Ultra sonido Ultrasonido Epoch 1000i

7/26/2019 Ultra sonido Ultrasonido Epoch 1000i

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Universidad Austral de ChileFacultad de Ciencias de la Ingeniera

Escuela de Ingeniera Civil Acstica

Profesor PatrocinanteDr. Sergio Alfio Yori Fernndez

Instituto de Acstica

Universidad Austral de Chile

APLICACIONES Y ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS CONULTRASONIDO EN LA INDUSTRIA. CASOS PRCTICOS

UTILIZANDO EQUIPO DE MEDICIN EPOCH1000I

Tesis para optar al grado de:Licenciado en Ciencias de la Ingeniera:

Y al ttulo Profesional de:Ingeniero Civil cstico

GABRIEL SEBASTIN VARAS PREZVALDIVIA CHILE

2013


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II

Agradecimientos

A mi madre por nunca dar pie atrs

A mi familia por el apoyo incondicional

A mi polola Claudia Muoz por siempre estar ah

A la Primera Compaa de Bomberos de Valdivia por ser mi hogar durante

muchos aos

Al profesor Don Hctor Lege por su excelente disposicin y vocacin

pedaggica

A mi amigos Pablo Vergara, Cristbal Leal, Claudio Valenzuela y Christian

Fiegelist por sus sabios consejos y fiel amistad

Gracias por ayudarme en mi formacin universitaria.


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III

RESUMEN

La Universidad Austral de Chile a travs de la carrera de Ingeniera Civil Acstica, impartela asignatura de Ultrasonido, la cual hasta hace un tiempo se imparta casi en su totalidad enforma terica. Actualmente, para el desarrollo correcto de la asignatura, la Universidadadquiri un equipo porttil para ensayos no destructivos NDT por ultrasonidos para testearmateriales estructurales e industriales. Junto al equipo se adquirieron un conjunto detransductores convencionales normales y angulares, como tambin transductores phasedarrayde varios cristales.De manera de introducir una alternativa complementaria a los docentes encargados de laasignatura de ultrasonido, con la cual se entregue a los alumnos una experiencia prcticaque los familiarice con los equipos ultrasnicos para inspeccin de materiales y lainterpretacin de sus datos, es que se ha confeccionado el presente documento repasando

los conceptos del ultrasonido dictados en la asignatura y necesarios para el entendimientode las posteriores experiencias prcticas diseadas, desarrolladas y expuestas de maneraordenada y sistemtica para su estudio.


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INDICE

1.- INTRODUCCION ......................................................................................................................... 1

2.-OBJETIVOS ................................................................................................................................... 2

2.1.-OBJETIVOS GENERALES.................................................................................................... 2

2.2.-OBJETIVOS ESPECIFICOS .................................................................................................. 2

3.1.-ONDAS ULTRASONICAS .................................................................................................... 3

3.1.1.-Tipos de ondas ultrasnicas. ............................................................................................. 3

3.1.2.-Velocidades de las ondas acsticas................................................................................... 4

3.2.-HAZ ULTRASONICO ............................................................................................................ 5

3.2.1.-ngulo de divergencia ...................................................................................................... 6

3.2.2.-Difraccin. ........................................................................................................................ 6

3.2.3.-Atenuacin ........................................................................................................................ 7

3.2.4.-Dispersin y absorcin...................................................................................................... 7

3.3.-MTODOS DE MEDICION ................................................................................................... 7

3.3.1.-Metodo de resonancia. ...................................................................................................... 8

3.3.2.-Metodo de transmisin...................................................................................................... 8

3.3.3.-Metodo pulso-eco ............................................................................................................ 9

3.4.-TRANSDUCTORES ULTRASONICOS .............................................................................. 10

3.5.-FRECUENCIA DE MEDICIN ........................................................................................... 11

3.6.-PHASED ARRAY ................................................................................................................... 12

3.7.- CURVAS DAC..................................................................................................................... 12

3.8.- NORMA AWS 1.1................................................................................................................ 13

3.8.1 Calificacin y certificacin de los inspectores ................................................................. 13

3.9.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS ...................................................................................... 13

3.9.1.- Ensayos no destructivos ms comunes .......................................................................... 14

3.9.2.- Mantenimiento industrial ............................................................................................... 15


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II

4.- MATERIALES Y METODO ...................................................................................................... 20

4.1.- EPOCH 1000I ....................................................................................................................... 20

4.1.1 Configuracin previa a la medicin. ................................................................................ 22

4.2.- CALIBRACION ULTRASONIDOS CONVENCIONALES.............................................. 26

4.2.1.-Calibracion con palpador de haz recto ............................................................................ 26

4.2.2.-Procedimiento de calibracin del cero y velocidad ........................................................ 26

5.- EXPERIENCIAS PRCTICAS .................................................................................................. 29

5.1.-EXPERIENCIA 1. CALIBRACIONES ............................................................................... 29

5.1.1.- Calibraciones con ultrasonidos convencionales............................................................. 29

5.1.2.- Modophased array........................................................................................................ 46

5.2.- EXPERIENCIA 2. INSPECCIN EN PROBETA 1 DE ACERO ...................................... 53

5.3.- EXPERIENCIA 3. IDENTIFICACIN DE LA TRAYECTORIA ACSTICA CONTRANSDUCTOR ANGULAR..................................................................................................... 58

5.4.- EXPERIENCIA 4. INSPECCIN DE PROBETA 2, COMPARACIN DE MEDICINCON DOS TRANSDUCTORES DE DISTINTAS FRECUENCIAS DE EMISIN.................. 61

5.5.- EXPERIENCIA 5. CALIBRACIN DE LA VELOCIDAD EN MODO ECO A ECO ...... 65

5.6.- EXPERIENCIA 6. CURVAS DAC...................................................................................... 68

5.6.1.- Activacin de la curva DAC .......................................................................................... 68

5.7.- EXPERIENCIA 7. INSPECCIN EN PROBETA 3 SOLDADURA................................. 70

5.7.1.- Anlisis de inspeccin de zona adjunta ......................................................................... 71

5.7.2.- Inspeccin con transductor de haz angular .................................................................... 72

5.7.3.- Inspeccin en modoPhased Array ................................................................................ 80

6.- DISCUSION ................................................................................................................................ 82

6.1.- COMPATIBILIDAD CON CURSOS DE ULTRASONIDO .............................................. 82

6.2.- DISCUSION DE RESULTADOS POR EXPERIENCIAS.................................................. 83

6.2.1.- Experiencia 1 ................................................................................................................. 83

6.2.2.- Experiencia 2 ................................................................................................................. 83

6.2.3.- Experiencia 3 ................................................................................................................. 83

6.2.4.- Experiencia 4 ................................................................................................................. 83


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III

6.2.5.- Experiencia 5 ................................................................................................................. 84

6.2.6.- Experiencia 6 ................................................................................................................. 84

6.2.7.- Experiencia 7 ................................................................................................................. 85

7.-CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 86

8.- RECOMENDACIONES.............................................................................................................. 87

9.- BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 88

9.1.- REFERENCIAS ELECTRONICAS..................................................................................... 89


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1.- INTRODUCCION

El uso del ultrasonido como mecanismo de inspeccin industrial tiene sus inicios gracias a

los descubrimientos del cientfico ruso Sergei Y. Sokolov, quien en el ao 1924 propuso eluso de esta tcnica. Junto a l se debe mencionar el gran avance en el rea del ultrasonidorealizado por F. Firestone en el ao 1940, quien gracias a los avances de la tecnologa parala poca logr desarrollar un equipo de inspeccin por ultrasonidos que utilizara un solotransductor, emisor-receptor, dando paso entonces al mtodo pulso-eco el cual hasta el dade hoy es uno de los principales mtodos de inspeccin ultrasnica utilizado en lainspecciones de materiales en la industria.

Hoy en da las aplicaciones del ultrasonido son variadas, resaltando entre ellas, las quetienen relacin con las inspecciones y ensayos no destructivos en la industria como, lamedicin de espesores, deteccin de defectos en materiales y soldaduras, reconocimiento y

caracterizacin de materiales, control de procesos y calidad en la industria, limpieza demateriales por ultrasonidos entre otras.La aplicacin del ultrasonido en la inspeccin de materiales tiene ventajas sobre otrastcnicas, siendo la principal de ellas la penetrabilidad que tiene sobre el material,caracterstica de gran relevancia para quien busca por ejemplo observar el interior de unelemento parte de un proceso productivo para determinar su durabilidad, seguridad, durezay confiabilidad. Entre otras ventajas se puede mencionar el hecho de que el ultrasonido alestar por sobre el rango audible de entre 20 a 20.000 Hz, de los seres humanos, no presentaun peligro para la audicin al aumentar la ganancia de la emisin de la seal ultrasnica, latransportabilidad de los equipos en exteriores y el relativo bajo costo econmico queimplica la implementacin de estos equipos, sin olvidar adems la condicin no destructivade un ensayo de este tipo sobre el material.

En los procesos industriales, el mtodo de ensayos ultrasnicos complementado con otrastcnicas, ofrece una potente herramienta en mantenimiento ya sea preventivo, predictivo ocorrectivo, por lo que la calificacin y certificacin adecuadas del personal son necesarias yobligatorias para quienes pretendan hacer uso del ultrasonido como fuente laboral.


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2.- OBJETIVOS

2.1.- OBJETIVOS GENERALES

- Disear experiencias prcticas de las aplicaciones de ultrasonido que puedanser llevadas a cabo con el medidor de ultrasonidos EPOCH1000i delInstituto de Acstica de la Universidad Austral de Chile para ser aplicadasen la asignatura de ultrasonido ACUS 241.

2.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Investigar las distintas aplicaciones que tiene el ultrasonido dentro de laspruebas no destructivas NDT aplicadas en el rea industrial.

- Exponer ordenadamente las diversas aplicaciones no destructivas que tieneel ultrasonido en la industria actualmente.

- Analizar e implementar experiencias prcticas de las aplicaciones deultrasonido que puedan ser llevadas a cabo por el equipo de medicinEPOCH1000i

- Redactar documento gua para la implementacin de las experiencias

prcticas.


