LABORATORIO 01-ULTRASONIDO1. INTRODUCIN

El ultrasonido siempre ha existido en la naturaleza. Es una herramienta til para varios seres vivos. Sin embargo, recin en 1790 se tienen los primeros registros humanos de la existencia del fenmeno y la iniciacin humana se encuentra durante la guerra mundial de 1914. Por consiguiente, es un campo de la acstica que se encuentra en constante desarrollo y cuyos avances presentan mejoras a la calidad de vida de manera evidente. En este trabajo pondremos a prueba la utilidad de este ensayo.

2. OBJETIVOS DEL LABORATORIO

Con figurar y Realizar Calibraciones de Equipos de Ultrasonido y diferentes transductores: normal y T/R con los diferentes patrones de calibracin.

Realizar mediciones de espesores, defectos e inspecciones en soldadura con diferentes transductores y procedimientos aplicables.

3. MATERIALES:

Gua de trabajo 1 equipo para deteccin de fallas por ultrasonido EPOCH XT OLIMPUS 1 equipo para deteccin de fallas por ultrasonido EPOCH XT OLIMPUS. 1 equipo para medicin de espesores por ultrasonido DME KRAUTKRAMER-BRANSON. Patrones de Calibracin Recto y Angular Acoplantes Probetas para deteccin de fallas y medicin de espesores. Probetas para inspeccin de soldaduras.4. . IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD

4.1 . ANLISIS DE RIESGOS (PELIGROS POTENCIALES)

4.2 SeguridadRIESGODESCRIPCIN DEL PELIGRO

CortocircuitosLos alumnos que realizan trabajos con componentes mecnicos y/o elctricos, no debern conectar inadecuadamente a los toma corrientes.

Agentes que pueden daar los instrumentos de comprobacin.Los alumnos que realizan trabajos de equipos, debern tener cuidado con el empleo correcto de los instrumentos de medicin y comprobacin

Medio AmbienteLos alumnos que realizan trabajos con diferentes contaminantes como grasas, aceites o similares, debern tener cuidado con el empleo correcto y eliminacin de los residuos despus del ensayo.

INSTRUCCIONES DE TRABAJO.Trabajar en forma ordenada. Nunca juntar instrumentos de comprobacin y medicin con otras herramientas

5. FUNDAMENTO TERICO:

5.1 ULTRASONIDO

El Mtodo de Ensayo Ultrasnico de los materiales est basado en las propiedades de la propagacin, reflexin y refraccin de vibraciones mecnicas de frecuencia entre 200 Khz. y 25 MHz. Este rango de frecuencia se inscribe muy por encima del que corresponde al sonido, no es posible detectarlas mediante el odo y se las denomina por lo tanto ondas ultrasnicas.Conocida la velocidad de propagacin en el material ensayado es posible evaluar su espesor midiendo el tiempo de recorrido (tiempo de vuelo = time of flight).

En otros casos es posible evaluar propiedades mecnicas midiendo la velocidad de propagacin del sonido en el material que se ensaya.La ms extendida de las aplicaciones se basa en la reflexin del ultrasonido en las discontinuidades del material en el que se propaga, lo que permite la deteccin y evaluacin de las mismasSu campo de aplicacin es actualmente muy vasto y se prev una mayor difusin an, merced al desarrollo de nuevas tcnicas, equipos y sistemas.

Elevada sensibilidad ( l/ 2) y mayor exactitud en la determinacin de la posicin de discontinuidades internas, tamao, orientacin forma y profundidad Poca dependencia de la geometra de la pieza, bastando en la generalidad de los caso, el acceso a una sola de las caras. Posibilidad de inspeccionar volumtricamente el material an tratndose de grandes espesores, del orden de metros en metales (alto poder de penetracin). Buena resolucin. Rapidez del examen y resultado inmediato automatizacin en la inspeccin y del proceso de fabricacin Utilizacin de aparatos manuables y de poco peso. Muy poco gasto en materiales de consumo y energa elctrica.

