INDICE

INTRODUCCION

La ultrasónica reviste gran interés para quienes se dedican a las ciencias puras. En años recientes, se aplicaron estos conocimientos al desarrollo de muchos productos que ayudan al ser humano en muchos otros sentidos. Se inventaron nuevos instrumentos basados en principios ultrasónicos que abarcan prácticamente todos los ámbitos de interés humano, desde la medicina hasta la construcción de naves espaciales. Se comprobó que los haces ultrasónicos pueden servir para inspeccionar la presencia de fallas en el espesor de los materiales sólidos, sin alterarlos en absoluto. Por el contrario, un tipo de haz ultrasónico totalmente distinto es capaz de soldar materiales muy duros, o de modelarlos, dándoles formas muy complejas.

Desde que el hombre tuvo conocimiento de la existencia de estas ondas ultrasónicas apenas han trascurrido unos 50 a 60 años. Los naturalistas fueron los que descubrieron los primeros indicios sobre ellas. Se había observado que ciertos insectos parecían mover ciertas partes del cuerpo las unas contra las otras, de tal manera que cabía suponer la emisión de algún sonido, pero para el observador humano este movimiento era silencioso.

Además, algunos animales, como los murciélagos, parecían comunicarse entre ellos sin generar ningún sonido. Con el correr del tiempo, algunos hombres de ciencia de otras especialidades -físicos, ingenieros electrotécnicos- también obtuvieron indicaciones de que podrían existir ondas sonoras que están fuera de la percepción humana.

El problema radicaba en cómo demostrar que era así. Después, a fines del siglo XIX, sobrevino el rápido desarrollo de los sistemas eléctricos, y en la década del 1900 surgió la ciencia afín de la electrónica.

Estos ámbitos no tardaron en proporcionar a los investigadores los instrumentos necesarios para medir el sonido inaudible. Las ondas sonoras, por ejemplo, pudieron convertirse en trazados visibles. Una manera de lograrlo consiste en pasar las ondas de las superficies vibrátiles a captadores eléctricos especiales.

PARTE DE ESME

1.2 CONCEPTOS GENERALES

Con el fin de obtener una mejor comprensión de los fenómenos que ocurren en el ensayo no destructivo de ultrasonido se citarán algunos términos y principios básicos de la física que comprende la acústica:

Oscilación (ciclos): Es el cambio periódico de la condición o el comportamiento de un cuerpo.

Onda: Es una propagación de una oscilación y sucede cuando las partículas de un material oscilan, transmitiendo su vibración a la adyacente.

Periodo (T): Tiempo necesario para llevar a cabo una oscilación. Frecuencia (f): Es la inversa del período Amplitud (A): Es la máxima desviación de oscilación, si esta es

constante en el tiempo la oscilación se considera como desamortiguada (para materiales perfectamente elásticos), en cambio si esta decrece con el tiempo, la oscilación se considera como amortiguada, en este caso la disminución de dicha amplitud se debe a la disipación de energía (cuando los materiales no son perfectamente elásticos).

Amortiguación o Atenuación: es el decremento en el tiempo de la amplitud de una oscilación.

Velocidad de propagación: Es la velocidad a la que se propaga la onda que, en nuestro caso, es la velocidad del sonido (C), esta depende de las propiedades del material que hace de medio (las cuales se verán más adelante)

Longitud de onda (λ): Es la distancia entre dos puntos adyacentes de condición de oscilación equivalente mirando en la dirección de propagación. SI el fenómeno se propaga con una velocidad V entonces se tiene que:

λ=VT

Ó teniendo en cuenta la frecuencia:

λ=Vf

Frente de onda: Es el lugar geométrico en que los puntos del medio son alcanzados en un mismo instante por una determinada onda. Dada una onda propagándose en el espacio o sobre una superficie, los frentes de ondas pueden visualizarse como superficies o líneas que se desplazan a lo largo del tiempo alejándose de la fuente sin tocarse.

