FOCALES PEQUEÑAS EXAMINAN ÁREAS DEL MATERIAL CERCANAS A LA SUPERFICIE. LAS MAYORES DISTANCIAS FOCALES SON PARA ÁREAS MAS PROFUNDAS.

LA PUNTA DE PRUEBA DE HAZ EN ÁNGULO PUEDE SER UTILIZADA ADEMÁS PARA GENERAR ONDAS DE SUPERFICIE. COMO HEMOS ANALIZADO. LAS ONDAS DE SUPERFICIE SON GENERADAS CUANDO EL ÁNGULO INCIDENTE DEL HAZ DE SONIDO ALCANZA EL SEGUNDO ÁNGULO CRÍTICO O SUPERIORES. LA MAYORÍA DE LOS TRANSDUCTORES DE HAZ EN ÁNGULO SON

IDENTIFICADOS

POR

LA ONDA TRANSVERSAL

REFRACTADA

PRODUCIDA (70°, 60°, ETC) EN UN MATERIAL ESPECÍFICO, USUALMENTE ACERO Y ALUMINIO.

LOS LENTES ACÚSTICOS ESFÉRICOS Y CILÍNDRICAMENTE CONFORMADOS SON AÑADIDOS COMÚNMENTE A LOS TRANSDUCTORES DE TIPO DE INMERSIÓN. ELLOS SON USADOS PARA: 1. MEJORAR LA SENSIBILIDAD Y LA RESOLUCIÓN. 2. COMPENSACIÓN DE CONTORNOS DE PARTES BAJO PRUEBA. 3. EXAMINAR UNA PROFUNDIDAD DADA DE LA PARTE BAJO PRUEBA MAS CUIDADOSAMENTE. 4. LOS LENTES CONFORMADOS CILÍNDRICAMENTE ENFOCAN LA ENERGÍA DEL SONIDO A UNA LÍNEA, LOS LENTES CONFORMADOS ESFÉRICAMENTE ENFOCAN LA ENERGÍA DE SONIDO A UN PUNTO. LÍNEA

Agua Transductor Haz Metal

Lente acústico

LOS TRANSDUCTORES EXISTEN EN DIVERSAS FORMAS TAMAÑOS Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS. ENTRE LOS TIPOS COMÚNES SE INCLUYEN DE PINCEL, DE DOBLE ELEMENTO, DE SIMPLE ELEMENTO, DE HAZ EN ÁNGULO, ENFOCADO, MOSAICO, CONTACTO E INMERSIÓN.

Recibe Recibe

Transmite

Barrido del sonido

Lado por lado

Transmite Barrido del sonido

LOS TRANSDUCTORES DE DOBLE ELEMENTO TIENEN MEJOR RESOLUCIÓN DE SUPERFICIE CERCANA PORQUE EL RECEPTOR PUEDE RECIBIR SEÑALES DE DISCONTINUIDAD ANTES QUE EL TRANSMISOR COMPLETE SU TRANSMISIÓN.

Discontinuidad oscurecidad por pulso inicial

Cable coaxial

Transductor Discontinuidad

barrido

Especimen de prueba

BLOQUES DE REFERENCIA STANDARD EN PRUEBAS ULTRASÓNICAS, LAS DISCONTINUIDADES SON USUALMENTE COMPARADAS CON UNA REFERENCIA ESTÁNDAR. EL ESTÁNDAR PODRÍA SER UNO DE VARIOS BLOQUES DE REFERENCIA O CONJUNTOS DE BLOQUES ESPECIFICADOS PARA UNA PRUEBA DADA. LOS BLOQUES DE REFERENCIA VIENEN EN MUCHAS FORMAS Y TAMAÑOS DIFERENTES. BLOQUE TIPICO A = Diametro de FBH. B = Distancia del metal desde la superficie de prueba hacia FBH. C = Distancia del metal desde la superficie de prueba hacia la parte inferior del bloque.

4340-4-0500 : Material Acero AISI 4340, 4/64” (A), 5” (B)

LA MAYORIA DE LOS BLOQUES DE REFERENCIA TIENE EN COMÚN LO SIGUIENTE: 1.

SON CONSTRUIDOS SELECCIONADOS.

DE

2.

EL MATERIAL DEBE TENER LA ADECUADA ATENUACIÓN, TAMAÑO GRANULAR, TRATAMIENTO DE CALOR Y ESTAR LIBRE DE DISCONTINUIDADES.

3.

TODAS LAS PRECISIÓN

4.

TODO HUECO DEBE SER DE FONDO PLANO Y TENER UN DIÁMETRO ESPECÍFICO PARA SER UN REFLECTOR IDEAL.

5.

EL DIÁMETRO DE LOS HUECOS TALADROS EN LOS LADOS DEBE SER CUIDADOSAMENTE CONTROLADO.

DIMENSIONES

MATERIALES

DEBEN

SER

CUIDADOSAMENTE

MAQUINADAS

CON

TRES

CONJUNTOS

COMÚNMENTE

USADOS

DE

BLOQUES

DE

REFERENCIA ESTÁNDAR SON: -BLOQUES

DE

AMPLITUD

DISCONTINUIDADES

DE

-

ÁREA

TAMAÑOS

SON

ESTÁNDAR

DIFERENTES,

A

LA

PARA MISMA

PROFUNDIDA. -BLOQUES

DE

AMPLITUD

DISCONTINUIDADES

DEL

–

DISTANCIA SON

MISMO

TAMAÑO

ESTÁNDAR A

PARA

DIFERENTES

PROFUNDIDADES. -EXISTEN CONJUNTOS BÁSICOS ASTM DE BLOQUES DE AMPLITUD, DE ÁREA Y DISTANCIA; SE CUENTA CON DIEZ BLOQUES DE 2 PULGADAS DE DIÁMETRO, COMO SE MUESTRA A CONTINUACIÓN:

OTRO TIPO DE BLOQUE DE CALIBRACIÓN ES EL BLOQUE IIW (INSTITUTO INTERNACIONAL DE SOLDADURA) ESTE SUMINISTRA LO SIGUIENTE: VERIFICACIÓN DE DISTANCIAS CONOCIDAS Y RELACIONES ANGULARES, VERIFICA EL ÁNGULO DEL TRANSDUCTOR Y PUNTO DE SALIDA DEL HAZ, Y CHEQUEA LA RESOLUCIÓN DEL TRANSDUCTOR.

PUNTO DE SALIDA DEL TRANSDUCTOR

EN PRUEBAS DE CONTACTO DE HAZ EN ÁNGULO, EL PUNTO DE SALIDA DEL HAZ DEL TRANSDUCTOR DEBE SER CONOCIDO PARA DETERMINAR EXACTAMENTE LA UBICACIÓN DE LA DISCONTINUIDAD. EL TRANSDUCTOR ES MOVIDO HACIA DELANTE Y HACIA ATRÁS HASTA QUE PIP EN EL CRT ALCANZA LA MÁXIMA AMPLITUD. EL PUNTO FOCAL EN EL BLOQUE IIW CORRESPONDE CON EL PUNTO DE SALIDA DEL HAZ DEL TRANSDUCTOR.

CALIBRACIÓNES ESTANDARES ESPECIALES: LOS

ESTANDARES

ESPECIALES

SON

A MENUDO

USADOS

PARA

ARTÍCULOS TALES COMO SOLDADURAS, FUNDICIONES Y TUBERÍAS. NORMALMENTE LOS ESTANDARES SON DEL MISMO MATERIAL Y FORMA QUE

EL

PRODUCTO

A SER

PROBADO.

LOS

REFLECTORES

DE

REFERENCIA TALES COMO MUESCAS Y HUECOS SON ARTIFICIALMENTE AÑADIDOS AL ESTÁNDAR. VERIFICACIÓN DEL ÁNGULO DEL TRANSDUCTOR LA VERIFICACIÓN DEL ÁNGULO DEL TRANDUCTOR ES LLEVADA A CABO COMO SE MUESTRA ABAJO: LA CUÑA PLASTICA DEL TRANSDUCTOR DE HAZ EN ÁNGULO ESTA SUJETA A DESGASTE EN CONDICIONES DE USO NORMALES. ESTE DESGASTE PUEDE CAMBIAR EL PUNTO DE SALIDA DEL HAZ Y EL ÁNGULO DEL HAZ DE SONIDO.

Punto de salida del Haz

Transductor de haz en ángulo

Punto focal

DESDE LA POSICIÓN MOSTRADA ARRIBA, EL TRANSDUCTOR ES MOVIDO HACIA ATRÁS Y HACIA DELANTE HASTA QUE LA REFLEXIÓN DESDE EL HUECO DE 2 PULG. MUESTRE LA AMPLITUD MÁXIMA EN EL CRT. EL ÁNGULO DEL HAZ DE SONIDO PUEDE ENTONCES SER ELEGIDO DESDE DONDE EL PUNTO DE SALIDA EN EL TRANSDUCTOR COINCIDE CON LOS GRADOS ESTAMPADOS EN EL LADO DEL BLOQUE.

 EL PUNTO DE SALIDA DEL HAZ DE SONIDO DEL TRANSDUCTOR DEBE SIEMPRE SER CHEQUEADO PRIMERO. SI LA MARCA DEL PUNTO DE SALIDA NO ES CORRECTA, ENTONCES EL CHEQUEO DEL ÁNGULO NO SERÁ EXACTO.  LA POTENCIA DE RESOLUCIÓN DE CAMPO LEJANO DEL SERVICIO DE PRUEBA PUEDE SER ESTIMADA UBICANDO UN TRANSDUCTOR DE HAZ NORMAL EN EL BLOQUE IIW COMO SE MUESTRA.  UNA BUENA RESOLUCIÓN SERÁ INDICADA SI EL INSTRUMENTO PUEDE SEPARAR SATISFACTORIAMENTE LOS PIPS DESDE LOS TRES REFLECTORES.

