Ultrasonido

Área de Ingeniería Mecánica - Mantenimiento Industrial Ultrasonidos

Práctica IX Hoja 1 de 45

1. INTRODUCCIÓN. PRINCIPIOS FÍSICOS DE LOS ULTRASONIDOS
1.1 Ensayos no destructivos
Son el conjunto de técnicas destinadas al control de calidad de materiales, que no implican una alteración de sus condiciones originales. El control de calidad tiene como finalidad la comprobación del cumplimientode unas características o condiciones exigidas y comprende dos aspectos: 1) Detección de heterogeneidades, verificación de las condiciones físicas o defectología. 2) Medida de espesores, verificación de condiciones geométricas o metrología.

1.2 Ensayo de ultrasonidos
Para efectuar el control no destructivo de materiales, el ensayo de ultrasonidos emplea un principio físico que es la capacidadde las ondas sonoras para propagarse a velocidad constante a través de materiales homogéneos. La técnica del ensayo consiste básicamente en la emisión de ondas sonoras o acústicas de elevada frecuencia (ultrasonidos) a través de la pieza o material a verificar, que posteriormente son recogidas por un receptor. Cuando estas ondas se encuentran con algún tipo de heterogeneidad sufrirán alteracionesen su intensidad, dirección y sentido, que serán detectadas por el receptor, el cual, nos puede medir: la intensidad de sonido que le llega (transmitida o reflejada), el tiempo transcurrido, o ambas a la vez.

Fig. 1 Detección mediante señal transmitida

Fig. 2. Detección mediante señal reflejada

Si estos resultados los traducimos visualmente mediante un equipo de medición adecuado, através de la interpretación de éstos, podremos determinar la condición interna de la pieza y si esta se ajusta a las características exigidas.

1.3 Física de los ultrasonidos. Onda ultrasónica
1.3.1 Onda Ultrasónica
El “instrumento” que utiliza el ensayo de ultrasonidos es la onda ultrasónica o ultrasonido. Los ultrasonidos son ondas sonoras que se encuentran dentro de la banda ultrasónica y por lotanto, no audible, del espectro acústico: -banda infrasónica: frecuencia < 16 Hz. -banda sónica (audible): 16 Hz < f < 20 KHz.

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-banda ultrasónica: frecuencia> 20 KHz. En los ensayos de materiales se emplean frecuencias de entre 20 KHz. hasta 25 MHz., y para metales está entre los 0,2 -6 MHz. ylos 25 MHz.

1.3.2 Naturaleza
Las ondas sonoras o acústicas son de naturaleza mecánica, es decir sólo se propagan a través de medios elásticos donde existan fracciones de materia (átomos o moléculas) capaces de vibrar. Por lo tanto, los ultrasonidos podrán propagarse por medios sólidos, líquidos o gaseosos pero nunca en el vacío.

1.3.3 Comportamiento de las o.u.s. en medios ilimitados
1.3.3.1Propagación En el estudio de las propiedades de las ondas mecánicas y su propagación en medios sólidos, se recurre al modelo de cuerpo elástico (fig.3). Todo cuerpo elástico en equilibrio está formado por partículas materiales que se mantienen en su posición mediante fuerzas elásticas internas. Cuando comunicamos una presión exterior (perturbación), bien sea normal o tangencial, sobre el plano departículas superficiales, produciremos su desplazamiento respecto a la posición inicial de equilibrio (deformación elástica). A causa de las fuerzas elásticas que ligan a las partículas entre si, éstas tienden a recuperar su posición de equilibrio, pero debido a su inercia oscilarán en torno a dicha posición. Este movimiento oscilatorio se transmite hacia las partículas vecinas del interiorgracias a la elasticidad del medio. Esta propagación a través del medio de la perturbación inicial en forma de oscilaciones periódicas de las partículas y a velocidad constante, constituye la onda elástica o mecánica. A causa del rozamiento interno, parte de la energía oscilatoria se transformará en calor con lo que la onda se amortigua y es absorbida finalmente por el material. 1.3.3.2 Tipos de...