1.3 Principios físicos

Ondas longitudinalesEn este tipo de ondas el movimiento de las partículas en el medio es paralelo a la dirección de propagación. Por ejemplo la propagación en un resorte y la propagación del sonido:

En una onda longitudinal, la energía de movimiento de las partículas se propaga en los materiales en consonancia con la dirección de vibración de las partículas. En una pieza a verificar, la onda longitudinal se consigue al empujarse, en sentido vertical a la superficie, las partículas ahí presentes. El primer plano de las partículas es puesto en movimiento y trasmite energía de movimiento de los planos siguientes de partículas. Si todas las partículas estuvieran unidas firmemente entre sí, se pondrían todos los planos de partículas simultáneamente en movimiento, es decir, sus movimientos serían de una misma fase. Cómo las partículas en realidad, están unidas elásticamente entre sí, los planos siguientes de partículas se retrasan en un movimiento.

Estas son las ondas más utilizadas en ultrasonido porque, además de propagarse en cualquier medio, son fácilmente generadas y detectadas. Pueden ser orientadas y localizadas en un haz concentrado y poseen alta velocidad.

Ondas TransversalesEn este caso el movimiento de las partículas es perpendicular a la dirección de la propagación de la onda, ejemplo el movimiento de una soga al agitarla o el agua ante una perturbación:

En un objeto a verificar, la onda transversal se origina al empujarse en dirección paralela a las partículas ahí presentes. En este caso, los planos de las partículas guardan la misma distancia y se desplazan lateralmente entre sí. Entre los planos de las partículas accionan fuerzas netamente de empuje. Uniendo los puntos finales de los planos, se consiguen unos altos o crestas y bajos o valles. Si se observa el movimiento de la serie de ondas, se verá que tanto los altos como los bajos de onda se desplazan por el objeto a verificar con una distancia constante.

La velocidad con que se desplazan las crestas y los valles por el material equivale a la velocidad de propagación de la onda transversal. Esta velocidad de propagación de la onda es una constante para cada material. La velocidad de propagación de la onda transversal difiere considerablemente de la onda longitudinal.

Velocidades de propagación longitudinal Cl y transversal Ct

Material Cl (m/s) Ct (m/s)Acero 5900 3230

Aluminio 6300 3130Agua* 1480 0Aire* 330 0

*Ya que los líquidos y gases no ofrecen ninguna resistencia a los esfuerzos de corte, las ondas transversales no pueden ser propagadas en estos medios,

entonces solo las ondas longitudinales pueden propagarse en líquidos y gases. Sin embargo en los sólidos pueden propagarse tanto las ondas transversales como las longitudinales y sus combinaciones.

Ondas superficiales o de Raileigh Son ondas que se propagan sobre las superficies de los sólidos de espesores relativamente gruesos penetrando aproximadamente una longitud de onda. Estas poseen la particularidad de que el movimiento de las partículas es una combinación de movimiento transversal y longitudinal realizando una elipse la cual el mayor ejes es el perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Estas ondas son utilizadas en el método de ultrasonido porque son particularmente sensibles a defectos en la superficie y son capaces de copiar posibles curvas que dichas superficies posean.

Ondas sonorasEl sonido, como se lo conoce habitualmente, se propaga en forma de ondas. Una diferencia de importancia de estas ondas, producidas por medios elásticos, y las llamadas electromagnéticas es que las ondas sonoras necesitan de un medio para transportarse, sea, sólido, líquido o gaseoso, mientras que las ultimas no. Ambas tiene propiedades en común: transportan energía de un punto a otro del espacio. Cuando un cuerpo en el aire (cuerda tensa, vos humana, etc.) perturba el aire que lo rodea, de una manera tal que su dirección es la misma que la propagación estamos en presencia de ondas longitudinales.

Impedancia acústicaSe define a la Impedancia Acústica (Z) como a la resistencia que opone el medio a la propagación de las ondas, siendo igual al producto de la densidad del medio por la velocidad de la onda en dicho medio. Por lo tanto, un material que posea baja impedancia acústica significa que posee baja resistencia a las deformaciones elásticas producto de las ondas sonoras. Esta es una propiedad o constante de los distintos materiales:

Z=ρV (

grcm 3

∗cm

seg)

Dónde:

ρ: Densidad del material. V: Velocidad del sonido en el material.

La Impedancia Acústica es importante en: La determinación de la transmisión y reflexión acústica en la

superficie de contacto de dos materiales que poseen distintas propiedades.