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3.1.-ONDAS ULTRASONICAS

Las ondas ultrasnicas son aquellas que poseen frecuencias que se encuentran por sobre elrango audible humano, es decir, por sobre los 20000Hz. Estas al igual que en el infrasonidoo lo que se denomina simplemente sonido, se propagan al existir un medio elstico, en elcual, la perturbacin generada sobre una partcula, excita el medio y crea una perturbacinen desfase, logrando de esta forma una propagacin de energa de partcula a partcula.

3.1.1.-Tipos de ondas ultrasnicas.

Las ondas acsticas son clasificadas de distinta forma dependiendo de la oscilacin de unapartcula con respecto a la direccin de propagacin de la onda, si bien el movimiento detodas las partculas en su conjunto generan la direccin de la propagacin de la onda, cadauna por si misma tiene un movimiento que no necesariamente corresponde a la direccin dela propagacin, para entender de mejor forma este concepto, se deben entender porseparado las definiciones de cada tipo de onda, las cuales se clasifican en:

-Ondas longitudinales

- Transversales o de Cizalle

-Superficiales o de Rayleigh

-De placas o de Lamb.

Sern de inters para el presente estudio solo los tipos de ondas longitudinales,transversales y en menor medida superficiales, por lo que una vez ya mencionado el tipo de

onda de Lamb, se omitir su definicin y su profundizacin en el tema para no desviar laatencin de los conceptos que son de mayor relevancia en este trabajo.

3.1.1.1.- Ondas longitudinales.

Se obtienen al producirse una excitacin normal de determinada frecuencia sobre una de lascaras de un material que posea conductividad acstica, las partculas del plano excitadooscilaran en forma paralela a la direccin de propagacin y alrededor de su posicin deequilibrio y las fuerzas elsticas generadas transmitirn las oscilaciones a las partculasadyacentes, las que sern perturbadas sucesivamente con retardo de la fase. La oscilacinde las partculas compone una onda elstica. [Gonzlez y Gonzlez, 1987a]

Al producirse esta perturbacin con desfase, el movimiento de una partcula genera elmovimiento de la partcula adyacente provocando, debido al desfase, zonas en las queexiste un espacio entre partculas y zonas en las que se juntarn dos partculas, de estaforma se produce la propagacin, llamadas compresiones y dilataciones respectivamente.Las distancias en que se repiten estas compresiones y dilataciones corresponden a lalongitud de onda.


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Las ondas longitudinales son las nicas que pueden obtenerse en lquidos y gases, estefenmeno se debe a que en lquidos y/o gases, la tensin perpendicular entre partculas esdespreciable, es por este motivo que se puede afirmar lo anterior, aun cuando en estricto

rigor, pueden existir otros tipos de onda. No as en los slidos, en los que adems de laonda longitudinal se pueden obtener otros tipos.

Lo anterior ser de gran importancia para las futuras hiptesis y desarrollo de lasactividades prcticas a realizar y para la obtencin de conclusiones.

3.1.1.2.- Ondas transversales.

La onda transversal se produce cuando la excitacin resulta tangencial entre las partculasde un material, generando oscilaciones perpendiculares de estas con respecto a la direccinde propagacin de la onda. Ya veremos que puede obtenerse una onda transversal con laincidencia oblicua sobre una superficie de un haz ultrasnico longitudinal.

Para mejor interpretar este fenmeno supngase una cuerda tensa vertical fija en unextremo, la que es agitada desde el otro extremo hacia su punto fijo (excitacin transversal),las partculas de la cuerda vibraran transversalmente formando una onda que avanzaradesde un extremo a otro en el sentido de la cuerda.

Con referencia a los slidos, la presin acstica que genera la excitacin se transmite a laspartculas adyacentes con oscilaciones normales que en el tiempo presentaran retardos defases, produciendo distintos desplazamientos de dos partculas consecutivas que oscilenelsticamente; la longitud de onda ser la distancia entre dos planos en que las partculas seencuentren en el mismo estado. En los lquidos y gases no existen vnculos elsticostransversales (modulo de elasticidad transversal igual a cero), por lo que no pueden

generarse ondas en ese sentido. [Gonzlez y Gonzlez, 1987b]

3.1.1.3.-Ondas Superficiales.

Es un caso especial de onda transversal que se propaga sobre la superficie del material. Elmovimiento oscilatorio de las partculas es elptico y la amplitud de la oscilacin decrecerpidamente a partir de la superficie, plana o curva, hasta profundidades del orden de lalongitud de onda, pasada la cual aquellas se mantendrn en reposo. [Gonzlez y Gonzlez,1987c]. La velocidad de propagacin de la onda superficial se mantendr constante paracada material debido a que es independiente de la frecuencia.

3.1.2.-Velocidades de las ondas acsticas.Las ecuaciones de velocidad de onda, ya sea longitudinal, transversal o de superficiedependen de las caractersticas especificas de cada material, no as de su frecuencia, es poresta razn que para estos tipos de ondas, la velocidad se mantiene constante dentro delmaterial. Bajo este concepto, el ultrasonido aparece como una potente herramienta paramedir la velocidad de propagacin del sonido en un material y a partir de ah, obtener otros


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parmetros sin necesidad de realizar otra medicin con otro mtodo ya sea destructivo ono, por ejemplo, la densidad del material en cuestin puede ser calculada para cada tipo deonda segn las siguientes ecuaciones:

Onda longitudinal: = (3.1)

= Modulo de elasticidad longitudinal.= coeficiente de Poisson.

= Densidad.

Onda transversal: = (3.2)

G=

: Modulo de elasticidad transversal.

Onda superficial:

(3.3)

Para aceros las relaciones entre velocidades de ondas resulta:

(3.4)

(3.5)

3.2.-HAZ ULTRASONICOPara explicar de la mejor manera el fenmeno de divergencia con el cual un transductorultrasnico emite un haz de ultrasonido, se recurre al Principio de Huygens, que de manerasimple estipula que para cada frente de onda emitido, este producir un frente de ondassecundarias en el cual cada partcula ser considerada como una esfera pulsante que posee


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la misma frecuencia, velocidad y longitud de onda que el frente de ondas del cual fueronoriginadas. A partir de este fenmeno, se produce interferencia en la zona prxima deltransductor, esta zona es denominada campo cercano y est caracterizada por mximos y

mnimos de presin distribuidos transversalmente.A continuacin de este campo cercano, se encuentra una zona libre de interferencias, en lacual se produce la divergencia y se ir aumentando el ngulo a medida vaya aumentando ladistancia desde el emisor, adems de un decaimiento de la presin acstica. A esta zona sele denomina, campo lejano.

El clculo de la distancia del campo cercano, as como la del campo lejano no es lorelevante en este estudio, sino mas bien entender que debido a las interferencias generadasen el campo cercano, se hace difcil la deteccin de discontinuidades en esta zona, conceptoque si ser de utilidad al momento de elegir el transductor idneo para realizar unamedicin especifica.

3.2.1.-ngulo de divergencia

El ngulo de divergencia del campo ultrasnica est dado por la siguiente relacin:

(3.6)Relacin dependiente de la frecuencia del transductor y del dimetro del emisor, dondemientras mayor sea la frecuencia y el dimetro del emisor, menor ser el ngulo dedivergencia y por ende, el haz ultrasnico lograra una concentracin ms focalizada odirigida, si se quiere. Alcanzando de esta forma, una medicin ms certera de fallas odiscontinuidades ms pequeas.

3.2.2.-Difraccin.

El fenmeno de difraccin es debido a la interposicin de alguna falla, discontinuidad oelemento reflector en la trayectoria acstica de la onda. Dependiendo del ngulo en que estefrente de ondas incide sobre tal objeto, es que se pudiese generar un frente de ondadivergente, al rebotar este sobre una esquina o cara, del objeto reflector, direccionadadistintamente de la trayectoria rectilnea que lleva el frente de onda acstico. En lasinspecciones no destructivas con ultrasonido, este fenmeno es digno de tomar enconsideracin para tomar conclusiones sobre el material que se est midiendo. Ladivergencia que se produce a partir de algn reflector en el material, puede causar que la

energa recibida por el transductor sea considerablemente menor, fenmeno ante el cual sedebe considerar aplicar otra tcnica de medicin o de ser posible, realizar la medicin conun transductor con otras caractersticas.


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3.2.3.-Atenuacin

El efecto de atenuacin a grandes rasgos se puede definir como la perdida de la energa quesufre un frente de onda a medida que ste se propaga en un medio. Los factores queinfluyen en esta prdida de energa tienen directa relacin con la dispersin y divergenciaen el material adems de las absorcin que el material genera sobre el frente de onda.

3.2.4.-Dispersin y absorcin

La dispersin del haz ultrasnico, se debe a los cambios de impedancia que se producennaturalmente dentro de un material por su estructura cristalina heterognea. Estos cambiosde impedancia generan cambios en la direccin de la propagacin de la onda ultrasnica,acompaados tambin de distintas propiedades elsticas dentro de un mismo material queprovoca cambios a su vez en la velocidad de propagacin de la onda.

Por otro lado, debido a la friccin entre las partculas, causada por el mismo frente de ondaaplicado, se genera una absorcin de energa, la que es transformada en calor.

Estos dos fenmenos, de dispersin y de absorcin, se deben tener presentes al momento derealizar la medicin incluso previamente, al momento de elegir el mtodo de medicin ydel transductor a utilizar.

3.3.-MTODOS DE MEDICION

En el ensayo no destructivo de materiales, son diversas las tcnicas que se pueden aplicar almomento de realizar una inspeccin, estas tcnicas correctamente ejecutadas, entregarnresultados ms exactos, si al momento de elegir la tcnica adecuada, se toman enconsideracin factores como la geometra del material, sus caractersticas estructurales, eltipo de defecto que se busca o simplemente la accesibilidad que se tenga. Estas tcnicas omtodos han ido evolucionando con el tiempo a medida que se logran avancestecnolgicos, siendo, en el ensayo de materiales en la industria, el mtodo de pulso-eco elque se ajusta en mayor medida a las necesidades requeridas en los procesos de inspeccin.[Lbel, 1988a]

En el actual estudio, ste ser el mtodo que se utilizara en las actividades experimentales.Sin embargo, para su adecuada implementacin, es necesario conocer su procedenciaterica, repasando los mtodos previos y complementarios para algunas aplicaciones, todos

los cuales, se pueden clasificar de la siguiente forma segn el uso que se le quiera dar al hazultrasnico:

- Mtodo de resonancia- Mtodo de transmisin- Mtodo de pulso-eco


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A su vez, estos mtodos se caracterizan por la magnitud medida.

