emision acusticaa

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE ALTAMIRAOrganismoPúblico Descentralizado de la Administración Pública Estatal

INGENIERIA EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

MATERIA: ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

PROFESOR: FRANCISCO ESTRADA

GRUPO IMI – 10°B

EMISION ACUSTICA

EQUIPO #4

INTEGRANTES:

RAMOS PACHECO JESUS

SEGURA CASTAN GABRIEL

31 de enero de 2013


Emisión acústica

Este ensayo se basa en la captación de las ondas acústicas que producen los

micros fenómenos dinámicos provocados por los defectos de los materiales. Por

ejemplo: es capaz de detectar: fisuras, efectos de la corrosión (incluyendo fisuras

producidas por la misma corrosión o fluencia localizadas, dislocaciones cristalinas,

fragilización por disolución de gases, marcas o estrías, problemas de laminación,

etc.) sin necesidad de desarmar, limpiar o introducir elemento dentro del sistema

ensayado.

Aplicaciones

Es un método de ensayo no destructivo, empleado para evaluar el estado de

integridad de recipientes atmosféricos y sometidos a presión, tales como:

Tanques para Gas o Líquidos.

Pisos de Tanques de almacenamiento de Hidrocarburos

Esferas de Gas.

Cilindros Domiciliarios.

Cilindros de Gas instalados en vehículos.

Tanques sobre Vagones

Intercambiadores.

Calderas.

Cañerías.

Inspección de estructuras

Estudios de evaluación de estructura

Pruebas de carga

Estudios de corrosión


Esta tecnología utiliza sensores capaces de detectar las señales de alta frecuencia

emitidas por el deterioro en una estructura bajo esfuerzo, que pueden ser el

resultado de una concentración excesiva de esfuerzos, crecimiento de grietas o

fisuras, corrosión o descohesión.

Los ensayos de Emisión Acústica se realizan generalmente mediante un aumento

controlado del esfuerzo o bien durante cambios también controlados de

temperatura, cuando los esfuerzos térmicos son significativos.

En razón de que sólo los defectos y el deterioro activo producen Emisión Acústica,

no se pierde tiempo en la evaluación de los defectos inactivos ya que los mismos

no amenazan la integridad estructural del elemento ensayado.

Ventajas

A diferencia de otros ensayos:

Monitorea integralmente y de una vez todo el elemento o equipo y lo

adherido a el. No es necesario desafectar de producción dicho elemento.

Por ello ...

Monitoreo en tiempo real

No se produce el temido e inconmensurable "lucro cesante".

Su empleo lleva a una reducción importante en los costos de

mantenimiento a la vez que multiplica la información disponible sobre la

integridad del elemento o equipo en la Planta y minimiza el tiempo muerto

de inspección.

Solo toma unas horas. Ningún otro método comparable puede proporcionar

una inspección "volumétrica total".

A diferencia de la Prueba Hidráulica, no deja secuelas. Es más, el ensayo

de Emisión Acústica ejecutado "durante" la prueba hidráulica puede


detectar las discontinuidades producidas durante el esfuerzo aplicado por la

presión del fluído.

Para recipientes que se encuentren en operación una pequeña sobre

presión de +5 a 10% respecto de la presión de trabajo, bastará para realizar

el ensayo de EA.

La información resultante se digitaliza y almacena en disco, lo cual

proporciona un registro permanente de los resultados. Ello permite re-

analizar en cualquier momento el equipo o instalación que nos ocupa.

Los defectos hacen su propia señal (responden a carga, por eso permiten

un descubrimiento

rápido y temprano de defectos)

La EA detecta los movimientos (otros métodos no destructivos detectan las

discontinuidades

geométricas)

Detección de crecimiento/movimiento de los defectos (sensibilidad alta)

Monitorización global

Tiempo real de monitorización

Detección de disposición de posibles defectos

No es necesario limpiar la superficie.

Desventajas y limitaciones del ensayo de EA.

El método es basado en las experiencias y determina el estado y condiciones del

fondo, bueno, intermedio, o pobre del estado de corrosión activa, en orden de

determinar si son necesarias otros inspecciones y reparaciones internas. Es muy

una herramienta efectiva-económica de mantenimiento y su planeación para un

programa de inspección. No da la información del estado remanente de la platina

de fondo, pero si nos da la herramienta de separar los buenos tanque de los que


se encuentra corroídos. Fondos de tanques que tienen fugas en el momento de la

inspección:

• Pequeñas fugas pueden ser localizadas; no tienen efectos significantes en la

prueba y del grado íntegro del tanque. Las emisiones en un piso con corrosión

activa, pueden confundirse pequeñas fugas.

• Es afectada por el ruido de fondo.

• El tanque debe ser aislado del sistema entre 12 a 24 horas antes de la prueba.

• El personal requiere alto nivel de entrenamiento técnico.

• Ruido exterior.

• Interpretación de los resultados.

Alcance

Los resultados que brindan esta técnica son:

1. Detección de áreas que presentan actividad corrosiva.

2. Ubicación de las áreas corroídas en el piso del tanque.

3. Nivel de actividad corrosiva para determinar la próxima actividad de

inspección y la programación de la fecha de ejecución.