Transductor

Bueno

Malo

EL BLOQUE DE HAZ EN ÁNGULO MINIATURA PUEDE ADEMÁS SER USADO PARA CALIBRAR EL INSTRUMENTO PARA LA INSPECCIÓN DEL ÁNGULO DEL HAZ. EL BLOQUE MINIATURA ESTA CONCEBIDO PARA TRABAJOS DE CAMPO Y NO ES TAN COMPLETO COMO EL BLOQUE GRANDE IIW.

BLOQUES DE CALIBRACION

Bloque de Calibración tipo IIW

Tipo IIW US-1

Tipo IIW US-2

IIW Tipo Mini

Bloque de calibración miniatura de haz en ángulo o ROMPAS

AWS Bloque de calibración de Onda transversal Distancia/sensibilidad (DSC)

AWS Bloque de calibración de la distancia de la onda transversal

AWS Bloque de calibración de resolución (RC)

30 FBH Bloque de resolución de referencia

Bloque miniatura de resolución

Cuñas de calibración paso y Tapered

Bloque (DS) Distancia/Sensibilidad

Bloques Distancia /Área-Amplitud

8. INSPECCIÓN POR INMERSIÓN

INSPECCIÓN POR INMERSIÓN UNA INSTALACIÓN DE PRUEBA TÍPICA USUALMENTE INCLUYE LOS ARTÍCULOS MOSTRADOS ABAJO:

CABLE COAXIAL

TUBO DE SCANER

MANIPULADOR

TANQUE

PUENTE

TRANSDUCTOR ESPECIMEN A EVALUAR PLATAFORMA GIRATORIA PARA APOYAR AL MATERIAL DE PRUEBA

EN PRUEBAS DE CONTACTO, EL ÁNGULO IMPRESO EN LA CUÑA DE LUCITA USADA EN PRUEBAS DE HAZ EN ÁNGULO A MENUDO INDICA EL ÁNGULO DE “REFRACCIÓN” EN UN MATERIAL DADO. SIN EMBARGO, EN PRUEBAS DE INMERSIÓN, EL ÁNGULO MOSTRADO POR EL INDICADOR DE ÁNGULO EN EL MANIPULADOR ES EL “ÁNGULO DE INCIDENCIA”. ES NECESARIO AMPLICAR LA LEY DE SNELL Y CALCULAR EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN EN EL MATERIAL DE PRUEBA.

SIN 01_ = V1 SIN 02

V2

SI EL INDICADOR DE ÁNGULO MOSTRARA EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN DEL MATERIAL BAJO PRUEBA, SERIA NECESARIO CAMBIAR EL INDICADOR CADA VEZ QUE UN MATERIAL DIFERENTE FUESE INSPECCIONADO.

FRECUENCIAS DE PRUEBA, DEBIDO A QUE EL TRANSDUCTOR NO ENTRA EN CONTACTO CON EL MATERIAL EN ESTUDIO EN PRUEBAS DE INMERSIÓN, ES POSIBLE UTILIZAR CRISTALES MAS DELGADOS A MAS ALTAS FRECUENCIAS ULTRASÓNICAS. ES POSIBLE UTILIZAR FRECUENCIAS TAN ALTAS COMO 25 MHZ Y EL RANGO ES USUALMENTE DE 2.25 A 25 MHZ. LAS MAS ALTAS FRECUENCIAS DAN LA DISCONTINUIDADES.

MEJOR RESOLUCIÓN DE PEQUEÑAS

INSTALACIÓN TÍPICA DE PRUEBA

CONFIGURACION DE ENFOQUE

Línea

Enfoque cilíndrico

Enfoque esférico

TRANSDUCTORES

AGUA

AGUA

PUNTO FOCAL EN EL AGUA

PUNTO FOCAL EN PARTE DE PRUEBA

PARA UNA APLICACIÓN DE PRUEBA DE INMERSIÓN EN LA QUE SE REQUIERA UN HAZ DE SONIDO MAS AGUDO QUE EL NORMAL, DEBE SER USADO UN TRANSDUCTOR ENFOCADO. LAS LENTES ENFOCAN LA ENERGÍA DEL SONIDO EN UN PEQUEÑO Y BIEN DEFINIDO PATRON COMO SE MUESTRA : Transductor

EL RECORRIDO ADECUADO EN EL AGUA PARA UN TRANSDUCTOR ENFOCADO PUEDE SER DETERNIMADO COMO SIGUE: USANDO UN TRANSDUCTOR CON UNA DISTANCIA FOCAL DE 5” EN AGUA PARA ENFOCAR EL HAZ A UN PUNTO A 0.25” POR DEBAJO DE LA SUPERFICE DE LA PARTE DE ACERO, EL CUAL DETERMINARIA LA DISTANCIA DE RECORRIDO EN EL AGUA MEDIANTE: a. DIVIDIENDO LA VELOCIDAD DEL ACERO POR LA VELOCIDAD DEL AGUA. 6.0X 105 CM/SEC 1.5X

105

CM/SEC

=4

b. MULTIPLICANDO LA PROFUNDIDAD FOCAL DESEADA POR LA RESPUESTA 4 X .25” =1”

Transductor enfocado

c.

SUBSTRAYENDO LA RESPUESTA DE LA DISTANCIA FOCAL CONOCIDA EN EL AGUA . 5” – 1” = 4”

d. ASI, LA DISTANCIA DE RECORRIDO EN EL AGUA DEBE SER 4” AL FOCO DEL HAZ A .25” POR DEBAJO DE LA SUPERFICIE.

Lente Haz

Water Metal Nuevo punto de enfoque en el material Distancia focal en el agua

Haz refractado con gran convergencia

Divergencia mas alla del enfoque

UNA APLICACIÓN ESPECIAL DE PRUEBA DE INMERSIÓN ES CON EL “BURBUJEADOR” O “CHORREADOR” COMO SE MUESTRA DEBAJO.

AMBAS TÉCNICAS, DIRECTA Y DE HAZ ÁNGULO PUEDEN SER USADAS CON ESTE PROCESO DEPENDIENDO DEL DISEÑO DEL BURBUJEADOR (CHORREADOR).

ESPECIMEN DE PRUEBA TRANSDUCTOR

OVERFLOW

OVERFLOW AGUA ACOPLANTE

B

INSTRUMENTO ULTRASÓNICO

A

Haz Recto

Haz Angular

UNA VENTAJA DEL BURBUJEADOR ES QUE NO REQUIERE TANQUE DE INMERSIÓN. UNA TÉCNICA SIMILAR AL BURBUJEADOR (CHORREADOR) ES USAR EN PRUEBAS DE CONTACTO Y UTILIZA UNA “UNIDAD DE BÚSQUEDA IRRIGADA”. EL ACOPLADOR (AGUA) PUEDE SER ALIMENTADO A LA SUPERFICIE BAJO PRUEBA MEDIANTE UNA SERIE DE HUECOS EN BLOQUE PLÁSTICO.

LA SIGUIENTE MUESTRA UNA OPERACIÓN DE INMERSIÓN DE HAZ RECTO TÍPICA CON LA INDICACIÓN QUE SERIA EN EL CRT.

Reflexion Posterior Discontinuidad Superficie frontal Agua Superficie frontal

Pulso Inicial

Discontinuidad Superficie posterior

MATERIAL DE PRUEBA

LA DISTANCIA DE RECORRIDO EN EL AGUA DESDE EL TRANSDUCTOR A LA SUPERFICIE FRONTAL DE LA PARTE BAJO PRUEBA ES GENERALMENTE ESTABLECIDA PARA QUE SEA MAS DURADERA EN EL TIEMPO, PARA QUE PERMITA LA INSPECCIÓN DEL METAL DESDE EL FRENTE HASTA EL FONDO DEL MATERIAL.

Reflexion Posterior

Transductor

Superficie frontal Agua

MATERIAL DE PRUEBA

Distancia del agua

Pulso Inicial

LA VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL AGUA ES ALREDEDOR DE ¼ QUE EN EL ALUMINIO O EL ACERO. 1” DE AGUA APARECERA EN EL CRT EN EL MISMO INSTANTE DE TIEMPO EN EL BARRIDO QUE 0.25” DE ACERO. POR LO TANTO, UNA REGLA BASICA ES – USAR AL MENOS POR CADA PULG. DE RECORRIDO DE ACERO, 4” DE RECORRIDO DE AGUA MAS ¼”. LA TÉCNICA DE PRUEBA ILUSTRA DEBAJO: Transductor

DE HAZ EN ÁNGULO CON INMERSIÓN SE

Agua Pulso Inicial

Especimen de prueba

Discontinuidad

Superficie frontal

Discontinuidad

EL C - SCAN ES COMÚNMENTE ÚTILIZADO EN PRUEBAS DE INMERSIÓN PARA VISUALIZAR LA FORMA Y EL TAMAÑO RELATIVO DE UNA DISCONTINUIDAD COMO SE MUESTRA DEBAJO. CUANDO ES ENCONTRADO UN DEFECTO EN C - SCAN, ES POSIBLE IR ATRÁS Y MANUALMENTE DETERMINAR SU PROFUNDIDAD DEBAJO DE LA SUPERFICIE.

