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GONZALO RAFAEL RODRIGUEZ ESCAMILLA
El Aprendizaje
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES 2011-A ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS ENSAY SAYO: GRUPO: FECHA:
N°2 ULTRASO RASON NIDO B 05/09/11
I- OB!ETIVO:
Diagnost Diagnostico ico de anormalida anormalidades des y defectos defectos Ultrasonido.
utilizan utilizando do los equipos equipos de
II- INTRODUCCION S"#$%&'& ( )#$%*%+%#$%&: El aprovec aprovecham hamient iento o del ultrason ultrasonido ido ha ganado ganado espacio espacio importa importante nte entre entre las técnicas técnicas de Ensayos Ensayos No-destr No-destructiv uctivos. os. Se considera considera ultrasoni ultrasonido do aquellas aquellas oscilacio oscilaciones nes de presión presión que poseen frecuencias por encima de la gama audile !esto es" superior a #$ $$$%z&. El Equipo de Ensayo por Ultrasonidos traa'a con el principio de enviar un haz pulsado de ultrasonido ultrasonido alto de un transductor de mano" que se coloca sore la superficie del o'eto que se pruea. Esta onda se ver( perturada y luego reota parcialmente de puntos con la imperfección interna o de la parte posterior de la pared de material. )apturar y analizar el sonido de retorno re*nen información *til" que se visualizan en la pantalla del equipo ultrasónico" mostrando la amplitud del pulso y la duración del regreso al transductor. +l medir este sonido" un operador operador cualificado puede identificar la posición y el tama,o de la imperfección" con respecto al espesor de la pared del material. os criterios de aceptación definen si la indicación es aceptale o no aceptale !un defecto&.
U,'*)*'# +%. %#&)(: El ensayo por ultrasonido es un método no destructivo" en el cual un haz sónico de alta frecuencia !#/ 0%z a #$ 1%z& es introducido en el material a ser inspeccionado con el o'etivo de detectar discontinuidades internas y superficiales. El sonido que recorre el material es refle'ad refle'ado o por las interface interfaces s y es detectad detectado o y analizad analizado o para para determi determinar nar la presenci presencia a y localización de discontinuidades. discontinuidades.
,'$ +% A.'*)*'# Especialmente Especialmente para las tuer2as" la forma de inspección recomendada recomendada o e3igida 4 un equilirio entre Ensayo 5adiogr(fico y Ensayo Ultrasónico 4 ha ido camiando durante los *ltimos a,os hacia una mayor utilización de Ensayo por Ultrasonido.
III- FUNDAMENTO TEORICO P3'#*''& )*4&$'*& $'& +% #+)& &#'+ El sonido" en f2sica" es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas el(sticas !sean audiles o no&" generalmente a través de un fluido !u otro medio el(stico& que esté generando el movimiento viratorio de un cuerpo.
T'& +% #+)& 6.$3)&#'*)& 6odo material con propiedades el(sticas puede ser sede de la propagación de ondas sónicas yultrasónicas" en tanto las fuerzas el(sticas son capaces de retraer las part2culas a su posición dereposo.En los cuerpos que poseen una estructura cristalina !por e'emplo metales en estado sólido& laspart2culas que forman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones de equilirio descriiendooscilaciones con trayectorias diversas" en función de la energ2a mec(nica aplicada" originandodistintos tipos de ondas ultrasónicas7 8ndas longitudinales" 8ndas transversales" 8ndassuperficiales" 8ndas de lam.
O#+)& L#7'$6+'#).%& Se tienen ondas longitudinales cuando la dirección de oscilación de las part2culas es paralela a ladirección de propagación de la onda.En los l2quidos y los gases sólo es posile la propagación de este tipo de ondas mec(nicas.
O#+)& T3)#&8%3&).%& Se tienen ondas transversales cuando la dirección de oscilación de las part2culas es perpendicular a la dirección de propagación de la onda ultrasónica.Esto se verifica en los materiales sólidos cuando la onda ultrasónica penetra en el material con uncierto (ngulo respecto a la superficie.
O#+)& S6%3'*').%&
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Se hala de ondas superficiales !o de 5ayleigh& cuando el haz de ondas ultrasónicas se propagae3clusivamente en la superficie del material siguiendo el perfil del cuerpo" siempre que no hayavariaciones ruscas en el mismo. as deformaciones inducidas por este tipo no son estrictamentesinusoidales" aseme'(ndose en cierto modo a las ondas del agua9 aunque estas *ltimas no sonondas el(sticas" sino consecuencia de la fuerza gravitacional.