Posibilidad de utilizar el mismo equipamiento bsico en distintos tipos de exmenes: deteccin de defectos, evaluacin de propiedades, medicin de espesores. Ausencia de riesgos para el operador y personal circundante.

Esta serie de importantes ventajas no significa que el mtodo ultrasnico sea el ms apropiado para todos los ensayos. Existen por supuesto limitaciones en su uso:

Naturaleza demasiado absorbente del material (impedancia acstica) Tipo de estructura interna: GRUESA (tamao de grano, fases). Condicin de la superficie. Mayor conocimiento y entrenamiento del personal. La inspeccin manual requiere mucha atencin y concentracin Requiere de un patrn de referencia para calibrar el tiempo de vuelo (distancia) como para caracterizar la discontinuidad (amplitud). Alto costo del equipo y accesorios.

5.2 ONDAS

Ondas UltrasnicasTodo material con propiedades elsticas puede ser sede de la propagacin de ondassnicas y ultrasnicas, en tanto las fuerzas elsticas son capaces de retraer las partculas a su posicin de reposo.En los cuerpos que poseen una estructura cristalina (por ejemplo metales al estado slido) las partculas que forman la red pueden ser desplazadas de sus posiciones desequilibrio describiendo oscilaciones con trayectorias diversas, en funcin de la energa mecnica aplicada, originando distintos tipos de ondas ultrasnicas: Ondas Longitudinales Ondas Transversales Ondas Superficiales Ondas de Lamb.Creemos oportuno remarcar que lo que se propaga a travs del material en forma de una onda es la "perturbacin" constituida por la puesta en oscilacin de las partculas a suposicin de reposo.

5.3 CALIBRACIONES

5.5.1 PROCEDIMIENTO PARA CONFIGURACIN Y CALIBRACIN. (PARA SENSOR RECTO Y E-R)1. Configuracin de Equipo de UltrasonidoPara toda medicin de espesores, deteccin de fallas y calibracin de equipos se debe de seguir un protocolo de configuracin de los equipos de ultrasonido.Esta configuracin se dar en base al equipo de ultrasonido utilizado, al manual de usuario y al conocimiento de algunos principios bsicos de la tcnica. Familiarizacin con el Equipo de Ultrasonido Epoch XT Visualizacin del Teclado

2. Protocolo Inicial de CalibracinPara toda calibracin se debe de seguir el siguiente protocolo (salvo algunas variaciones al emplear otros tipos de sensores: Colocar la pantalla en modo Pantalla Pequea (Split) para lo cual presione [2ND F], [DISPLAY SETUP]. Para darse cuenta que la funcin [2ND F] est activa, debe aparecer una flecha en doble raya hacia arriba en la parte derecha al medio de la pantalla. Colocar el nivel de desecho o corte en cero para lo cual presione [2ND F], [VEL].con lo cual esta realmente activando la funcin Reject. En la parte inferior de la pantalla deben aparecer los nmeros 0-5-10-15-20, los cuales se activan con F1, F2,etc.

Pruebe con todos ellos y quedese con 0 (F1).