Transductor

Enlace electromecánico

Alimentador de papel

Movimiento del Transductor

Discontinuidad Movimiento del transductor en dirección Y

LA DETERMINACIÓN DE LA POSICIÓN DE UNA DISCONTINUIDAD EN EL MATERIAL CON PRUEBAS DE INMERSIÓN SE MUESTRA DEBAJO. SI EL HAZ DE SONIDO ALCANZA LA SUPERFICIE, LA REFRACCIÓN DEL SONIDO TIENE QUE SER TOMADA EN CONSIDERACIÓN. EL PUNTO EN EL QUE EL HAZ DE SONIDO ALCANZA LA SUPERFICIE PUEDEN SER DETERMINADO COLOCANDO UNA PIEZA DE BORDE RECTO METAL (“CUCHARA DE METAL”) EN LA SUPERFICIE (UNA REGLA DE ACERO DE 6” PUEDE SER USADA).

Cuchara de metal 5° angulo de incidencia

20° angulo de refraccion

Discontinuidad

Especimen de prueba

RECUERDE QUE LAS ONDAS DE PLATO PUEDEN SER PRODUCIDAS EN PRUEBAS DE INMERSIÓN PERO LAS ONDAS TRANSVERSALES NO SE PROPAGARAN EN EL AGUA. AUNQUE LAS ONDAS TRANSVERSALES Y LAS ONDAS DE PLATO NO SE PROPAGARAN EN LÍQUIDOS, AMBOS MODOS PUEDEN SER USADOS EN PRUEBAS DE INMERSIÓN PORQUE LA ENERGÍA DEL SONIDO ES TRANSMITIDA A TRAVÉS DEL AGUA COMO ONDAS LONGITUDINALES.

LAS ONDAS LONGITUDINALES SON CONVERTIDAS A ONDAS TRANSVERSALES O DE PLATO A LA ENTRADA DE LA PARTE SÓLIDA Y LUEGO LA ONDA TRANSVERSAL O DE PLATO REFLEJADA ES NUEVAMENTE CONVERTIDA A ONDAS LONGITUDINALES, LAS CUALES SE PROPAGARAN HACIA EL TRANSDUCTOR A TRAVÉS DEL LÍQUIDO ACOPLADOR. LAS TÉCNICAS DE PRUEBAS DE INMERSIÓN SON COMÚNMENTE USADAS PARA LA INSPECCIÓN DE PAREDES FINAS Y DELGADAS DE TUBERÍAS Y CONDUCTOS. Superficie posterior Discontinuidad en soldadura

Superficie frontal

Discontinuidad

LAS TÉCNICAS DE INMERSIÓN PUEDEN ADEMÁS SER USADAS PARA INSPECCIONAR SOLDADURAS COMO SE MUESTRA A CONTINUACIÓN.

Superficie frontal

Discontinuidad

Discontinuidad

9. PRUEBAS ULTRASÓNICAS DE CONTACTO

PRUEBAS ULTRASÓNICAS DE CONTACTO LAS PRUEBAS DE TRANSMISIÓN DIRECTA USUALMENTE ÚTILIZAN LA TÉCNICA DE ENVIAR RECIBIR COMO SE MUESTRA DEBAJO:

Transmite

Recepciona

Amplitud relativa

CUANDO SE USA TRANSMISIÓN DIRECTA, LA INDICACIÓN EN EL CRT DISMINUYE CUANDO MAS ENERGÍA DE SONIDO ES INTERCEPTADA POR UNA DISCONTINUIDAD.

LA TRANSMISIÓN DIRECTA TIENE CIERTAS VENTAJAS: 1.

MEJOR DETECCIÓN DE SUPERFICIE CERCANA, DEFECTOS QUE ESTÁN A SOLO UNAS POCAS MILESIMAS DE PULGADA POR DEBAJO DE LA SUPERFICIE PUEDEN SER DETECTADOS CON EFECTIVIDAD.

2.

CAPACIDAD DE PROBAR MATERIALES DE MAYOR LONGITUD (MENOS ATENUACIÓN) SIN EMBARGO, UNA TÉCNICA DE TRANSMISIÓN DIRECTA NO PUEDE “VER” LA DISCONTINUIDAD. ESTA SOLO MUESTRA UNA PÉRDIDA DE ENERGÍA DE SONIDO.

3.

SI LOS PULSOS TRANSMITIDOS Y RECIBIDOS SON DE LA MISMA ALTURA RELATIVA EN EL CRT,

A – SCAN “Amplitud vs. Tiempo”

EN PRUEBAS DE CONTACTO ES POSIBLE USAR HACES DE SONIDO QUE: 1. SON PERPENDICULARES A LA SUPERFICIE DE PRUEBAS. 2. SE PROPAGAN DENTRO DEL MATERIAL EN ÁNGULO. 3. SE PROPAGAN A LO LARGO DE LA SUPERFICIE DEL MATERIAL. 4. SE PROPAGAN A TRAVÉS DEL MATERIAL DE UNA CARA A LA OTRA.

LA DETERMINACIÓN DEL EQUIPO ADECUADO A USAR DEPENDE DE VARIOS FACTORES EN LOS QUE SE INCLUYEN: 1.NATURALEZA, TAMAÑO Y ORIENTACIÓN DE DISCONTINUIDADES. 2.CONDICIÓN DE LA SUPERFICIE Y FORMA DEL MATERIAL BAJO PRUEBA. 3.ESTRUCTURA INTERNA (GRANULADO GRUESO O GRANULADO FINO).

A CONTINUACIÓN SE LISTAN RANGOS DE FRECUENCIA Y APLICACIONES DE PRUEBAS QUE SON COMÚNMENTE USADAS.

• UNA BAJA FRECUENCIA DE PRUEBA SE REQUIERE PARA EXAMINAR UN MATERIAL QUE TIENE UN ESTRUCTURA INTERNA DE GRANO GRUESO, TALES COMO UNA FUNDICIÓN. • UNA SUPERFICIE QUE ES ASPERA O RUGOSA CON CORROSIÓN, REQUERIRA ADEMÁS BAJAS FRECUENCIAS PARA DAR LA ADECUADA SENSIBILIDAD. • A VECES ES POSIBLE LIJAR O AMOLAR LA SUPERFICIE DEL MATERIAL PARA OBTENER MEJOR CONTACTO DEL TRANSDUCTOR. • UNA PRUEBA DE ALTA FRECUENCIA ES A MENUDO USADA PARA MATERIALES DE GRANULADO FINO PORQUE LA MENOR FRECUENCIA NO DETECTARA LA DISCONTINUIDAD DESEADA. • A MAS ALTAS FRECUENCIAS, LA LONGITUD DE ONDA ES PEQUEÑA EN RELACIÓN AL TAMAÑO DEL GRANO.

CONSIDERACIONES: 1. UNA FRECUENCIA MAS ALTA SUMINISTRARA LA MAYOR SENSIBILIDAD PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS PEQUEÑOS. 2. UNA FRECUENCIA MAS BAJA DARA MAYOR POTENCIA PARA PENETRAR MAS PROFUNDAMENTE. 3. UN TRANSDUCTOR DE MAYOR DIÁMETRO PODRÍA REQUERIDO CUANDO SE PRUEBAN MATERIALES GRUESOS.

SER

4. A CUALQUIER FRECUENCIA, MIENTRAS MAS GRANDE ES EL CRISTAL, MAS RECTO ES EL HAZ. 5. PARA UN TRANSDUCTOR DE UN DIÁMETRO DADO, EXISTE MENOR DISPERSIÓN DEL HAZ A FRECUENCIAS MAS ALTAS .

SI USTED ESTUVIERA INSPECCIONANDO UNA BARRA LARGA A TRAVÉS DE SU LONGITUD (8 PIES), CUAL DE LOS SIGUIENTES TRANSDUCTORES USTED SELECCIONARÁ?

LA MEJOR OPCION SERA 1” – 2.25 MHz

ANTES DE REALIZAR UNA PRUEBA ULTRASÓNICA, ASEGURESE DE QUE EL INSTRUMENTO ESTA OPERANDO ADECUADAMENTE, CHEQUEAR EL INSTRUMENTO CON UN BLOQUE ESTÁNDAR . ANTES DE EJECUTAR UNA PRUEBA, USTED DEBERÍA TENER UNA CLARA IDEA DEL TIPO, ORIENTACIÓN Y CANTIDAD DE DISCONTINUIDADES QUE USTED ESTA TRATANDO DE DETECTAR. SI LA SUPERFICIE POSTERIOR DEL MATERIAL CONFORMA UN ÁNGULO COMO SE MUESTRA DEBAJO, CUAL SERÁ EL EFECTO EN DISPLAY NORMAL A - SCAN? Transductor Haz Incidente

Haz Reflectado Especimen de Prueba

LA SELECCIÓN DEL TRANSDUCTOR ADECUADO ES MUY IMPORTANTE PARA OBTENER UNA BUENA PRUEBA ULTRASÓNICA. COMO SE MUESTRA DEBAJO, UN TRANSDUCTOR CON UNA CUÑA PLASTICA PODRÍA SER NECESARIO PARA MIRAR EN EL INTERIOR DE UN MATERIAL A CIERTO ÁNGULO.

Transductor Cuña Plastica

Reflexion frontal

Especimen de Acero

Reflexion

LA LONGITUD DEL PULSO UTILIZADO AFECTARA LA HABILIDAD DEL INSTRUMENTO PARA LOCALIZAR DISCONTINUIDADES CERCANAS A LA SUPERFICIE COMO MUESTRA DEBAJO. UN PULSO MAS LARGO PODRÍA BLOQUEAR EL RECEPTOR DURANTE EL PERIÓDO DE TRANSMISIÓN Y OCULTAR REFLEXIONES DE LA DISCONTINUIDAD. EL TRANSDUCTOR PODRÍA CONTINUAR VIBRANDO EN EL TIEMPO EN QUE LA ENERGÍA DE LA DISCONTINUIDA ES RECIBIDA.

