Lab01.-PRUEBA DE ULTRASONIDO

 

AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIACI RECONCILIACIÓN ÓN NACIONAL   ”

“

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

“ULTRASONIDO”  DATOS INFORMATIVOS:   Facultad

: Ingeniería 

  Curso

: Calculo de elementos de Maquinas II

  Área

: Ciencias de la Ingeniería 

  Carácter del curso

: Obligatorio 

  Ciclo de estudios

: VIII 

  Semestre Académico

: 2018-II

  Docente responsable

: Ing. Nelver J. Escalante Espinoza 

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DATOS DEL ALUMNO: 

  Nombres y Apellidos   Código

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: Samavides Vargas Julio Gustavo. : 0201516057

Nvo. Chimbote, 24 de setiembre del 2018 

 

 

ÍNDICE

1. 

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓ N ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ............................................. .......................3 

2. 

OBJETIVOS .................... ........................................... .............................................. ............................................. ............................................. .............................. ....... 4 

2.1 Objetivo General ........................ ............................................... ............................................. ............................................ ............................................. ....................... 4  2.2 

Objetivo especifico.............................. .................................................... ............................................. .............................................. .............................. .......4  

3. 

MARCO TEÓRICO.......................... ................................................ ............................................ ............................................ ...................................... ................4  

4. 

MATERIALES ..................... ............................................ ............................................. ............................................ ............................................. ......................... .. 12 

5. 

PROCEDIMIENTOS .................... .......................................... ............................................. ............................................. ....................................... .................13 

6. 

DISCUSIÓN Y RESULTADO RESULTADOSS ..................... ........................................... ............................................ ............................................ ......................... ... 13 

7. 

CONCLUSIONESS ..................... CONCLUSIONE ........................................... ............................................ ............................................ ........................................... .....................13 

8. 

RECOMENDACIONESS .................... RECOMENDACIONE .......................................... ............................................ ............................................ .................................... ..............14 

9. 

BIBLIOGRAFÍA ................... .......................................... ............................................. ........................ ..Error! Error! Bookmark not defined. 

10. 

ANEXOS ..................... ............................................ ............................................. ............................................ ............................................. ................................ ......... 18 

 

  1.  INTRODUCCIÓN El presente informe da a conocer conceptos básicos sobre el ensayo no destr destructivo uctivo con el método de ultrasonido, como es la propagación de ondas en medios isotrópicos. Esto con el propósito de comprender el principio de funcionamiento de un equipo ultrasónico recién adquirido por nuestra prestigiosa universidad nacional del santa y así realizar un ensayo no destructivo por ultrasonido.

El ultrasonido en un ensayo no destructivo es aplicado para conocer el interior de un material, procesando la trayectoria de la propagación de ondas sonoras emitidas. Es conocido que la propagación de estas ondas a través de un medio isotrópico dependerá de las discontinuidades del material ensayado, lo que permite evaluar la forma, tamaño y orientación de la falla, ya que estas anomalías oponen cierta resistencia conocida como impedancia.

Finalmente en este laboratorio se aprendió el uso de este equipo TUD 310 para realizar  posteriormente las pruebas. El TUD 310 está diseñado para la detección de grietas, fisuras internas, inspección de soldaduras, medición de espesores en planchas y piezas metálicas. 

 

2.  OBJETIVOS 2.1 Objetivo General   Que el alumno conozca el procedimiento de la inspección de una pieza por

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ultrasonido. 2.2 Objetivo especifico   Entender la importancia de los ensayos de Ultrasonidos en el estudio de

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materiales.   Utilizar ensayos de Ultrasonido para la inspección de materiales.

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  Comprobar diferentes métodos de medida y justificar los resultados.

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3.  MARCO TEÓRICO

Ensayo de Ultrasonido Se denominan ultrasonidos (U.S.) (U.S.) a ondas producidas por vib vibraciones raciones mecánicas de frecuencia superior a 20000 ciclos por segundo s egundo = 20 KHz (máxima audible). Los U.S. más utilizados son de frecuencias comprendidas entre 105 y 107 ciclos por segundo, y se propagan en línea recta,  pudiendo atravesar espesores de acero ac ero de varios metros. Su amortiguación es grande en gases e intermedia en líquidos. Puesto que el comportamiento y la propagación de los ultrasonidos son de naturaleza ondulatoria, para que una discontinuidad o defecto sea detectable mediante esta técnica, es necesario que su dimensión en el sentido de propagación de la onda sea mayor que una semilongitud de onda, pues únicamente en ese caso la onda atravesará con seguridad el defecto y aparecerá una variación de la intensidad sónica medida. Así pues el límite de

