8/17/2019 Apuntes Ultrasonido
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Apuntes
De
Ultrasonido .-
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Definición y naturaleza de las ondas ultrasónicas
Son ondas mecánicas vibratorias o sea para que se propague el ultrasonido, se requiere que
las partículas del medio ya sea liquido, aire o sólido oscilan alrededor de sus posiciones de
equilibrio.
Diferencia entre sonido y u ltrasonido
Son de la misma naturaleza, lo que las diferencia es su frecuencia así:
- ondas sónicas: frecuencia entre 16 y 20000 ciclos por segundos.
- ondas ultrasónicas: frecuencias mucho mayores de 20000 ciclos por segundos.
Para materiales metálicos: se opera entre 1 y 5 mhz pero se pueden trabajar con frecuencias
mucho mayores.
Para materiales no metálicos: ej: cerámicos, trabajan con frecuencias menores de 1mhz (¼, ½
mhz).
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Tipos de ondas ultrasónicas.-
• O.l: onda longitudinal :se propaga en tres medios.
• O.t: ondatransversal: se propaga en sólidos únicamente.
• O.r: onda rayleigh: se propaga en sólidos únicamente.
Velocidad de las ondas ultrasonicas
La velocidad para cada material es una constante.
V = l f
Ejemplo:
Vl » 5925 m/seg. (acero).
Vt = aproximadamente la mitad de al vl = 3230 m/seg.
Vl = ((e (1-g )/(r (1-2g )(1+g )))1/2
Vt = (e/(r 2(1+g ))1/2
E: limite de elasticidad
R: densidad del material.
G : relación de poisson.
G = et /el
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Se concluye que:
Vt » vl/2 ; vr » 0.9 vt
Vt / vl= ((1-2g)/2(1-g))1/2
Vr / vt = (0.87 + 1.12g)/(1-g)
Impedancia acustica
Z = rv
Resistencia del medio a la vibración acústica de las partículas.
Z: independencia acústica.
R: densidad del material.
V: velocidad de la onda.
Z: es lo que nos va a determinar que porcentaje de intensidad ultrasónica de refleja y cual se
transmite al segundo medio.
Generación de ondas ul trasónicas
Para generar existen varios métodos. Para el ultrasonido se hace uso de cristales
piezoeléctricos o de materiales cerámicos ferroeléctricos.Piezoelectricidad: propiedad de algunos cristales como el cuarzo de convertir energía eléctrica
en energía mecánica vibratoria y viceversa. Cuarzo para altas frecuencias, mayores de 10 mhz.
Ferroelectricidad: propiedad de algunos materiales cerámicos previamente polarizados de
comportarse como los cristales piezoeléctricos. Ej: titanato de bario, sulfato de litio.
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Forma y característica del haz
N = d2/4l = d2f/4v
Sen g = 1.22 v/f d
D: diámetro del cristal.V: velocidad.
F: frecuencia.
L: longitud de onda.
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Palpadores o t ransductores
Tipos:
A. Incidencia normal.
B. Incidencia angular.
Palpadores con:
1. Un solo cristal emisor y receptor.
2. Doble cristal, uno emisor y otro receptor.
3. Múltiples cristales para aplicaciones especiales.
Agentes acoplantes
Es un medio fluido que permite que el ultrasonido pase del palpador al material de ensayo.
Los medios de acople pueden ser: grasa, aceite, vaselina, agua.
A mayor rugosidad mayor viscosidad del acoplante.
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Propagación de ondas u ltrasónicas.-
Incidencia normal
Ii = ir + it ; i i intensidad incidente
Ii/ii = ir /ii + it/ii . Ir intens idad reflejada . It intensidad transmitida
1 = r + tR = ir /ii = (z2 - z1)
2/(z2 + z1)2
T = it/ii = 4z1z2/(z2 - z1)2
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Incidencia oblicua
Bl = a : no hay cambio de modo.
Bl ¹ a : hay cambio de modo.
A a gl: no hay cambio de modo.
A ¹ gl: no hay cambio de modo.
No se puede trabajar con dos ondas transmitidas, ya que da lugar a problemas de
interpretación, entonces aparecen:
Primer ángulo critico: valor por el cual a a’ para el cual el valor g l = 90°.
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Segundo ángulo critico: valor por el cual a a’’ para el cual el valor g t = 90°. En la practica, los
palpadores deben poseer un ángulo de incidencia a tal que a’ > a > a’’ .
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Técnicas de ensayo
- transmisión.
- resonancia.
- pulso - eco.
Transmisión
Ventaja: Puede detectar discontinuidades muy cercanas a la superficie.
Desventajas:
No ubica la discontinuidad.
Requiere acceso a las dos superficies.