Resonancia razonable

tiene mayor penetración longitudes grandes

Pulso amplio Discontinuidad Pulso corto

pulso corto puede detectar fallas cercanas

Especimen de prueba

Discontinuidad

EN PRUEBAS DE CONTACTO DE HAZ EN ÁNGULO, EL TRANSDUCTOR ES UBICADO DETRÁS DE LA CUÑA, (USUALMENTE LUCITE) DE MANERA, QUE EL SONIDO SERÁ INTRODUCIDO EN LA PARTE A CIERTO ÁNGULO. EL ÁNGULO DE INCIDENCIA DEL HAZ DE SONIDO EN LA SUPERFICIE ES DETERMINADO POR EL ÁNGULO FIJO DE LA CUÑA.

Angulo de Incidencia Angulo de la cuña

Transductor Cuña

Especimen de Prueba

Angulo de sonido en el especimen (Angulo refractado)

COMO SE HA DISCUTIDO ANTERIORMENTE EL ÁNGULO DEL HAZ DE SONIDO EN UNA PARTE BAJO PRUEBA ES DETERMINADO POR LA RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA Y LA VELOCIDAD DEL SONIDO EN LA CUÑA, ESTA RELACIÓN ES CONOCIDA COMO “LEY DE SNELL”.

CONFORME EL ÁNGULO DE INCIDENCIA AUMENTA, SE INCREMENTA EL ANGULO DE REFRACCIÓN ESTE INCREMENTO LLEGARA HASTA UN PUNTO DONDE OCURRA LA REFLEXIÓN TOTAL DE ESTA ONDA LONGITUDINAL Y LO QUE QUEDE EN LA PIEZA SERA NETAMENTE UNA ONDA TRANSVERSAL. ESTE PUNTO ES DENOMINADO PRIMER ÁNGULO CRITICO DE INCIDENCIA.

SIN1 SIN 2  V1 V2 Haz Incidente

Haz Refractad o

Ángulo Incidente Ángulo refractado

Haz Transversal Refractado

Haz Longitudinal Refractado

PARA PRODUCIR UN HAZ DE SONIDO A UN ÁNGULO DADO, ES NECESARIO CONOCER SOLAMENTE LOS TRES FACTORES SIGUIENTES PARA DETERMINAR EL ÁNGULO ADECUADO DE LA CUÑA: 1. EL ÁNGULO DESEADO EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA. 2. LA VELOCIDAD LONGITUDINAL EN LA CUÑA. 3. LA VELOCIDAD EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA (TRANSVERSAL O LONGITUDINAL, DEPENDIENDO DEL HAZ DE SONIDO DESEADO). EN PRUEBAS DE HAZ EN ÁNGULO, EL ÁNGULO DE REFRACCIÓN SE HACE MENOR SEGÚN LAS VELOCIDADES DEL SONIDO EN LA CUÑA Y EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA SE VAYAN IGUALANDO. SOLAMENTE ONDAS LONGITUDINALES SERÁN PRODUCIDAS EN LA CUÑA PERO ES POSIBLE TENER TANTO ONDAS LONGITUDINALES COMO TRANSVERSALES EN LA PARTE BAJO PRUEBA,

EL SIGUIENTE GRÁFICO MUESTRA EL ÁNGULO RELATIVO Y LA AMPLITUD PARA ONDAS LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES EN ACERO PARA CIERTOS ÁNGULOS DE CUÑA EN LUCITE. LA PRESENCIA DE AMBAS ONDAS HACE DIFÍCIL DE INTERPRETAR LA PANTALLA DEL CRT EL CUAL VISUALIZA AMBAS REFLEXIONES.

Amplitud Relativa primer angulo critico 30° segundo angulo 56°

Angulo de sonido en el acero (grado)

Angulo del transductor de cuña (grado) en Lucite

EJEMPLO: 1.

ASUMA QUE USTED TIENE UNA CUÑA DE LUCITE CON UN ÁNGULO DE 50 GRADOS, REFIRIENDOSE AL GRÁFICO ANTERIOR, QUE ÁNGULO PRODUCIRÁ LA ONDA TRANSVERSAL EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA?

2.

QUE PROBLEMA ENCONTRARIA LONGITUDINAL A 50 GRADOS?

(#1 = UNOS 66 GRADOS)

USANDO

UNA

ONDA

(#2 =EXISTE ADEMÁS ONDA TRANSVERSAL)

EN PRUEBAS DE HAZ EN ÁNGULO, CUANDO EL ÁNGULO DE LA CUÑA ES INCREMENTADO HASTA EL PUNTO QUE LA ONDA TRANSVERSAL ES IGUAL A 90° GRADOS, ESTAREMOS EN PRESENCIA DEL SEGUNDO ÁNGULO CRITICO. SIN EMBARGO, LA ENERGÍA DEL SONIDO PERMANECERA PARALELA A LA INTERFASE Y ES CONOCIDA COMO “ONDAS DE SUPERFICIE” O “ONDAS DE RAYELIGH”. LA PANTALLA DEL CRT VISUALIZARA AMBAS REFLEXIONES. Haz Incidente (V1)

Haz Reflejado Medio 1 Medio 2 Haz Transversal Reflejado (V2)

COMO SE MUESTRA EN EL GRÁFICO DE LA PAGINA ANTERIOR, UNA CUÑA DE ÁNGULO 63 GRADOS PRODUCIRÁ LAS ONDAS DE SUPERFICIE DE MAYOR AMPLITUD EN EL ACERO. COMO SE MUESTRA DEBAJO, LA ONDA DE SUPERFICIE PENETRA SOLAMENTE UNA LONGITUD DE ONDA POR DEBAJO DE LA SUPERFICIE Y TIENE LA HABILIDAD DE SEGUIR EL CONTORNO DE LA PARTE, CUALQUIER ÁNGULO AGUDO EN LA SUPERFICIE CAUSARA UNA REFLEXIÓN.

TRANSDUCTOR

DISCONTINUIDAD CUÑA

ESPECIMEN A EVALUAR

10. APLICACIONES DE LAS PRUEBAS DE CONTACTO

APLICACIONES DE LAS PRUEBAS DE CONTACTO LOS RANGOS MAS BAJOS DE FRECUENCIAS SON USADOS GENERALMENTE PARA EXAMINAR FUNDICIÓNES DEBIDO A QUE ESTAS TIENEN ESTRUCTURA DE GRANO GRUESO. MUCHAS DE LAS FUNDICIONES DE GRANULADO MUY GRUESO NO PUEDEN SER EXAMINADAS CON ULTRASONIDO. LA MAYORIA DE LAS PIEZAS FORJADAS SON BUENOS OBJETOS PARA PRUEBAS ULTRASÓNICAS.

Pulso inicial

Superificie posterior de reflexión Discontinuidad

Inclusión no metalica

Grieta

Fisura

Descamación

 LAS DISCONTINUIDADES EN UN PIEZA FORJADA SON MAS FACTIBLES DE SER DETECTADAS SI LA INSPECCIÓN ES REALIZADA EN ÁNGULO RECTO A LA DIRECCIÓN A LA QUE EL MATERIAL FUE TRABAJADO.  LAS LÁMINAS ENROLLADAS Y LOS MATERIALES EN PLANCHAS PODRÍAN SER EXAMINADAS LO MISMO CON HAZ RECTO QUE CON HAZ EN ÁNGULO.  LA PRUEBA DE HAZ RECTO TIENE LA VENTAJA DE LOCALIZAR LAMINACIONES FACILMENTE.  SIN EMBARGO, LA PRUEBA DE HAZ RECTO ES MAS CONSUMIDORA DE TIEMPO Y PODRÍA NO “VER” DISCONTINUIDADES CERCANAS A LA SUPERFICIE, A MENOS QUE SE USEN TÉCNICAS ESPECIALES.

LA VENTAJA DE LA PRUEBA DE HAZ EN ÁNGULO ES QUE ES UN MÉTODO MUY RAPIDO DE INSPECCIÓN DE MATERIALES EN PLANCHA. LOS TIPOS DE DISCONTINUIDADES ENCONTRADAS EN PLANCHAS QUE SON PERPENDICULARES A LA SUPERFICIE DE BARRIDO SERÁN ENCONTRADAS CON PRUEBA DE HAZ EN ÁNGULO.

Transductor

Plancha

CUANDO UNA PRUEBA EN ÁNGULO ES EJECUTADA EN UNA PLANCHA, ES COMÚN ESTABLECER UNA “REFERENCIA” TAL QUE LA AMPLITUD DE UNA DISCONTINUIDAD PUEDA SER COMPARADA A UN REFLECTOR DE TAMAÑO CONOCIDO. EL SIGUIENTE PROCEDIMIENTO EXPLICA UNA FORMA EN QUE ESTO PUEDE SER REALIZADO.

1.

ESTABLECER UNA “MUESCA (NOTCH) DE REFERENCIA” LA CUAL SEA

EL

3%

DEL

ESPESOR

DE

LA PARTE

O

0.005”

DE

PROFUNDIDAD. 2.

UBICAR EL TRANSDUCTOR DE MANERA TAL QUE UNA SEÑAL DE LA MUESCA (NOTCH) SEA OBTENIDA EN EL PRIMER RECORRIDO Y AJUSTAR LA GANANCIA HASTA QUE LA SEÑAL SEA EL 100% DE LA ALTURA DE LA PANTALLA.

