RESUMEN El equipo de medición de espesores con ondas ultrasónicas se utiliza, como su nombre lo indica, para la medición de espesores de cualquier material en donde las ondas ultrasónicas pueden ser transmitidas y refejadas nuevamente desde una supercie opuesta de donde se coloca el palpador palpador Es una t!cnica de ensayo no destructivo r"pida, sencilla y precisa En la actualidad se aplica ampliamente para la medición de espesores de ca#er$as, c%apas, perles y recipientes a presión, en equipos durante su &abricación, como as$ tambi!n para el monitoreo de disminución de espesor durante su uso en toda su vida 'til 'til En la si(uiente si(uiente practica practica se midieron midieron espesores espesores mediante mediante la t!cnica t!cnica de ultrasonido, en la carcasa de un ventilador centr$&u(o que se encuentra en el labo labora rato tori rio o de fuid fuidos os,, del del depa depart rtam amen ento to de )n(e )n(eni nier er$a $a Mec" Mec"ni nica ca de la Universid Universidad ad de *riente, *riente, n'cleo n'cleo +nzo"te(u +nzo"te(ui, i, donde donde se encontrar encontraron on al(unas al(unas discontinuidades a lo lar(o de todos los puntos esco(idos para la toma de muestras, lo cual indica que eisten da#os mec"nicos en la supercie que pueden a&ectar de &orma ne(ativa su desempe#o
*-.E/)0*S
*-.E/)0* 1ENER+23 +l nalizar la pr"ctica el estudiante estar" en capacidad de utilizar un medidor de espesor por Ultrasonido *-.E/)0*S ES4E567)5*S3 Medir espesores y discontinuidades dentro del volumen del material seleccionado para la pr"ctica, mediante prueba no destructiva Ultrasónica )denticar los )nstrumentos de medición para la realización de la pr"ctica Realizar inspección (eneral al material sujeto a estudio 8 Seleccionar la zona cr$tica del material sometido a estudio 9ia(nosticar la situación actual del material seleccionado por el pro&esor
M+R5* /E*R)5* )NS4E55):N 4*R U2/R+S*N)9* 2a inspección por ultrasonido es un m!todo no destructivo en el cual un %az o un conjunto de ondas de alta &recuencia son introducidos en los materiales para la detección de &allas en la supercie y sub;supercie 2as ondas de sonido viajan a trav!s del material disminuy!ndose paulatinamente y son refejadas a la inter&ace El %az refejado es mostrado y analizado para denir la presencia y localización de &allas y discontinuidades El (rado de refeión depende (randemente en el estado &$sico de los materiales que &orman la inter&ace 4or ejemplo3 las ondas de sonido son refejadas casi totalmente en las inter&aces (as<metal 4or otro lado eiste una refectividad parcial en las inter&aces metal
>> /ransductores ?4alpadores@ Es el medio por el cual la ener($a el!ctrica se convierte en ener($a mec"nica ?ondas sonoras@ o viceversa *pera debido al e&ecto piezoel!ctrico, el cual consiste en que ciertos cristales cuando se tensionan, se polarizan el!ctricamente y (eneran voltaje el!ctrico entre las supercies opuestas Esto es reversible en el sentido de que al aplicar un voltaje a trav!s las caras de un cristal, se produce una de&ormación del mismo Este e&ecto microscópico se ori(ina por las propiedades de simetr$a de al(unos cristales 2a si(uiente tabla resume
las
principales
caracter$sticas
de
al(unos
materiales
piezoel!ctricos /ipos 9e 4alpadores 4alpador de contacto Se coloca directamente en la supercie de
•
prueba aplicando presión y un medio de acoplamiento Se &abrica para inspecciones de %az recto 4ara prote(er el transductor de la abrasión, se cubre con un material duro como el oido de aluminio 4alpadores de %az recto Emite ondas lon(itudinales con &recuencias
•
de AB a CA MDz Se emplea (eneralmente para la inspección de piezas en las que se puede colocar directamente la unidad de prueba sobre el "rea de inter!s las discontinuidades son paralelas a la supercie de contacto /ambi!n es 'til en la detección de discontinuidades y en la medición de espesores 4alpadores an(ulares 2os "n(ulos comerciales para el acero son B,
•
FB, GA, HA, IA, JA (rados >F Elección del palpador 2a elección de la &recuencia del palpador depende del poder resolutivo y sensibilidad que se pretende para el ensayo Una menor &recuencia implica mayor apertura an(ular y menor sensibilidad y viceversa Sin embar(o, un %az ultrasónico estrec%o y de alta intensidad para localizar
