La medición de espesores por ultrasonidos es un ensayo no destructivo
La medición de espesores por ultrasonidos es una técnica de mantenimiento predictivo muy importante que además es uno de los ensayos más solicitados dentro de los ensayos ENDs. Esta técnica es ideal para encontrar fallos en tuberías, válvulas, calderas, depósitos y otros elementos a presión, fallos tales como desgastes, corrosiones, oquedades o fracturas que pudieran poner en peligro la integridad del elemento con el consiguiente peligro para las personas o para las instalaciones. Es una técnica no invasiva, con poco coste de inversión y grandes resultados en la que no hay que hacer cortes en el material para medir con micrómetro o calibre, es rápida, fiable, versátil y muy precisa.
Los primeros medidores ultrasónicos comerciales usaban principios derivados del sonar y se introdujeron en el mercado en los años 60. Pero no fue hasta los 70 cuando aparecieron los primeros instrumentos pequeños y portátiles, optimizados para una amplia variedad de aplicaciones. A partir de ahí, el avance en la tecnología de microprocesadores fue conduciendo a nuevos niveles de performance convirtiéndoles en instrumentos muy sofisticados con precisión centesimal y con una serie de herramientas de análisis difíciles de superar incluso con la medición tradicional.
¿Qué se puede y qué no se puede medir por ultrasonido?
Prácticamente cualquier material común de ingeniería se puede medir por ultrasonido. Por ende, es posible configurar medidores de espesor por ultrasonido para metales, plásticos, materiales compuestos, fibra de vidrio, cerámica y vidrio. Frecuentemente, también se puede efectuar la medición en línea o en proceso de plásticos extruidos y metal laminado, así como de capas o recubrimientos individuales en fabricaciones multicapa. Otra aplicación interesante de estos dispositivos es la medición de niveles de líquidos y muestras biológicas.
Los materiales que generalmente no son adecuados para la medición con equipos de ultrasonidos son aquellos que presentan una transmisión deficiente de las ondas sonoras de alta frecuencia, como por ejemplo, madera, papel, hormigón y productos porosos como por ejemplo las espumas. Antes de medir superficies rugosas conviene lijarlas con amoladora hasta lograr un acabado liso. Por otra parte, si se miden superficies con capas gruesas de pintura es aconsejable raspar y luego medir, o bien, descontar el espesor de la pintura de la lectura obtenida, los equipos de alta tecnología como los que utiliza Terotecnic, ya hacen esa operación en automático.
Un factor importante que limita la medición con estos equipos es la temperatura de las superficies, dado que los sensores no resisten bien las altas temperaturas, aunque las hay especiales para hasta 300 ºC en pequeños periodos de tiempo de captura.
¿Cómo funcionan los medidores de espesor por ultrasonido?
El ultrasonido es la forma de sonido a frecuencias que sobrepasan el límite del oído humano. La mayoría de las pruebas de ultrasonido se realizan en el rango de frecuencia entre 500 KHz y 20 MHz, aunque algunos instrumentos especializados pueden operar a 50 KHz o menos y a 100 MHz o más.
El funcionamiento de los medidores de espesor por ultrasonido se basa en determinar con gran precisión lo que se denomina tiempo de vuelo, es decir, el tiempo que tarda un pulso de sonido generado por una pequeña sonda llamada transductor ultrasónico en atravesar una pieza y regresar al dispositivo. El transductor contiene un elemento piezoeléctrico que es excitado por un impulso eléctrico corto para generar una ráfaga de ondas ultrasónicas. Estas se acoplan dentro del material y lo atraviesan hasta que encuentran una pared posterior u otro límite. Luego, las reflexiones vuelven hacia el transductor, que convierte la energía acústica en energía eléctrica. Vemos una representación del fenómeno en la siguiente figura, donde se utiliza, de los muchos disponibles, un transductor de doble elemento (transmisor/receptor).