Resonancia:
Se consigue de que haya resonancia entre un material y el palpador. El palpador es de
frecuencia variable, la cual se varia hasta hallar la de resonancia. Es utilizado para la detección
de discontinuidades externas del material, también para la medición de espesores.
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Pulso - eco
Se emiten pulsos de ultrasonido y se esperan reflexiones las cuales pueden proceder de
superficies posteriores (palpadores normales) o de discontinuidades, por lo tanto en un
osciloscopio mediante el principio piezoeléctrico aparecen ecos de fondo para cada reflexión.
Ventajas:
Requiere acceso a una superficie únicamente
Ubica la discontinuidad.
Desventaja:
No detecta discontinuidades muy cercanas a la superficie.
Ap licac iones
- medición de espesores.
- detección de fallas:
Examen de piezas fundidas.
2. Examen de piezas forjadas.
3. Examen de soldaduras.
4. Caracterización de materiales.
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Ventajas del ensayo ultrasónico
1. Mayor poder de penetración.
2. Acceso a una superficie.
3. Ausencia del peligro para el operario.
4. Portátil .
Desventajas
Tiene problemas con piezas de geometría complicada o muy delgadas.
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EQUIPOS PARA MEDICION DE ULTRASONIDO
El SDT 170 ofrece a los usuarios industriales una de las más potentes, precisas y flexibles soluciones
para la comprobación de todo tipo de estanqueidad, detección de fugas y mantenimiento predictivo.
Nuestra dilatada experiencia en la detección de ultrasonidos se encuentra concentrada en éste potente
equipo. Es robusto, ligero, de fácil manejo y con diseño ergonómico. Proporciona una total y eficiente
respuesta a un equipo efectivo de mantenimiento y a un producto de gran calidad.
Equipos Portátiles
Software
Monitorizado en Continuo
Acelerómetros
Otros
Multifuncional
El SDT 170 es multifuncional. Como un PC de sobremesa es de fácil manejo. Capaz de medir diferentes
parámetros físicos (ultrasonidos, ruido audible, temperatura, rpm, flujo y otros). Todas las versiones
están concebidas alrededor de las capacidades de detección de nuestros equipos de ultrasonidos y
presentan un sensor ultrasónico interno.
Ahorro Económico
El SDT 170 genera ahorro económico. El uso regular del SDT 170 permite una eficiente planificación de
los tiempos de parada de las máquinas, lo que conduce a una mayor productividad. La capacidad de
indicar con precisión los puntos de fugas conduce también a significantes ahorros de energía que
pueden ser de hasta el 30%.
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Ergonómico
El SDT 170 genera ahorro económico. El uso regular de SDT 170 es un equipo portátil, de cómodo uso,
controlado por un teclado de ocho unidades. El display de pantalla líquida de 3 cm x 6 cm está
protegido por un cristal de Borosilicato, permitiendo visualizar los parámetros necesarios para su uso en
8 idiomas diferentes. El aprendizaje es sencillo y rápido, aproximadamente 10 minutos. La cubierta
exterior de aluminio extruido está protegida por un aislamiento antichoque, y la batería recargable NMHD
está construida con la tecnología más moderna permitiendo más de ocho horas de funcionamiento
ininterrumpido.
Inteligente
El SDT es inteligente. El SDT170 reconoce automáticamente los sensores en el momento de su
conexión conectándose a continuación con los parámetros adecuados necesarios para proceder a la
medida deseada. Algunas versiones están equipadas para aceptar parámetros predefinidos, como la de
medidas y captura de datos a intervalos de tiempo. El empleo de tecnología EEPROM nos permite
transmitir por Internet actualizaciones y mejoras a nuestros clientes.
Digital y Versátil
El SDT 170 es digital y versátil. Su avanzada tecnología digital SMT permite el uso de los accesorios
originales. El SDT 170 procesa, registra y distribuye los datos digitalmente. A medida que nuestros
clientes desarrollan nueva aplicaciones, satisfacemos sus necesidades desarrollando nuevos sensores
acordes con sus necesidades. El SDT 170 puede expandir su funcionalidad y versatilidad sin límites, lo
que se realizará bien sea por la petición de nuestros clientes o por la detección de las necesidades de la
industria.
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DETECTOR ULTRASONICO DE FUGAS
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PREDYCSA presenta la nueva gama de productos SDT International para la Detección de Fugas,
Comprobación de la Estanqueidad, Control de Calidad y el Mantenimiento Predictivo a través de
Ultrasonidos.
El equipo SDT 170 en todas sus gamas ofrece a los usuarios industriales una de las más potentes,
flexibles y precisas soluciones para la detección de ultrasonidos.