3. MOVER EL TRANSDUCTOR HACIA ATRÁS HASTA QUE UNA SEÑAL DESDE LA MUESCA (NOTCH) SEA OBTENIDA EN EL SEGUNDO RECORRIDO Y MARCAR LA ALTURA DE LA SEÑAL EN EL CRT CON UN LAPIZ DE GRASA REPETIR ESTE PASO HASTA LA MAYOR DISTANCIA ESPECIFICA. 4. CUANDO SEA ENCONTRADA UNA DISCONTINUIDAD, MOVER EL TRANSDUCTOR A UNA DE LAS DISTANCIAS CONOCIDAS Y COMPARAR LA AMPLITUD DE LA DISCONTINUIDAD CON LA MUESCA. 5. EL PLATO DEBE SER ENTONCES BARRIDO A LO LARGO DE CADA UNO DE SUS CUATRO FRENTES. LAS DISCONTINUIDADES PÉRDIDAS EN UN BARRIDO, DEBEN SER RECOGIDAS EN OTRA DIRECCIÓN. LAS PRUEBAS DE CONTACTO DE SOLDADURAS PUEDEN SER REALIZADAS MEDIANTE TÉCNICAS DE HAZ RECTO O DE HAZ EN ÁNGULO, BASADAS EN EL TIPO DE DEFECTO A SER DETECTADO.

LA PRUEBA DE HAZ RECTO REQUIERE QUE LA SUPERFICIE DE LA SOLDADURA SEA PLANA COMO SE MUESTRA DEBAJO SIN EMBARGO LA FALTA DE FUSIÓN Y LA INSUFICIENTE PENETRACION NO SON FACILMENTE DETECTADAS CON TÉCNICAS DE HAZ RECTO.

Vista B Vista A

LA PRUEBA DE HAZ EN ÁNGULO EN SOLDADURAS ES REALIZADA COMO MUESTRA LA VISTA “B” ANTERIOR.

PARA BARRER LA UNIÓN SOLDADA, ES NECESARIO MOVER EL TRANSDUCTOR HACIA DELANTE Y HACIA ATRÁS COMO SE MUESTRA DEBAJO. A ½ DISTANCIA DE UN SALTO, EL HAZ CHOCA EL FONDO DEL PLATO Y A UNA DISTANCIA DE SALTO, EL HAZ TOCARA EL TOPE DEL PLATO COMO SE MUESTRA.

LA SELECCIÓN DEL ÁNGULO DEL HAZ ES DETERMINADA POR: 1.

REQUISITOS DE CÓDIGO O DE PROCEDIMIENTO.

2.

DISEÑO DE UNIÓN DE LA SOLDADURA.

3.

CONFIGURACIÓN DEL MATERIAL.

LA SIGUIENTE TABLA MUESTRA EJEMPLOS DE ÁNGULOS DE HAZ FAVORABLES PARA PRUEBAS DE SOLDADURAS EN MATERIALES DE DIFERENTES ESPESORES. EN MEDIDA QUE CRECE EL ESPESOR DE LA LÁMINA, EL ÁNGULO DEL HAZ DEBE SER REDUCIDO.

EJEMPLO: LA DISTANCIA DESDE LA SUPERFICIE A UN PUNTO DIRECTAMENTE ENCIMA DE LA DISCONTINUIDAD PUEDE SER CALCULADA SEGÚN LA FÓRMULA:

H = S x cos φ……1º Leg H = 2 T – S cosφ----2ª Leg H : Prof. Discont.

EJEMPLO: CON UNA PUNTA DE PRUEBA ADECUADAMENTE CALIBRADA A 70 GRADOS, CUAL ES LA DISTANCIA “D” DESDE EL PUNTO DE SALIDA DE LA PUNTA DE PRUEBA A LA DISCONTINUIDAD? LA DISTANCIA “S” MUESTRA EN EL CRT 4.6” (NO CONSIDERE EL RECORRIDO DEL SONIDO EN LA CUÑA DE LUCITA). Sen 70º = .939 MULTIPLICADO POR EL CAMINO DE SONIDO DE 4.6” RESULTA UNA DISTANCIA A LA SUPERFICIE “D” DE 4.332 PULGADAS. USUALMENTE ES NECESARIO CONOCER LA “DISTANCIA DE SALTO” DEL HAZ DE SONIDO EN LA PARTE CON ALGUN TRANSDUCTOR DE ÁNGULO DADO. LA DISTANCIA DE SALTO PUEDE SER ENCONTRADA CON LA SIGUIENTE FÓRMULA:

EJEMPLO: CUÁL ES LA DISTANCIA DE SALTO EN UNA LÁMINA DE 3/8 DE PULGADA CON UN TRANSDUCTOR DE 70 GRADOS?

TRANSDUCTORES DE HAZ EN ANGULO

PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN PARA TRANSDUCTOR DE HAZ EN ÁNGULO.

EL BLOQUE

IIW USANDO

1. UN TRANSDUCTOR DE HAZ RECTO DE 5 MHZ PUEDE SER USADO PARA CALIBRAR EL INSTRUMENTO PARA INSPECCIÓN DE HAZ EN ÁNGULO COMO SE MUESTRA DEBAJO EN LA VISTA “A”. 2. CAMBIAR A UN TRANSDUCTOR DE HAZ EN ÁNGULO ADECUADO COMO SE MUESTRA EN LA VISTA “B” Y AJUSTAR SOLAMENTE LA DEMORA DE BARRIDO A LA MARCA DE “4”.

OTRO

MÉTODO

DE

CALIBRACIÓN

DE

INSTRUMENTOS

UT

POR

INSPECCIÓN DE HAZ EN ÁNGULO SE OBTIENE USANDO MULTIPLES ECOS DESDE LA SUPERFICIE CURVA DEL BLOQUE IIW. 1.

COMO SE MUESTRA EN LA VISTA “B” ANTERIOR, UBICAR EL TRANSDUCTOR EN EL BLOQUE Y AJUSTAR EL INSTRUMENTO PARA OBTENER UN PIP EN EL CRT EXACTAMENTE A 4 Y 8 PULGADAS.

2.

MUCHOS BLOQUES IIW TIENEN UNA MUESCA QUE REFLEJARA EL SONIDO EN MULTIPLOS DE 4 PULGADAS.

3.

LUEGO

EL

INSTRUMENTO

ES

AJUSTADO

A UN

NIVEL

DE

SENSIBILIDAD TAL QUE LAS REFLEXIONES DESDE EL HUECO DE .060 PULGADAS PERMITE RECOCERLAS EN EL CRT.

LA SIGUIENTE ILUSTRACIÓN INDICA QUE LE PASARA A UN SEGUNDO HAZ QUE CHOQUE LA SUPERFICIE A UN ÁNGULO DIFERENTE QUE EL PERPENDICULAR?

HAZ DE SONIDO

HAZ DE SONIDO

ZAPATA PLASTICA CURVA TUBO

ONDA LONGITUDINAL

ONDA TRANSVERSAL

LA MAYORÍA DE LAS PRUEBAS DE FORMAS TUBULARES SE REALIZA CON ONDAS TRANSVERSALES. CUANDO SE USAN ONDAS TRANSVERSALES, SI LA RAZÓN DE ESPESOR (d) CONTRA DIÁMETRO (D) ES MAYOR QUE .2 O 20%, USTED NO PUEDE EXAMINAR LOS DEFECTOS DE DIÁMETRO INTERIOR CON UNA

ONDA

NORMAL DE 45°, 60°, O 70° PUES EL SONIDO NO TOCARA LA PARED INTERIOR, COMO SE MUESTRA DEBAJO.

COMO

SE MUESTRA DEBAJO, LAS ONDAS TRANSVERSALES VAN

SALTANDO ENTRE LAS SUPERFICIES EXTERIOR E INTERIOR DE LAS PAREDES

DEL

TUBO

MIENTRAS

VIAJAN

ALREDEDOR

DE

LA

CIRCUNFERENCIA. LAS ONDAS DE SONIDO VIAJARAN ALREDEDOR DEL TUBO HASTA QUE SE ATENUEN COMPLETAMENTE.

HAN

SIDO

DESARROLLADOS

TRANSDUCTORES

ESPECIALES

CON

PLATOS CURVOS DISEÑADOS PARA TUBERÍAS

DE

DIÁMETROS

ESPECÍFICOS. ALGUNOS DE ESTOS PROBADORES SON DISEÑADOS CON DOS TRANSDUCTORES EN UN SOLO ENCAPSULADO, UNO BARRIENDO EN EL SENTIDO DE LAS MANECILLAS DEL RELOJ

Y

EL

CONTRARIO.

OTRO

EN

SENTIDO

11. INDICACIONES ULTRASÓNICAS NO RELEVANTES

INDICACIONES ULTRASÓNICAS NO RELEVANTES LAS

INDICACIONES

NO

RELEVANTES

PUEDEN

SER

USUALMENTE

IDENTIFICADAS COMO UNA DE LAS SIGUIENTES: 1. INTERFERENCIA ELÉCTRICA. 2. INTERFERENCIA DESDE EL TRANSDUCTOR (UNIDAD DE BÚSQUEDA). 3. INTERFERENCIA DESDE LA SUPERFICIE DEL MATERIAL. 4. INTERFERENCIA CAUSADA POR LA CONVERSIÓN DE MODO DEL HAZ DE SONIDO 5. INTERFERENCIA CAUSADA POR LA FORMA DEL MATERIAL. 6. INTERFERENCIA CAUSADA POR LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL.

Pulso Inicial Reflexión de la cuña

EN PRUEBAS DE INMERSIÓN, LAS BURBUJAS DE AIRE TANTO EN EL TRANSDUCTOR COMO EN EL MATERIAL PUEDEN REDUCIR LA AMPLITUD DE SEÑAL DESDE LA SUPERFICIE POSTERIOR Y A VECES TAMBIÉN DESDE LA SUPERFICIE POSTERIOR Y/O SUPERFICIE FRONTAL.