- Frecuencia de resonancia- Intensidad acstica-

Tiempo recorrido- Intensidad acstica y tiempo recorrido.

3.3.1.-Metodo de resonancia.

Utilizado principalmente en la medicin de espesores, se basa en encontrar la frecuencia deresonancia del material, a travs de las reflexiones producidas al aplicar el haz ultrasnicodentro de l.En este mtodo es necesario contar con una muestra que posea superficies paralelas, con elfin de lograr que al aplicar un amplio espectro de frecuencias, las que posean unasemilongitud de onda que sea submltiplo de la magnitud del espesor, se superpongan en

fase y dando as lugar a al fenmeno de resonancia, momento en el cual el resto de lasoscilaciones se debilitaran por no contar con el refuerzo de otras ondas de semilongitud n,dejando lugar a la formacin de ondas estacionarias. Momento en el cual se podr apreciarcon claridad cul es la frecuencia de resonancia del material y su longitud de onda. De aquen adelante solo bastar relacionar la longitud de onda de la frecuencia aplicada y lavelocidad de propagacin de la onda longitudinal en este material para encontrar el espesordel material mediante la siguiente expresin:

(3.7)

Por su propio fundamento, no resulta apropiado para la deteccin de heterogeneidades, sibien se pueden llegar a detectar discontinuidades tales como laminaciones en chapas.Tampoco resulta adecuado para la medida de prdida de espesores por corrosin odeterioracin por agentes ambientales, salvo en el caso de corrosin por ataque uniforme odesgaste uniforme, ya sea que las picaduras y cavidades debidas a corrosin o cavitacinalteran la condicin requerida de la superficie reflectante de la muestra.[Lbel, 1988b]

3.3.2.-Metodo de transmisin.

Este mtodo est basado en el efecto de sombra que un obstculo produce al ser iluminadopor un haz de ultrasonidos. Al ser un mtodo que emplea la medicin de la intensidadacstica transmitida a travs del material, aparece como principal aplicacin, la deteccinde discontinuidades, utilizando para esto dos transductores situados en caras opuestas a lapieza en inspeccin, uno emisor y el otro receptor, captando este ultimo la seal debilitadade la intensidad acstica producida por el obstculo interpuesto en su trayectoria acstica.


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La medida de la intensidad acstica por transmisin, presenta la desventaja de noproporcionar informacin acerca de la posicin de la heterogeneidad. Adems, existe laposibilidad de que pequeas variaciones del espesor de la muestra modifiquen la

distribucin del campo de ondas estacionarias, pudindose alcanzar estados de resonanciaque originen grandes errores en la lectura de la intensidad acstica. [Lbel, 1988c]

3.3.3.-Metodo pulso-eco

Est basado en el efecto de eco que un reflector o discontinuidad produce al ser incididopor una onda ultrasnica. Opera siempre por reflexin, dado que es el mismo transductor elque enva y recibe la seal del frente de ondas, razn por la cual el mtodo emplea un pulsoultrasnico que viaja a travs del material.

Los palpadores utilizados pueden ser de monocristal, es decir que el transductor actaalternadamente como emisor y receptor o tambin de doble cristal, uno emisor y otro

receptor, separados, los cuales cumplen con el mismo principio, el de medir la reflexin.Con la diferencia que el palpador de doble cristal no necesita tiempo para cambiar deemisor a receptor, por lo que se hace ms eficiente para detectar discontinuidades cercanasa las superficie de contacto con el palpador, que el palpador de monocristal no es capaz demedir, ya que al funcionar alternadamente como emisor y receptor, la seal ultrasnicaemitida transitara una parte del material por un tiempo determinado, antes de que eltransductor pase a funcionar como receptor, y ser capaz de recibir el haz producido por unadiscontinuidad ubicada en esta distancia cercana.

La forma e intensidad del haz reflejado por la discontinuidad, dependen directamente deltamao de su seccin, frecuencia de ensayo, coeficiente de atenuacin del material,profundidad de la heterogeneidad y orientacin del reflector respecto del eje del haz, todolo cual determina la presin acstica que soportar el cristal receptor y en proporcin a ellose obtiene una indicacin de una determinada amplitud. [Yori, 2009]

En la actualidad, estos equipos para medida de espesores por ultrasonidos han adquirido ungran desarrollo y su aplicacin se ha extendido a numerosas industrias, especialmenteaquellas que, debido a problemas de corrosin, requieren un control de mantenimientoperidico de sus instalaciones en cuanto a posibles mermas de espesor en tuberas,recipientes, etc. Hoy da, se dispone de equipos prcticamente de bolsillo, cuyo manejo eselemental y que permiten medir espesores desde 2 mm hasta 300 mm. [Lbel, 1988d]

Para el presente estudio se ha propuesto analizar el resultado de la medicin de una pieza de

un espesor mayor a los 300 mm, en especfico de 500 mm, con el fin de determinar si lostransductores con los que se dispone, determinan precisamente los parmetros analizablesen la pieza de muestra.


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3.4.-TRANSDUCTORES ULTRASONICOS

Un transductor ultrasnico es un elemento convertidor de energa ya sea elctrica,magntica o mecnica en energa de tipo sonora y a la vez pueden realizar el efectocontrario. Estn construidos para emitir y recibir frecuencias incluso mayores a los100MHz segn el material con el que estn fabricados, siendo el titanito de bario, loscristales de cuarzo, materiales cermicos e imanes los elementos ms comunes.

Para las diversas aplicaciones dentro y fuera de la industria es variada la gama detransductores existentes para realizar las inspecciones, los principales son detallados acontinuacin:

Transductor de contacto: Es un elemento de cristal simple, que mediante el contactodirecto, emplea una onda longitudinal sobre la pieza de prueba pudiendo funcionarexclusivamente como transmisor o receptor como tambin alternando su funcionamiento

mediante pulsos actuando como transmisor-receptor. Sus principales aplicaciones son ladeteccin de fallas, medicin de espesores, determinacin de velocidades de transmisin yla caracterizacin de los materiales. Posee una impedancia acstica semejante a la de lamayora de los metales utilizados en la industria, lo que favorece la transmisin de la sealultrasnica. Sin embargo posee la restriccin de poder ser aplicado a superficie quepresenten una temperatura mxima de 50 C.

Transductor de elemento dual: Consiste en un transductor con dos cristales separados poruna barrera acstica, donde un cristal acta como emisor de ondas longitudinales y el otrocumple la funcin de receptor. Dentro de sus aplicaciones, este transductor ha sidodiseado para realizar las mismas aplicaciones mencionadas para los transductores decontacto y adems resaltan el monitoreo de corrosin y erosin en materiales, deteccin degrietas en elementos cilndricos, inspeccin en campo cercano. La principal ventaja queentrega este transductor es la de eliminar el tiempo muerto entre transmisin y recepcin dela seal ultrasnica, existente en transductores de contacto de cristal nico que alternan sufuncin entre emisor y receptor, debido a la existencia de dos cristales funcionando demanera simultnea, lo que se aprovecha de mejor manera en la medicin de fallas odiscontinuidades cercanas a las superficie de contacto.

Transductor angular: Similares a los transductores de contacto, poseen un cristal nico,pero difieren de estos por la capacidad de acoplarse a una zapata angulada, introduciendouna onda longitudinal que por medio de esta zapata resulta en una onda transversal o unaonda superficial, dependiendo del ngulo de incidencia, la cual es refractada al material. Al

igual que los mencionados anteriormente es aplicable a la deteccin de fallas y medicin deespesores, no obstante, est diseado para aprovechar la generacin de ondas transversalesy superficiales, tiles principalmente en la inspeccin tubos y soldaduras.

Transductor de inmersin: Es un transductor especficamente diseado para emitir ondasultrasnicas longitudinales en aplicaciones donde la pieza bajo ensayo est parcial o


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completamente sumergida en agua. Es utilizado generalmente en sistema de barridos yasean manuales, semiautomtico o automticos, proveyendo una deteccin de fallas a altavelocidad en barras, tubos y placas. El hecho de ser utilizado bajo agua ofrece la ventaja de

permitir un acople uniforme entre la superficie del transductor y la pieza bajo ensayo, loque facilita la inspeccin de piezas con geometra irregulares. Adems puede ser fcilmenteutilizado de forma angular, simplemente inclinndolo en la direccin deseada.

Transductor con lnea de retardo: Es un transductor de contacto, monocristal, diseadopara realizar inspecciones de espesor de precisin al que se le agrega una pequea piezaplstica denominada lnea de retardo. Ofrecen una resolucin mejorada especialmente eninspecciones cercanas a la superficie del material. Las lneas de retardo son intercambiablesy personalizables a cada tipo de material y geometras, una gran ventaja que poseen, es quepueden ser diseadas para soportar altas temperaturas.

Transductor con arreglo en fase (Phased Array): Transductor que por medio de una

serie de elementos (16 a 256 cristales) individuales, emite un pulso en secuencias conpequeas diferencias de tiempo [LlogS.a. de C.V., sin ao]. La configuracin de este pulso,da como resultado un frente de onda ultrasnica focalizado o dirigido de manera especficasegn las necesidades de la inspeccin. El ajuste de la velocidad de disparo de cadaelemento, junto con la direccin, permiten realizar barridos en reas de inspeccin desde unmismo punto de contacto, a diferencia de otros tipos de transductores, con los cuales lamisma rea es inspeccionada mediante un barrido manual. De esta manera el transductorPhased Array provee dos ventajas significativas sobre los dems transductores; elincremento en la cobertura del rea de inspeccin, y de la eficiencia y velocidad de lamedicin.