Este equipo es capaz de medir diferentes parámetros físicos como los ultrasonidos, ruido audible,
temperatura, RPM, flujo y otros. Además, en su versión más completa incluye un potente software para
gestionar todos estos parámetros y la posibilidad de crear rutas. Se puede decir que este equipo es
inteligente ya que reconoce automáticamente los sensores conectados cambiando instantáneamente los
parámetros necesarios para realizar la medida.
Hay que destacar la medición del grado de estanqueidad de recipientes, revestimientos y tanques
subterráneos, sistemas de aire comprimido, tuberías, válvulas y coches, coronas y arcos eléctricos en
equipos eléctricos y deterioros en rodamientos, reductores, conmutadores e inyectores.
TEST DE ESTANQUEIDAD
El medio más eficiente de comprobar la estanqueidad es por ultrasonidos. El test puede ser totalmente
integrado en los medios de producción ó realizado como un control posterior. Para asegurar la precisión
de los resultados los equipos suministrados por SDT detectan ultrasonidos producidos naturalmente ó
aquellos producidos por un transmisor.
DETECCIÓN DE FUGAS
En todos los sectores, fugas significan pérdidas. En tuberías de agua y fluidos en general, puede
significar pérdida de producto. En sistemas de aire comprimido, tuberías de vapor e instalaciones de
calor, significa un mayor costo para generar las perdidas de energía y calor.
SDT indica con precisión problemas de:
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• Circuitos de oxígeno, aire comprimido, vapor y fluidos gaseosos, válvulas, compuertas
electromagnéticas, gatos hidráulicos, y turbinas.
• Intercambiadores de calor, cajas de cambios, cavitación de bombas, condensadores, calderas,
colectores de distribución de aire, etc.
• Objetos inflables (globos, correderas, etc.).
• Pérdidas de presión y vacío.
• Coronas y arcos en equipos eléctricos (transformadores, relés, cortocircuitos, etc.)
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
SDT ha desarrollado soluciones de ultrasonidos para detectar deterioros y desgastes en aplicaciones
mecánicas como:
• Rodamientos de bolas, reductores de piñón, inyectores, conmutadores, válvulas de cierre,
muelles y rodamientos.
Otras aplicaciones:
• Vibraciones puntuales y parásitas de máquinas.
• Funcionamiento de bombas, motores, turbinas y cajas de engranajes.
Se pueden tomar medidas de precisión como:
• Control de temperatura, con ó sin contacto.
• Velocidad de rotación, con ó sin contacto.
• Niveles de ruido.
• Flujos de masa de aire.
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Líneas de Productos
Boroscopios, Fibroscopios y Videoscopios
CCTV FireSight para Ambientes de Temperaturas Altas
Medidores de Espesores de Recubrimientos
Medidores de Espesores por UltrasonidoPirometros y Escaneres Infrarrojos
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Medidores de Espesores por Ultrasonido
TI-25LT
• Resolución de 0.04mm (0.004")
• Controles simplificados para el operador virtualmente eliminar el entrenamiento
• Transductores especiales disponibles para una variedad de aplicaciones
• Unidades seleccionables en pulgadas o mm
Básico TI-40N
• Extremadamente compacto y liviano
• Unidades seleccionables en pulgadas o mm
• Incluye placa de calibración
• Rápida actualización de la pantalla con la última lectura retenida en la pantalla
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Características y méritos notables
TI-25M
• Resolución de 0.001 pulgadas (0.01 mm)
• Gran pantalla LCD con luz de retroiluminación, la pantalla retiene la última lectura
• Controles simplificados para el operador virtualmente elimina el entrenamiento
• Certificado de calibración NIST incluido sin costo
• 5 años de garantía.
Con almacenamamiento de datos TI-25DL
• Unidades seleccionables en pulgadas o mm.
• Memoria para 1000 datos puntuales en hasta 10 batches.
• Salida serial RS-232C para enviar los datos almacenados a una computadora o impresora.
• Certificado de calibración NIST incluido sin costo
• 5 años de garantía.
Precisión
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TI-007
• Unidades seleccionables en pulgadas o mm
• Memoria para 1000 datos puntuales en hasta 10 batches
• Salida serial RS-232C para envio de datos almacenados a una computadora o impresora
• Certificado de calibración NIST incluido sin costo
• 5 años de garantía
Al to Desempeño TI-HP1
• 25 configuraciones predefinidas que pueden ser modificadas por el operador para aplicaciones
especificas
• Memoria alfanumerica con capacidad para hasta 1000 paginas de datos y A-scans
• Portátil, operado por pila o corriente alterna
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Bloque de chequeo del acero en 4 pasos
SB-4 / SB-4L
• Maquinado y terminado de precisión
• Incluye reporte NIST y datos de chequeo
• Caja de madera para almacenado opcional