4. Resultados gráficos Bi y Tri-dimensionales para mostrar la distribución de la

actividad corrosiva en el piso.

Equipos empleados:

a) Equipo de emisión acústica de 32 canales AMSY4 Marca Vallen System.

b) Sensores de emisión acústica de baja frecuencia.


c) Computador portátil.

Personal de inspección

a) Inspector Nivel II en emisión Acústica.

b) Inspector nivel III en emisión acústica para la elaboración y firma del

reporte final.

c) Ayudante.

d) Ingeniero de Campo.

El método de EA puede aplicarse en siguientes casos:

Estudios en laboratorio (ensayos no destructivos) Inspección de estructuras Estudios de evaluación de estructura Pruebas de carga Estudios de corrosión.

Pruebas de materiales avanzadas (compuestos, cerámica) Control de calidad de producción Detección de fallos incipientes por fatiga en componentes

estructurales de aeronaves Control de agrietamiento de las soldaduras durante el

proceso de enfriamiento. Estudios del comportamiento de los materiales a altas

temperaturas

EMISION ACUSTICA vs OTROS METODOS:


CRECIMIENTO / MOVIMIENTO DE LOS DEFECTOS

RELACIONADO CON EL STRESS

(MAS) SENSITIVO CON EL MATERIAL

CADA CARGA ES UNICA (MENOS) ACCESO DEL

HOMBRE REQUERIDO (MENOS) INTRUSO MONITOREO GLOBAL RUIDO E INTERPRETACION

DETECTA PRESENCIA DE DEFECTOS

RELACIONADO CON LA FORMA

(MENOS) SENSITIVO CON EL MATERIAL

LAS INSPECCIONES SON FACILMENTE

(MAS) ACCESO DEL HOBRE REQUERIDO

(MAS) INTRUSO SCANEO LOCAL ACCESO Y GEOMETRIA

Generalidades

La principal ventaja de la EA es que el rango de frecuencias de sus señales es

mucho mayor que los de las vibraciones de las máquinas y los ruidos ambientales

y no es intrusivo en las operaciones de corte.

Además la EA está directamente relacionada con el estado de la herramienta, ya

que es generada por la deformación plástica, rozamiento, fractura de virutas y

propagación de fisuras.

Este método detecta cambios internos en los materiales o dicho de otra manera,

detecta micro-movimientos que ocurren en los materiales cuando por ejemplo:

existe un cambio micro-estructural, tal como lo son las transformaciones de fase

en los metales, el crecimiento de grietas, la fractura de los frágiles productos de

corrosión, cedencia, deformación plástica, etc. La detección de estos mecanismos

mediante EA, se basa en el hecho de que cuando ocurren, parte de la energía que

liberan es transmitida hacia el exterior del material en forma de ondas elásticas

(sonido), es decir, emiten sonido (emisión acústica). La detección de estas ondas

elásticas se realiza mediante el uso de sensores piezo-eléctricos, los cuales son

instalados en la superficie del material. Los sensores, al igual que en el método de


ultrasonido, convierten las ondas elásticas en pulsos eléctricos y los envía hacia

un sistema de adquisición de datos, en el cual se realiza el análisis de los mismos.

La figura de abajo muestra un cuerpo, con una discontinuidad inicial, sometido a

esfuerzo de tensión. Si la discontinuidad crece o se desarrolla, sus señales de

emisión acústica asociadas revelarán su existencia durante su crecimiento. Esta

es una de las principales ventajas de la técnica de emisión acústica “Monitoreo en

Tiempo Real”.

La inspección de tanques atmosféricos de almacenamiento, recipientes a presión

tuberías, puentes, reactores, transformadores, etc., son solo algunos ejemplos de

las numerosas aplicaciones que tiene el método de EA a escala mundial.

Es importante mencionar que el método de EA, solamente indica áreas con

actividad acústica asociada con la presencia de discontinuidades y no proporciona

información acerca del tipo, dimensiones y orientación de la discontinuidad que

genera dicha actividad acústica. Por tal, este método en muchas ocasiones se

utiliza complementariamente con otros métodos de inspección. Primero, con el

método de EA se detectan

aquellas áreas con

actividad acústica


significativa y, posteriormente se aplica algún otro método no destructivo como el

ultrasonido o las partículas magnéticas y se obtiene el detalle de la discontinuidad

que generó dicha actividad acústica.