de&ectos peque#os, puede ser contraproducente ya que podr$a pasar al('n de&ecto inadvertidamente 4ara materiales de (rano (rueso conviene utilizar bajas &recuencias, del orden de A> a > MDz 4ara materiales de (rano no la &recuencia aconsejada es de > a B MDz 4ara un acero, las lon(itudes de onda ser$an de C a mm, por lo que podr$an localizar discontinuidades de ABmm ?que se considerar$an de&ectos 4ara materiales de (rano etremadamente no, en donde se requiera localizar de&ectos etremadamente peque#os, se utilizar"n &recuencias entre B y CA MDz >B +coplante Es un l$quido m"s o menos viscoso que se utiliza para permitir el paso de las ondas del transductor a la pieza bajo ensayo, ya que las &recuencias que se utilizan para materiales met"licos no se transmiten en el aire 2os acoplantes m"s comunes son3 a(ua, aceite, (rasa, (licerina y vaselina 2as caracter$sticas que debe tener el acoplante son3 %umectabilidad ?capacidad de mojar la supercie y el palpador@, viscosidad adecuada, baja atenuación, bajo costo, removible, no toico, no corrosivo, impedancia ac'stica adecuada
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
C Elaborar un croquis del material seleccionado para la pr"ctica > Realizar una inspección (eneral para seleccionar los puntos a ensayar 2impiar las zonas seleccionadas F Encender y calibrar el medidor de espesores ultrasónico de acuerdo al material a estudiar B +(re(ar la solución acuosa en el palpador del instrumento de medición, para &acilitar el contacto entre !ste y el material a estudiar G Realizar varias medidas para %acer comparaciones de espesores H 9eterminar la sección cr$tica I Realizar un an"lisis de los resultados obtenidos
Equipos utilizados
o o o o o o o
Medidor de espesores por Ultrasonido Marca3 KR+L/KR+MER -R+NS*N Modelo3 9M Solución +cuosa 5inta M!trica 4apel de 2ija Material a estudiar 5arcasa 0entilador 5entr$&u(o Material3 7undición Ubicación3 2aboratorio de /ermodin"mica Universidad de *riente
Tabla de Datos/Resultados
4unto C > F B G H I J CA
Espesor C ?mm@ ,F ,G F,A F, F,F F,> F,H B,G B,> B,C
Espesor > ?mm@ ,B ,G F,A F,A F,> F,B F,B B,H B,C B,G
Espesor ?mm@ ,G ,I ,J ,J F,C F,F F,I B,B B,A B,>
Espesor 4rom ?mm@ ,B ,GH ,JH F,AGH F,> F,H F,GH B,G B,C B,
Espesor promedio en cada punto BGA
GAA BAA FAA BA GH
JH
FH FAH F>
FGH
BCA BA
Espesor ?mm@ AA >AA CAA AAA
C
>
F
B
G
H
I
J
CA
4untos de estudio
Análisis de Resultados 5on la tabla C y la (r"ca C se pudo observar que la zona cr$tica de estudio se encuentra localizada en el punto C de la carcasa, pues
presento el menor espesor de todos con HB menos que el punto de mayor espesor, al no contar con los datos de espesor nominales del equipo, ni el %istorial de &uncionamiento, no se pudo realizar una comparación sobre la evolución del des(aste en el tiempo de operación, pero el "rea critica si(ue siendo el punto C que al tener el menos espesor es la sección con mayor concentración de es&uerzos, a pesar de esto al ser (ases los que maneja el equipo se presume que el este puede se(uir en &uncionamiento el tiempo necesario para tomar datos suciente para construir un %istorial de operación que con un EN9 posterior sirva de comparación para establecer el (rado de des(aste en operación y tomar las medidas necesarias sabiendo ya por medio del presente estudio que el punto uno es el de mayor criticidad
Conclusiones
C Es importante una correcta calibración del ultrasonido, colocando correctamente la velocidad se('n el material a estudiar as$ como su comprobación con un bloque de dimensiones conocidas y de ser posible del mismo material a estudiar > Es mejor conocer la maquina en operación a n de seleccionar previamente las "reas donde se realizar" el estudio, sino podr$an estudiarse zonas donde podr$a estar claro no es necesario 9ebe contarse con un medio acoplante que ten(a las mejores caracter$sticas para el trabajo y no utilizar medios Osobre la marc%aP F 2a zona cr$tica ser" el "rea con menos espesor pues contara con la mayor concentración de es&uerzos B Eisten medidores de espesor por ultrasonidos para distintos materiales, debe esco(erse correctamente el equipo a utilizar
Recoendaciones
/ener el acoplante apropiado para el palpador /ener bloques de dimensiones conocidas y de distintos materiales a n de comprobar la eacta calibración del equipo se('n la inspección a realizar 5onocer los espesores nominales as$ como el %istorial del componente a inspeccionar o como m$nimo los datos de &abricante a n de utilizar otros %istoriales de equipos similares como punto de comparación
