Lab 5- Ensayos de Ultrasonido

Tecnología de Materiales AvanzadaNro. DD-106

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Tema : Ensayo de Ultrasonido

Código : M35313Semestre:

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Nota: Apellidos y Nombres: Lab. Nº : 05

1. OBJETIVOS

- Realizar la calibración de los diferentes palpadores: normal y T/R con los diferentes patrones.

- Realizar las mediciones con los palpadores de acuerdo al procedimiento necesario.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1 Generación del Ultrasonido

El ultrasonido es una onda mecánica cuya frecuencia de oscilación es mayor que 20000 Hz. El ultrasonido se produce aplicando una carga eléctrica a un material con características piezoeléctricas el cuál sufre una deformación física y produce una presión sonora desde su superficie. Si conseguimos introducir un ultrasonido producido un material piezoeléctrico dentro del material a verificar, habremos conseguido un primer paso en nuestro cometido.Para conseguirlo se utiliza un acoplamiento acústico, es decir, una materia que permita la transmisión de las oscilaciones producidas por el cristal. Este acoplamiento tiene como finalidad eliminar el aire, y, generalmente, se suele utilizar gel acoplante, aceite fluido o grasa consistente, dependiendo del grado de rugosidad de la pieza.Cuando el ultrasonido “INSONIFICA” el material a inspeccionar viaja uniformemente hasta encontrar el fondo del material y se refleja, viajando en un camino de retorno hacia el palpador; este eco de fondo ultrasónico produce un “Pico" en la imagen “A”. Si existiera un defecto o una falla en el material que produzca una diferencia de densidad con respecto al material inspeccionado, entonces el defecto o falla funciona como un reflector. El ultrasonido se refleja en esta falla o defecto y aparece en la pantalla como “otro pico” en la Imagen “A”.

2.2 Tipos de Palpadores

Al elemento emisor de la onda ultrasónica se le llama corrientemente “palpador” y lógicamente existen diferentes tipos, con distintos diámetros y frecuencias, con miras a efectuar todo tipo de controles, adaptándose el palpador al control específico que se vaya a efectuar:

En la figura siguiente pueden observarse distintos tipos de palpadores:

Palpador Normal

Palpador de doble cristal o Palpador de T/R


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MATERIALES

1 equipo para detección de fallas por ultrasonido – EPOCH XT – OLIMPUS, y accesorios.

1 equipo para medición de espesores por ultrasonido – DME – KRAUTKRAMER-BRANSON,

y accesorios.

1 palpador normal MB4S de 4MHz

1 palpador T/R DA303 de 2MHz.

3. PROCEDIMIENTO

3.1 TAREA 1: Calibración del equipo EPOCH XT – OLIMPUS.

4.1.1. Asignación

Usando el patrón K1 de Ajuste y el palpador MB4S, calibrar su detector de fallas para un

rango de prueba de 0 – 100 mm. de acero.

4.1.2 Datos Generales

Tipo de detector de fallas digital: Epoch XT

Sonda usada:

Patrón de Ajuste: B1, de 2 a 25 mm, de 25 a 100mm.

Acoplamiento usado: Gel

4.1.3 Configuración de Instrumentos:

Ancho de pantalla: 150-200mm Frecuencia:5 MHz Gates:1 Puerta

Velocidad del material: 5900 Dual: Pulso Eco

4.1.4 Procedimiento de Ajuste:

Lo primero que hay que hacer 4es configurar el equipo, luego de ello procedemos a calibrar.

Para configurar el equipo nos damos cuenta que tenemos varios parámetros que podemos desplazar con la tecla Enter o con las teclas rápidas que me llevan a cada opción. En la opción rango determinamos el ancho de la pantalla en milímetros, el rango depende de lo que quiero medir, si es un espesor, por ejemplo, de 8mm, ajustamos el rango a 20 mm o alguna otra opción que me permita distinguir mi espectro. Grill es la ganancia, la cual es la cantidad de sonido que se está enviando (en dB), debe estar configurado a menos de 60% para que no capte señal del ambiente. La velocidad, la cual es la velocidad longitudinal del material, la configuramos en este caso a 5900, la opción cero la dejamos en cero, el ángulo, el cual es el ángulo como va dirigido el sonido, por ser longitudinal la dejamos en cero, si fuera transversal sí tendría un ángulo que indicar. La frecuencia se define según el transductor que usamos, el que usamos en la práctica tenía definida la frecuencia de 5 MHz. La mayor o menor frecuencia determina qué tan rápido envía el sonido. La opción de Modo define el tipo de transductor


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usado: Pulso Eco, Two transmission, o Dual, el utilizado fue el Pulso Eco. Los Gates son las puertas de los umbrales, los cuales son los picos más altos.