Seleccione el nivel de ganancia (intensidad de seal) para lo cual presione [GAIN], con lo cual se debe resaltar en azul en la pantalla y el valor se puede cambiar con las flechas, en forma rapida con las verticales y en forma fina con las horizontales, o con F1, F2, F3, Colocar en 20 db con F2. Colocar la velocidad del sonido aproximada del material a ensayar (ver tabla con velocidades), para ello apretar [VEL] con lo cual se debe resaltar en azul en la pantalla y colocar una velocidad longitudinal predeterminada (F1,F2,), con las flechas o colocando el valor directo que uno desee apretando [ALPHA/NUM] y digitando los nmeros correspondientes y apretando [ENTER]. Seleccionar el rango el cual debe estar en funcin de la mayor longitud que uno va a medir. Para ello presione [RANGE] y proceda de la misma manera de la velocidad. En este caso debe ser la velocidad longitudinal. Colocar espesor en cero y ngulo en funcin del sensor que en este caso es cero. Para ella trabaje con [2ND F], [ANGLE] para el espesor (thickness), y simplemente [ANGLE], para el ngulo Colocar el compensador del error de cero en cero apretando [ZERO], lo cual resaltar en azul en la pantalla y debe de marcar cero micro segundos (s). Otras funciones adicionales pueden cambiarse con [PULSER] o [RCVR] para lo cual deber consultar con el profesor. Con [PULSER] colocar PRF Optimun; Freq. 4 MHz; Energy 150 v; Damp 150 y Mode P/E.(Dual para sensor Emisor-Receptor) Con [RCVR] colocar Filter, segn la frecuencia del sensor; y Rect en Full.

Tiene dos ventanas que sirven para tomar las lecturas las cuales son mostradas en la parte superior, trabajaremos solo con una G1 al cual se accede con [GATES] y se puede cambiar el inicio 1-start (F1), el ancho Wd (F2) y el nivel (F3).

3. Calibracin de Sensor Recto

En este caso trabajaremos inicialmente con un sensor Centrascan C103 de 1MHz/0.5, y la calibracin requiere de un patrn del mismo material a medir que tenga dos dimensiones conocidas que estn debajo del espesor esperado en el material a ensayar.Seguir el siguiente procedimiento: Seguir el protocolo de calibracin dado en 5.1. Conectar en forma correcta el transductor con un cable conectarlo en la parte superior del EPOCH XT (T/R). Presionar [CAL] y debe aparecel la palabra CAL an la parte derecha de la pantalla, indicando que el equipo est en modo de auto-calibracin. Acoplar el transductor en el patrn mas delgado (supongamos 20 mm), previo empleo de acoplante (grasa, aceite, etc) para eliminar cualquier posibilidad de presencia de aire. Posicionar la ventana 1 de tal manera que este sobre el primer eco del espesor conocido y ajustar la ganancia hasta que la seal ocupe un 80% de la pantalla (se puede emplear 1-Auto84 con F5). El espesor aparece en nmeros grandes en la parte superior izquierda de la pantalla (A-Scan). Al tener una medida estable, presionar [ZERO]. La pantalla se congela y una caja de aparece en la pantalla. Usar directamente los nmeros del teclado y entrar el espesor exacto del patrn (en este caso 20 mm), el cual debe de aparecer en la caja de dialogo; si comete error con los nmeros emplear [ZERO] para Delete el error o ubicarse con las flechas y sobrescribir. Luego presione [F1] para continuar. Acoplar el transductor al patrn mas grueso (35 mm por ejemplo). Posicionar la ventana 1 de tal manera que este sobre el primer eco del espesor conocido y ajustar la ganancia hasta que la seal ocupe un 80% de la pantalla (se puede emplear 1-Auto84 con F5). El espesor aparece en nmeros grandes en la parte superior izquierda de la pantalla (A-Scan). Al tener una medida estable, verificar que est en modo [CAL], si esta en CAL, apretar [VEL]. La pantalla se congela y una caja de aparece en la pantalla. Usar directamente los nmeros del teclado y entrar el espesor exacto del patrn (en este caso 35 mm), el cual debe de aparecer en la caja de dialogo; si comete error con los nmeros emplear [ZERO] para Delete el error o ubicarse con las flechas y sobrescribir. Luego presione [F2] para calcular y completar la calibracin. Los parametros del ZERO (Offset) y VELOCIDAD se ajustan automticamente y se puede medir en forma correcta cualquier espesor de cualquier eco mostrado en la pantalla. Hacer algunas medidas de verificacin con el equipo de ultrasonido y un instrumento de medicin.