!iblio"#a$%a %ttps3<
AC>
%ttp3<unammA9E>AU2/R+S*N)9*pd& 5apacitación y 4ruebas No 9estructivas de M!ico, S5 ?>ACF@ Ultrasonido )ndustrial?U/@ M!ico )nter1rap%ics Recuperado de3 %ttp3<revCsQ&
Ap&ndices Asi"naci'n
E(plique de qu& depende el espeso# a edi#
El !ito de la medición de espesores por ultrasonido depende de tres elementos esenciales3 C 2a selección del equipo de prueba adecuado > 5onocimientos de los requerimientos espec$cos de la prueba Eperiencia y conocimiento del personal de inspección 9e i(ual manera de deben tomar en cuenta las variables que pueden a&ectar la prueba ultrasónica3 - 5alibración del equipo - /ransductor seleccionado - Uso de acoplante - 0ariaciones de temperatura - +cabado supercial - Supercies curvas
4ara minimizar el error en la medición de espesores, es importante ase(urarse que la velocidad del sonido a la cual el equipo esta calibrado, es la misma que el material bajo prueba 2a velocidad ultrasónica en los materiales, con &recuencia es di&erente a los valores encontrados en las tablas publicadas 4or lo que la mejor &orma de obtener los mejores resultados es calibrar con un bloque de re&erencia que sea elaborado del mismo material de la pieza de prueba, plano, de acabado liso y de espesor m"imo i(ual al de la pieza de prueba El transductor utilizado durante la medición de espesores debe estar en buenas condiciones, sin des(aste notable en la supercie &rontal, de lo contrario tendr"n un ran(o e&ectivo de medición reducido El ran(o del transductor debe incluir los espesores bajo prueba +s$ mismo la temperatura del material bajo prueba debe estar dentro del ran(o de temperaturas del transductor 2a variación de temperatura modica ciertas propiedades en los materiales, entre ellas la velocidad ultrasónica del material 2a condición supercial es un &actor determinante en el acoplamiento entre el transductor y la pieza, por lo que una condición supercial no apropiada puede resultar en mediciones erróneas )Pa#a qu& se ide el espeso# de un ate#ial*
4ara encontrar de&ectos que posiblemente no sean visibles mediante inspección visual Una supercie revestida puede ocultar bajo ella
de&ectos en el sustrato el espesor de la pared de una tuber$a puede %aber su&rido erosión por el fujo del material que circula por su interior +n"lo(amente, las paredes de un depósito de almacenamiento pueden tener una apariencia aceptable por &uera y, sin embar(o, ser peli(rosamente del(adas debido a los productos qu$micos corrosivos que se mantienen en el mismo )Es ipo#tante este ensa+o coo una p#áctica de anteniiento*
Es importante, ya que &orma parte del "rea de mantenimiento predictivo como pr"ctica para la detección de &allos que pueden pasar desapercibidos por otras t!cnicas 4or ejemplo s$ una tuber$a de acero es (alvanizada con zinc y a(uas arriba se coloca una tuber$a de cobre, la tuber$a (alvanizada comenzara una acción de corrosión que posteriormente per&orar" la tuber$a, mediante la medición de espesor como mantenimiento puede detectarse este error a tiempo, al observar la disminución de este a trav!s de la inspección, as$ mismo para cualquier pieza que posea espesores que otras t!cnicas como part$culas ma(n!ticas no abarca, la medición con ultrasonido es ideal en la detección de &allos /oda empresa eitosa minimiza al m"imo sus tiempos de paradas por &allos en los equipos, por qu! la medición de espesores por ultrasonido y las otras bondades que este aporta son un buen aliado a la %ora de detectar a tiempo posibles &allos
Ane(os
En la si(uiente lista se encuentran empresas o vendedores de medidores de espesor por ultrasonido que se encuentran en el territorio de 0enezuela +deminsa ?>ACC@ +deminsa 0enezolana 5+ 2a 0ictoria, Edo +ra(ua ; 0enezuela T*2*/R+M SS/EM Recuperado de %ttp3<AC> Representaciones -arcan, 5+ +naco, Edo +nzo"te(ui 0enezuela QQQtd(centrocom< Recuperado de %ttp3<AAG;>AC>@ En l$nea Sin datos de dise#ador Recuperado de %ttp3<>IJH;medidor;de; espesor;por;ultrasonido 0endedor particular en +nzoate(ui, de medidor de espesor por ultrasonido, por un precio de >FCA>,AA-s 4%ase )) ?s&@ Derramientas Universales E95M, 5+ San +ntonio de 2os +ltos, Edo Miranda 0enezuela .acobo 5astillo Recuperado de3 %ttp3<venezuelacom