PRINCIPIO DE EMISION ACUSTICA

La figura 1a muestra un cuerpo, con un defecto inicial, sometido a esfuerzo de tensión. Si existeDesarrollo del defecto en el cuerpo, sus señales de emisión acústica revelarán su existencia durante su crecimiento. Esta es una de las principales ventajas de la técnica de emisión acústica

Una fuente de emisión acústica genera un paquete de ondas elásticas expandiéndose y, cuando este paquete de ondas llega a la superficie del cuerpo, las ondas empiezan a transmitirse superficialmente. Gracias a este fenómeno es posible realizar la detección de defectos a distancia mediante el uso de sensores cerámicos piezoeléctricos

Efecto Kaiser

Una característica importante en las aplicaciones de emisión acústica es la respuesta, generalmente irreversible, de la mayoría de los metales. En la práctica, a menudo se encuentra que, una vez que la carga ha sido aplicada y que la emisión acústica, relacionada a esta carga, ha ocurrido, no habrá señales de emisión acústica adicionales, sino hasta que se aplique una carga mayor a la previamente aplicada (ver figura ). A este comportamiento a menudo útil (y algunas veces problemático) se le ha llamado el efecto Kaiser, en honor del investigador, quien fue el primero en reportarlo

Efecto Felicity

Otra aplicación del efecto Kaiser se derivó del estudio de casos en los cuales éste efecto no sepresentaba. En general, se encontró que el material generaba ondas de emisión acústica, aun y cuando no se hubiese aplicado una carga mayor a la previamente aplicada, esto a menudo se presenta en materiales en condiciones pobres y/o cercanos a fallar y se le denomina el efecto Felicity.

Se puede decir:


Puede emplearse para evaluar el estado o condición de fondos de tanques

sin vaciarlos ni limpiarlos.

Ayuda a seleccionar y planificar el orden de las inspecciones y reparaciones

de tanques.

El tanque a ensayar debe permanecer aislado previamente durante 6 a 30

horas (dependiendo del tamaño y Contenido).

Para realizar el ensayo se debe interrumpir la operación del tanque durante

uno o dos días.

La técnica esta basada en la experiencia y permite determinar la condición

de todo el piso

La evaluación del tanque puede ser:

“Buena” (grado A, la cual no requiere tomar ninguna acción)

“intermedia” ( Grado B o C actividades globales o fuentes potenciales de

fuga)

“Pobre” (grado D que requiere inspecciones internas y reparaciones)

No da información de espesor permanente aunque es posible separar

tanques corroídos de tanques no corroídos. Algunas fuentes de emisión son

detectadas pero esta información debe ser empleada con cuidado.

En los pisos de tanques que estén fugando en el momento del ensayo pueden

localizarse:

Pequeñas fugas y estas no tienen ningún efecto significativo en la

evaluación del ensayo. Sin embargo, pequeñas fugas pueden ser ocultadas

si el piso está muy corroído.

Grandes fugas, pero pueden enmascarar otras fuentes de emisión

causadas por actividad corrosiva. 2.

TIPOS DE PROBLEMAS DETECTADO POR EMISIÓN ACÚSTICA (EA)


a) Defectos de soldadura – Hay un gran número de Emisiones Acústicas

producidas por defectos en las soldaduras durante la prueba hidrostática. Esto

incluye fisuras desarrolladas debido calentamiento o enfriamiento, a las micro

fisuras intergranulares y transgranulares, fisuras de la base del metal en las zonas

afectadas por calor, fusiones incompletas, falta de penetración, porosidad e

inclusiones. Como notamos en lo descrito anteriormente la habilidad de detectar

estos defectos es dependiente en el factor de la concentración de los esfuerzos y

de la habilidad para producir los puntos de cedencia a los niveles de esfuerzos

aplicados. Es muy posible el tener tipos de defectos que son muy emisivos en un

caso y no emisivos en otros.

b) Defectos de fundición – en soldaduras, esfuerzos de fabricación que

producen concentraciones que pueden ser detectadas por la EA. Esto incluye gas

y desperfectos huecos que producen cavidades y porosidad; inclusiones como

escalas de óxido, encogimiento de las cavidades, lágrimas calientes y fisuras

debido a la falta de fusión etc.

c) Forja - Un gran número de defectos originados en la forja del metal puede ser

detectado por EA que deben debe ser esforzados para producir cedencia. Algunos

de ellos son: laminaciones causadas por inclusiones en la forma original; huellas

dejadas por las protuberancias por varias pasadas; fisuras causadas por rolado.

d) Tratamiento térmico – cuando el tratamiento por calentamiento falla en la

reducción de esfuerzos residuales y producen cambios deseados en la estructura

metalúrgica, una cantidad de Emisiones acústicas pueden ser generadas durante

la prueba hidrostática.

Norma A.P.I. 653


La norma API 653 hace referencia a los requisitos que deben cumplirse en la

inspección, reparación, modificación o nueva ubicación de tanques construidos

según la norma API 650.

Aunque las normas API 650 y API 653, son, en muchos casos complementarias, y

para una completa visión de conjunto es necesario tener ambas en cuenta; la

norma API 653 es la herramienta idónea para el usuario de tanques

atmosféricos.API 653 está pensada para condiciones de servicio de los tanques.

Esto elimina todas aquellas trabas que supone aplicar para labores de

mantenimiento un código pensado para la fabricación de un componente.

La API 653 puede ser considerada una norma autónoma ya que, en el caso de un

aparente conflicto entre la norma API 653 y API 650 prevalece la norma API 653

durante las labores antes descritas.

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