Una vez configurado el equipo procedimos a calibrarlo. Colocamos el palpador sobre el material y comenzamos a buscar el pico más alto, si el mayor pico sigue subiendo, bajamos la cantidad de sonido para poder continuar con la búsqueda del mayor pico. Al encontrar el mayor pico ubicamos la puerta sobre el mayor pico para poder determinar la medida. La primera medida que me da es el espesor del material, el cual está en el primer pico, el segundo me indica el rebote. Por estar utilizando un patrón de calibración (de 25 mm), presionamos el botón Cal, Función, luego Set, e introducimos el valor de 25, y presionamos continuar para poder ingresar un segundo valor, ya que para calibrar es necesario ingresar el pico de ida y el de venida, así que ahora colocamos el Gate sobre el pico que indica la medida máxima que queremos medir, por ejemplo, si queremos tomar una medida de 80mm, podemos calibrar con el pico que indique 100 mm, y de esta forma no habrá error.

Nosotros calibramos el equipo para medidas de 2 a 25 mm, para la primera experiencia, utilizando el segundo escalón de la pieza a medir y el patrón B1, y luego de 25 a 100 mm, utilizando el patrón B1 y el patrón de la tercera experiencia.


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4.1.5 Resultado de procedimiento de Ajuste:


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4.2 TAREA 2: Calibración del Palpador T/R y Medida del espesor de pared del patrón VW de

4.2.1 Medida de espesor de pared

Acoplar la sonda sobre el patrón escalonado comenzando por el “paso” de 8 mm. maximizar el correspondiente rebote de eco. Mover la ventana A del monitor sobre el primer rebote del eco sobre la pantalla que interprete de la línea de medición del detector de fallas el valor correcto del espesor. Repetir el procedimiento para los otros “pasos”.

Llenar la siguiente tabla:

Pasos

Espesor de pared T (mm) medido mecánicamente

Espesor de pared T/mm. medido ultrasónicamente

Pie de Rey Micrometro EPOCH XT DME

8 mm.

7 mm.

6 mm.

5 mm.

4 mm.

3 mm.

2 mm.

1 mm.

¿En cuál de los “pasos” una medición del espesor de pared es imposible con la actual sonda?.Del paso: _________ (mm). Motivo:

4.2.2 Ubicación de defectos en la placa metálica con detector de fallas EPOCH XT .(ubicar,

indicar la profundidad del defecto y marcar los defectos)


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CUESTIONARIO:

1. Que tipo de fallas se pueden detectar por el método de ultrasonido?

2. Indique dos desventajas que pueda traer consigo en ensayo de ultrasonido

3. ¿Cuál es la ventaja de utilizar el palpador dual (emisor-receptor)?

4. En que caso sería útil el uso de un palpador angular?

5. Grafique como se puede determinar la profundidad de una falla

6. Se puede realizar el ensayo en un componente de madera?. Indique por que

OBSERVACIONES :

Es necesario utilizar un gel (acoplante) al colocar el palpador sobre la superficie para eliminar

la pequeña película de aire, logrando así que la señal llegue directa y no haya error.

La frecuencia utilizada es según el transductor que estemos usando.

La velocidad del material (acero) era de 5800, pero usamos la que tenía registrada el equipo,

el cual era de 5900.

Al medir el primer escalón de la escalerilla (1 mm), la medida que lanza el equipo era de de

1.57mm, eso se debe a la existencia de una zona muerta, la cual es la que produce el error.

Para evitar este error era necesario tener un Diley, el cual es un retardador de sonido, éste

hace que el rebote de sonido demore, dándonos así la medida real. Lamentablemente no

disponíamos de un Diley.

Otra causa de error en las medidas más delgadas es el tipo de palpador utilizado, el más

preciso que se debió utilizar para obtener una medida más precisa es el palpador dual.

CONCLUSIONES:


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ANEXO 01

DETECTOR DE DEFECTOS POR ULTRASONIDO EPOCH XT

El EPOCH XT es un detector de defectos por ultrasonidos portátil de

avanzada, que cuenta con numerosas funciones estándares de medición,

incluyendo un emisor de ondas cuadradas ajustable, filtros digitales de

banda estrecha y de banda ancha seleccionables, una gama de

ganancias de 0 a 110 dB, las funciones de memoria y de mantenimiento

de picos y una frecuencia de repetición de impulsos (PRF) ajustable.