3.5.-FRECUENCIA DE MEDICIN

Ya sea por el mtodo de transmisin, de pulso- eco o cualquier otro mtodo ultrasnico, elobjetivo principal es realizar una medicin correcta y de precisin. Para esto un parmetroprimordial es la correcta emisin de la seal ultrasnica a partir del transductor empleado,adems de la correcta eleccin de la frecuencia a utilizar para el objetivo planteado.

Las frecuencias de excitacin estn dadas por las necesidades de la inspeccin y no por lascaractersticas de los equipos. En palpadores estndar de contacto para el control demetales, varan entre 1 y 10 MHz y para hormigones entre 25 y 200 KHz. En la inspeccin

de metales por el mtodo de inmersin se llega a frecuencias de hasta 25 MHz. [Gonzlez yGonzlez, 1987d]


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3.6.-PHASED ARRAY

Es un mtodo avanzado de ultrasonidos, fiable y seguro, para revelar defectos ocultosdentro de una estructura o soldadura. En l se aplica la tcnica pulso eco que utilizamltiples elementos oscilantes y coordina los retrasos de tiempo entre ellos para dar formaal haz de sonido ultrasnico en un ngulo y el enfoque deseados. La versatilidad delsistema permite puntos de vista simultnea de diferentes presentaciones. Por otra parte, elmodo de representacin Phased Array al igual que los ultrasonidos convencionales esmucho ms seguro para operar dentro de un ambiente de trabajo, en comparacin con losmtodos no destructivos de prueba que utilizan los rayos X y rayos gamma para ladeteccin de imperfecciones [Carvajal y Romero, 2011] .

3.7.- CURVAS DAC

Esta tcnica permite evaluar la forma y el tamao de heterogeneidades comparndolas convalores preestablecidos. Las curvas DAC o curvas de la correccin de la amplitud enfuncin de la distancia, han sido diseadas para este propsito.

Si se tiene una pieza con un reflector sobre la cual se va a realizar una medicin, se hacenecesario considerar diversos factores como la atenuacin en el material, los efectos decampo cercano, la dispersin del haz ultrasnico y la rugosidad de la superficie, las curvasDAC sirven para trazar las variaciones de la amplitud de reflectores del mismo tamao,pero a diferentes distancias del palpador, y a travs de estas se logra una compensacingrafica de todos estos factores. [Manual de Aplicacin Epoch 1000i, 2009]

Para la creacin de las curvas DAC, se debe tener una pieza del mismo material al de lapieza a inspeccionar para una adecuada comparacin. El reflector de dimensiones yprofundidad conocidas, debe ser medido a distintas profundidades por un mismotransductor, tomando todos los puntos e indicando su amplitud, en la prctica se toma comoreferencia para la creacin de la curva, el punto ms lejano a la superficie y se establece laamplitud de la seal recibida, con ese punto de partida, se miden los siguientes puntos hastallegar al punto en que el reflector tenga la mayor cercana a la superficie, al tomar todos losmximos de amplitud y unirlos se logra dibujar una curva en funcin de la trayectoriaacstica y la amplitud de la seal. El Epoch 1000i, al igual que la mayora de los equipos deultrasonido, construyen automticamente las curvas DAC, al completar el ingreso de todoslos puntos de la curva.

Para la comparacin entre el reflector conocido y el de la pieza de medicin, se sita lacurva directamente sobre la pantalla, de tal forma de hacer calzar los ejes de la ordenada yla abscisa, para de esta forma encontrar la interseccin entre la curva superpuesta y lamedicin actual indicada en la pantalla del Epoch 1000i, el valor de la interseccincorresponde a ambas alturas, de donde se puede concluir la similitud o diferencia detamao de los dos reflectores segn indiquen las amplitudes en cada punto.


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Para la creacin de curvas DAC se utiliz el bloque de referencia N 1 de acero al carbono,midindolo para cada curva por cada uno de sus lados, empezando por el lado que proveeuna mayor distancia entre la superficie del bloque y el reflector.

3.8.- NORMA AWS 1.1

La norma 1.1 de laAmerican Welding Societydescribe en su captulo 6 los procedimientosde inspeccin de soldaduras, calificacin y certificacin de los inspectores y los criterios deaceptacin para las soldaduras y los estndares de medicin cuando se emplean ensayos nodestructivos. La seccin que describe los procedimientos y tcnicas de inters de esteestudio son detallados en la parte F Ultrasonic testing (UT) of groove Welds.

3.8.1 Calificacin y certificacin de los inspectores

Segn la norma AWS 1.1, los inspectores que realicen ensayos no destructivos distintos dela inspeccin visual debern estar calificados conforme con la edicin actual de laAmerican Society for Nondestructive testing Recommended Practice N SNT TC- 1A,

adems estipula que el personal que pretenda efectuar una prueba no destructiva sobre unmaterial deber estar certificado como Inspector NDT nivel II o al menos acreditar el nivelI efectuando labores bajo la supervisin de un Inspector nivel II. Especificando tambin queel personal que haya obtenido la certificacin NDT nivel I y/o II, deber haberla obtenido atravs de un inspector NDT nivel III que acredite certificacin por laAmerican Society forNondestructive Testing, o bien compruebe experiencia y entrenamiento aprobando elexamen escrito especificado en el manual SNT TC- 1A de la ASNT.

3.9.- ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Como su nombre lo indica, los ensayos no destructivos, son pruebas que se realizanbasadas en principios fsicos con el fin de adquirir informacin acerca del material bajoestudio que permita prevenir, corregir predecir o mejorar una situacin desfavorable paraun proceso industrial sin impedir su utilidad en el futuro. Poseen la gran ventaja de no tenerque destruir el objeto para estudiar sus propiedades, generando de esta forma la capacidadde aplicar el ensayo sobre el mismo proceso industrial y de esta manera optimizar lafuncin de la pieza en estudio.


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3.9.1.- Ensayos no destructivos ms comunes

Con el avance de la tecnologa se han creado diversos mtodos no destructivos de ensayode materiales, que empleando diferentes principios de la fsica directa o indirectamenterevelan propiedades de inters para el profesional del rea especfica de medicin. Encomplementacin del ultrasonido, existen tambin otros mtodos que se utilizan confrecuencia, los que son merecedores de mencionar y explicar para realizar una adecuadacomparacin acerca de su uso, ventajas y desventajas.

3.9.1.1.- Inspeccin Visual

Es el ms simple y de mayor rapidez de los ensayos no destructivos, consiste en determinarfallas en el material mediante la inspeccin a ojo descubierto, siguiendo criteriosestablecidos en normas. Para este tipo de inspeccin se debe contar con un profesionalaltamente calificado y con una vasta experiencia, el cual puede contar con la ayuda de

instrumentos como lupas o endoscopios. Se utiliza principalmente en el mantenimientopreventivo y es fundamental para determinar aproximadamente la calidad de soldaduras engeneral.

3.9.1.2.- Radiografa Industrial.

Mtodo que emplea los rayos X y Gamma para evidenciar a travs del principio detransmisin de la radiacin, discontinuidades superficiales e internas en el material bajoensayo. Dicho de otra forma, en este mtodo se toma una fotografa de la pieza, la cualqueda registrada en una pelcula radiogrfica.

Los rayos X o Gamma utilizados para esta prueba penetran el material, atravesando las

distintas capas de este y respondiendo a los cambios de densidad existentes en este,registrando fallas en el material, en comparacin con otra regin del material , quequedarn estampadas en la pelcula radiogrfica para su posterior inspeccin einterpretacin.

Cabe mencionar que para realizar una adecuada inspeccin radiogrfica, se debe teneracceso a ambos lados del material, adems de contar con personal entrenado en lamanipulacin de elementos radioactivos.

3.9.1.3.- Tintas Penetrantes

Teniendo como principal objetivo el detectar fisuras y porosidades en los materiales, esta

tcnica de inspeccin aprovecha el estado liquido de su agente penetrante para dejar enevidencia fallas o fisuras a partir de la superficie, como resultado de un proceso iniciadopor la limpieza exhaustiva de la superficie del material, con el fin de preparar la pieza parala penetracin del liquido, continuando con la directa aplicacin de la tinta penetrante sobrela superficie del material y dejando la pieza en reposo un determinado tiempo para que elliquido escurra dentro de la grieta o fisura. Una vez transcurrido este tiempo, se elimina el


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exceso de lquido de la superficie del material y se administra un revelador en forma secasobre una delgada pelcula acuosa o alcohlica, que una vez evaporada, deja una fina capade polvo, el cual finalmente absorbe la tinta desde el interior de la discontinuidad y la hace

visible para posterior evaluacin.3.9.1.4.- Partculas Magnticas

Mtodo que utiliza corriente elctrica para magnetizar una pieza, lo que genera que deexistir discontinuidades en la superficie del material, estas producen alteraciones al campomagntico inducido. Las partculas magnticas aplicadas a la superficie del material seadhieren a la discontinuidad producto de la formacin de nuevos polos magnticosprovocados por esta misma discontinuidad del material, evidenciando de esta forma fisuraso discontinuidades no visibles en primera instancia. Cabe sealar que este mtodo es soloaplicable en materiales ferro-magnticos, es decir, que puedan ser magnticamenteinducidos.

3.9.2.- Mantenimiento industrial

Se puede definir como el control permanente de los equipos, maquinas e instalaciones deuna industria, que se aplica mediante la reparacin y revisin por parte de personalcalificado y con el objetivo principal de garantizar el funcionamiento normal y el buenestado prolongado de los componentes de un sistema industrial.

Existen tres tcnicas que son aplicadas con distintos objetivos cada una, la tcnicapreventiva, la correctiva y la predictiva, las cuales empleadas correctamente consiguen lamaterializacin de objetivos generales del mantenimiento industrial. Estos objetivos son lossiguientes:

- Evitar, reducir y reparar daos sobre bienes.

- Disminuir la gravedad de fallas.

-

Evitar paradas de planta o procesos.

-

Evitar accidentes.

- Aumentar la seguridad de las personas.

