ensayo no destructivo Ultrasonido

UNEMI TEMA:

ULTRASONIDOS

MATERIA: Ensayos No Destructivos PROFESOR: Ing. Fernando Araujo INTEGRANTES: Moncada Vanessa Barzallo José 7mo Semestre Ingeniería Industrial

ULTRASONIDO 

Ensayos no destructivos por ultrasonidos es una técnica

versátil que se puede aplicar a una amplia variedad de aplicaciones de análisis de material. 

Onda acústica que no puede ser percibida por el

hombre por estar en una frecuencia más alta de lo que puede

captar

el

oído.

Este

aproximadamente aproximadamente en los 20000Hz.

límite

se

encuentra



En cambio otros animales, como murciélagos,

delfines y perros, logran oír estas frecuencias, e incluso utilizarlas como radar para orientarse y cazar. 

En el ámbito militar el ultrasonido puede utilizarse como arma.

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Las técnicas de ultrasonidos están encontrando más importancia, en el campo de ensayos no destructivos.

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Los primeros intentos de utilizar los ultrasonidos para las pruebas, no eran eran demasiado exitosos debido a que la instrumentación disponible no era suficiente.

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Además, el equipo existente era demasiado complicado complicado para ser operado por cualquier persona, ya que solo el personal técnicamente capacitado lo podía usar.

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Durante la Segunda Guerra Mundial se incorporó al equipo de pruebas a el ultrasonido. ultrasonido.

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La instrumentación, se ha desarrollado y mejorado para que las pruebas de ultrasonido ultrasonido se estén e stén convirtiendo en un método aprobado y aceptado.

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Una

ventaja

importante

de

las

pruebas

de

ultrasonido sobre otros métodos de material de análisis es que a menudo se puede realizar durante el proceso o en línea.

TIPOS DE ONDAS Hay varios tipos de ondas ultrasónicas y son: 

Longitudinales



Transversales



Superficiales

La transmisión transmisión de la energía ultrasónica ultrasónica depende de la vibración vibración de las partículas. Las partículas se desplazan a medida que la onda viaja a través del medio.

ONDA LONGITUDINAL Es una onda en movimiento movim iento que se caracteriza caracteriza porque sus oscilaciones ocurren perpendiculares perpend iculares a la dirección dirección de propagación. 

A estas ondas también se las conoce como ondas de compresión, dilatación, o irrotacional.

ONDA TRANSVERSAL Las ondas transversales en términos de vibraciones es como una cuerda que se agita rítmicamente en la que cada partícula en lugar de vibración paralela a la dirección del oleaje vibra hacia arriba y hacia abajo en un plano perpendicular a la dirección de propagación. 

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 Aire y agua no soportan las l as ondas transversales, en los gases las fuerzas fue rzas de atracción atracción de las moléculas son tan pequeñas que las ondas transversales no pueden ser transmitidas.

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Una onda transversal se ilustra esquemáticamente en la siguiente figura, donde se muestra la oscilación de la partícula, el frente de onda, dirección del viaje de la onda y  longitud de onda correspondiente a un ciclo.



Un sólido isotrópico es capaz de transmitir tanto las ondas longitudinales y transversales, por lo que cualquiera de estos tipos de ondas se pueden y generalmente

se

utilizan

para

pruebas

no

destructivas.



Bajo diversas condiciones las ondas ultrasónicas de considerable considerable amplitud se pueden propagar en la superficie del material.

ONDAS SUPERFICIALES

Estas ondas ondas viajan a través través de la superficie superfi cie plana o curva de materiales sólidos. Las ondas superficiales superf iciales están sujetas a sufrir atenuación en un material dado. Tienen una velocidad aproximada de 90% de la  velocidad de las ondas transversales en el mismo material.

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Existen dos tipos de ondas superficiales y son: Ondas Rayleigh. Ondas Love. Ondas Rayleigh  Las ondas Rayleigh son ondas superficiales que viajan como ondulaciones similares a aquellas encontradas en la superficie del agua. La existencia de estas ondas fue predicha por John William Strutt.

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Ondas Love 

Las ondas "Love" son ondas superficiales que provocan cortes horizontales en la tierra. Fueron bautizadas por un matemático británico de apellido Love, que creó un modelo matemático de las ondas en 1911 1911 . Las ondas Love son levemente más lentas que las ondas de Rayleigh.

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 Velocidad de la onda. Las velocidades de las ondas longitudinales, las ondas transversales y ondas Rayleigh están dadas por las expresiones expresiones siguientes. sigu ientes.

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 Velocidad de la Onda Longitudinal.



 Velocidad de la Onda Transversal.

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    

Superficie Superf icie Rayleigh Velocidad Velocidad de la l a Onda

Donde:  Y = Modulo de Elasticidad ℓ = Densidad

= Coeficiente de Poisson. G = Modulo de Rigidez σ

DISPERSION DEL HAZ 

La onda sonora generada por un transductor se desplazará en línea líne a recta hasta que encuentra un límite material.