El diseño del detector de defectos por ultrasonidos EPOCH XT ofrece una gran flexibilidad de inspección en condiciones rigurosas. Asimismo, es compacto, está dotado de herramientas eficaces de detección y medición de defectos, cuenta con una pantalla brillante LCD en colores, funciona con diferentes tipos de baterías y posee una gran capacidad de tratamiento de datos y numerosas herramientas software. Por si fuera poco, su caja sellada responde a las exigencias de la norma IP67.

CARACTERÍSTICAS

Conforme a la norma europea EN 12668-1. Sometido a ensayos de resistencia contra choques, vibraciones y ambientes explosivos. Diseñado para satisfacer las exigencias de la norma IP67 y sellado para soportar condiciones

rigurosas. Curvas dinámicas DAC/TVG estándares:

o curvas DAC dinámicas; o curvas de advertencia personalizadas; o curvas de tipo ASME y JIS; y o tabla TVG de avanzada que permite configuraciones TVG personalizadas.

Uso de varios tipos de baterías: Li-ion, NiMH y alcalinas de tipo C. Puerto USB servidor para la impresión directa y el almacenamiento en lectores USB. Puerto USB cliente para la comunicación con una PC. Tecnología PerfectSquare™: control electrónico de los flancos de bajada y subida de los

impulsos para maximizar la prestación del palpador y la resolución cercana a la superficie. PRF de 10 Hz a 1 kHz, en incrementos de 10 Hz. Todas las medidas se toman con un

«disparo único». Potente registrador de datos alfanuméricos:

o Los archivos se pueden ajustar en el medidor. o Archivos incrementales simples.

Pantalla LCD color. Liviano (solamente 2,1 kg).

HERRAMIENTAS PRÁCTICAS DE MEDICIÓN

El modelo EPOCH XT integra numerosas herramientas estándares de medición, como el emisor de ondas cuadradas ajustable, los filtros digitales de banda estrecha y de banda ancha seleccionables, la ganancia de 0 dB a 110 dB, la memoria de picos y el mantenimiento de picos, la frecuencia de repetición de impulsos (PRF) ajustable, la resolución de medición de 0,01 mm (0,001 pulg.) y las dos puertas con alarmas programables. Asimismo, cuenta con varias herramientas software estándares y opcionales para aplicaciones específicas, como las curvas dinámicas DAC/TVG, las curvas DGS/AVG integrados, los parámetros para inspecciones conformes a las normas AWS D1.1 y D1.5, la corrección de superficies curvas y el programa GageView Pro.


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Emisor de ondas cuadradas estándar, dotado de la tecnología PerfectSquare™ y ancho del impulso ajustable para maximizar la prestación del palpador.

Receptor con filtro digital estándar: banda ancha, diferentes ajustes de banda estrecha y un ajuste de filtro paso alto.

Cinco campos de lectura para visualizar la medida en la pantalla. Es posible seleccionar el tipo de medida de la puerta 1 y de la puerta 2 que aparecerá en cada campo de lectura.

Resolución de la medición de amplitud de 0,25% de la altura de la pantalla completa. Medición de la amplitud de 0% a 110% de la altura de la pantalla completa. Modos de medición de la puerta: Pico, flanco y primer pico para mediciones del espesor. Frecuencia de medición de10 Hz a 1000 Hz, en incrementos de 10 Hz; ajustable en tiempo

real. La memoria de picos funciona en todos los modos de onda rectificada; el mantenimiento de

picos funciona, además, en el modo RF. Cuadrícula:

o estándar de 1 a 10; o trayectoria acústica; o salto de la onda para la inspección con haz angular; y o visualización vertical del 100% ó 110%.

Indicador de salto e indicador del modo de medición para cada puerta. Indicador de alarma para cada puerta.

NUEVO TECLADO DIGITAL DE ACCESO DIRECTO

Organización lógica mediante teclas codificadas por colores. Acceso directo a los parámetros de ajuste importantes del instrumento. Entrada directa de caracteres alfanuméricos. Cinco teclas de función personalizadas permiten la selección rápida de los valores

preajustados. Disponible en chino, inglés, japonés y símbolos internacionales.

FUNCIONAMIENTO CON VARIOS TIPOS DE BATERÍA

El EPOCH XT puede funcionar con tres tipos de baterías que ofrecen una larga duración de operación, según el contraste de la pantalla.

Recargable en el equipo: Li-ion, de NiMH o alcalinas C. Cargador de baterías «inteligente» externo (opcional).

DISEÑO RESISTENTE

El EPOCH XT es un equipo robusto y diseñado para cumplir las exigencias de la norma IP67, así puede soportar los rigores de operación en condiciones difíciles, tanto en alta mar como en el desierto.

