Modulo 7. Deteccion de Discontinuidades

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VIII. DETECCINDEDISCONTINUIDADES

1. GENERALIDADESEnlosensayosporelmtododepulsoecoconrepresentacindelasindicacionesenlapantallatipoAScan,hayqueresaltarladificultadquesuponelainterpretacinadecuadadeestasindicaciones,yaquesonoriginadasporreflectoresdecaractersticas,enprincipiodesconocidas.Lonicodequesedisponepara su identificacinesprecisamente la indicacinde suecoenpantalla, la cual sedeberanalizarcuidadosamenteentodossusparmetros,entrelosquecabedestacar:

Distanciadelaindicacinalorigendelapantalla. Alturadelaindicacin. Formadelaindicacin. Cambioqueexperimentaalmoverelpalpador. Variacinquesufreconlafrecuenciadeensayo.

De los resultadosdeesteanlisis, sedebern sacarconclusionesacercade lanaturaleza,morfologa,orientacin,posicinytamaodeladiscontinuidadquehadadolugaraleco.Laindicacindelecodeunadiscontinuidadesunaimagenabstractadelamisma.Lanaturaleza,forma,magnitudyorientacindelosdefectosresultanfactoresinfluyentesenlascondicionesdedeteccinylocalizacinde losmismos. Laposicinptimadedeteccin resultacuandoelhazultrasnico incidenormalmente sobre la superficiedel defecto y,ms concretamente, enunpuntomedio. Bajo talescondiciones aquel acta como un reflector, consiguindose lamxima sensibilidad de deteccin, ascomosealesdemximaamplitudconocidascomoecos.Generalmentesehabladedefectocomoaquellaindicacinqueapareceentreelecodeemisinyeldefondo, esta argumentacin es totalmente incorrecta. Lo correcto es hablar de reflectores,entendindoseporeste trmino todo loqueoriginaunecode indicacin,esdecir,una reflexindelsonido; segnestadefinicin,un reflectorpuede ser tantounaparedde fondo comoun cambiodeseccin, una perforacin o una grieta que pueda presentar la pieza bajo ensayo, es decir cualquiersuperficiequeorigineuneco.Dentro de estos casos existen los reflectores propios de la pieza, es decir, los que por disposicinconstructivaoporgeometrade lapiezaoriginanreflexionesdelsonido. Estosreflectores,nopuedenserllamadosdefectos,yaquesonpropiosdelapieza,esdecir,superficieslmites.

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2. INTERPRETACINDELASINDICACIONESLas posibilidades de deteccin de una discontinuidad por ultrasonido, depende de sus propiascaractersticas,delasdelmaterialquelascontieneydelosparmetrosdeensayo.

2.1. CARACTERSTICASDELASDISCONTINUIDADES

Naturaleza:lanaturalezadelasdiscontinuidadesinfluyesobresuimpedanciaacstica.Msquesuvalorabsolutointeresasurelacinconlaimpedanciaacsticadelmedioquelarodea.Siambasimpedanciassonsimilares,lareflexinenlainterfaceserdbil,loquedarlugaraunamenoralturadelaindicacindelecoo,inclusoasunoaparicin.

Morfologa: la configuracingeomtricade lasdiscontinuidadeses importante,en cuantoafectaalacantidaddeenergareflejaday,enconsecuencia,sobrelaalturaylaformadelaindicacin. As, una discontinuidad de tipo esfrico y de superficie rugosa puede pasardesapercibida(adeterminadafrecuencia)acausadeladispersindeenergaqueprovoca.

Orientacin:debersertalquepermitaalgunareflexindelhazenladireccinadecuada.Laorientacin ptima se produce cuando el plano principal de la discontinuidad esperpendicular al eje del haz ultrasnico. Una discontinuidad de morfologa plana, conorientacinparalelaalhazultrasniconodar,prcticamente,lugarauneco.

Posicin:siladistanciaalaqueseencuentraladiscontinuidadessuficientementegrande,suecopuedellegaraconfundirseconelruidodefondoypasarinadvertida.Evidentemente,amedidaqueseamayorsutamao,mayorserladistanciaalaquetengalugarlaprdidadela indicacin. Porotraparte, ladiscontinuidadpuedeseronoaccesiblealhazultrasnicocomoconsecuenciadelaformadelamuestra.