INTERFERENCIA DE SUPERFICIE UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE LA ENERGÍA DE LA ONDA EN LA SUPERFICIE SE TRANSMITE USUALMENTE EN TODAS LAS DIRECCIÓNES ALREDEDOR DEL TRANSDUCTOR COMO SE MUESTRA A CONTINUACIÓN. SI EL TRANSDUCTOR ESTA CERCA DEL BORDE DE UNA PLANCHA PODRÍA APARECER UNA SEÑAL EN EL CRT.

Pulso Inicial

Onda de superficie

Reflexión posterior

CUANDO SE INSPECCIONA CON ONDAS TRANSVERSALES, ES POSIBLE DETECTAR UNA DISCONTINUIDAD DE SUPERFICIE CON UNA PEQUEÑA CANTIDAD DE ONDAS DE SUPERFICIE GENERADAS (VER DEBAJO). Pulso Inicial Rajadura Indicación de la onda de superficie

USTED PUEDE DETERMINAR SI LA REFLEXIÓN ES POR UNA ONDA DE SUPERFICIE DESPLAZANDO SU DEDO A LO LARGO DE LA SUPERFICIE FRENTE AL TRANSDUCTOR. SI LA REFLEXIÓN ES DEBIDO A ONDAS DE SUPERFICIE, LA AMPLITUD DEL PIP CAERA EN EL CRT CUANDO SU DEDO ESTE ENTRE EL TRANSDUCTOR Y LA INTERFASE PRODUCIENDO LA SEÑAL. LA

INTERFERENCIA

PUEDEN

SER

CAUSADA

COMO

RESULTADO

DE

CONVERSIÓN DE MODO EN EL MATERIAL BAJO PRUEBA COMO SE MUESTRA DEBAJO. Pulso Inicial Reflexión posterior

Longitudinal Transversal

Diametro Longitud

Indicaciones de ondas transversales reflejadas

LA FORMA DE MATERIAL PUEDE PROVOCAR FALSAS INDICACIONES COMO MUESTRA DEBAJO. EL OPERADOR DE ULTRASONIDO SIEMPRE DEBE CONOCER LA CONFIGURACIÓN DE LA PARTE, DE MANERA QUE UNA FALSA INDICACIÓN PUEDA SER IDENTIFICADA.

VISTA A

VISTA B

PARA VERIFICAR UNA POSIBLE FALSA INDICACIÓN, EL OPERADOR DEBE INTENTAR LOCALIZAR LA DISCONTINUIDAD DESDE UNA UBICACION DIFERENTE EN MATERIAL. UNA INDICACIÓN NO RELEVANTE PODRÍA OCURRIR CUANDO SE USA UN TRANSDUCTOR CON UNA GRAN EXPANSIÓN DE HAZ COMO SE MUESTRA DEBAJO. Pulso Inicial Reflexión directa

ESTA INDICACIÓN ES FACILMENTE IDENTIFICADA PUES SIEMPRE ESTA DETRÁS DE LA PRIMERA REFLEXIÓN POSTERIOR DE LA PARTE Y ESTARIA PROBABLEMENTE A LO LARGO DE LA SUPERFICIE DE LA PARTE.

EN LA SITUACIÓN ANTERIOR, UN CALZO PLÁSTICO MAQUINADO AL DIÁMETRO DE LA PARTE REDUCE USUALMENTE LA EXPANSIÓN EXCESIVA DEL HAZ. UN GRANO DE GRAN TAMAÑO PODRÍA CAUSAR ADEMÁS “RUIDOS” O “MEZCLA CONFUSA” EN LA PANTALLA CRT. EL GRANO ANORMALMENTE GRANDE PODRÍA RESULTAR EN PÉRDIDA TOTAL DE REFLEXIÓN POSTERIOR. EXAMINAR A UNA FRECUENCIA MAS BAJA PODRÍA AYUDAR A SOLUCIONAR ESTE PROBLEMA. Superficie Frontal

Superficie Posterior

Grano grueso de acero

INDICACIÓN NO RELEVANTE DURANTE

INSPECCIÓN

DE

SOLDADURAS,

PODRAN

INDICACIONES NO RELEVANTES DESDE LA CORONA Y

RESULTAR

LA RAIZ DE LA

SOLDADURA Y POSIBLEMENTE DE LA ZONA AFECTADA POR EL CALOR.

Zona

Raíz

Corona

Zona

Corona

Raíz

•

CUALQUIER USUALMENTE

INDICACIÓN

EN

CONSISTENTE

LA PANTALLA DEL CRT PUEDE

SER

QUE

SOSPECHADA

NO

ES

COMO

NO

RELEVANTE. •

COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA ANTERIOR, LA REFLEXIÓN DESDE LA RAIZ Y LA CORONA DE LA SOLDADURA PODRÍA APARECER POR LA LONGITUD TOTAL DE LA SOLDADURA.

•

SI LA SEÑAL NO RELEVANTE VIENE DE LA CORONA DE LA SOLDADURA, PUEDE SER IDENTIFICADA FRECUENTEMENTE COLOCANDO UN DEDO HUMEDECIDO CON ACOPLADOR SOBRE EL ÁREA SOSPECHOSA.

•

SI

EL

HAZ

DE

SONIDO

ESTA

ALCANZANDO

LA

CORONA,

SERÁ

UN EXÁMEN DE SUPERFICIE CON PT O MT, PUEDE SER USADO

PARA

AMORTIGUADO POR EL DEDO. •

REDUCIR LA POSIBILIDAD DE UNA GRIETA DE SUPERFICIE CAUSANTE DE REFLEXIÓN.

LAS

INDICACIONES

NO

RELEVANTES

PUEDEN

A

MENUDO

SER

IDENTIFICADAS PLOTEANDO LA DISCONTINUIDAD EN UN CALCULADOR ULTRASÓNICO SIMILAR AL MOSTRADO DEBAJO.

LA ESCALA HORIZONTAL MIDE LA DISTANCIA DESDE EL PUNTO DE SALIDA DEL TRANSDUCTOR HASTA LA DISCONTINUIDAD. LA ESCALA VERTICAL REPRESENTA EL ESPESOR DEL MATERIAL Y EL ARCO REPRESENTA EL ÁNGULO REFRACTADO DEL HAZ DE SONIDO. EJEMPLO: UNA SOLDADURA EN “V” SIMPLE CON UNA APERTURA DE 30° EN UNA PLANCHA DE 1” DE ACERO. DEBAJO VEMOS UN TRANSDUCTOR USANDO UNA ZAPATA DE 70°.

PUNTO DE INCIDENCIA

DISCONTINUIDAD

1. DIBUJAR UNA LÍNEA REPRESENTADO EL CAMINO DE SONIDO DESDE LA ESQUINA SUPERIOR IZQUIERDA HASTA LA MARCA DE 70 GRADOS EN EL ARCO, EXTENDIENDO HASTA EL PUNTO REPRESENTANDO 1” DE ESPESOR DE LA PLANCHA 2. HACER UN SALTO TOTAL DUPLICANDO EL 2-3/4”. (VER PUNTO “B”) 3. DIBUJAR LA SOLDADURA EN “V” SIMPLE EN PLÁSTICO O EN PAPEL TRANSPARENTE. 4. SI LA DISTANCIA DEL CAMINO DE SONIDO EN EL CRT MUESTRA 3” , Y LA DISTANCIA DESDE EL PUNTO DE SALIDA HASTA EL CENTRO DE LA SOLDADURA ES 2-3/4”, ENTONCES LA DISCONTINUIDAD ES LA MOSTRADA ENCIMA.

12. TIPOS DE DISCONTINUIDADES

LECCION 12 ESTA LECCIÓN DISCUTIRÁ LOS TIPOS DE DISCONTINUIDADES QUE PUEDE SER

EVALUADAS

CON

EL

MÉTODO

DE

ULTRADONIDO

(UT).

LAS

DISCONTINUIDADES PUEDEN SER DIVIDIDAS EN TRES CATEGORÍAS : 1. LAS DISCONTINUIDADES INHERENTES SON USUALMENTE FORMADAS CUANDO EL METAL ES FUNDIDO. LAS DISCONTINUIDADES INHERENTES FORJADAS ESTÁN RELACIONADAS A LA FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN DEL ELEMENTO FUNDIDO, CAUSADA POR

VARIABLES

INHERENTES

TALES

COMO

USUALMENTE INADECUADA

ALIMENTACIÓN (CARGA O DIMENSIONES), EXCESIVA TEMPERATURA DE CARGA Y GASES ATRAPADOS.

2.

LAS

DISCONTINUIDADES

PROCESADAS

SON

USUALMENTE

RELACIONADAS A LOS DIVERSOS PROCESOS DE MANUFACTURA, TALES COMO

EL

MAQUINADO,

CONFORMADO,

EXTRUSIONADO,

ROLADO,

SOLDADO, TRATAMIENTO TÉRMICO, ENCHAPADO. 3.

LAS DISCONTINUIDADES EN SERVICIO

ESTÁN

RELACIONADAS A

VARIAS CONDICIONES DE SERVICIO, COMO SON LAS TENSIONES (STRESS), CORROSIÓN,

FATIGA

MANUFACTURA, APARECERÁN

Y

EROSIÓN,

MUCHAS ABIERTAS

RECTIFICADAS, ETC.

A

DURANTE

EL

PROCESO

DE

DISCONTINUIDADES

SUB-SUPERFICIALES

LA

SER

SUPERFICIE

AL

MAQUINADAS,

CLASIFICACION DE DISCONTINUIDADES DISCONTINUIDADES INHERENTES: ESTÁN RELACIONADAS A LA FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN ORIGINAL DEL METAL EN EL LINGOTE O PIEZA FUNDIDA. LAS DISCONTINUIDADES TÍPICAS ENCONTRADAS EN EL LINGOTE SON INCLUSIONES COMO: • INCLUSIONES. • BLOWHOLES (CAVIDADES / POROSIDADES DE ORIGEN GASEOSO), • PIPE (DISCONTINUIDAD INTERNA POR CONTRACCIÓN) Y • SEGREGACIONES (SEGREGATIONS).