4. Calibracin del Sensor Emisor Receptor.

En este caso trabajaremos inicialmente con un sensor Dual Panametric NDT D790-SM de 5 MHz y 11 mm de dimetro, y la calibracin requiere de un patrn del mismo material a medir que tenga dos dimensiones conocidas que estn debajo del espesor esperado en el material a ensayar. Seguir el protocolo de calibracin dado en 5.1. y al apretar PULSER colocar Mode en Dual. Conectar en forma correcta el transductor, para lo cual hay que desenroscar la cubierta de la parte superior del transductor guardndola en forma adecuada. Conectar los cables al sensor y en la parte superior del EPOCH XT rojo en R y azul en T/R. Presionar PULSER y colocar Mode en Dual y un RANGE adecuado en funcin al material a medir. Colocar el sensor en el espesor mas delgado (6.4 mm, verificar medida) y la ventana abarcando toda la pantalla. Verificar la presencia de seal y si es muy pequea aumentar la ganancia hasta que ocupe el 80% de la pantalla (GAIN). Al tocar la seal la ventana se observar una medida en la parte superior derecha (la ventana debe tocar obligatoriamente la primera seal. Presionar [ZERO] y aumentar dicho valor hasta que la lectura en la parte superior derecha se aproxime a la medida del patrn (6,4 mm). Se observar que las seales se desplazan hacia la izquierda. Ahora estamos listos para empezar a calibrar. Presionar [CAL] (en la parte inferior derecha debe aparecer CAL, que indica que est activo, para desactivar presionar CAL nuevamente). Colocar el sensor en el espesor mas delgado (6.4 mm), la ventana debe tocar la primera seal y esta debe ocupar el 80% de la pantalla. Presionar [ZERO], la pantalla se congela y aparece una caja en el centro de la pantalla en la cual hay que colocar la medida (6.4 mm), luego presione F1 para continuar. Colocar el sensor en la siguiente medida patrn (19,1 mm), verificar que la ventana toque la primera seal y esta ocupe el 80% de la pantalla. Presionar [CAL], luego [VEL], la pantalla se congela y aparece una nueva caja en la cual hay que colocar la medida del patrn (19,1 mm). Presionar [F2] Calculate para completar la calibracin. El ZERO y la velocidad VELOCITY, se ajustan automticamente. Hacer algunas medidas de verificacin con el equipo de ultrasonido y un instrumento de medicin.

6. PROCEDIMIENTO:

TAREA N 1: Calibracin de Transductor/Palpador Pulso Eco (P/E)

6.1 Usando un Patrn de Calibracin, calibrar el equipo de deteccin de fallas para un palpador recto o pulso-eco para diferentes rangos de medicin segn las probetas de medicin y deteccin de fallas.

6.2. Con los datos obtenidos de su calibracin complete los recuadros y pantallas mostrados en su equipo de deteccin de fallas.

TAREA N 2: Calibracin de Transductor/Palpador Dual

6.3 Usando un Patrn de Calibracin, calibrar el equipo de deteccin de fallas para un palpador dual para diferentes rangos de medicin segn las probetas de medicin y deteccin de fallas.

6.4. Con los datos obtenidos de su calibracin complete los recuadros y pantallas mostrados en su equipo de deteccin de fallas.

TAREA N 3: Medicin de Espesores con diferentes equipos y transductores.

6.5. Realizar la medicin de espesores del patrn VW con diferentes equipos de medicin de espesores y su equipo de deteccin de fallas.

6.6. Con los datos obtenidos de sus mediciones complete los recuadros y pantallas mostrados en su equipo de deteccin de fallas.

TAREA N 4: Deteccin de defectos en un bloque patrn.

6.7. En el bloque patrn de discontinuidades indicar y ubicar la profundidad de las discontinuidades encontradas y esquematizar las mismas.

Tenga en consideracin en todo momento acerca de las normas de seguridad.