Ultrasonido

El ultrasonido es una vibración mecánica con un rango mayor al audible por el oído humano que se transmite a través de un medio físico y es orientado, registrado y medido en Hertz con ayuda de un aparato creado para ese fin.
Rangos de sonido:
Infrasónica = 1 – 16 Hz
Sónica o audible = 16 Hz a 20 KHz
Ultrasónica = 20 KHz en adelante
Para la prueba de ultrasonido en materiales metálicos es de0.2 a 25 MHz.

Principios

La impedancia acústica es la resistencia que oponen los materiales al paso de una onda ultrasónica.

Ondas acústicas iguales a las ondas sónicas.

Transmisión de energía entre partículas que propicia el oscilamiento.

El número de oscilaciones son de acuerdo al tipo de onda que se trata.

Se propagan en todos los medios elásticos donde exista fraccionesde materia ( átomos o moléculas capaces de vibrar ).

La vibración depende de la separación de las partículas.

Ventajas

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.

Limitaciones

Baja velocidad de inspección cuando se emplean métodos manuales.Requiere de personal con una buena preparación técnica y gran experiencia.

Dificultad para inspeccionar piezas con geometría compleja, espesores muy 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 porla estructura del material. ( tamaño de grano, tipo de material ).

Alto costo del equipo.

Se requiere de agente acoplante.

Principios 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 Hertz.

Longitud de onda ( l ).- Es ladistancia 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.

Impedancia acústica ( Z ).- Es la resistencia de un material a las vibraciones de las ondas ultrasónicas. Es el producto de la velocidad máximade vibración por la densidad del material.

Tipos de ondas

Ondas longitudinales.- Sus desplazamientos de las partículas son paralelos de propagación del ultrasonido.

Ondas transversales.- Los desplazamientos de las partículas es en forma perpendicular a la dirección del haz ultrasónico.

Ondas superficiales.- Son aquellas que se desplazan sobre la superficie del material y penetran auna profundidad máxima de una longitud de onda.

Los principales parámetros que deben ser controlados en un sistema ultrasónico son:

Sensibilidad. Es la capacidad de un transductor para detectar discontinuidades pequeñas. [pic]
Resolución. Es la capacidad para separar dos señales cercanas en tiempo o profundidad.
Frecuencia central. Los transductores deben utilizar en su rango de frecuenciaespecificado 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.

Transductores

Es el medio por el cual la energía eléctrica se convierte en energía mecánica ( ondas sonoras ) o viceversa. Opera debido al efecto piezoeléctrico, el cual...