Tamao: en general, deber ser igual o mayor que la semilongitud de onda del hazultrasnico. Undiscoplano,dedimetro iguala lamitadde la longituddeonda,soloserdetectable en condiciones muy favorables, por lo que, en la prctica, esta dimensin seconsideracomolmiteinferiordesensibilidad.

2.2. CARACTERSTICASDELMATERIAL: Impedancia acstica: influye sobre todo, su relacin con la impedancia acstica de la

discontinuidad.

Coeficientedeatenuacin:losfenmenosdeabsorcinydispersindelaenergaenelsenodelmaterial limitarn,porun lado, ladistanciaquepodrseralcanzadaparaunniveldadodesensibilidad,yporotro,producirnruidodefondoque,ensucaso,podrenmascararlasindicacionesdelosecosdelasdiscontinuidadespequeas.

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Estado superficial: ser deseable que lamuestra tenga un acabado fino, a fin de que lasprdidasdeenergaen latransmisinseanmnimas,peroestacircunstancianosiempresepresentaen laprctica. Si lasuperficieposeeunarugosidaddemedia longituddeonda, lapenetracindelasondasenelmaterialpuedenotenerlugar,porloquedeberamolarseolijarselasuperficieparaalcanzarlasensibilidadrequeridaenelensayo.

2.3. PARMETROSDELENSAYO: Frecuencia:dadasurelacinconlalongituddeonda,suinfluenciaserdecisivaencuantoa

ladetectabilidaddediscontinuidadespequeas.Porotraparte,siparaalcanzarnivelesaltosdepoderderesolucinseutilizanfrecuenciasdeensayoelevadas,secorreelriesgodeque,al aumentar excesivamente el coeficiente de atenuacin, se pierda tanto poder depenetracinqueelensayoresultenoviable.

Caractersticasdelpalpador: lospalpadores se caracterizanpor su frecuencia,dimetro ypoderderesolucin. Eldimetro juntocon lafrecuenciadeterminan la longituddelcampocercano y ladivergenciadelhaz. Si el campo cercano es largo elpalpador tendrbuenasensibilidadparadetectarpequeasdiscontinuidades situadas lejosdel,en general serdifcildetectardiscontinuidadespequeasqueestnsituadasaunadistanciasuperioratresveces la longitud del campo cercano. La posibilidad de emplear palpadores de mayordimetro o mayor frecuencia est limitada por la disponibilidad en el mercado, por lasuperficietildeapoyodelpalpadoren lasmuestrasoporel aumentode laatenuacin.Paramuestrasdegrandesdimensionesseutilizarnpalpadoresdegrandimetro,eligiendolosmspequeosydeelevadafrecuencia,soloparaensayosdehasta100mmdedistancia.Elpoderderesolucindependedel tipodecristalpiezoelctricoyde lascaractersticasdeconstruccindelpalpadorcomoporejemplolaamortiguacindelavibracindelcristalunavezconcluidoel impulsoelctrico;sielcristalest insuficientementeamortiguadoelpoderderesolucindisminuye.

2.4. CARACTERISTICASDELASINDICACIONESSedebentenerencuentalossiguientesaspectos: Naturaleza de la discontinuidad: para determinar la naturaleza de una discontinuidad es

necesario recurrira losdatosobtenidosdelensayoyrelativosa lamorfologa,orientacin,posicinytamaode ladiscontinuidad. Porejemplo,nosepodrasegurarqueelreflectoresunagrietaamenosque,previamente,sehayacomprobadoquesumorfologatiendeaseroesplana.

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Orientacin de la discontinuidad: para determinar la orientacin de una discontinuidad,respectodelhazultrasnicoodelasuperficiedeexploracin,serprecisoexaminarladesdetresngulosdistintos,sibienpuedebastarcondosenalgunoscasos.Siseconoceelhistorialde la muestra y la naturaleza de las discontinuidades que puede presentar, puede sersuficientelaexploracindesdeunsolongulo.Elecosermximocuandoelhazultrasnicoseaperpendicularalplanoprincipaldeladiscontinuidad.