1.INCLUSIONES NO METÁLICAS TALES COMO SLAG (ESCORIAS), ÓXIDOS, Y SULFUROS ESTÁN PRESENTES EN EL LINGOTE ORIGINAL. 2. BLOWHOLES (POROSIDADES) SE FORMAN POR PRESENCIA DE LOS GASES LOS CUALES SON INSOLUBLES EN EL METAL FUNDIDO Y SON ATRAPADOS CUANDO EL METAL SE SOLIDIFICA. 3. PIPE ES UNA DISCONTINUIDAD EN EL CENTRO DEL CAUSADA

POR

UNA

CONTRACCIÓN

INTERNA

LINGOTE

DURANTE

LA

SOLIDIFICACIÓN. 4. SEGREGACIONES, SUCEDE CUANDO LA DISTRIBUCIÓN DE VARIOS ELEMENTOS NO ES UNIFORME EN TODO EL LINGOTE. ESTA CONDICIÓN ES LLAMADA “BANDING” Y NO ES SIGNIFICANTE.

CUANDO UN LINGOTE ES PROCESADO: SLABS (PLANCHAS), BLOOMS (PALANQUILLAS)

Y

BILLETS

(BARRAS).

ES

POSIBLE

QUE

LAS

DISCONTINUIDADES CAMBIEN DE TAMAÑO Y FORMA. LAS DISCONTINUIDADES DESPUÉS DE SER ROLADAS Y FORJADAS SON LLAMADAS LAMINACIONES EN PLANCHAS, STRINGERS (LAMINACIONES EN

BARRAS)

O

SEAMS

(LAMINACIONES

EN

CONFORMADOS)

DEPENDIENDO DEL TIPO DE PROCEDIMIENTO Y EL TIPO ORIGINAL DE DISCONTINUIDAD. EL “HOT TOP” ES USUALMENTE CORTADO PARA REMOVER LA MAYORÍA DE LAS DISCONTINUIDADES, ANTES QUE EL LINGOTE SEA PROCESADO.

LAS TÍPICAS DISCONTINUIDADES INHERENTES ENCONTRADAS EN LAS FUNDICIONES SON COLD SHUTS (GRIETAS DE TEMPLE), HOT TEARS, SHRINKAGE

CAVITIES

MICROSHRINKAGE

(POROSIDADES

DE

CONTRACCIÓN),

(MICROCONTRACCIONES),

BLOWHOLES

(POROSIDADES GASEOSAS) Y POROSIDADES EN GENERAL. UN “COLD SHUT” ES CAUSADO CUANDO EL METAL FUNDIDO ES VACIADO SOBRE UN METAL SOLIDIFICADO. Cold Shut, abierto a la superficie/ debido a restricciones durante la colada de un molde

“HOT TEARS” (GRIETAS DE CONTRACCIÓN) OCURREN CUANDO EXISTEN NOTABLES DIFERENCIAS EN LOS CAMBIOS DE SECCIÓN (ESPESORES).

Molde

Las paredes mas delgadas solidifican mas rápido que las gruesas.

Fisuras por contracción

SHRINKAGE CAVITIES:

USUALMENTE CAUSADAS POR

LA FALTA DE

SUFICIENTE METAL FUNDIDO PARA LLENAR EL ESPACIO CREADO POR LA CONTRACCIÓN EN EL PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN. LO MENCIONADO, ES SIMILAR A LO DEFINIDO COMO “PIPE”

Metal Fundido

Metal solidificado Cavidad interna

MICROSHRINKAGE:

APARECE

COMO

MUCHAS

POROSIDADES/CAVIDADES PEQUEÑAS SUB SUPERFICIALES EN EL INGRESO (GATE) DEL MOLDE DE LA FUNDICIÓN. TAMBIÉN PUEDE OCURRIR CUANDO EL METAL FUNDIDO DEBE FLUIR DE UNA SECCIÓN DELGADA A UNA SECCIÓN GRUESA EN LA FUNDICIÓN. BLOW HOLES: PEQUEÑAS CAVIDADES EN LA SUPERFICIE DE LA FUNDICIÓN CAUSADAS POR LA PRESENCIA DEL GAS, EL CUAL VIENE DESDE EL INTERIOR DEL MOLDE. LAS POROSIDADES: SE PRODUCEN POR EL GAS ENTRAMPADO. LA POROSIDAD

ES

USUALMENTE

SUBSUPERFICIAL,

PERO

PUEDE

APARECER SOBRE LA SUPERFICIE DEPENDIENDO DEL DISEÑO DEL MOLDE.

DISCONTINUIDADES

PROCESADAS:

PRODUCIDAS

FORMING,

POR

U

AQUELLAS OPERACIONES

ENCONTRADAS DE

O

FABRICACIÓN

INCLUYENDO ROLADO, FORJADO, SOLDADO, MAQUINADO, GRIDING Y TRATAMIENTO TÉRMICO. TAL COMO UN BILLET ES FLATTENED Y SPREAD OUT, INCLUSIONES NO METALICAS PUEDEN CAUSAR UNA LAMINACIÓN. Laminaciones

CUANDO UNA BARRA ES ROLADA, LAS INCLUSIONES NO METÁLICAS SON PRESIONADAS Y SE EXTIENDEN CREANDO LAMINACIONES LLAMADAS “STRINGERS”.

Inclusiones no - metálicas

Costuras / Stringers

Laminaciones no metálicas en barras

TIPOS DE DISCONTINUIDADES SOLDADAS

DISCONTINUIDADES DE FORJA INCLUSIONES: MATERIALES EXTRAÑOS EN EL OBJETO. •QUEBRADURA. •RAJADURAS TÉRMICAS. •RAJADURAS CAPILARES. •SOLAPA DE FORJA .

DISCONTINUIDADES FORJADAS, SE PRODUCE CUANDO EL METAL ES GOLPEADO O PRESIONADO PARA DARLE FORMA, USUALMENTE MIENTRAS EL METAL ESTA MUY CALIENTE. LA PARTE FORJADA INCREMENTA SU RESISTENCIA DEBIDO A LA ORIENTACIÓN DEL GRANO, EL CUAL TOMA LA DIRECCIÓN DEL CONFORMADO. UN “FORGING LAP” ES CAUSADO POR LA DEFORMACIÓN DEL METAL SOBRE LA SUPERFICIE DE FORJADO, USUALMENTE CUANDO UNA PARTE DEL METAL FORJADO ES PRESIONADO ENTRE DOS MOLDES/TROQUELES.

UN “FORGING BURSTS”, ES UNA RUPTURA CAUSADA POR FORJAR A TEMPERATURAS

INADECUADAS

ESTOS

“BURSTS”

(REVENTONES/ESTALLIDOS) PUEDEN SER INTERNOS O ABIERTOS A LA SUPERFICIES.

a) Reventón de forja interno

b) Fisuración o reventón de forja externo

INDICACION LINEAL DETECTADA PRIMERAMENTE POR UT USANDO UN TRANSDUCTOR DE 5MHz/.250DIA/45DEG.

SE REMOVIO 0.40 PULGADA APROX.

FISURAS DE RECTIFICADO SON UN TIPO DE DISCONTINUIDADES DE PROCESO CAUSADO POR TENSIONES QUE SE PRESENTAN POR EL EXCESO DE CALOR GENERADO ENTRE LA RUEDA DE RECTIFICADO Y EL METAL. ESTAS FISURAS DE RECTIFICADO USUALMENTE OCURREN FORMANDO UN ÁNGULO RECTO A LA ROTACIÓN DE LA RUEDA DE RECTIFICADO.

FISURAS DE RECTIFICADO

LAS FISURAS DE TRATAMIENTO TÉRMICO: • CAUSADAS POR LAS TENSIONES MOTIVADAS POR EL CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO. • UN DESIGUAL ENFRIAMIENTO ENTRE SECCIONES DELGADAS Y GRUESAS PUEDEN CAUSAR FISURAS DE TRATAMIENTO TÉRMICO.

• NO TIENE DIRECCIÓN ESPECIFICADA Y USUALMENTE SE INICIAN DESDE LAS ESQUINAS CON LAS CUALES ACTÚAN COMO PUNTOS DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS.

RECTIFICADO

LAS DISCONTINUIDADES DE SERVICIO SON LAS MAS IMPORTANTES A CONSIDERAR. LOS COMPONENTES QUE PUEDEN DESARROLLAR DEFECTOS DEBIDOS A LA

FATIGA

SON

CONSIDERADOS

EXTREMADAMENTE

CRÍTICOS

Y

DEMANDAN UNA ATENCIÓN MINUCIOSA. LAS DE FATIGA, SON TIPOS DE DISCONTINUIDADES EN SERVICIO QUE USUALMENTE ESTÁN ABIERTAS A LA SUPERFICIE DONDE SE UBICAN LOS PUNTOS DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS.

LAS FISURAS DE FATIGA, CUANDO EL COMPONENTE ES PUESTO EN SERVICIO, Y PUEDEN MOTIVARSE POR LA PRESENCIA DE POROSIDADES INCLUSIONES U OTRAS DISCONTINUIDADES EN SECTORES A ALTAS SOLICITACIONES (TENSIONES ELEVADAS).