O#+)& +% L), as ondas de lam se otienen en l(minas delgadas y tamién en tuos cuyos espesores sonapro3imadamente del orden de la longitud de onda y" pr(cticamente en materiales conespesore s comprendidos entre $" y :$ mm" en los cuales intervienen en la propagación del hazultrasónico" la totalidad del material" virando la l(mina en su con'unto. ;ara un espesor o di(metrodado son posiles infinitos modos de viración.as ondas de am se propagan en sentido paralelo a la superficie del medio material y en ladirección del impulso reciido.
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P3'#*''& ,&'*& +% .& '#&$36%#$& •
•
;alpador7 usados para la generación de ondas" los cuales via'aran por el material para la detección de defectos y la medición de sus profundidades. )ircuito de proceso7 usado para el proceso de la recepción de las ondas retornantes al palpador.
P).)+3%& Es la fuente emisora de los ultrasonidos posee como elemento fundamental un cristal piezoeléctrico que transforma los impulsos eléctricos en impulsos de ondas que se transmiten por medio de un acoplante !glicerina" aceite" etc.& al cuerpo sometido a e3amen. E3isten : tipos de palpadores7 ;alpadores con un solo cristal emisor y receptor. ;alpadores con dole cristal" uno emisor y otro receptor. • •
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•
;alpadores con m*ltiples cristales para aplicaciones especiales.
B.;6%& )$3#%& +% *).',3)*'#
os loques patrón son la medida materializada m(s e3acta industrial para caliración de instrumentos. Est(n disponiles en forma rectangular o cuadrada" hechos de acero" cer(mica o caruro
A*.)#$% Es un medio fluido que permite que el ultrasonido pase del palpador al material de ensayo. os medios de acople pueden ser7 grasa" aceite" vaselina" agua. + mayor rugosidad mayor viscosidad del acoplante.
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S6%3'*'% +% %#&)( &%.%**'# +% ).)+3%& Seg*n sea la superficie de ensayo seleccionaremos el tipo de palpador a usar" los cuales pueden ser7 ;alpadores de incidencia normal. ;alpadores de incidencia angular !:$<" =/<" >$<" etc.?&. • •
D%$%3'#)*'# +% 3)& ( $))<& +'&*#$'#6'+)+%& De la misma manera que a los ensayos de 5ayos @" un técnico especialista en el (rea dar( a conocer las formas" tama,os y profundidad de las discontinuidades" por e'emplo7 si todo el tama,o de la onda emitida por el palpador significara que la discontinuidad es grande y en el an(lisis posterior se determinara la profundidad de este y el tipo de este.
IV- MATERIAL Y EQUIPO A UTILI=AR ;alpadores o transductores 6ipos7 a. incidencia normal. . incidencia angular.
o
o
Ael acoplante
o
Bloques patrón de caliración
o
8sciloscopio
6
V- PROCEDIMIENTO
impiamos nuestro o'eto a ensayar de suciedad" polvo" grasa" etc. )aliramos el equipo con el loque patrón de caliración. Escogemos el tipo de palpador seg*n la superficie del o'eto de estudio9 una ves hecho esto indicamos la zona de inspección seg*n el tipo de palpador. Deslizamos el palapador por la zona de inspección. +nalizamos el retorno de las ondas en la pantalla del osciloscopio.
VI- RESULTADOS
8tuvimos unas peque,as grietas longitudinales en ciertos puntos del cordón. 6amién en la parte de la mordedura en nuestra plancha indico una fuerte recepción de ondas" lo cual indica que hay algunas cavidades.
VII- CONCLUSIONES
)on el uso de este ensayo diagnosticamos los defectos y anormalidades de nuestra plancha soldada. 6amién podemos determinar la profundidad de estas discontinuidades !algo que no se puede determinar en el ensayo de 5ayos @.