El diseño de los cabezales ultrasónicos. Valuación de la capacidad de absorción de sonido de un medio.

Frecuencias Más allá de todas las divisiones que puedan ser hechas, se sabe que no todo el rango de frecuencias es audible para el oído del ser humano. Solamente es un cierto rango el cual puede diferir entre individuos y que puede variar con la edad. El límite inferior de audibilidad se halla alrededor de 16Hz y el superior alrededor de 20KHz. Los rangos de interés son: Subsónico: f ‹ 16Hz, en este rango no se escucha ningún tono, solo se notará presión. Sónico: 16Hz ≤ f ≤ 20KHz, rango audible por el ser humano. Ultrasónico: f › 20KHz. Las frecuencias utilizadas en los ensayos ultrasónicos se encuentran en el rango de 0,5 a 25 MHz.

Velocidad de propagación La velocidad de propagación de estas ondas (velocidad del sonido) es constante en todo el sólido, y depende del módulo de elasticidad a tracción (o de Young) y de la densidad del medio. Partiendo de la ecuación diferencial de una onda longitudinal:

d2 y

d2t=

Eρ∗d2 y

d2 x

Dónde:E: Módulo de elasticidad del materialρ: Densidad del material

Se llega a la velocidad de onda longitudinal:

V=√ EρConsiderando la relación de Poisson:

V=√ Eρ∗1−μ

(1+μ)(1−2μ)

Por lo tanto se llega a la conclusión de que la velocidad el sonido no depende de la amplitud ni de la frecuencia, sino del medio en que se propaga. Para una onda transversal, su velocidad es aproximadamente la mitad de la de las ondas longitudinales y está dada por:

V=√GρEnergía especifica La Energía Específica (E) de una onda sónica se define a:

E=

12∗p2

ρV 2

Donde “p” es la amplitud de la onda sónica (presión del sonido).

Intensidad del sonidoLa intensidad del sonido (I) es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de área en una unidad de tiempo y está dada por:

I=EV

O usando Z=ρV :

I=

12∗p2

Z

1.4 Parámetros a controlar en un sistema ultrasónico

Las ondas sonoras, dentro de un medio, sufren los siguientes fenómenos:

1) Al incidir sobre una superficie de propiedades elásticas distintas al medio en que se propagan, parte de su energía es reflejada por esa superficie en dirección que forma, con la normal a la superficie, el mismo ángulo que formaba la onda incidente. Este fenómeno es llamado “reflexión” y es el causante del eco en el instrumento de ensayo.

2) La parte restante de la onda penetra en el segundo medio (que comienza a vibrar a la misma frecuencia) con dirección distinta a la de la onda incidente, pero tal que la relación entre los senos de los ángulos, respecto a la normal, que forma el rayo incidente y el que penetra sea constante, este fenómeno se denomina “refracción”.

Existe una ley, similar a la aplicada en óptica, que relaciona el ángulo de la onda incidente con el de la onda refractada directamente con las velocidades del sonido en ambos medios, esta se conoce como la Ley de Snell y es aplicable a todo tipo de ondas independientemente de si se está trabajando con la componente reflejada o refractada:

sen α1sen α2

=C1C2

Dónde: α1: Ángulo de incidencia de la onda incidente. α2: Ángulo de incidencia de la onda refractada.C1: Velocidad del sonido en el medio de la onda incidente.C2: Velocidad del sonido en el medio de la onda refractada.

En el caso particular de analizar el ángulo de una onda que se refleja, como el medio en el que se refleja es el mismo que el de incidencia, la relación entre los senos de los ángulos es igual a 1, por lo que el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente.

3) Cuando una onda sonora incide en un cuerpo pequeño o una abertura que posea dimensiones del orden de la longitud de onda ciertos puntos del frente de onda pueden convertirse en fuentes secundaras de onda, este

fenómeno es conocido como “difracción”. Esta puede darse por dos motivos:

• Cuando la onda a su paso se encuentra con un cuerpo de tamaño comparable con la longitud de onda, y lo rodea. • Cuando el frente de onda se encuentra con un pequeño orificio, relativo a la longitud de onda.

4) Cuando las ondas de sonido se originan simultáneamente desde distintos puntos, distintas fuentes, ocurre un "solapamiento" de las diferentes ondas creando el fenómeno de “interferencia” el cual significa una onda resultante distinta a las originadas.