FISURA POR FATIGA

FATIGA / TENSION

TURBINA A GAS AVIACION Y CENTRALES TERMICAS

INSPECCIÓN CON UT

FISURAS DE TENSION (STRESS)

CRACK

ELEMENTOS ESTRESANTES DE LOS COMPONENTES EN SERVICIO LA FATIGA Y LA CORROSIÓN SON LOS MAYORES ENEMIGOS DE LOS METALES EL ORIGEN PUEDE ENCONTRARSE EN UN ARAÑAZO E INCLUSO EN UNA MARCA DE HERRAMIENTA

INSPECCIÓN PHASED ARRAY UT

HISTORIA DEL PAUT:         

1950’S SE USO POR PRIMERA VEZ EN UN RADAR. 1960’S ESTUDIO DE TRANSDUCTORES DE FUENTE MULTI-PUNTO. 1970’S ESTUDIO DE PHASED ARRAY NDE EN ALEMANIA. 1972 PRIMERA LINEA ULTRASONICA ARRAY. 1970’S PRIMER ULTRASONIDO PA. 1980’S USO DEL PA EN OBSTETRICIA-MUY COMUN. 1989 PRIMER ULTRASONIDO 3D (KRETZ TECHNIK). 1997 PRIMER PA MEDICO PORTABLE. 2002 PRIMER PA NDE PORTABLE (HARFANG X 32).

HISTORIA DEL PAUT

FORMANDO EL HAZ (TIEMPO DE RETARDO).

FORMANDO EL HAZ (RECIBIENDO).

• El eco recibido en cada elemento en el tiempo transcurrido. • La señal del tiempo transcurrido son sumados para formar una sola pulsación ultrasónica. • La resultante es un A-Scan que significa la respuesta de un deseado punto focal. • Los ecos de otros puntos en el material son atenuados.

ORIENTACION DEL HAZ 

EL HAZ FORMADO PUEDE SER DINAMICAMENTE DIRIGIDO ATRAVES: - VARIOS ANGULOS, DISTANCIAS FOCALES, TAMAÑO DEL PUNTO FOCAL.

UNA SONDA ENSAMBLADA TIENE LA CAPACIDAD DE EXAMINAR EL MATERIAL EVALUADO A TRAVES DE UN RANGO DE DIFERENTES PERSPECTIVAS.  LA DIRECCIÓN DEL HAZ ES FORMADA MUY RAPIDAMENTE. 

- A SCAN DE ANGULOS MULTIPLES O CON PROFUNDIDAD FOCAL MULTIPLE PUEDE SER FORMADO EN UNA PEQUEÑA FRACIÓN DE SEGUNDOS. 

HAY 3 QUE SON LOS MEJORES PATRONES PARA EL HAZ DE ESCANEO. - ESCANEO ELECTRONICO (E-SCAN). - ENFOQUE DINAMICO PROFUNDO (DDF) - ESCANEO SECTORIAL (S-SCAN).

ORIENTACION DEL HAZ

ORIENTACION DEL HAZ ESCANEO ELECTRONICO

ENFOQUE DINAMICO PROFUNDO (DDF)    

Formado a lo largo del eje del Haz. Diferentes profundidades focales. Un solo pulso focal es usado. El re-enfoque es realizado sobre la recepción del la profundidad programada.

ESCANEO SECTORIAL (S-SCAN)      

TAMBIEN LLAMADO SCAN ANGULAR O AZIMUTAL. EL HAZ ES ESCANEADO A TRAVES DE UN RANGO PRE-SET DE LOS ANGULOS. ESPECIFICA LA PROFUNDIDAD FOCAL. LOS RANGOS CON DIFERENTES PROFUNDIDADES FOCALES. INCIDENCIA DE HAZ NORMAL Y HAZ EN ANGULO S-SCANS. ES EL METODO COMUNMENTE MAS USADO.

LEY DE ENFOQUE LA LEY DEL ENFOQUE ESTABLECE ESPECIFICAMENTE EL TIEMPO DE RETARDO POR FIRING A CADA GRUPO DE ELEMENTOS. 

PARA GENERAR LA FORMA DESEADA DEL HAZ A TRAVES DE UNA ONDA DE INTERACCIÓN. - BASADO EN LA SONDA Y CARACTERISTICAS DE LA CUÑA. - GEOMETRIA DEL MATERIAL DE PRUEBA. - PROPIEDADES ACUSTICAS DEL MATERIAL DE PRUEBA.

LA SECUENCIA DE PULSOS PROGRAMADOS LANZA UN NUMERO DE ONDA INDIVIDUAL EN FRENTE DEL MATERIAL DE PRUEBA.  LAS ONDAS DE FRENTES INTERFIEREN ENTRE SI PARA FORMAR UNA SOLA ONDA PRIMARIA. 

- VIAJA A TRAVES DEL MATERIAL DE PRUEBA Y REFLEJA RAJADURAS, DISCONTINUIDADES, PAREDES POSTERIORES, ETC.

PRINCIPIO DE ENFOQUE DEL HAZ

Incidencia Normal

Incidencia Angular

EFECTOS DEL PHASE ARRAY – UT    

FRECUENCIA(f). TAMAÑO DEL ELEMENTO (e). NUMERO DE ELEMENTOS (n). PITCH (p) Y APERTURA (A).

APERTURA EFECTIVA

LIMITES DE ORIENTACION DEL HAZ

•La orientación máxima del ángulo es definida por -6dB. •La amplitud del elemento mas pequeño incrementa la orientación máxima del ángulo. •Como se disminuye, más elementos pueden ser pulsados juntos para mantener la sensibilidad. •El rango de orientación puede ser modificado usando una cuña.

EFECTO DE LOS LOBULOS •Afectado por el tamaño del pitch, el número de elementos, frecuencia, y ancho de banda. •El haz izquierdo tiene una forma de cono. •El haz derecho tiene el lóbulo mas grande. •e> /2, los lados de los lóbulo son mas fuertes. •e< /2, los lados de los lóbulos no son fuertes. •Para /2 < e < , lados de los lóbulos depende de la orientación de los ángulos.

MAYORES BENEFICIOS DEL PHASE ARRAY –UT(PAUT) 

MUCHO MAS RAPIDO QUE EL UT CONVENCIONAL.



FLEXIBILIDAD – PUEDE INSPECCIONAR DIFERENTES COMPONENTES CON DIFERENTES PATRONES DE INSPECCION.



COMPLEJA FORMA DE LOS MATERIALES DE PRUEBA.



IDEAL PARA INSPECCIONES DE ESPACIOS LIMITADOS.



FIABILIDAD MECANICA – MENOR MOVIMIENTO DE PIEZAS DE LA SONDA.



DETECCIÓN DE ORIENTACIONES.

DEFECTOS

EN

VARIAS

INSPECCION DE SOLDADURAS

Inspección de soldadura de la circunferencia de Ductos

INSPECCION DE SOLDADURAS

Inspección de soldadura usando real Time- Scanner

Aplicación de Phased array en diferentes posiciones

Inspección de Phase Array – UT de los ejes de una vía férrea

13. IDENTIFICACIÓN DE DISCONTINUIDADES

LECCIÓN 13 IDENTIFICACIÓN Y COMPARACIÓN DE DISCONTINUIDADES QUE PUEDEN SER ENCONTRADAS CON EL MÉTODO DE PRUEBA ULTRASÓNICA. AL ESTUDIANTE SE LE SOLICITA QUE ESTUDIE LAS FOTOGRAFÍAS Y DESCRIPCIONES DE DISCONTINUIDADES TÍPICAS COMO LAS IMPRESAS EN EL MANUAL DE ENTRENAMIENTO DE CLASES UT (CT-6-4). EL INSTRUCTOR PODRÍA DESEAR DISCUTIR CADA UNO DE ESOS EJEMPLOS EN EL AULA. CADA UNA DE LAS DISCONTINUIDADES ESPECIFICAS ILUSTRADAS ESTÁN DIVIDIDAS EN TRES CATEGORÍAS GENERALES: INHERENTE, DE PROCESO Y SERVICIO.

REVENTON

PÁG. 7-8

GRIETA RELLENA

PÁG. 7-12

GRIETA DE ZONA AFECTADA POR CALOR

P 7-18

PIPES

P 7-26

HIDRÓGENO (BLISTERING)

P 7-28

INCLUSIONES

P 7-34

FALTA DE PENETRACIÓN

P 7-36

LAMINACIONES

P 7-38

POROSIDAD DE GAS

P 7-46

SE SUGIERE ADEMÁS QUE EL ESTUDIANTE ESTUDIE OTROS EJEMPLOS DADOS

Y

REALICE

UNA

COMPARACIÓN

DE

LOS

TÍPICOS

DE

DISCONTINUIDADES QUE SON DIFÍCILES DE DETECTAR CON LAS TÉCNICAS ULTRASÓNICAS.

LECCIÓN 13 ENTRELAZA LAS CATEGORÍAS DE DISCONTINUIDADES CON LOS DIFERENTES TIPOS DE DISCONTINUIDADES QUE SE LISTAN EN LA COLUMNA DE LA DERECHA. ES POSIBLE QUE UNA DISCONTINUIDAD PUEDA LLENAR MAS DE UNA CATEGORÍA, LISTE TODAS LAS POSIBILIDADES. 1. SOLAPA DE FORJA

A. INHERENTE

2. RAJADURAS DE ESMERILADO

B. FUNDICIÓN

3. GRIETA DE TEMPLE (COLD SHUTS)

C. MAQUINADO

4. FATIGA

D. SOLDADURA

5. POROSIDAD

E. SERVICIO

6. LAMINACIÓN

F. PROCESO

7. CAVIDADES DE CONTRACCIÓN 8. SOCAVADO 9. LAS RAJADURAS POR TRATAMIENTO AL CALOR 10. INCLUSIONES DE ESCORIA OTROS EJEMPLOS DADOS Y REALICE UNA COMPARACIÓN DE LOS TÍPICOS DE DISCONTINUIDADES QUE SON DIFÍCILES DE DETECTAR CON LAS TÉCNICAS ULTRASÓNICAS.