6ipos7 a. incidencia normal. . incidencia angular. ;alpadores con7 . un solo cristal emisor y receptor. #. dole cristal" uno emisor y otro receptor. :. m*ltiples cristales para aplicaciones especiales. #- >C '#.6(% .) $%%3)$63) %# %. %#&)( Gnfluye en la velocidad en la que la onda via'a a través del material ya que no seria lo mismo que una onda via'e a temperatura de amiente o temperatura a'o cero o encima de esta. :- >Q6% '#+'*)*'#%& +% +%%*$ .%& +) %&$% $' +%
%#&)(
Nos indica defectos internos en el material soldado" los cuales pueden ser fisuras" grietas" inclusiones de gases o escoria. =- >C +%$%3'#) .) 3) (
$))< +% .)& +'&*#$'#6'+)+%&
Se determina con el tama,o y el tiempo en cual las ondas emitidas regresan al palpador" esto esta indicado en la pantalla del osciloscopio. /- S67%3%#*')& )+'*'#).%&:
V%#$))& +%. %#&)( 6.$3)&#'* . #. :. =.
1ayor poder de penetración. +cceso a una superficie. +usencia del peligro para el operario. ;ort(til.
D%&8%#$))& .
6iene prolemas con piezas de geometr2a complicada.
U&&:
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os ultrasonidos son utilizados haitualmente en aplicaciones industriales !medición de distancias" caracterización interna de materiales" ensayos no destructivos y otros&. 6amién se emplean equipos de ultrasonidos en ingenier2a civil" para detectar posiles anomal2as y en medicina !ver ecograf2a" fisioterapia" ultrasonoterapia&. Un e'emplo del uso del ultrasonido en el campo médico son los dispositivos tales como el doppler fetal" el cual utiliza ondas de ultrasonido de entre # a : 1%z para detectar la frecuencia card2aca fetal dentro del vientre materno. 8tro e'emplo de su uso en medicina es la itotricia e3tracorpórea por ondas de choque" una técnica terapéutica para el tratamiento de la litiasis renal. 6amién son utilizados como repelente para insectos. %ay varias aplicaciones para computadoras y celulares" las cuales reproducen una onda ac*stica como fue e3plicado anteriormente" la cual molesta a los insectos" en especial a los mosquitos.
I7%#%& 3 6.$3)&#'+ %# %. *6%3 @6)#
Diagnóstico por imágenes con ultrasonido general en hospitales: a m(quina de ultrasonido crea
im(genes que permiten e3aminar varios órganos en el cuerpo. Esta m(quina env2a ondas sonoras de alta frecuencia que hacen eco en las estructuras corporales y un computador recie dichas ondas refle'adas y las utiliza para crear una imagen. + diferencia de los 5ayos @" en este e3amen no se presenta ninguna e3posición a la radiación ionizante. +l igual que cualquier onda" el ultrasonido sufre el fenómeno de atenuación dentro de las diferentes estructuras del cuerpo" como regla general a mayor frecuencia se logra menor penetración y a la inversa" a menor frecuencia podemos lograr mayor penetración. as frecuencias t2picas utilizadas para aplicaciones en adomen pueden ir desde #"$ 1%z a /"$ 1%z mientras que para regiones como mama" m*sculo-esqueléticas" tiroides" etc." las frecuencias pueden oscilar entre K"$ 1%z a >"$ 1%z.
F6&'# 3")
En l2quidos sometidos a ultrasonidos se forman cavidades que al colapsar producen temperaturas de hasta :$.$$$ M). Se ha discutido la posiilidad que en estas cavidades se podr2a producir la fusión fr2a. En el colapso tamién se emite luz" fenómeno conocido como sonoluminiscencia.
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a fusión fr2a es el nomre genérico dado a cualquier reacción nuclear de fusión producida a temperaturas muy inferiores a las necesarias para la producción de reacciones termonucleares !millones de grados )elsius&. De manera com*n" el nomre se asocia a e3perimentos realizados a finales de los K$ en células electrol2ticas en los que se suger2a que se pod2a producir la fusión de deuterio en (tomos de helio produciendo grandes cantidades de energ2a. Estos e3perimentos fueron p ulicados en la revista cient2fica Nature pero la fusión fr2a como tal fue descartada al poco tiempo por otros equipos constituyendo el art2culo de Nature uno de los fraudes m(s escandalosos de la ciencia en los tiempos modernos
F'&'$%3)')
El uso del ultrasonido en fisioterapia se emplean con frecuencias altas" alrededor de los -: 1%z. El aparato de ultrasonido que se utiliza genera este tipo de onda a través del efecto piezoelectrico inverso" que consiste en la aplicación de volta'e a un cristal !el m(s utilizado es el cuarzo¶ producir la deformación del mismo millones de veces por segundo" provocando viraciones que van a ser las encargadas de provocar los efectos fisiológicos en el organismo.