Posicin de la discontinuidad: la determinacin de la posicin de una discontinuidad essencillaenel casode incidencianormal yunpocoms complejaenel casode incidenciaangular. En ambos casos, es necesaria una calibracin previa de la base de tiempo delequipo, de manera que permita una lectura rpida de la distancia recorrida por el hazultrasnicoenbasealtiempotrascurridoentreel impulsoacsticoy lareflexindelecodeindicacin.

Morfologa (plana, cilndrica, esfrica, rugosa, irregular): la formadel ecode la indicacin

puedeproporcionaralguna informacinacercade lamorfologade ladiscontinuidad. Sieleco de la indicacin alcanza su altura total con pocos escalones, normalmente, sueleproceder de un reflector plano. Por el contrario si la discontinuidad no es plana o esirregular,osiendoplanayrugosanose irradiaperpendicularmente laelevacindelecodeindicacin suele serms gradual, resultandoms ancha. Estemismo tipo de eco puedeprovenirdepequeasdiscontinuidadesaisladas,muyprximas,formandounaagrupacindemorfologaesfricaocilndrica.Cuandoseutilizanpalpadoresdeincidencianormalsueleserdifcil ladeteccinde ladiscontinuidaddesdediversosngulospor loqueesmejorutilizarpalpadoresangularesparadeterminarlamorfologa.Laformadelacurvaturaenvolventedelospicosdelasindicacionesmvilesobtenidasalmoverelpalpadorpuedeproporcionarunaidea acerca de la morfologa del reflector. Otro mtodo que permite determinar lamorfologa del reflector es su anlisis a distintas frecuencias, pudiendo de esta formadeterminarsurugosidadque,siesmenorque latercerapartede la longituddeondadarunareflexinespecularysiesmayorlareflexinserdifusa.Unecoqueabajafrecuenciaesnico, puede convertirse en varios ecos si se utiliza una frecuencia mayor, revelandoentoncesquelaindicacincorrespondeaunadiscontinuidadmltipleoaunadiscontinuidadirregularomuyrugosa.

Lassiguientesfigurasmuestranreflectoresconmorfologaplana,cilndricayesfrica.

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a.

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Tamaaspectmayorcriterio

Discontinutamaodeel contornsueledenomovimientdiscontinufigura se rposteriordefectuosaconstante

Una discocontraccivariacindisminuyediscontinusensibilida

Sinoespplanaypeextensin,reduciradiscontinuorientadas

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odeladiscotomscontroes o menoreosytcnicaso

uidadesmayoesplazandoelode laproyominardeexto del palpidadesmenorepresenta lay de la disca.Laindicacisiladiscontin

ontinuidad mn) se puedede laalturadendo a la muidad. El taaddelensayoposibledisponerpendicular,yaqueseral50%desuvuidad. Sin esoblicuamen

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ontinuidad:laovertidodelaes que la secoperacionale

oresque laspalpadorpoyeccinde laxploracindinador) queoresque la sa variacin dcontinuidad,ndeladiscnuidadseirra

muy grandee explorar dedelecode inmitad de sumao as obo.nerde la indalhazultrassuficientefijvalormximombargo, ennte respecto

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adeterminacainterpretaciccin transves.

eccin transvrlasuperficiediscontinuidnmicaencose realizaeccin transve las alturasal mover eontinuidadaadiaperpendi

de forma are igual manedicacindepvalor cuand

btenido es se

dicacindelenico,noprearseenlavaocuandoeleel caso de dalhaz,el tam

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Martin,[email protected]

cindeltaman,parafacilersal del haz

versaldelhaedelapieza,dad sobredicontrasteconpara la detversaldelha de las indicel palpador dlcanzaunaalicularmentea

rbitraria (grieera, siempreparedposterido el eje densiblemente

ecodeparedesentarprobriacindelaejedelhazirrdiscontinuidadmaosolose

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odeunadilitarestehec ultrasnico

zultrasnicodemaneraqcha superficieladeexploraterminacinazultrasnicocaciones de ldesde una zlturamximaasuplanopri

etas oblicuase que sea poiorqueseguidel haz tocae independie

posterior,ublemasdedetalturadesuradieellmitedesmuy rugepodrdeter

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scontinuidadhoseclasificautilizando ci

o:sedetermiquequedetrae. Esta tcniacinestticadel tamao

o. En la siguos ecos de pzona sana a,quesemanincipal.