- Disminuir los costos de operacin.

-

Prolongar la vida til de los bienes.


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3.9.2.1.- Mantenimiento preventivo.

En los procesos industriales, una necesidad primordial es la de mantener la continuidad delas instalaciones, maquinaria y equipos de un sistema productivo dado, es por esto que lasindustrias destinan una gran parte del presupuesto a la mantencin. El mantenimientopreventivo es una potente herramienta para lograr este objetivo, ya que realiza unseguimiento de las maquinas y equipos utilizados prediciendo posibles fallas yestableciendo un plan estratgico para tomar las acciones correctivas apropiadas y de estaforma optimizar las funciones y prevenir fallas que generen paros de produccin. Accinprincipal en la disminucin de costos, que es en definitiva a lo que se apunta al emplear elmantenimiento.

Dado que la principal razn de aplicar un mantenimiento preventivo es la de no parar elproceso por periodos de tiempo extendido y ser capaz de obtener informacin til acerca deun material del proceso industrial, es que el adecuado acondicionamiento, calibracin y

seguimiento de las instrucciones del fabricante es la herramienta ms potente de este tipo demantenimiento. Dependiendo del proceso, lugar o condicin en la que es realizado, elpersonal entrenado deber velar por la correcta instrumentacin y aplicacin de los equipos,implementando todas las medidas de seguridad para asegurar la confiabilidad y calidad delproceso.

Las principales ventajas y desventajas de esta tcnica se enuncian respectivamente acontinuacin:

- Importante reduccin de riesgos por fallas o averas.

- Minimiza la probabilidad de paradas imprevistas.

- Bajo costo de implementacin en comparacin con el mantenimiento predictivo.

Por otro lado:

- Se requiere de personal de mantenimiento experimentado, siguiendo lasrecomendaciones del fabricante.

- No permite determinar con exactitud el desgaste de los equipos.


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Para hacer buen uso del mantenimiento preventivo es necesario trazar objetivos y el diseode un plan de mantenimiento realizando inspecciones peridicas, de manera ordenada ysistemtica, que permitan abarcar todas las reas del mantenimiento de un proceso. Este

concepto involucra los siguientes objetivos como los principales a la hora de llevar a cabola gestin de mantenimiento:

- Garantizar la seguridad de los equipos y/o instalaciones para el personal.

- Reducir la gravedad de las fallas

- Evitar la parada productiva.

- Reducir los costos de mantenimiento, optimizando los recursos.

- Mantener los equipos en ptimas condiciones de seguridad y productividad.

- Prolongar la vida til de instalaciones y equipos.- Mejorar los procesos.

Adems, las inspecciones deben ser parte del plan de mantenimiento, siendo llevados acabo siempre por personal calificado y certificado, siguiendo rigurosamente lasrecomendaciones del fabricante para asegurar el completo y correcto funcionamiento delproceso industrial.

3.9.2.2.- Mantenimiento correctivo

Consiste en la reparacin de algn elemento que presente fallas, con el fin de restablecer su

funcin operativa. Implica la detencin del proceso operativo para la correccin de la fallao la eventual sustitucin del elemento causante de la parada productiva.

El mantenimiento correctivo se puede clasificar en dos formas de aplicarlo, levementediferenciadas, donde los ensayos no destructivos juegan un rol protagnico:

- Programado

- No programado

Esta diferencia se trata de la capacidad del equipo de mantenimiento de contar con loselementos necesarios, personal e informacin para programar o planificar la reparacin de

la falla en el momento adecuado, mientras que el mantenimiento correctivo no programado,simplemente resulta de la necesidad de reparar la falla inmediatamente al momento depresentarse, sin disponer de un plan previo para dicha accin.

Los ensayos no destructivos, como mencionado anteriormente, asumen un papel vital en elmantenimiento correctivo programado, aportando informacin del estado del material,


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detectando el tipo de falla, o desde lo ms bsico, revelando cual es el elemento que poseela falla de entre un conjunto de componentes de un equipo, proceso o instalacin.

Las ventajas de emplear el mantenimiento correctivo son mayormente de tipo econmico,la tabla 3.1 muestra una comparacin entre las ventajas y desventajas de esta forma demantenimiento:

Ventajas Desventajas

No genera gastos fijos Produccin impredecible y poco fiable

Costo de implementacin mnimo, ya que norequiere de planificacin.

Tiempo de reparacin y gastos econmicosimpredecibles

A corto plazo ofrece un buen resultado econmico Impide diagnosticar de forma fiable las causas de lafalla

Hay equipos sobre los cuales es el nico tipo demantenimiento posible.

Las fallas inesperadas pueden generar riesgos para laseguridad de los trabajadores

No requiere controles o inspecciones El proceso de reparacin de una falla, genera uncosto econmico no solo por la reparacin en s, sinotambin en otras reas de produccin relacionadas,debido a la parada de proceso.

Tabla 3.1. Ventajas y desventajas del mantenimiento correctivo.

3.9.2.4.- Mantenimiento predictivoEs la tcnica utilizada para dar un pronstico de la durabilidad y rendimiento de loscomponentes de la maquinaria industrial, detectando fallas o posibles averas conanticipacin, dando tiempo a la elaboracin de un plan de mantenimiento que permita elrecambio de la pieza que presentar el deterioro justo antes de su falla permanente, para as,optimizar el tiempo de funcionamiento de la maquina y disminuyendo el tiempo de paradadel proceso reduciendo las prdidas econmicas y maximizando el tiempo de vida de talcomponente.

El proceso fundamental para el correcto empleo del mantenimiento predictivo es el derealizar inspecciones peridicas, utilizando ensayos no destructivos, de manera tal de

adquirir parmetros que presenten una relacin predecible con el ciclo de vida delcomponente.

A pesar del alto costo que implica el desarrollo del mantenimiento predictivo hoy en da esel tipo de mantenimiento ms utilizado en las industrias [Olarte, Botero y Can, 2010].


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Dentro de las ventajas de emplear esta tcnica que justifican lo anterior, se mencionan lassiguientes:

- permite identificar averas de forma rpida y eficaz.

- admite programar reparaciones sin interrumpir el proceso de produccin.

- no entorpece la produccin; se efecta en condiciones normales de trabajo.

- el costo de aplicacin es menor en comparacin a otros mtodos, tomando encuenta el costo de reparacin y tiempo muerto de la produccin.

A su vez, como todo proceso tambin tiene desventajas, que son analizadas y planificadascon la intencin de minimizar su impacto, estas son las principales:

- Requiere equipos especiales y costosos.

- Se debe contar con personal altamente calificado para realizar las inspecciones.

- No soluciona el arreglo de imprevistos en el momento de la falla, se debe seguir laprogramacin planificada.


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4.- MATERIALES Y METODO

Para la realizacin de las actividades prcticas se cuenta con los siguientes materiales:

-

Equipo emisor de ondas ultrasnicas Epoch 1000i- Cable emisor-receptor Olympus BCM-74-6.- Cable para transductor dual Olympus BCMD-316-10B 0709- Transductor emisor-receptor Olympus A109S 5MHz/0.5 678885.- Transductor emisor-receptor Olympus M106 2.25MHz/0.5 683905.- Transductor angular emisor-receptor Olympus A540S 2.25MHz/0.5 683352.

- Transductor dual Panametrics NDT D790-SM 5MHz 683105- TransductorPhased ArrayOlympus 5L16 A10P- Zapata ABWM-5T de 45 grados para acero.- Zapata SA10P 0L de 0 grados para acero.- Zapata SA10P-N55S para acero.-

Acoplante ultrasnico industrial SoundSafe Couplant D tipo gel de 12oz.- Probeta de acero al carbono con perforacin (Anexo A)- Probeta de acero al carbono cilndrica (Anexo A)- Probeta de acero al carbono con soldadura. (Anexo A)- Probetas de Aluminio (Anexo B)- Bloque de referencia Panametrics 2214E de 5 espesores (Anexo C)- Bloque de referencia ASTM E164 IIW (Anexo C)

- Pie de metro

4.1.-EPOCH 1000I

El uso del Epoch 1000i tiene como intencin efectuar inspecciones no destructivas sobrediversos materiales de utilizacin industrial o comercial. Cuenta con una batera recargablede In-Litio, lo que lo hace un equipo transportable para mediciones en exteriores. Tienedentro de sus principales aplicaciones, la deteccin de defectos o irregularidades ensoldadura, placas y tubos de diferente composicin, forma, espesor y tamao. Para ello elEpoch 1000i es compatible con una gran variedad de transductores convencionales oPhased Array y posee caractersticas de interaccin con el usuario para la fcil y rpidainterpretacin de la informacin obtenida.

En comparacin con versiones anteriores de los equipos Epoch, el Epoch 1000i ofrece

mejoras de durabilidad, rendimiento y operabilidad entre las cuales se destacan: Carcasa sellada conforme a la norma medioambiental IP66. Pantalla de cristal lquido VGA color. Conformidad a la norma europea EN12668. Receptor totalmente digital con un rango dinmico de alto alcance. Ms de 30 filtros digitales para el receptor.


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Frecuencia mxima de repeticin de impulsos de 6000 Hz para escaneos de altavelocidad. Representaciones Phased Array

Curvas DAC/TVG dinmicas creadas por el programa informtico. Curvas DGS/AVG creadas por el programa informtico.Cursores de referencia y de medicin. Cuatro salidas analgicas programables. Seis salidas de alarma programables. Conectividad con puertos USB y RS Perilla de ajuste y teclas de direccin. Tarjeta estndar CompactFlash de 2 GB. Salida VGA.

Figura 4.1. Esquema del Epoch 1000i


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Figura 4.2. Interfase del Epoch 1000i

4.1.1 Configuracin previa a la medicin.

Antes de comenzar a operar el Epoch 1000i es recomendado configurar los parmetrosbsicos del equipo, de manera de facilitar la interaccin con el usuario. La seleccin delidioma, sistema mtrico, creacin de ficheros para almacenamiento de datos y modo deextraccin de datos son los principales aspectos a configurar antes de iniciar la utilizacinde este equipo, los estn integrados en la biblioteca del Epoch 1000i para la seleccin porparte del operador.

