8/23/2010

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MEDICIÓN POR ULTRASONIDO

Ing.: Juan J. Barriga Jara

Medición por ultrasonido

Es el método por el cual se estudian y analizan las ondas de sonido de alta frecuencia las cuales no son perceptiblesfrecuencia, las cuales no son perceptibles al oído humano.

Medición por ultrasonido

La medición por ultrasonido se utiliza en:• Detección de fricción en maquinas rotativas.• Detección de fallas y/o fugas en válvulas.• Detección de fugas de fluidos• Detección de fugas de fluidos.• Perdidas de vacío.• Detección de arco eléctrico.• Espesores en cañerías.• Etc.

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Medición por ultrasonidoVentajas

• La prueba se efectúa mas rápidamente obteniendo resultados inmediatos.

• Se tiene mayor exactitud al determinar la posición de las discontinuidades internas; estimando sus dimensiones, orientación y naturaleza.

• Alta sensibilidad para detectar discontinuidades pequeñas.

• Alta capacidad de penetración, lo que permite localizar discontinuidades a gran profundidad del material.

• Buena resolución que permite diferenciar dos discontinuidades próximas entre si.

• Solo requiere acceso por un lado del objeto a inspeccionar.

• No requiere de condiciones especiales de seguridad.

Medición por ultrasonidoDesventajas.

• Requiere de personal con una buena preparación técnica y gran experiencia.

• Dificultad para inspeccionar piezas con geometría compleja, espesores muy delgados o de configuración irregularmuy delgados o de configuración irregular.

• Dificultad para detectar o evaluar discontinuidades cercanas a la superficie sobre la que se introduce el ultrasonido.

• Requiere de patrones de calibración y referencia.

• Es afectado por la estructura del material. ( tamaño de grano, tipo de material ).

• Alto costo del equipo.

Medición por ultrasonidoConceptos básicos.

Ultrasonido.

El ultrasonido es una vibración mecánica con un rango

mayor al que puede ser escuchado por el oído humano

el cual es transmitido a través de un medio físico y es

orientado, registrado y medido en Hertz [Hz] con un

aparato creado para este fin.

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Medición por ultrasonidoRango de sonido.

• Infrasónica = 1 – 16 Hz

Sónica o a dible 16 H a 20 KH• Sónica o audible = 16 Hz a 20 KHz

• Ultrasónica = 20 KHz en adelante

Para la prueba de ultrasonido en materiales metálicos es de 0.2 a 25 MHz.

Medición por ultrasonido

Criterio para utilizar medición por ultrasonido

• En equipos que tienen velocidades menores a 300 [rpm].[rpm].

• Complementación de información de análisis de vibraciones en equipos que giran a velocidades mayores de 300 [rpm].

• Cuando existen agentes externos (suciedad).• Cuando existen solamente un solo lado para

realizar la medición.

Medición por ultrasonido

Conceptos básicos.

Impedancia acústica.

Es la resistencia de un material a las vibraciones de las

ondas ultrasónicas. Es el producto de la velocidad

máxima de vibración por la densidad del material.

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Medición por ultrasonidoConceptos básicos.concepto de onda.

Una onda es una perturbación que se propaga. Las ondas materiales (todas

menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El

medio elástico se deforma y recupera vibrando al paso de la onda.

La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que

impacta (este es el foco de las ondas) y en esa partícula se inicia la onda. La

perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el

medio con una velocidad constante (siempre que el medio sea isótropo).

Medición por ultrasonidoConceptos básicos.Tipos de ondas.

• Longitudinal: Sus desplazamientos de las g ppartículas son paralelos de propagación del ultrasonido.

• Transversal:Los desplazamientos de las partículas es en forma perpendicular a la dirección del haz ultrasónico.

Medición por ultrasonido

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Medición por ultrasonidoPrincipios físicos

• Amplitud ( A ).- Es el desplazamiento máximo de una partícula desde su posición de cero.

• Frecuencia ( F ).- Se define como el numero de veces que ocurre un evento repetitivo ( ciclo ) por unidad de tiempo Su unida Hertzun evento repetitivo ( ciclo ) por unidad de tiempo. Su unida Hertz.

• Longitud de onda ( λ ).- Es la distancia ocupada por una onda completa y es igual a la distancia a través de la cual se mueve la onda por periodo de ciclo.

• Velocidad de propagación o velocidad acústica ( V ).- Es la velocidad de transmisión de la energía sonora a través de un medio.

Medición por ultrasonidoTransductores.

Es el medio por el cual la energía eléctrica se convierteen energía mecánica ( ondas sonoras ) o viceversa.

O d bid l f t i lé t i l l i tOpera debido al efecto piezoeléctrico, el cual consisteen que ciertos cristales cuando se tensionan, sepolarizan eléctricamente y generan voltaje eléctricoentre las superficies opuestas. Esto es reversible en elsentido de que al aplicar un voltaje a través las caras deun cristal, se produce una deformación del mismo. Esteefecto microscópico se origina por las propiedades desimetría de algunos cristales.

Medición por ultrasonidoParámetros a controlar en un sistema por ultrasonido.

• Sensibilidad. Es la capacidad de un transductor para detectar discontinuidades pequeñas.

• Resolución. Es la capacidad para separar dos señalesResolución. Es la capacidad para separar dos señales cercanas en tiempo o profundidad.

• Frecuencia central. Los transductores deben utilizar en su rango de frecuencia especificado para obtener una aplicación optima.

• Atenuación del haz. Es la perdida de energía de una onda ultrasónica al desplazarse a través de un material. Las causas principales son la dispersión y la absorción.