s o cavidadeosible observirsiendoreg el borde dnte del nive

nadiscontinuterminacinindicacin,qeocontornogosas o querminardema

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deselaneniertos

nasuazadoica sea (sino deuienteparedotra

ntiene

es devar lagular,de lael de

uidaddesuuesedelaestnanera

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aproximada. Serprecisoelegirun criteriodemnima alturadelecode indicacin,queseale donde comienza la discontinuidad, lo cual estar influenciado por el nivel degananciaosensibilidaddelensayo.La tcnica de exploracin dinmica tambin se aplica en los casos en los que ladiscontinuidadno intercepta totalmenteelhazultrasnico,peropresentaunadimensinpreferenteque lahaceextenderse fuerade los lmitesdel conode radiacin. Esteeselcaso de algunos tipos de grietas, inclusiones o cavidades alargadas, cuya longitud sedeterminamoviendoelpalpadordesdelaposicindemximaalturadelaindicacinhastaque,aamboslados,sereduzcasuamplitudavalorespreviamentedefinidos.

b. Discontinuidadesmenores que la seccin del haz ultrasnico: en este caso no se puederealizarlaexploracindinmica,ladeterminacindeltamaodeladiscontinuidadsellevaacabocomparandosuecode indicacincon losotros reflectoresensayadosen lasmismascondiciones. Estospueden ser:TipoA:discontinuidadesnaturales conocidas,de idnticanaturaleza ymorfologa. Tipo B: discontinuidades artificiales, demorfologa similar a laesperada.TipoC:reflectoresdeformadediscocircularplano.Una discontinuidad en un campo ultrasnico se comporta como un oscilador, es decir,puede asimilarse a un nuevo emisor de ondas, por lo que dar lugar a fenmenos dedifraccin,dispersineinterferencia,enfuncindesutamaoydelalongituddeondadelhazultrasnico. Porellocuando lasdiscontinuidadessonmenoresque laseccindelhazultrasnico, se puede establecer una nueva clasificacin de tamao, en base a sucomparacincon la longituddeonda. Estaes:discontinuidadmuypequea,en relacincon la longitud de onda; discontinuidad pequea, del mismo orden de tamao que lalongituddeonda;discontinuidadgrande,enrelacinconlalongituddeonda.

Losestudiosyexperienciasobre ladeterminacindeltamaodeunadiscontinuidadmediantelacomparacinde susecosde indicacincon las correspondientesa reflectoresen formadediscocircularplano,handadolugaradosmanejosqueconducenaresultadossimilares:

Utilizacindebloquepatrones,conreflectoresconstituidosportaladradosdefondoplano. Empleo de diagramas obtenidos mediante el estudio terico del comportamiento de un

reflectorcircularplanoenelcampoultrasnico.

Ambosprocedimientospermiten, si son correctamenteutilizados, laobtencinde resultadosreproducibles,evitandoerroresquepodrangenerarseporcambiodeoperador,modificacionesenelequipooinfluenciaclimtica.

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Guaparalainterpretacin:lassiguientesreglaspuedensertilesenelmomentoderealizarelensayo:1. Determinarconlamayorexactitudlaposicindeladiscontinuidad.2. Si la discontinuidad es mayor que la seccin del haz ultrasnico, mover el palpador y

determinar la proyeccin de su contorno sobre la superficie de la pieza. Si se trata dediscontinuidadesmenoresquelaseccindelhaz,aplicaralgunadelastcnicasdescritas.

3. Siladiscontinuidadestinclinada,ensayarconvariosngulosdeincidenciahastaobtenerlaindicacinmxima,loquesignificarqueseirradiaperpendicularmente.

4. Si la altura de la indicacin permanece relativamente constante al variar el ngulo deincidencia,ladiscontinuidadpuedesermuypequea,rugosaoesfrica.

5. Si la altura de la indicacin decrece rpidamente al variar el ngulo de incidencia, ladiscontinuidadpuedeserrelativamentegrandeyplana.

6. Silaalturadelaindicacinaumentaalensayarafrecuenciasmsbajas,ladiscontinuidadesrugosa.

7. Si la alturade la indicacindisminuye alutilizar frecuenciasmsbajas, ladiscontinuidadprobablementeestformadaporpequeosreflectores.