La figura 4.3 muestra las pantallas en las cuales se deben configurar tales aspectos,resaltando la pantalla para la configuracin del idioma (1) en la cual se puede seleccionarentre las opciones Ingles, Japons, Alemn, Francs, Espaol, Ruso y Chino, tambin seaprecia la pantalla para la seleccin de la unidad de medida (2) seleccionando de entrepulgadas (in) o milmetros (mm) y la pantalla para la creacin de ficheros (3).


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Figura 4.3. Pantallas de configuracin inicial del Epoch 1000i.

Para la configuracin inicial del Epoch 1000i y como se muestra en la figura 4.3 los pasos aseguir son los que se describen a continuacin:

- Seleccionar 3/5 > Ajuste > General > Espaol > Volver.

- Seleccionar 3/5 > Ajuste Medicin > Unidad > mm. Para configurar la lectura dela medicin al sistema mtrico internacional.

-

Seleccionar 3/5 > Ajuste Medicin > Lecturas > y elegir lectura que se desea

visualizar en la parte superior de la pantalla, dependiendo del tipo de calibracin einspeccin que se pretende realizar.

- Para la creacin de ficheros para el almacenamiento de datos y calibraciones sedebe seleccionar 5/5 > Ficheros > Crear.


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Los datos de necesarios para la caracterizacin del fichero a crear son los que se describenen el siguiente ejemplo:

- Fichero: Nombre del fichero ej. Cal1

-

Descripcin: Material sobre el que se realiza la operacin ej. Probeta1-

Inspector ID: Nombre de usuario o inspector- Notas: Informacin adicional, ej. Tipo de transductor, zapata, etc.-

Cal > Prefijo =Parmetro de diferenciacin de archivo, ej. A>Punto Inicial =Parmetro de numeracin y orden de archivos, ej. 01.

Para la introduccin de la informacin en el men de creacin de ficheros, aparece enpantalla un teclado alfanumrico del cual se debe seleccionar el nmero, smbolo o letracorrespondiente y luego digitar F1para ingresar la seleccin. Cabe mencionar que el textoingresado para el nombre del fichero debe tener un mximo de 8 caracteres.

Se aprecia en la figura 4.4 el men de configuracin para la extraccin de los datos, en estecaso se consider la va del USB como la plataforma adecuada y de mayor comodidad parala extraccin

Figura 4.4. Men de creacin de ficheros.


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La figura 4.5 corresponde a la pantalla de configuracin del modo de extraccin de datos.La configuracin para esta instancia es la seleccin de la opcin Imagen USB en elrecuadro resaltado mostrado en la imagen seleccionando 5/5 > Ficheros > Conf. Pg. >

Impresora > Imagen USB. Con esta configuracin, se obtiene la ventaja de adquirir unaimagen de la pantalla en cualquier momento de la medicin digitando [2nd F]+ (PRINT).

Figura 4.5. Men de configuracin de extraccin de datos.


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4.2.- CALIBRACION ULTRASONIDOS CONVENCIONALES

4.2.1.-Calibracion con palpador de haz recto

La forma adecuada de calibracin del palpador de haz recto, es utilizando 2 espesoresdistintos y conocidos, necesarios para establecer el punto de entrada de la onda ultrasnicasobre la pieza de medicin (cero) y la velocidad de propagacin de la onda emitida a travsdel palpador en el material. Se cuenta con el bloque de referencia para calibracin 24101-08, de acero 1020 el cual posee 5 espesores distintos partiendo de los 2,5mm y avanzandocon paso 2,5 hasta los 12,5 mm.

Para iniciar esta calibracin se debe configurar previamente el equipo con los siguientesparmetros:

Debido a que el primer espesor sobre el cual se trabajar para la calibracin es de pequea

dimensin, es recomendado utilizar una frecuencia ms alta para obtener un mejorresultado, tomando en cuenta los elementos que se poseen se procede con el palpadorOlympus A109S con frecuencia de 5MHz. Por esta razn es que se debe configurar elequipo para emitir una frecuencia ultrasnica de 5MHz, seleccionando 1/5 > BASE >frecuencia.

Dado que cada material posee su propia velocidad de propagacin, se debe configurartambin en el Epoch 1000i la velocidad longitudinal de la onda ultrasnica aproximada de5890 m/s pulsando 1/5 > BASE > velocidad.

Para asegurar la recepcin de solamente la frecuencia con la que se desea trabajar es que el

Epoch 1000i dispone de varios filtros aplicables a la medicin, se selecciona el que posee elrango del filtro entre 1,5 y 8,5 MHz en 1/5 > BASE > filtros.

4.2.2.-Procedimiento de calibracin del cero y velocidad

Se inicia agregando una fina pelcula de acoplante sobre el espesor de 5mm de la pieza y sesita el palpador sobre este.

Se ajusta el rango de manera de poder visualizar en pantalla a lo menos dos amplitudes deeco de fondoy la ganancia para obtener una buena lectura del primer eco de fondo y unaamplitud delpeakdel 80% de la altura de la pantalla.

Se posiciona la puerta 1 sobre el primer eco de fondo como se muestra en la figura 4.6,luego se debe reajustar de ser necesario el rango y la ganancia y luego seleccionar elparmetro cero en el submen de auto calibracinpara introducir el espesor conocido de 5mm, posteriormente digitar la opcin continuar.

Al realizar esta operacin el operador notar que no existen cambios an en la pantalla demedicin, incluso en el recuadro que indica el espesor que se est midiendo, esto es debido


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a que an falta ingresar el siguiente espesor para que el equipo haga el clculo con los datosingresados, es decir, la auto calibracin.

Figura 4.6. Ubicacin de la puerta sobre primer eco de fondo.

Siguiendo con la calibracin del palpador de haz recto, el paso siguiente es la calibracinde la velocidad, para esto se debe situar el palpador en el mayor espesor de la pieza (12.5mm) sobre una pelcula fina de acoplante, situar la puerta sobre el primer eco de fondo yajustar la altura al 80%, luego se debe elegir la opcin CAL vel. E ingresar el valorconocido del espesor de 12.5mm, seguido de la opcin calcularpara con esto finalizar lacalibracin y obtener una correcta medicin. En este momento se mostrara en pantalla eldesfase del cero en s (microsegundos) y la velocidad longitudinal de propagacin en estematerial como se ilustra en la figura 4.7.


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Figura 4.7. Mayor espesor medido en bloque 2214E con cero y velocidad calibrados.

Para comprobar que esta calibracin ha sido exitosa, se puede realizar ahora una inspeccinde espesor sobre esta misma pieza de calibracin, sobre el espesor antes medido de 5 mm, yverificar la medicin del espesor con el valor ya conocido, la figura 4.8 muestra un ejemplode lo anterior.

Figura 4.8. Medicin de espesor de 5mm en bloque 2214E.


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5.- EXPERIENCIAS PRCTICAS

A continuacin se detallan las experiencias practicas llevadas a cabo en el laboratorio de

Acstica de la Universidad Austral de Chile, detallando los materiales utilizados yprocedimientos adoptados, con el fin de ejemplificar algunas de las aplicaciones quepueden ser llevadas a cabo al recurrir al uso del Epoch 1000i.

5.1.-EXPERIENCIA 1. CALIBRACIONES

Toda inspeccin en un material dado debe ser realizada con una previa calibracin delequipo con una muestra del mismo material. El conocimiento previo de los parmetros paracada calibracin es el primer paso para una medicin adecuada.

El Manual de Aplicacin del Epoch 1000i presenta diversos tipos de calibraciones y lospasos a seguir, segn los requerimientos de la inspeccin. Esta posibilidad de seleccionar

un mtodo permite al inspector realizar la calibracin en situaciones en las cuales el accesoa un material es restringido, o incluso en elementos de los cuales no se cuenta con el totalde la informacin para una calibracin estndar, la complementacin de estos mtodos porparte del usuario del Epoch 1000i, tendr como resultado una calibracin correcta.

Esta experiencia se dividi en 3 etapas para las cuales se cont con distintas probetas sobrelas cuales se efectu el ejercicio de la calibracin.

Las 3 etapas realizadas fueron:

- Calibracin con ultrasonidos convencionales, calibracin en probeta 1 de Acero,

calibracin en probeta de Aluminio.-

Calibracin con transductor angular y transductor dual.- Calibracin en modo Phased Array, haz recto y haz angular.

Durante la realizacin de esta experiencia el usuario ser capaz de reconocer los parmetrosde calibracin para diversos materiales y transductores, aplicando los instrumentosapropiados para diversas situaciones, segn los requerimientos de la medicin. Adems selograr la familiarizacin entre el usuario y el Epoch 1000i necesaria para una medicincon fluidez.

5.1.1.- Calibraciones con ultrasonidos convencionales.

5.1.1.1.- Calibracin en probeta 1 de acero al carbono.

Como en toda calibracin, para iniciar el proceso de forma adecuada fue necesario contarcon todos los implementos de medicin, para luego dar paso a la configuracin del equipocon los parmetros correspondientes a los instrumentos que se utilizaron. Segn lo


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dispuesto en el manual de operacin del Epoch 1000i para la calibracin con ultrasonidosconvencionales, los parmetros iniciales a configurados fueron los siguientes:

- 1/5 > Base > Velocidad > 5890 m/s-

1/5 > Base > Rango > 100- 1/5 > Emisor > Frec. > 5 MHz- 1/5 > Emisor > Amort. > 50 - 1/5 > Emisor > Energa > 100 V- 1/5 > Receptor > Filtro > 2.0-21.5- 1/5 > Disparo > ngulo > 0

Posterior a la configuracin inicial, el paso siguiente fue medir con pie de metro el menor ymayor espesor correspondientes a la pieza sobre la cual se realiz la medicin. En laejecucin de la medicin los valores para estos espesores fueron 29,7 mm y 101 mmrespectivamente. En la figura 5.1 se aprecia la probeta 1 de acero y los dos espesores sobre

los cuales fueron realizadas las mediciones.

Figura 5.1. Vista de Probeta 1 y espesores utilizados.