5) Parte de la energía acústica disminuye debido a las perdidas por fricción convirtiéndose en calor, este es el fenómeno denominado como “absorción”. Dicha “fricción interna” crece con la frecuencia. Materiales con alta fricción interna, igual a alta absorción, se utilizan como amortiguadores acústicos.

Existen coeficientes de atenuación acústica que indican la cantidad de atenuación sónica por unidad de longitud de recorrido del sonido, para un determinado material. La atenuación sónica, además del material, también depende de la frecuencia y del tipo de onda.

CONCLUSIÓN

El ultrasonido es una prueba no destructiva que se realiza mediante el estudio de las ondas. Generalmente se utilizan ondas longitudinales debido a que permiten analizar todo tipo de medios, no únicamente el sólido. Es importante que conozcamos tanto los parámetros a medir, como aquellas variables sobre las que se debe tener control para obtener una medición confiable, poniendo especial atención en los fenómenos de reflexión, refracción, difracción, interferencia y absorción.

2 EL ULTRASONIDO PARA PRUEBAS NOS DESTRUCTIVAS

El método de Ultrasonido se basa en la generación, propagación y detección de ondas elásticas (sonido) a través de los materiales. En la figura de abajo, se muestra un sensor o transductor acústicamente acoplado en la superficie de un material. Este sensor, contiene un elemento pieza-eléctrico, cuya función es convertir pulsos eléctricos en pequeños movimientos o vibraciones, las cuales a su vez generan sonido, con una frecuencia en el rango de los megahertz (inaudible al oído humano). El sonido o las vibraciones, en forma de ondas elásticas, se propaga a través del material hasta que pierde por completo su intensidad ó hasta que topa con una interfase, es decir algún otro material tal como el aire o el agua y, como consecuencia, las ondas pueden sufrir reflexión, refracción, distorsión, etc. Lo cual puede traducirse en un cambio de intensidad, dirección y ángulo de propagación de las ondas originales.

De esta manera, es posible aplicar el método de ultrasonido para determinar ciertas características de los materiales tales como:

Velocidad de propagación de ondas. Tamaño de grano en metales. Presencia de discontinuidades (grietas, poros, laminaciones, etc.) Adhesión entre materiales. Inspección de soldaduras. Medición de espesores de pared.

Con el método de ultrasonido es posible obtener una evaluación de la condición interna del material en cuestión. Sin embargo, el método de ultrasonido es más complejo en práctica y en teoría, lo cual demanda personal calificado para su aplicación e interpretación de indicaciones o resultados de prueba

2.1 Ventajas y desventajas

La principal ventaja de la inspección por ultrasonido es la comparación con otros métodos para inspección no destructiva en las partes del metal.

Poder superior de penetración, el cual permite la detección de defectos bajo la superficie del material. La inspección por ultrasonido es realizada en

alrededores de espesores de unos pocos metros en muchos tipos de partes y espesores cerca de 6m en inspección axial de partes como en la longitud de un eje de acero o rotores forjados.

Alta sensibilidad, permitiendo la detección de defectos extremadamente pequeños.

Mayor exactitud que otros métodos no destructivos en la determinación de la posición de defectos internos, el cálculo de su tamaño, y caracterizar su orientación, forma, y naturaleza.

Solamente necesita una superficie para acceder. La operación es electrónica, que proporciona indicaciones casi instantáneas de

defectos. Esto hace el método conveniente para la interpretación inmediata, la automatización, la exploración rápida, la supervisión en línea de la producción, y el control de proceso. Con la mayoría de los sistemas, permanente los resultados de la inspección se puede anotar para la referencia futura.

Capacidad volumétrica de la exploración, permitiendo la inspección de un volumen de metal que extiende de superficie delantera a la superficie trasera de una pieza.

Portabilidad. Proporciona una salida que se pueda procesar digital por una computadora

para caracterizar defectos y para determinar características materiales.