Diseño conforme a la norma medioambiental IP67. Funcionamiento en ambientes explosivos: Norma MIL-STD-810F, Procedimiento 1 y NFPA

70E, Sección 500, Clase 1, Div. 2, Grupo D. Ensayo de resistencia a los choques: Norma IEC 60068-2-27, 60 g, 6 µs semionda sinusoindal,

3 ejes, 18 total. Ensayo de resistencia a las vibraciones sinusoidales: Temperatura de operación:

o Li-ion: -10 °C a +50 °C o NiMH: 0 °C a 50 °C o Alcalina: -10 °C a +50 °C o Temperatura de recarga: 0 °C a 40 °C


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La correa de mano puede ser fijada al lado derecho o izquierdo del equipo. Soporte recubierto de caucho de fácil uso que puede ser plegado o retirado. Anillos en D durables y montados en el instrumento para uso del arnés de pecho. Compartimiento hermético de la batería. No es necesario de ninguna herramienta para

reemplazar la batería. Compartimiento hermético para las E/S del adaptador de CA y de las conexiones USB.

GRAN CAPACIDAD DE TRATAMIENTO DE LA DOCUMENTACIÓN Y DE LOS DATOS

GageView Pro

El programa informático GageView Pro (opcional) permite administrar y formatear los datos de inspección almacenados para su posterior impresión o transferencia a sistemas de tratamiento de textos y hojas de cálculo para la fácil redacción de informes. Este programa también posibilita la creación de una base de datos personalizada de códigos de identificación que puede ser descargada en el EPOCH XT. Entre las nuevas herramientas destacan la representación en tiempo real de las imágenes del medidor en el monitor de una computadora, la captura de pantalla en tiempo real, la creación de copias de seguridad, restauración de la base de datos, y las ventanas divididas para vistas múltiples. El programa GageView Pro es compatible con los detectores de defectos EPOCH 4, EPOCH 4B, EPOCH 4PLUS, EPOCH LT y EPOCH XT.

Exportación de los datos de espesor y de amplitud almacenados en el EPOCH a programas como Excel, Word o similares.

Creación, formateo y administración de las bases de datos. Importación de congelamientos de pantalla en tiempo real. Visualización en vivo, en el monitor de una computadora, las imágenes en la pantalla del

equipo, gracias a la visualización a distancia. Importación y exportación de los ajustes entre el EPOCH y una computadora. Creación de bibliotecas personalizadas de palpadores DGS/AVG. Actualización del sistema operativo del EPOCH. Puerto USB servidor para la conexión directa con impresoras compatibles USB y para la

creación de copias de seguridad de los datos de inspección importantes en lectores USB. Puerto USB cliente para la transferencia rápida de datos a una computadora. Compartimiento hermético para las conexiones USB y los adaptadores de entrada de CA que

se cierra y se abre mediante un tornillo de apriete manual.

PUERTOS DE ENTRADA Y SALIDA OPCIONALES

Puerto de E/S de 16 pines: o salidas de alarma; y o entrada y salida del disparador.

Cable de E/S de 16 pines: o N.° de referencia: EPXT-C-16HW-6 (6 pies). o N.° de referencia: EPXT-C-16HW-20 (20 pies).

REGISTRADOS DE DATOS Y DOCUMENTACIÓN

El sofisticado registrador de datos del EPOCH XT cuenta con un diseño de fácil uso y ofrece una amplia gama de herramientas útiles en numerosas aplicaciones de detección de defectos y de medición de espesores. El EPOCH XT integra la tecnología de los equipos de la serie EPOCH 4 y de los medidores de espesor de corrosión Panametrics, por lo que está preparado para responder a las necesidades de inspección y de medición.

Variedad de archivos para satisfacer diferentes necesidades:

Archivos tipo EPOCH 4.


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Archivos secuenciales. Archivos 2D y 2D EPRI (Electric Power Research Institute). Archivos 2D con puntos personalizados. 3D Archivos de inspección de calderas.

El EPOCH XT también permite crear informes en pantalla. Es posible generar encabezados personalizados e imprimir el informe directamente a través del puerto USB servidor.

**El diseño del EPOCH XT responde a las exigencias de la norma IP67 para asegurar su utilización en ambientes rigurosos. El usuario debe reemplazar y mantener adecuadamente las juntas del compartimiento de la batería y de las E/S del equipo para asegurar una perfecta estanquidad a lo largo de la vida útil del producto.

Olympus recomienda no sumergir el EPOCH XT por ninguna razón, pues no está diseñado para su uso bajo el agua. Los equipos que presenten daños causados por sumersión, no serán cubiertos por la garantía limitada

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