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Con el fin de archivar los datos de la calibracin para su utilizacin en inspeccionesposteriores se realiz la creacin de un fichero con la denominacin CALP1UT1(PrimeraCalibracin en Probeta 1 utilizando Ultrasonidos Convencionales).

5.1.1.1.1.- Procedimiento de calibracin

Una vez conectado el transductor A109S de 5MHz al Epoch 1000i mediante el cableconector emisor-receptor Olympus BCM-74-6, se debi acoplar el transductor a lasuperficie de la probeta 1 con el fin de obtener una lectura del menor espesor como semuestra en la figura 5.2.Para facilitar la obtencin de la lectura delpeakdel eco de fondode mayor amplitud que denota este espesor, la funcin [PEAK MEM]del Epoch 1000i esuna herramienta de gran utilidad.

Figura 5.2. Posicionamiento de transductor sobre menor espesor en probeta 1.

Una vez localizado el punto de mayor amplitud, para lo cual se debe situar la puerta 1 porsobre el peak observado, es necesario ajustar la ganancia para una lectura ms cmoda.Para esto existe la funcin [2nd F] + (AUTO XX%), que regula la ganancia de la seal al80% de la altura de la pantalla.

Ya de lleno en la calibracin, el paso siguiente es seleccionar 1/5 > Auto Cal. > Cal ceroe

ingresar el valor del menor espesor medido con el pie de metro igual a 29,7mm. Este pasosignifica la configuracin automtica por parte del Epoch 1000i de la abscisa querepresenta el tiempo de vuelo de la trayectoria acstica de la seal (cero), luego se debeingresar la opcin continuarpara seguir con la calibracin.


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Ya ingresado el valor del primer espesor, se debe situar el transductor sobre el mayorespesor y repetir el procedimiento anterior. En este punto se seleccionar 1/5 > Auto Cal> CAL Vel. Y se ingresar el valor medido del mayor espesor igual a 101 mm (figura 5.3).

Calibracin que configurar la lectura del equipo para la velocidad exacta de propagacinde este material especfico, por lo que luego de digitar la opcin calcular se podr observaren pantalla la magnitud del espesor en medicin, resultado que ser consistente con laprevia medicin manual con pie de metro.

Figura 5.3. Posicionamiento de transductor en mayor espesor de probeta 1.

Finalmente para archivar los datos ingresados en el fichero creado solo bastar digitar lafuncin [SAVE] como se aprecia en la figura 5.4.

Para futuras inspecciones utilizar la funcin [RECALL SETUP] y seleccionar la opcinCalp1UT1 para hacer uso de la calibracin.


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Figura 5.4. Calibracin en Probeta 1 con transductor de 5MHz.Se ha finalizado la calibracin que permitir una correcta inspeccin y el valor calculadopor el Epoch 1000i es de 5823 m/s, pero esta calibracin solo debe ser utilizada en estecaso especfico, es decir, para este material y transductor especficos. Como ya es conocido,la seleccin de los transductores, los cuales varan en sus frecuencias y dimetrosprincipalmente (dentro de cada clasificacin), depende de las caractersticas del material ainspeccionar. En este caso se ha seleccionado el transductor A109S de 5 MHz ya que setrata de un metal sobre el cual, y junto con los otros metales, la frecuencia adecuada para lamedicin flucta entre 1 y 10 MHz.

Con el propsito de ejercitar al usuario en la calibracin y a la vez obtener la calibracin

con el transductor M106S de 2.25MHz se repite el proceso anterior, cambiando para estecaso la en la configuracin inicial el valor de la frecuencia del transductor de 5MHZ a2.25MHZ seleccionando 1/5 > Emisor > Frec. > 2.25 MHz.

En la figura 5.4 se muestran las pantallas de cada uno de los pasos de calibracin para estetransductor, en las cuales se observ como indicacin principal un leve aumento en lavelocidad longitudinal de propagacin calculada automticamente por el Epoch 1000i,resultado que se puede atribuir principalmente a diferencias en el acoplamiento deltransductor en cada calibracin. No obstante, la calibracin fue aceptada y guardadatomando esta diferencia como aceptable dentro un margen de error del equipo, respaldandoesta decisin despus de observar diferencias no significativas en cada calibracin,

inclusive siendo estas consecutivas y con el mismo transductor.La magnitud del menor espesor mostrada en pantalla de 32,53mm, corresponde a un valorde referencia, al momento de iniciar la calibracin, el cual no debe ser interpretado comoespesor real de la probeta, debido a que este solo corresponde a la ubicacin de la puerta 1al momento de ingresar el valor conocido de tal espesor, para la calibracin del cero. Una


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vez finalizada la calibracin, de ser necesario, se puede comprobar esta magnitudrealizando una inspeccin con el cero y la velocidad calibrados, de la cual se obtendr lalectura adecuada para este espesor.

En la figura 5.5B se aprecia el resultado final de la calibracin, es decir, el cero y lavelocidad calibrados y se comprueba que la calibracin ha sido exitosa, observando el valordel mximo espesor de la probeta mostrado en pantalla igual a 101 mm y la velocidad depropagacin calculada por el Epoch 1000i es de 5850 m/s.

Figura 5.5. Calibracin en probeta 1 con transductor de 2.25 MHz.

Al igual que en el proceso anterior, y para facilitar inspecciones futuras, el Epoch 1000i

ofrece la opcin de guardar la calibracin realizada para ser invocada en prximasinspecciones.

5.1.1.2.- Calibracin en probeta de aluminio

El procedimiento de calibracin en esta parte de la experiencia al igual que en losprocedimientos anteriores se realiz con dos espesores conocidos del material. Para laejecucin del proceso se cont con 2 probetas de diferentes espesores. Los espesores decada una de estas piezas fueron medidos con un pie de metro, observando los valores de10,7 y 15,8 mm para los espesores respectivos observados en la figura 5.6.


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Figura 5.6. Medicin manual de probetas de aluminio con pie de metro

La calibracin se llevo a cabo utilizando el transductor M106S de 2.25MHz, adems delanexo D se obtuvo la velocidad longitudinal de propagacin para este material igual a 6320m/s. Datos que fueron configurados previos a la calibracin en el Epoch 1000i.

La figura 5.7 muestra el resultado final de la calibracin de la probeta de Aluminio, en lacual se observa el cero y velocidad calculadas automticamente por el Epoch 1000i una vezingresados los dos espesores previamente medidos con el pie de metro.

Figura 5.7. Calibracin de pieza de aluminio con transductor de haz recto de 2.25MHz.


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En este caso, los valores observados para el cero y la velocidad calibradas fueron 0,583 sy 6053 m/s respectivamente, datos de los cuales se puede apreciar una diferencia entre lavelocidad longitudinal establecida para este material en el anexo D y la calculada por el

Epoch1000i. Diferencia que nuevamente puede deberse tanto a condiciones atmosfricas almomento de la calibracin, como a un acoplamiento irregular del transductor a la probeta.Con el fin de verificar que el procedimiento de calibracin fue el adecuado, se repiti elproceso, observando nuevamente una leve diferencia de esta velocidad longitudinal, estavez con un valor ms cercano al valor ingresado para la calibracin igual a 6486 m/sy unnuevo cero ubicado a 1,083 sorigen, en la figura 5.8 se muestra el resultado de esta nuevacalibracin la cual finalmente se consider correcta para este material tomando en cuentaque el aluminio puede tener variaciones en su composicin.

Figura 5.8. Resultado de la nueva calibracin en probeta de Aluminio.

5.1.1.3.- Calibracin con transductor angular

En este proceso de calibracin se introducen nuevos parmetros que deben ser consideradospara finalizar con xito la calibracin. El principal de ellos es la velocidad transversal depropagacin, generada por el ngulo de incidencia del transductor en uso. En calibraciones

anteriores solo se utilizaron transductores que incidan directamente y en ngulo recto sobrela superficie del material, lo que posibilitaba solo la generacin de ondas longitudinalesreflejadas hacia el material.

El mtodo de calibracin con transductor angular, consta de 3 pasos simples, los cuales sellevaron a cabo sobre el bloque de calibracin ASTM E164 IIW con barreno lateral,


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aplicando una seal ultrasnica de 2.25 MHz con el transductor Panametrics A540S,adjuntado sobre la zapata ABWM-5T de 45 para acero y acoplado a la superficie delbloque de calibracin mediante una pequea capa de lquido acoplante, adems de

administrar el acoplante a la superficie de la zapata adjuntada al plato de desgaste deltransductor.

Las pantallas de configuracin del Epoch1000i son las mismas que en procesos anteriorespor estar operando el equipo en el modo de ultrasonidos convencionales, agregando ahora,los parmetros necesarios para este mtodo, los que son detallados a continuacin,complementando lo detallado con las imgenes correspondientes a las pantallas de cadapaso mostradas en las figuras 5.9, 5.10 y 5.11.

Configuracin:

-

1/5 > Base > Velocidad > 3251 (velocidad transversal): El haz de 45 reflejado enel materialcorresponde a la onda transversal propagada.

- 1/5 >Base > Rango > 300 mm: La distancia del eco de fondo es mayor por lo quese debe ajustar el rango para que sea visible en pantalla.

Figura 5.9. Pantallas de configuracin de velocidad y rango

- 1/5 > Emisor > Frec. > 2.27 (ms cercano a 2.25): Se debe ajustar la frecuencia

acorde al transductor que se utilizar.- 1/5 > Emisor > Energa > 100V.-

1/5 > Emisor > Amort. > 50 .- 1/5 > Emisor > Modo PRF > Auto Mn.


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Figura 5.10. Pantallas de configuracin de frecuencia, amortiguacin, energa ymodo PRF.

-

1/5 > Receptor > Filtro > 2.0-21.5- 1/5 > Disparo > ngulo > 45:Ajustar el ngulo al correspondiente a la zapata que

se utilizar.


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Figura 5.11. Pantallas de configuracin de filtro y ngulo.Ya configurado el Epoch1000i, el paso siguiente ser la calibracin del cero, la velocidad yla sensibilidad, para lo cual se siguieron las siguientes instrucciones:

5.1.1.3.1.- Calibracin del cero

El objetivo de esta parte de la calibracin es establecer el retardo producido por la zapata yestablecer entonces, el punto de entrada de la seal al material.