Las desventajas por la prueba de ultrasonido son las siguientes:

o La operación manual requiere la atención cuidadosa de técnicos

experimentado.o El conocimiento técnico extenso se requiere para el desarrollo de los

procedimientos de la inspección.o Las piezas que son ásperas, irregulares en forma, muy pequeña o fina, o no

homogéneos son difíciles de examinar.o Las discontinuidades que están presentes en una capa baja inmediatamente

debajo de la superficie pueden no ser perceptibles.o Los estándares de referencia son necesarios, para calibrar el equipo y para

caracterizar defectos.

3. Aplicación industrial

Sus distintas técnicas permiten su uso en dos campos de ensayos no destructivos: Control de calidad y Mantenimiento preventivo, siendo en esta última especialidad muy utilizados en la aeronáutica por su precisión para determinar pequeñas

fisuras de fatiga en, por ejemplo, trenes de aterrizaje, largueros principales, blocks de motores, bielas, etc.

Los ultrasonidos también tienen una amplia gama de aplicaciones en la investigación de materiales y en la industria. En los trabajos con materiales, los ultrasonidos sirven para verificar el sonido de los átomos. La estructura del átomo es similar a la de un pequeño universo donde los electrones giran vertiginosamente alrededor del núcleo como si fuesen los planetas en torno del sol. Esta constante vibración en toda la materia, en realidad desprende un sonido de alta frecuencia que se registra mediante sondas ultrasónicas.

Existe una relación entre el movimiento de los átomos y la capacidad de los materiales para absorber el sonido. Enviando ondas sonoras de distintas frecuencias sobre distintos materiales y observando las alteraciones que ocurren en el sonido, los científicos obtienen datos fundamentales sobre la estructura del átomo. A partir de esto, entonces, se puede mejorar el material o desarrollar nuevas combinaciones de materiales dotados de propiedades especiales.

Merced a estos efectos relacionados entre sí, se pueden investigar las fallas existentes en el espesor de los materiales compactos. Si, por ejemplo, los átomos de una barra de acero están deformados en un determinado lugar, desvían la orientación del haz de sonidos de alta frecuencia. Para el ojo parecería que el metal es tan resistente adentro como afuera, pero gracias al haz sonoro el ingeniero sabe que presenta un peligroso punto débil en un determinado lugar. Por el contrario, si la pieza está en buenas condiciones, el haz ultrasónico lo revela sin alterar físicamente el material.

También se están empleando mucho los ultrasonidos en varias industrias para mejorar o fiscalizar los procesos de producción. Empleando haces de sonidos de alta frecuencia cuidadosamente seleccionados, se obtiene la mezcla más completa de dos materiales, por ejemplo. En algunos casos, el método ultrasónico logra mezclar dos sustancias que normalmente serían indiferentes la una frente a la otra. Estas mezclas pueden ser líquidas o sólidas, puede tratarse de mezclas de sustancias químicas o de aleaciones de distintos metales fundidos en altos hornos.

Otra aplicación fabril de los ultrasonidos es la limpieza de piezas delicadas o de difícil acceso. En este caso, la enérgica vibración generada por los haces ultrasónicos sacude y desprende prácticamente todas las partículas de suciedad.

Entre las múltiples aplicaciones industriales de los ultrasonidos figura este medidor de nivel líquido. En el fondo del recipiente se coloca el pequeño transductor piezoeléctrico (en el círculo), que genera unos haces ultrasónicos enfocados de modo que se reflejen desde la superficie del líquido hacia abajo. Las señales pasan entonces a la aguja indicadora, que revela la altura del líquido en metros o pies.

Entre las aplicaciones de limpieza específica figuran las piezas de relojes, piezas de automóviles y partes constitutivas de giróscopos para proyectiles.

Es probable que la aplicación más importante de la ultrasónica en la industria actual sean las operaciones de maquinado y soldado. Las elevadísimas vibraciones del ultrasonido pueden utilizarse para desgastar partículas hasta de los metales más resistentes. En este caso un transductor trasmite la frecuencia deseada a una herramienta, que puede ser un punzón o una piedra de amolar. La vibración de la herramienta, aunque enorme, es tan rápida que no se ve a simple vista. Sin embargo, se la puede controlar cuidadosamente para obtener cortes, perforaciones y otros cambios exactos en todo tipo de material. El proceso es tan sensible que sirve para recortar partículas sumamente quebradizas como la cerámica o el vidrio. Uno de los nuevos métodos de esmerilar que se estudian, es el de los barrenos ultrasónicos para odontología, que algún día habrán de simplificar el relleno de las cavidades dentales.

