Ultrasonido Industrial

ULTRASONIDO NIVEL I



1. PRINCIPIOS DE ULTRASONIDO

El sonido es la propagación de energía mecánica (vibraciones con frecuencias de 16 a 20,000 ciclos / segundo, que pueden ser percibidas por el oído humano) a través de sólidos, líquidos y gases. La facilidad con la cual viaja el sonido depende, sobre todo, de su frecuencia y la naturaleza del medio.

“Ultrasonido” es elnombre dado al estudio y aplicación de ondas sónicas que se transmiten a frecuencias mayores que las que pueden ser detectadas por el oído humano, arriba de 20,000 Hz (Hertz o ciclos por segundo). En las pruebas ultrasónicas por contacto, el rango de frecuencias comúnmente usado es de 2.25 a 10 MHz (Megahertz o millones de ciclos por segundo). En algunoscasos particulares se emplean frecuencias debajo de este rango, y para métodos de inmersión, las frecuencias pueden ser de hasta 30 MHz.

A frecuencias mayores a 100,000 ciclos / segundo, y gracias a su energía, el ultrasonido forma un haz, similar a la luz, por lo que puede ser utilizado para rastrear el volumen de un material. Un haz ultrasónico cumple con algunasreglas físicas de óptica por lo que puede ser reflejado, refractado, difractado y absorbido.

Por principio, el ultrasonido puede propagarse a través de todos los medios donde existe materia capaz de vibrar, por lo que se propaga a través de sólidos, líquidos y gases. Por el contrario, no puede propagarse en el vacío, por no existir materia que lo sustente. El movimiento quepresente es extremadamente pequeño, al desplazamiento máximo de un átomo desde su posición original se conoce como amplitud. La prueba por ultrasonido emplea esfuerzos de baja amplitud los cuales no afectan permanentemente a los materiales.


2. INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO

La inspección ultrasónica actualmente se realiza por el método básico en el cual:

“El ultrasonido setransmite y se propaga dentro de una pieza hasta que es reflejado; el ultrasonido reflejado regresa a un receptor proporcionándole información acerca de su recorrido; la información proporcionada se basa en la cantidad de energía reflejada del ultrasonido y en la distancia recorrida por el ultrasonido”.

El principio físico en el que se basa la inspección por ultrasonido es el hecho que losmateriales diferentes presentan diferentes ”Impedancias Acústicas”.

Sistema de inspección ultrasónica

Cuando se lleva a cabo una inspección por ultrasonido industrial, tanto para la detección de fallas como para la medición de espesores, se requiere del uso de un Sistema de Inspección Ultrasónica (figura No.1), que consiste de los componentes básicossiguientes:

1. Un generador de la señal eléctrica, un instrumento ultrasónico,
2. Un conductor de la señal eléctrica, un cable coaxial,
3. El accesorio que convierte la señal eléctrica en mecánica y/o viceversa, un transductor ultrasónico,
4. Un medio para transferir la energía acústica a la pieza y viceversa, el acoplante acústico, y
5. La pieza inspeccionada.Figura No. 1: Sistema de Inspección Ultrasónica


El diseño de los componentes y su arreglo dependen, en primer lugar, de las características específicas de propagación del ultrasonido que es utilizado para la detección y medición de características o propiedades de la pieza. Las características involucradas pueden incluir a:

1. La velocidad de propagación;2. La geometría del haz;
3. La energía transferida;
4. Las pérdidas de energía.



Antecedentes Históricos

La posibilidad de utilizar el ultrasonido para realizar pruebas no destructivas fue reconocida en 1930 en Alemania por Mulhauser, Trost y Pohlman, y en Rusia por Sokoloff, quienes investigaron varias técnicas empleando ondas continuas.

Los...