 

detección de esta técnica depende casi exclusivamente de la frecuencia de los ultrasonidos utilizados. La velocidad de propagación de los ultrasonidos en diferentes medios viene dada por la siguiente ecuación: v = λ · f  

Fig.01: Velocidad de propagacion

Velocidad de propagación del sonido en diferentes medios

Fig.02: Velocidad de propagación del sonido en diferentes medios

 

Si observamos la velocidad de propagación del sonido en diferentes medios, recogida en la tabla de la página siguiente, se extraen dos importantes conclusiones que justifican la aplicación de las técnicas de ultrasonidos en sólidos: i) 

Las longitudes de onda correspondientes a las velocidades en metales son del orden de milímetros, es decir, del orden de los defectos que deseamos detectar.

ii) 

La velocidad de propagación depende fuertemente de la naturaleza gaseosa, líquida lí quida o sólida del medio. Así pues, las ondas de ultrasonidos sufrirán cambios bruscos al  pasar de un medio a otro, lo cual aporta otra de las la s razones de su utilización. Los ultrasonidos, de forma análoga a como lo hacen las ondas acústicas o luminosas, sufren fenómenos de reflexión, refracción y difusión, lo cual permite su s u utilización  para el estudio de materiales.

GENERACIÓN Y DETECCIÓN DE ULTRASONIDOS Entre los diferentes procedimientos para la generación y detección de ondas de ultrasonidos, uno de los más habituales y de mayor interés es el método piezoeléctrico. Se  basa en el fenómeno piezoeléctrico que consiste en la generación de cargas ca rgas eléctricas eléctric as por medio de solicitaciones o presiones de naturaleza mecánica. Lo presentan muchos cristales, como el cuarzo, titanato de bario, sulfato de bario, sulfato de zinc, turmalina, que son los más comúnmente utilizados. El fenómeno piezoeléctrico es reversible, es decir, decir , si se aplica una diferencia de potencial a un cristal piezoeléctrico, este experimenta cambios dimensionales Así pues, un campo eléctrico variable (alterno) producirá en estos cristales  piezoeléctricos vibraciones mecánicas variables, que con la frecuencia apropiada apropiada (105 -107 Hz), generan las ondas de ultrasonidos. Igualmente, en sentido inverso, los ultrasonidos se traducirán en estos cristales en un campo eléctrico variable, permitiendo su detección.  

 

 

Fig.03: Palpador de haz normal (sección) Los cristales se tallan y cortan según su eje óptico en forma de paralelepípedo que se montan entre dos armaduras eléctricas que se someten a una d.d.p. elevada, alterna y de igual frecuencia a los U.S. que se quieren obtener. Van montados en soportes denominados PALPADORES O SONDAS DE U.S.

LOCALIZACIÓN DE DEFECTOS INTERNOS POR ULTRASONIDOS

1.  Por transparencia:  por la disminución de intensidad de ultrasonido medido por el receptor al atravesar la onda una zona defectuosa.

2.  Por la disminución de la intensidad del eco: basado en la disminución de la intensidad de la onda reflejada en la cara opuesta de la pieza después de atravesar un defecto.

 

 

3.  Por la posición del eco:  ya que la exploración se realiza ajustando el palpador del receptor a la mejor distancia para recibir la onda reflejada.

Cuando esta onda se encuentra con un defecto, la reflexión que éste produce alcanza la superficie a una distancia inferior desde el emisor, por lo que el receptor debe será cercado. De la distancia entre ambos se puede deducir la profundidad a la que se sitúa el defecto.

4.  Por la medida del tiempo invertido por la onda reflejada o método Impulso-Eco: Para lo que se utiliza un aparato que está provisto de un solo palpador (emisor-receptor) y de un osciloscopio de rayos catódicos en cuya pantalla se observan las oscilaciones correspondientes a la reflexión de la onda sobre la superficie de la pieza, sobre la cara opuesta y entre las dos, una oscilación correspondiente al defecto, si existe.

 

 

MEDIDA DE ESPESORES DE PARED POR ULTRASONIDOS El principio de funcionamiento del medidor de espesores por U.S. se basa en la medida del tiempo que dura la trayectoria de un impulso ultrasónico a través de la muestra muestr a multiplicándolo  por la velocidad de propagación del del sonido en ese material.  