La soldadura ultrasónica se emplea desde hace muchos años en las industrias de la aeronáutica y de los proyectiles dirigidos. Uno de los problemas que plantea la soldadura convencional es que hay que aplicar calor para fundir los metales en el sitio de unión y obtener así la soldadura. Lamentablemente, si bien la unión resultante es muy firme, el metal que circunda a la soldadura tiende a debilitarse. Después de la Segunda Guerra Mundial los hombres de ciencia hallaron que era posible unir materiales aplicando energía ultrasónica con herramientas de formas especiales. El haz ultrasónico hace vibrar los átomos de los dos cabos metálicos,

logrando que se entrelacen. Lo más importante es que esta soldadura ultrasónica no requiere calor y, por lo tanto, el metal circundante no se debilita.

Pero la soldadura ultrasónica tiene sus limitaciones. Sólo se pueden unir de este modo finas láminas de metal de menos de 5 milímetros de espesor. En muchas piezas de aviones y de proyectiles, en que se emplean chapas finas, el método ultrasónico representa una gran ventaja.

Además de los procesos de maquinado y soldadura, también se comprobó en trabajos recientes que la energía ultrasónica sirve para laminar metales. Los ingenieros rusos, por ejemplo, desarrollaron métodos que utilizan ultrasonidos para laminar las chapas metálicas, y obtener así hojas de muy poco espesor.

También se trabaja en fraguado, en trefilado de alambre y en la producción de tubos sin costura, todo por métodos ultrasónicos. Lo más promisorio ha sido el empleo de los ultrasonidos para dar formas a materiales normalmente difíciles de trabajar, como la cerámica.

Estas son apenas unas pocas de las múltiples aplicaciones de los ultrasonidos. En realidad hay centenares de aplicaciones más en estudio o en pleno funcionamiento en muchos ámbitos de la industria y la ciencia. El sonido inaudible promete ser uno de los auxiliares más importantes del hombre en los años por venir.

3.1 PRUEBAS DE ULTRASONIDO PARA PLACAS DE ACERO

Las pruebas por ultrasonido son una forma de control de calidad utilizada para asegurar la fuerza y la calidad del acero laminado o del acero creado en el piso de la fábrica para una variedad de propósitos. Esto es importante para los compradores, que a menudo quieren acero de alta calificación para proyectos específicos. Esta es una prueba tan importante que muchas empresas ofrecen información precisa sobre qué dispositivos de ultrasonido se utilizaron y cómo probar el acero. Por lo general, cada hoja individual se prueba, ya sea sobre una cinta transportadora (con un dispositivo de ultrasonidos montado) o con la mano (con un dispositivo portátil, como una varita). El objetivo es eliminar las placas de acero que tienen demasiados defectos inherentes en el interior. Algunos defectos pueden ser vistos en el exterior de la placa, lo que a menudo significa descalificación, pero otros defectos pueden estar ocultos en el interior del acero, donde las partículas de metal no se han combinado adecuadamente y formaron áreas problemáticas. Al igual que los nudos en una tabla de madera, estos defectos pueden causar que la placa se deforme con el tiempo, o comprometer su integridad de manera que se rompa fácilmente.

COMPONENTES

Los probadores ultrasonido se componen de dos partes principales: el transductor que envía la señal, y un receptor diseñado para recogerla de nuevo. Un transductor es un dispositivo que convierte un tipo de energía en otro; en este caso, la energía eléctrica en ondas sonoras acústicas. Esencialmente, las ondas sonoras viajan a través de la placa de acero y retornan. Cualquier imperfección en la placa distorsionará las ondas, ya que tomará a algunas partes de las olas un mayor o menor tiempo de viaje a través de las zonas defectuosas. Estas distorsiones son recogidas por el receptor, y si están demasiado distorsionadas, la placa queda inhabilitada, pero si caen dentro de parámetros aceptables, la placa es aprobada. Esto no significa que las pruebas de ultrasonido pueden descartar

todos los defectos en el acero. Más bien, pueden demostrar que el acero es lo suficientemente bueno para ser vendido en base a los estándares del fabricante, y los pequeños defectos revelados por la prueba son despedidos.