3. INDICACIONESFALSASSeconsiderancomoindicacionesfalsas,losecosdeindicacinqueaparecenenlapantallayquenosedeben a discontinuidades propias delmaterial, o a la presencia de reflectores no identificados. Suaparicinpuedeestarmotivadaalassiguientescausas:

Interferenciaselctricas:debidoaqueelrangodefrecuenciasdelmaterialest,prcticamentedentro de la gama de los receptores de radio, se pueden captar interferencias que semanifiestanenlapantallacomounacrepitacindelalneabasedetiempoounaumentodelnivelde ruido. Estas interferenciaspuedenoriginarsepor chispasproducidasenmquinasoinstrumentos elctricos, tales como espectrgrafos, equipos de soldadura, hornos elctricos,etc.,conectadosonoa lamismaredqueelequipodeultrasonido. Estetipode interferencia,rara vez da lugar a errores en los casos de operacin manual. Sin embargo, puede crearproblemasen instalacionesautomticas,cuyomonitorno sercapazdedistinguircuandounimpulsoprovienedeunainterferenciaexteriorocuandocorrespondeaunadiscontinuidadreal.

Indicacionesmotivadasporelpalpador:cuandosetrabajaconpalpadoresangulares,aparecenindicacionesdeecosprximosaleco inicialqueprovienendereflexiones internasen lazapatadeplsticoyquesonfcilmenteidentificables,puessepresentanansinapoyarelpalpadorenlapieza,comoseapreciaenlasiguientefigura.

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Siprsedefu

Inapinhafocuapprinbosepa

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el cristalpierotectora,elepuedetradueambos. Launcionacorre

ndicaciones oparecerdebidncidencianormabertransmisormanenlapuando se seppoya un dedroducidaspondicacionesdeordesdelapiealejaelpalpalpadorylaa

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ezoelctrico secoinicialseucirtambinsiguientefigctamenteyu

originadas podoa laformamal.Siseutsindirectadproximidaddeparan losdosdo entre losrondasdeseecosperturieza.Seidenpadordelaarrista.

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sedaa, seaensancharenunabajaduramuestraunodaado.

or la rugosidacindeondailizandospaldeimpulsosaelecoinicial,spalpadorespalpadores.uperficie. rbadores,debtificanfcilmrista,tambin

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ad superficiaasdesuperfilpadores,unoatravsdeonseidentificany,ademsd En la siguAnconel

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eparadelamaaumentandadodepodeyamplitudd

al de la piezcie,ancuanoemisoryotndasdesupenfcilmente,desaparecenuiente figurausodeunsoexindeondasedesplazanundedoene

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mortiguadorodolazonamrderesolucide losecosde

za: estas indndoseempletroreceptor,erficie.Lasinyaquesealeodisminuyese observan

olopalpador,asdesuperfichacialaderelespaciocom

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dicaciones pueanpalpadorseparados,p

ndicacionesqejandelecoisuamplitudn las indicacpuedenapacieenlasarisechaamedidamprendidoen

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ndicaciones dhaveteros,agosplanosdeltrasnicoyrsmedidasen

ndicaciones denmenos dematerialesconal manera eerdindoseeomolomuest

ndicacionesacsuciedad, puabajaconpa

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debidas a degujeros,huecdiseode larecurriralusonpuntossim

debidas a lae dispersin dntamaodegel nivel delpoderdepetralafigurao

ccidentales:lueden ser calpadoresang

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etalles constos internos,epiezaydibu

odepalpadotricosyrealiz

estructura ddel haz ultragranogruesoruido que nenetracin. someteralm

apresenciadausa de la apularesodeo

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tructivos deetc,. Enestoujaraescalaoresangulareszandocuidad

del material:asnico. Se p,porosos,funo es posibEnocasionesmaterialatrat

degotasdeacparicin de endasuperfici

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la pieza deoscasosespanotando lass,explorandodosaslocalizac

estas indicaproducen, sondiciones,etble distinguirsdarresultatamientotrm

ceiteograsa,ecos perturbaal.

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e ensayo: rerecisoestudisposibles traomsdeunaciones.

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,ascomoresadores, sobre

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motivadas pouando se enscequeseelevdiscontinuidr lafrecuencinarelgrano.

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or lossayanvededades,ia,tal

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