Normalmente, el tiempo de vuelo es de sólo unas pocas millonésimas de segundo. El medidor de espesor se programa a la velocidad del sonido en el material (dato que se encuentra fácilmente en, por ejemplo, los propios manuales del usuario de estos dispositivos o incluso incorporado como tabla en el mismo aparato) y el espesor es calculado automáticamente por el equipo
Cabe señalar, que la velocidad del sonido en el material es una parte esencial de este cálculo; materiales diferentes transmiten ondas sonoras a velocidades diferentes, generalmente a mayor velocidad en materiales duros y a menor velocidad en materiales blandos. Además, la velocidad del sonido puede cambiar significativamente con la temperatura. Por lo tanto, siempre es necesario calibrar el medidor a la velocidad del sonido del material a medir, ya que la precisión estará determinada por esta calibración.
Los medidores de espesor por ultrasonido vienen calibrados de fábrica para una serie de materiales comunes. También es posible almacenar calibraciones para materiales y transductores diferentes y luego recuperarlas cuando sea necesario. Cada vez que se cambie de material o de transductor, o si la temperatura del material cambia significativamente, debe efectuarse una calibración siguiendo las instrucciones del fabricante. Es recomendable efectuar calibraciones periódicas con muestras de espesor conocido para verificar el correcto funcionamiento del medidor, especialmente en aplicaciones críticas.
Puesto que las ondas sonoras en el rango de los MHz no se desplazan eficientemente en el aire, se usa una gota de líquido acoplante entre el transductor y la pieza para obtener una buena transmisión del sonido. Los acoplantes comunes son glicerina, propilenglicol, agua, aceite y geles, y normalmente se proveen con el kit del instrumento. Sólo se necesita una pequeña cantidad de acoplante, suficiente para llenar el espacio de aire extremadamente delgado que de otro modo existiría entre el transductor y la pieza.
Parámetros típicos de equipos de medición espesores por ultrasonidos
Tipo equipos en Terotecnic
Los equipos de medida de Terotecnic son del tipo
SONOSCREEN ST10
- Gran rendimiento y navegación de menú intuitiva
- Transmisor de onda cuadrada de alto rendimiento
- Pantalla gráfica de 8 “de alta resolución, formato 16: 9
- Resolución de 5 ns en todo el rango de medición
- Carcasa de aluminio robusta, con certificación IP66
- Memoria interna de 2 GB para almacenar hasta 60,000 escaneos A más la configuración del dispositivo
- Almacenamiento externo de datos en una unidad flash USB
Datos técnicos
| Normas | DIN EN 12668-1, ASTM E1324 | |
| Temperatura de funcionamiento | -20 a + 60 ° C | |
| Pantalla | Pantalla a color de 8 “en formato 16: 9, WVGA 800 x 480 px | |
| Transmisor | pulsos | Rectangular, no direccional. |
| Polaridad | Negativo | |
| Ancho de pulso | Automáticamente o de 20 a 1000 ns, en pasos de 5 ns | |
| Pulse repition frequency | 4 pasos (máximo, alto, medio, bajo) | |
| Receptor | Amplificador | Rango dinámico: 0 a 110 dB / Incremento: 0; 0,5; 1; 2; 6; 12 dB |
| Rectificación | Onda completa, media onda positiva / negativa, RF | |
| Reducción de ruido | 0 a 80% de la altura de la pantalla | |
| Medida de amplitud | 0 a 125% de la altura de la pantalla | |
| Conectores | 2x interfaces USB LEMO 1S / 2 | |
| Memoria | Interno: 2 GB para hasta 60,000 escaneos A, incl. configuraciones del dispositivo | |
| Externo: memoria USB |
Contacte con nosotros
Desde Terotecnic podemos ofrecerle todas las mejoras que el uso de este tipo de tecnología de ensayos no destructivos. Ponemos a su disposición nuestra experiencia de más de 30 años en el sector del mantenimiento predictivo y del conocimiento de la aplicación de esta herramienta en todo tipo de sectores industriales.
Contacte con nuestros especialistas para concertar una visita donde le podemos dar una charla sobre el Mantenimiento Predictivo totalmente gratis.