PROCESO

Hay dos formas de realizar la prueba de ultrasonido. Uno de los primeros métodos ideados utiliza agua y requiere que la placa de acero sea sumergida antes de comenzar la prueba. Esto es difícil de hacer en el piso de la fábrica, especialmente debido a que el acero recién enfriado puede no estar listo para ser sumergido en el agua otra vez (a menos que se combinan los dos procesos). Un método más sencillo simplemente envía las ondas de sonido a través del propio objeto de prueba y ningún medio circundante, pero esto requiere sensores diferentes y de mayor sintonía. Cuando se realiza la prueba, se envían ondas sonoras en impulsos. El objetivo es que cada onda de sonido pase a través del objeto y vuelva a subir antes de enviar la siguiente onda, con un intervalo de tiempo cuidadosamente calibrado entre ellos. Siempre existe el peligro de recoger ondas "falsas", debido a la interferencia, pero muchos sensores están equipados con la capacidad para detectar ondas falsas.

CONCLUSION

La inspección por ultrasonido es empleada para la detección y localización de poros, bolsas de contracciones, rupturas internas, escamas e inclusiones metálicas en lingotes, placas, acero en barras con tamaños arriba de 1.2 mts, el espesor en cada - 40 - metal como aluminio, magnesio, titanio, zirconio, aceros al carbón, aceros inoxidables, aleaciones de alta temperatura y uranio. Estos productos son usualmente inspeccionados con un haz directo tipo contacto que busca la unidad, el cual a menudo es portátil, la inspección por inmersión también es usada. Una técnica para inspeccionar la forma de estos productos es la transmisión de un haz de sonido a través de la longitud del producto; si el regreso de la reflexión obtenida es fuerte, indica la presencia de un defecto.

“Una prueba de ultrasonido le otorga un valor añadido a una placa de acero”

3.2 INSPECCION DE SOLDADURA

Las pruebas por ultrasonido es uno de los métodos de control No Destructivos que se utiliza hoy en día y se encuentra en continuo desarrollo. Sus posibilidades técnicas y su importancia económica, deben ser consideradas a la hora de elegir entre otros métodos de ensayo conocido.

Los métodos de ensayo Destructivo utilizados actualmente para la evaluación de puntos de soldadura incluyen “la prueba de desgarre”, “la prueba de cincel destructiva” y “la prueba no destructiva de cincel”. En la prueba de desgarre y la prueba de cincel destructiva, las soldaduras son sometidas a estrés hasta que se rompen con simples medios de prueba, sin dejar constancia de un valor medido. Lo que se utiliza como criterio de evaluación es el tipo de la rotura y el tamaño del punto de soldadura. La cantidad de chatarra que genera esta prueba hace que el costo sea considerable. La ventaja de la prueba de cincel radica en el hecho de que también se puede utilizar en un componente acabado. Sin embargo, se utiliza sobre todo como una prueba no destructiva y en estos casos, la carga no se aplica hasta la rotura de la unión soldada. Los costos para esta prueba son comparativamente bajos, pero también el valor de sus resultados de la prueba. La prueba no destructiva de cincel sólo se puede utilizar para la detección de puntos de soldadura defectuosos cuya fuerza ya se encuentra muy por debajo del valor mínimo permisible, por ejemplo, los llamados "Puntos pegados". Además, debido a las condiciones de prueba relativamente indefinido no se pueden mantener los resultados constantes de la prueba, pueden variar debido a varios factores. En general estos métodos tradicionales para el monitoreo de la calidad de los puntos de soldadura han sido una combinación de inspección visual, método de desgarre y pruebas destructivas de martillo y cincel. La prueba de calidad de los puntos de soldadura utilizando ultrasonido ha sido objeto de intensos estudios desde los años 60´s, los resultados al principio fueron prometedores sin embargo después de algún tiempo no había nada en concreto especialmente hablando de los “Puntos Pegados”. La duda sobre las ventajas de la prueba no destructiva de los puntos de

soldadura seguía existiendo y se realizaban estudios para encontrar una solución inequívoca y definitiva al problema.

Las investigaciones más recientes en la inspección de puntos por ultrasonido muestran resultados muy positivos.