Pero si la longitud longitud del camino camino de sonido es mayor mayor que la l a distancia de campo cercano, el rayo también se incrementara incremen tara en el diámetro. El ángulo de dispersión dispersi ón del haz de un transductor se puede calcular de la siguiente manera:



De esta ecuación se puede observar que la dispersión del haz aumenta con con las frecuencias más bajas b ajas y menor diámetro.

REFRACCION Ondas ultrasónicas cuando cruzan oblicuamente la frontera que separa dos medios de comunicación se someten a cambios bruscos de dirección, si la   velocidad de propagación es diferente en los dos medios de comunicación. Este fenómeno se denomina "refracción". En la figura se muestra lo que sucede en este tipo de interfaz. 



El ángulo de refracción está dado por las siguientes siguie ntes expresiones:

Donde: i = Angulo de Incidencia r = Angulo de Refracción  V1 = Velocidad Velocidad de propagación en el primer medio.  V2= Velocidad Velocidad de propagación en el segundo medio. me dio. 

Es decir la refracción se da cuando una onda de sonido  viaja a través de un material material y se encuentra encue ntra con con una frontera con un material diferente.

 ATENUACION 

   

La pérdida de energía en una onda ultrasónica propagada a través del material se pueden atribuir a cuatro mecanismos diferentes: Conducción del calor Fricción viscosa Histéresis elástica Dispersión.

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La atenuación de una u na onda ultrasónica viaja en un medio homogéneo puede pued e ser dado por la expresión:

Donde:  A= Intensidad Intensidad del sonido soni do después de viajar una distancia x.  A0= Intensidad del sonido. Atenuació n constante constante α = Atenuación x = Distancia





Las pérdidas observadas dependen en gran medida del tipo y la estructura del material y su tratamiento previo. Estos mecanismos tienen alguna dependencia de la frecuencia y obedecen a leyes diferentes en cuanto a su dependencia dependencia de la frecuencia. La atenuación en la mayoría de los materiales de ingeniería y aleaciones es pequeña, de modo que las ondas ultrasónicas pueden penetrar varios metros de material sin pérdida pé rdida apreciable apreciable de la energía

Producción de Ondas Lamb 



Fueron bautizadas por el físico estadounidense de apellido Lamb. Las ondas Lamb se pueden generar en láminas finas con un cristal de cuarzo de corte Y cuya dimensión X es siete veces su espesor. espesor.



Firestone describe una forma de generar ondas Lamb por medio de ondas longitudinales. Las ondas

longitudinales

de

una

velocidad

predeterminada y la frecuencia chocan sobre una superficie de una hoja a un determinado ángulo de incidencia. 

El ángulo correcto de la incidencia de ø puede ser calculada a partir de la expresión. expresión.

 ∅ =

 

Donde Vp es la velocidad de fase de la onda Lamb deseada y VL es la velocidad de propagación de la onda incidente. 

Firestone observo los siguientes ángulos de incidencia para Ondas Lamb

TECNICAS 

    

Diferentes técnicas han sido utilizadas en las distintas pruebas de ultrasonido como: Pulso de Eco Transmisión Resonancia Modulación de Frecuencia Imagen Acústica

PULSO  – ECO 

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En esta técnica un haz ultrasónico es enviado a través del medio de acoplamiento. En la cara opuesta, el haz se refleja y el eco es recogido por un transductor. El transductor de transmisión puede servir como transductor receptor. Una discontinuidad o defecto en la muestra también se enviará de vuelta un eco.

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Los intervalos de tiempo que transcurre entre el impulso inicial y la llegada de los ecos se miden con un osciloscopio.

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En el patrón de eco un error puede ser reconocido por la posición relativa y la amplitud de su eco. La resolución de esta técnica depende de la duración de los pulsos de ultrasonidos.

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Una variación de esta técnica es el eco de pulsos ángulo o la técnica de ondas de corte. La técnica de ondas de corte se utiliza principalmente para pruebas de materiales delgados.

TRANSMISION La técnica de transmisión requiere el envío por separado y recibir por el transductor. 



Un haz pulsado de ultrasonido se envía a través de la muestra y se mide la amplitud del haz transmitido. El principio de esta técnica se muestra a continuaci continuación: ón:



SISTEMA DE IMAGEN IM AGEN ACUSTICA ACUSTICA DE POHLMAN POHLM AN

MEDIDOR DE ESPESOR ULTRASONICO 

1.- Conexión de la sonda.

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2.- Zona cero, cubierta de compartimiento de baterías.

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3.-Teclado

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4.-Pantalla LCD retro iluminada.

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5.- Sonda





La sonda transmite y recibe las ondas sonoras ultrasónicas que la TI-25M utiliza para calcular el espesor del material a medir. Se debe aplicar una presión moderada a la superficie superior de la sonda con el dedo índice (A) o el pulgar (B) para estabilizar la sonda contra la superficie a medir.