Los aparatos utilizados para estos ensayos consisten en una sonda o unidad emisora de ultrasonidos (se somete a una tensión que produce en el piezoeléctrico una vibración de la misma frecuencia, que se transmite a la pieza que se pone en contacto con ella) y en una sonda

 

receptora que cuando recibe las vibraciones elástica del emisor las convierte en oscilaciones eléctricas que se miden en la unidad receptora.  

DETECTOR UNIVERSAL DE DEFECTOS POR ULTRASONIDOS Se trata de un convertidor de las señales eléctricas en señales visuales o ecos, un OSCILOSCOPIO, que tiene una pantalla donde la pulsación ultrasónica o su eco, como  pulsación de voltaje, ocasiona una desviación del barrido que aparece en la pantalla como una distorsión o IMPULSO INICIAL. Cuando el impulso ultrasónico alcanza la pared opuesta de la pieza, es reflejado y alcanzará de nuevo la pared de entrada y por tanto al emisor provocando una nueva distorsión que aparecerá de nuevo como un pulso en la pantalla del osciloscopio. Ambos pulsos aparecen separados en la pantalla (uno a la derecha y el otro a la izquierda). Cuando la pulsación ultrasónica atraviesa un defecto, sufre un rebote, y aparece en la pantalla un eco de defecto, a una distancia di stancia del pulso inicial proporcional a la profundidad de su posición (del defecto) en la pieza. 

 

PALPADORES Existen diferentes tipos de palpadores (generadores y receptores de ultrasonidos):

1.  Palpador de haz perpendicular.

2.  Palpador de haz angular.

Localización de defectos desde distintas posiciones 

 

MEDIDOR DE RECUBRIMIENTOS El fundamento físico del medidor de recubrimientos consiste en la medida de la disminución de la intensidad de las corrientes inducidas, ya sea magnéticamente (sobre sustrato férreo) o eléctricamente sobre sustrato no férreo. La sonda férrea (FE) mide todos los recubrimientos no magnéticos (pinturas, plásticos, óxidos, otros metales) sobre acero o hierro. La sonda no férrea (NFE) mide los recubrimientos aislantes (pinturas, anodizado, lacas) sobre sustratos metálicos no magnéticos.

4.  MATERIALES Durante la práctica se emplearon los siguientes materiales:   Equipo Ultrasonido

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  Vernier

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  Cinta Metrica

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  Probetas

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5.  PROCEDIMIENTOS   Fundamentos teóricos de la practica. p ractica.

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  Se forman tres (03) grupos, integrados por 5 estudiantes.

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  Cada grupo recibirá una cantidad de materiales necesarios para realizar la experiencia.

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  Al finalizar la práctica cada grupo entregara su información de la experiencia, la cual

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tendrá una nota grupal.   A la semana siguiente los estudiantes en forma individual presenta y sustentar su

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informe de la práctica realizada. 6.  DISCUSIÓN Y RESULTADO RESULTADOSS Se llegó a realizar las pruebas a las distintas probetas, en ellas el dispositivo de ultrasonido, se debió regular para que se pueda estar dentro del rango de espesor de plancha. La práctica se realizó con el objetivo de inspeccionar cordones de soldadura. La probeta evaluada debido a que era una prefabricada con el fin de inspeccionar errores nos brindó resultados precisos para poder identificarlos. 7.  CONCLUSIONES   Los materiales sometidos a la prueba de ultrasonido deben ser de forma regular y de

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materiales no porosos. Por otro lado encontramos que tanto los materiales ferrosos como los no ferrosos pueden ser sometidos a esta prueba.   La prueba de ultra sonido nos permite localizar defectos de tipo interno tales como:

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poros, grietas, rechupes, defectos de soldadura, etc.

 

  Se observó físicamente cual es el equipo necesario para realizar la prueba de

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ultrasonido siendo estos: una fuente de poder, un osciloscopio, un palpador, acoplante y la probeta.   Durante la práctica se distinguieron dos tipos de palpadores: rectos y angulares. Los

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primeros se usan para mediciones directamente sobre las discontinuidades, los palpadores angulares sirven para medir indirectamente las discontinuidades por ejemplo analizar cordones de soldadura

8.  RECOMENDACIONES   Algunos ensayos se limitan debido al tipo de probetas y a los tipos de palpadores

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descartando desde un principo otros tipos de ensayos que se podrían hacer en el laboratorio. Se podría solucionar compr comprandando andando un adaptador para las medicione medicioness de ese tipo o simplemente haceindolos con cuarzo según indico el ingeniero Helvys Arbulido Pilco.   Tener cuidado con las unidades.