Cuando hablamos de soldadura por resistencia hablamos de un proceso que consiste en obtener un núcleo de fusión de diámetro determinado en función del espesor de las láminas. La soldadura eléctrica por resistencia utiliza el desprendimiento de calor producido por el paso de una corriente de fuerte intensidad y necesita la aplicación de un esfuerzo entre las piezas a soldar. Los electrodos deben estar: Alineados Afilados correctamente, No azulados Después de la elaboración de los puntos de soldadura, se realiza una Inspección Visual de los puntos para verificar lo siguiente:

Que no estén quemados, ni perforados y que estén exentos de picaduras. Que tengan una ligera indentación (muesca de 0.2 a 0.4 mm de profundidad) en las dos caras de las láminas. Que estén exentos de indentación en la cara en el caso de utilización de un electrodo afilado plano (no provocan indentación de las láminas). En la inspección visual, el operador utiliza las características de la superficie de la soldadura para determinar la calidad de la soldadura, por ejemplo: la coloración, indentación y la condición superficial.

Los puntos que fueron buenos visualmente se les realiza ahora una segunda prueba, esta prueba puede ser de desgarre ó prueba de cincel, entre otros métodos que existen. . En general en las Pruebas Destructivas se desmontan los componentes soldados para determinar la presencia y tamaño de los puntos en el sitio de la soldadura. Un punto de soldadura se considera malo (NOK) sí: No hay núcleo en el desabotonado (en este caso se ha pegado y no se fusionó el material). El diámetro del núcleo es inferior al valor mínimo solicitado. La aplicación de estas pruebas destructivas inutilizan las piezas y provocan altos costos en la implementación de los sistemas de control de calidad de los puntos de soldadura.

La inspección de los puntos de soldadura utilizando ultrasonido permite eliminar la destrucción de las piezas de prueba en un 100%, elimina los costos que ésto genera y permite la administración de las inspecciones además de ahorrar tiempos y riesgos de trabajo a la hora de realizar las pruebas destructivas.

Las uniones soldadas pueden ser inspeccionadas ultrasónicamente empleando el haz direccionado o la técnica de ángulo de haz. La técnica de ángulo de haz es

empleada muy a menudo, una razón es que el transductor no tiene que ir en el lugar de superficie de la soldadura, pero es colocado típicamente en la superficie lisa a lado de la soldadura. Con la inspección de ángulo de haz, el ángulo es por lo general - 47 - seleccionado para producir la esquila de ondas en la parte a inspeccionar en un grado óptimo para encontrar los defectos. Los tipos de defectos usualmente encontrados son

poros, escoria atrapada, penetración incompleta, fusión incompleta y fracturas, serios defectos, como las fracturas y fisión incompleta, usualmente se extienden longitudinalmente a lo largo de la soldadura y dan señal de limpieza especial cuando el haz de sonido golpea sus ángulos. Una porosidad esférica produciría una pequeña amplitud de eco, siempre y cuando el haz de sonido golpe en el ángulo de la unión. Inclusiones de escoria pueden producir pasos de indicaciones, que son el ángulo máximo derecho a la orientación de la escoria. Una inclusión grande puede producir señales múltiples.

CONCLUSION

Actualmente la inspección destructiva de los puntos de soldadura puede ser muy costosa además de representar un riesgo para los técnicos que las realizan.

La inspección ultrasónica ha realizado adelantos significativos que nos permiten dejar a un lado el criterio que se aplicaba al comparar los resultados con ayudas visuales.

El sistema de inspección por ultrasonido nos permite disminuir los costos de las inspecciones destructivas, administrar la información de manera simple, y se deja a un lado el criterio del técnico logrando un porcentaje muy alto de confiabilidad en los resultados. La información de los resultados se administran de forma digital y los reportes pueden ser generados de acuerdo a las necesidades (Por turno, por estación de soldar, por plan de inspección, por técnico, por día , por mes, etc.).

El continuo incremento de la aceptación de este sistema de inspección ha permitido que en cooperación con las industrias, se hayan hecho contribuciones substanciales para el desarrollo de la técnica y que sea un motivo de la aceptación de los fabricantes de autos más importantes por considerarlo como una técnica satisfactoria e innovadora.