PRINCIPIO
La inspección por ultrasonido es un método no
destructivo en el cual un haz o un conjunto de ondas de alta
frecuencia son introducidos en los materiales
para la detección de fallas en la superficie y
sub-superficie.
Las ondas de sonido viajan a
través del material disminuyéndose paulatinamente y
son reflejadas a la interface. El haz reflejado es mostrado y
analizado para definir la presencia y localización de
fallas y discontinuidades.
El grado de reflexión depende grandemente en
el estado
físico de los materiales que forman la interface. Por
ejemplo: las ondas de sonido son reflejadas casi totalmente en
las interfaces gas/metal. Por
otro lado existe una reflectividad parcial en las interfaces
metal/sólido.
Grietas, laminaciones, poros, socavados y otras
discontinuidades que producen interfaces reflectivas pueden ser
detectadas fácilmente Inclusiones y otras
partículas extrañas pueden ser también
detectadas causando baja reflexión.
Imagen que muestra un
esquema general del proceso
UT.
La mayoría de los instrumentos de
inspección ultrasónica detectan fallas monitoreando
uno más de los siguientes puntos:
- La reflexión del sonido de las interfaces
consistentes en los límites
del material o en discontinuidades dentro del material
mismo. - El tiempo de
tránsito de la onda de sonido durante la prueba dentro
de la pieza desde el punto de entrada del transductor hasta el
punto de salida. - La atenuación de las ondas de sonido en la
pieza debido a la absorción y dispersión dentro
de la pieza.
La mayoría de las inspecciones
ultrasónicas son realizadas en frecuencias entre 0.1 y 25
MHz. Las onda de ultrasonido son vibraciones mecánicas,
las amplitudes de las vibraciones producen esfuerzos en las
piezas por debajo de su límite elástico, de esta
manera los materiales no producirán deformaciones
plásticas.
La inspección ultrasónica es el
método no destructivo más comúnmente
utilizado. Su principal aplicación es la detección
de discontinuidades y defectos internos, aunque también es
utilizado para detectar defectos superficiales, para definir
características de la superficie tales como: medida de
corrosión y espesor. Y con frecuencias
menores se sirve para determinar el tamaño de grano,
estructura, y
constantes elásticas.
Equipo básico
La mayoría de los equipos de inspección
por ultrasonido incluyen el siguiente equipo
básico:
- Un generador electrónico de señal que
produce ráfagas de voltaje alternadas. - Un transductor que emite un haz de ondas
ultrasónicas cuando las ráfagas de voltaje
alternado son aplicadas. - Un acoplador para transferir la energía de las
ondas de ultrasonido a la pieza de trabajo. - Un acoplador que transfiere la salida de las ondas de
sonido (energía acústica) de la pieza al
transductor. - Un transductor (puede ser el mismo que el transductor
que inicia las ondas ultrasónicas o puede ser otro
diferente) para aceptar y convertir la ondas de ultrasonido de
salida de la pieza de trabajo en ráfagas de voltaje. En
la mayoría de los sistemas un
transductor simple actúa como emisor y
receptor. - Un dispositivo electrónico para amplificar y
modificar las señales del transductor. - Un dispositivo de salida que muestre la información resultante y la proyecte ya
sea impresa o en pantalla. - Un reloj electrónico o un cronómetro
para controlar la operación de varios componentes del
sistema.
Características generales de las ondas
ultrasónicas
Las ondas ultrasónicas son ondas mecánicas
(en contraste por ejemplo con los rayos x que son
ondas electromagnéticas) que consisten en vibraciones
oscilatorias de partículas atómicas o moleculares
de una substancia. Las ondas de ultrasonido se comportan igual
que las ondas onda de sonido audible. Se pueden propagar a
través de un medio elástico, ya sea sólido,
líquido o gaseoso, pero no al vacio.
En varios aspectos, un haz de ultrasonido es similar a
un haz de luz, ambos son
ondas y obedecen a la ecuación general de ondas. Cada onda
viaja con características diferentes las cuales dependen
del medio en el que se propaguen no de las características
de la onda. Como un haz de luz, un haz de ultrasonido es
reflejado de las superficies, refractado cuando cruza las
fronteras entre dos substancias que tienen diferentes
características de velocidades y difractados en los bordes
o alrededor de los obstáculos.
Propagación de las ondas
Las ondas ultrasónicas (y otras ondas de sonido)
se propagan en cierta medida en cualquier material
elástico. Cuando las partículas atómicas o
moleculares de un material elástico son desplazadas de sus
posiciones de equilibrio por
cualquier fuerza
aplicada, esfuerzos internos actúan para restaurar o
reacomodar a sus posiciones originales.
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