- Se ubic la puerta 1 sobre el peak proveniente del eco de fondo y se obtuvo lalectura, una vez localizado este punto, se emple la funcin AUTO XX% para

mostrar en pantalla una altura del 80% de la amplitud del eco, seleccionando [2nd

F]+ (AUTO XX%).- Se ubic el punto de mayor amplitud utilizando la herramienta [PEAK MEM].

- En este punto de mxima amplitud se encontr el punto de inicio para lacalibracin (cero).

- Se configur el equipo segn lo establecido en el manual del Epoch1000iseleccionando 1/5 > Auto Cal. > Modo Cal.= Tray. Acstica, funcin en la cual secalibra el cero mediante la distancia calculada por el Epoch1000i al medir el tiempode vuelo de la onda transversal, en la figura 5.12 se muestran los pasos que serealizaron hasta este punto.


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Figura 5.12. Calibracin del cero con transductor angular.

Una vez que se logr una lectura estable, se seleccion:

- 1/5 > Cal. Cero, y se ingres el valor correspondiente a la distancia recorrida por laseal emitida igual a100 mm. que equivale al radio del cuarto de circunferencia delbloque de referencia ASTM E164 IIWcomo se indica en el Manual de Aplicacin delEpoch 1000i Se situ la puerta 1 por sobre la siguiente amplitud en la trayectoriaacstica y se elev la amplitud al 80%.


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5.1.1.3.2.- Calibracin de la velocidad

Sin mover el transductor, se seleccion:

-

1/5 > CAL Vel., y se ingres el valor obtenido del segundo reflector ubicado a225mm. Que est ubicado como se indica en la figura 5.13, una vez ingresado elvalor se digit Calcular.

Figura 5.13. Distancias de los reflectores a 100 y 225 mm en bloque de referencia ASTME164 IIW

La velocidad transversal sobre el material es recalculada por el equipo y aparece enpantalla, en esta calibracin fue de 3236 m/s. esta parte de la calibracin denominadacalibracin de la velocidad se muestra en la figura 5.14.


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Figura 5.14. Calibracin de la velocidad con transductor angular.

5.1.1.3.3.- Calibracin de la sensibilidad

En esta calibracin el objetivo es establecer una ganancia de referencia, para luego sobreesta, de ser necesario, aumentar o disminuir con paso menor la intensidad de la seal,haciendo ms fina la lectura. Para ello se sigui el siguiente procedimiento detallado acontinuacin:

-

Se situ el transductor sobre el barreno lateral como se muestra en la figura 5.15 yse localiz el punto de mayor amplitud. Para facilitar esta accin se utilizaron lasfunciones [PEAK MEM]y [2nd F] + (AUTO XX%).

- Se debe tomar como referencia la distancia lineal entre la superficie de contacto y elbarreno de 15mm para encontrar el punto de mayor amplitud, distancia establecidaen el Manual del Usuario del Epoch1000i, Capitulo 9, Pgina 168.


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Figura 5.15. Posicionamiento del transductor hacia barreno lateral

- Se seleccion la funcin [2nd F] + (REF dB) para ajustar la sensibilidad de

referencia quedando esta evidenciada en la figura 5.16B, mostrando un valor de 56dB.

Figura 5.16. Calibracin de la sensibilidad con transductor angular.

- Finalmente se presione [SAVE]para guardar la calibracin finalizada en el fichero

creado para este proceso especifico.


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5.1.1.4.-Calibracin con transductor dual

Un transductor dual es un elemento de doble cristal en el cual uno de sus elementos actacomo emisor de ondas longitudinales mientras que el otro lo hace como receptor. Estoselementos estn separados entre s por una barrera acstica y estn dispuestos de formaangular de manera de crear un recorrido acstico en forma de V.

Figura 5.17. Transductor Dual Panametrics D790-SM y cable BCMD-316-10B 0709

El procedimiento de calibracin comienza al reconocer el tipo de onda que se transmite almaterial, es decir, la onda longitudinal. Por tratarse de ondas longitudinales, ser necesarioconfigurar el Epoch1000i con la velocidad adecuada de propagacin de la onda en elmaterial, en este caso, esta ser de 5890 m/s.

Los pasos seguidos para la calibracin fueron los establecidos segn lo dispuesto en elManual de aplicacin del Epoch 1000i, con la diferencia de que se utiliz la probeta 1 enlugar del bloque de calibracin 2214E recomendado en dicho manual, con el fin de realizaruna inspeccin posterior a la calibracin que permita comparar el resultado de la medicincon la medicin ejecutada sobre la misma probeta 1 haciendo uso de otro transductor. Lospasos seguidos se detallan a continuacin:

-

Se conect el transductor dual Panametrics D790-SM 5MHz 683105 mediante elcable para transductor dual Olympus BCMD-316-10B 0709 al Epoch 1000i.

-

Se seleccion 1/5 > Emisor > Modo > Dual, para cambiar el modo de emisin depulsos del Epoch 1000i al modo dual, en el que se hace uso de la capacidad delequipo de emitir y recibir pulsos simultneamente.


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- Se aumento la ganancia a un valor muy alto presionando [dB]en el Epoch 1000i,de manera que el borde interior del peak correspondiente al primer eco de la paredde fondo aparezca en pantalla como una lnea vertical. Luego se seleccion 2/5 >

Ajuste Puerta > Ajuste para abrir la pagina de configuracin de puertas y seseleccion el modo de Flancopara la puerta 1.- Se escogi 1/5 > Auto Cal. > Modo Cal. = Profundidad.-

Luego se situ la puerta 1 sobre lnea vertical obtenida y se ingreso el valor delmenor espesor conocido e igual a 29,7 mm en la opcin 1/5 > Auto Cal. > CalCero.

- Posteriormente se realiz la misma accin anterior utilizando ahora el mayorespesor igual a 101 mm e ingresando su valor y seleccionando Continuar parafinalizar la calibracin en la opcin 1/5 > Auto Cal. > Cal Vel.

En las figuras 5.18C y 5.18D, se muestra para mejor entendimiento, la obtencin de

la lnea vertical requerida para situar la puerta en modo de flanco sobre el peakcorrespondiente a cada espesor.

Figura 5.18. Calibracin en probeta 1 con transductor dual.


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Finalizada la calibracin se realiz una medicin de prueba de la discontinuidad conocidasobre la misma pieza de calibracin. En la figura 5.19 se puede observar que la velocidadde propagacin calculada por el equipo es de 5825 m/sy el cero arroja un valor de 7,261

s. Adems se muestra la medicin realizada en la que se indica que la discontinuidad seencuentra a 10,06 mmde la superficie del material.

Figura 5.19. Resultado de la calibracin y medicin de discontinuidad.

5.1.2.- Modophased array

La calibracin en modo Phased Array se asemeja bastante a la calibracin en modo deultrasonidos convencionales, tomando en cuenta que los parmetros que se desean calibrarson nuevamente, el cero, velocidad de propagacin y sensibilidad. Solo bastar entoncesadherir el concepto de ngulo de entrada y salida, dentro del cual se desea que lacalibracin de cada uno de los parmetros mencionados, sea de acuerdo a todos los focosposibles existentes en este rango.

5.1.2.1.- Calibracin con haz recto

Como primer aspecto de esta calibracin se observ la capacidad del Epoch 1000i dereconocer automticamente cuando se instala un transductor Phased Array, ofreciendo laopcin de emplear el equipo en modoPhased Array, modo que a la vez, puede ser obtenido

en cualquier momento simplemente digitando .Al igual que en calibraciones anteriores, este procedimiento requiri el ingreso de unavelocidad de propagacin longitudinal igual a 5890 m/s para realizar los clculos, la cualnuevamente fue adquirida del anexo E. Adems bast una simple corroboracin de losdatos del transductor y zapata ledos automticamente por el Epoch 1000i al conectar el


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transductor. Verificando que el ngulo de entrada y salida correspondieran a -30 y 30respectivamente y el eje focal estuviera ajustado en 0.

A continuacin se describe el procedimiento seguido para la calibracin de la probeta 1utilizando el transductor 5L16 A10P, atornillado a la zapata de 0 SA10P 0L , acopladousando una pequea capa de gel acoplante entre el transductor y la zapata, como tambinentre la zapata y la superficie de la probeta, el montaje para esta experiencia se aprecia en lafigura 5.20.

Figura 5.20. Montaje con transductorPhased Array y zapata de 0.El procedimiento se realiz segn las instrucciones establecidas en el Manual deAplicacin del Epoch 1000i:

- Se posicion el transductor sobre el menor espesor ya conocido igual a 29,7 mm seubic el punto de mayor amplitud y se situ la puerta 1 por sobre ese peak.

- Se seleccion1/5 > Cal. PA > calibracin = CAL Vel. En este punto se ingresaronlos dos espesores conocidos, seleccionando las opciones Profundidad 1 yProfundidad 2 e ingresando los dos espesores conocidos, el menor y el mayorrespectivamente como se muestra en la figura 5.21.


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Figura 5.21. Posicionamiento de transductorPhased Arrayen probeta 1- Luego se seleccion 1/5 > Cal PA > Calibracin = Cal Cero. En esta parte se

mantuvo el transductor sobre el mayor espesor, y se seleccion la opcin Iniciar. almomento de iniciar, se observ sobre el costado de la pantalla una lnea amarilla,la cual se debi emparejar lo ms posible, intentando formar una lnea recta,mediante el movimiento del transductor hacia adelante y atrs. Esto para estableceruna relacin entre los parmetros calibrados y todas las leyes focales queconstituyen el rango del transductor. El Epoch 1000i ofrece la opcin de borrar lacurva amarilla actual y obtener una nueva con el fin de lograr la mayor linealidad dedicha curva, simplemente seleccionando Borrar. Una vez lograda la mejor curvaposible se seleccion Acabarpara finalizar el proceso de calibracin.


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Todos los pasos de esta calibracin se muestr

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