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  Usar botas de seguridad durante el laboratorio debido al peso de las piezas (estas

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pueden caer o resbalar y puede causar daños en la persona).

 

9.  CUESTIONARIO

 

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EXPLIQUE EL PROCESO DE ULTRASONIDO. El Ultrasonido es un END muy importante para la detección de discontinuidades en piezas mecánicas, sobre todo estas son sub-superficiales, ya que por métodos más sencillos sería imposible localizarlos. Los ultrasonidos son sonidos de vibraciones mecánicas que tienen una frecuencia por encima del nivel audible. Al igual que el sonido, los ultrasonidos viajan a través de un medio con una velocidad definida y en forma de una onda, pero, a diferencia de las electromagnéticas, la onda del sonido es un disturbio mecánico del medio mediante el cual se transporta la energía del sonido.

 

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DESCRIBA LOS DEFECTOS APLICANDO EL ULTRASONIDO EN EL CORDON DE SOLDADURA DE LAS PROBETAS. Las uniones soldadas pueden ser inspecc inspeccionadas ionadas ultrasónicam ultrasónicamente ente empleado empleado el haz direccionado o la técnica de ángulo de haz. La técnica de ángulo de haz es empleada muy a menudo, una razón es que el transductor no tiene que ir en el lugar de superficie de la soldadura, pero es colocado típicamente en la superficie lisa a lado de la soldadura. Con la inspección de ángulo de haz, el ángulo es por lo general seleccionado para producir la esquila de ondas en la parte a inspeccionar en un grado óptimo para encontrar los defectos.

 

 

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QUE TIPO DE ELEMENTOS ESTRUCTURA ESTRUCTURALES LES UTILIZA EL ULTRASONIDO. Transductor (Cabezal)  –  es   es el sitio donde se encuentran los cristales que se mueven para emitir las ondas ultrasónicas. Estos transductores también reciben los ecos, para transformar en energía eléctrica. Receptor  –  capta  capta las señales eléctricas y las envía al amplificador. Amplificador  –  amplifica  amplifica las ondas eléctricas. Seleccionador  –   selecciona selecciona las ondas eléctricas que son relevantes para el estudio. Transmisor  –  transforma  transforma estas corrientes en representacio representaciones nes gráficas para verlas en pantalla, guardarlas en video o imprimirlas en papel. Calibradores  –  son  son controles que permiten hacer mediciones, poseen botones y teclas para aumentar o disminuir ecos, de acuerdo a la claridad con la que se reciba la señal. Teclado  –   permite introducir comandos y los datos de paciente, así como los indicadores de la sesión, incluyendo fecha del estudio. Impresora  –  para  para imprimir las imágenes en papel.

 

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REALICE UNA CRÍTICA TECNICA DEL END MEDIANTE ULTRASONIDO ULTRASONIDO.. Desde el punto de vista técnico, el Ultrasonido es muy importante en la inspeccionde grandes piezas, donde se realicen proyectos de grandes dimensiones, ya que su costo es algo elevado, adema que su empleo es al complejo. Analizando su costo beneficio, podemos encontrar que para examinar piezas de grandes dimensiones o espesores elevados, que debieron ser fundidas, es beneficioso utilizar este método, en cambio

 

para cordones de soldadura, el trabajo es dificultoso además de engorroso. Siendo de esta manera un END que dependerá de la necesidad del inspector utilizarlo o no.

10. BIBLIOGRAFIA   http://www.zamtsu.com/web/analizador-fallas-

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ultrasonico/analizador%20de%20fallas%20ultrasonico%20TUD%20310.html

  http://repobib.ubiobio.cl/jspui/bitstream/123456789/798/1/Castillo_Gonzalez_Sergio.

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 pdf

  https://jmcacer.webs.ull.es/CTMat/Practicas%20Laboratorio_archivos/USonidos.pdf

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   Norma AWS D1.1

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  Catalogo de soldadura –  SOLDEXA  SOLDEXA

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  Apuntes de clase teorica –  ING  ING HEVYS ARBILDO PILCO

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11. ANEXOS

TUD310