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3.9.- Ensayos por ultrasonidos.

El ensayo de inspección por ultrasonidos se basa en la propagación de ondas de presión de alta frecuencia (denominadas ultrasonidos) a través del material a estudiar, para detectar discontinuidades en el interior del mismo.

Reflexiona

Cuando aplicamos una presión a un cuerpo, se produce un desplazamiento de las partículas que lo componen (vuelven luego a su posición original, debido a la elasticidad), transmitiendo esta perturbación de unas a otras en forma de onda. Sin embargo, la onda no se transmite en el vacío, o se generan reflexiones si encuentra en su camino zonas de diferentes densidades. De ahí, que no se oiga el mismo sonido cuando se golpea una pieza agrietada (sonido opaco) o una pieza sana (sonido vibrante).

¿Comprendes el fenómeno físico en el que se fundamenta el ensayo por ultrasonidos?

Se coloca un oscilador sobre la superficie de la pieza, el cual vibra golpeando la pieza y generando alteraciones de la presión acústica del material. Dicho elemento se compone de un material piezoeléctrico, en forma de disco o prisma rectangular, con dos caras paralelas. Al ser expuesto a un potencial eléctrico, se comprime y dilata generando oscilaciones de resonancia, y convirtiéndose en emisor de ultrasonido. Estas ondas atraviesan la pieza y posteriormente son recogidas por un receptor que las analiza. El tiempo en recorrer la pieza, las variaciones de intensidad, de dirección y sentido,etc. proporcionan información en cuanto a grietas, o discontinuidades.

La rugosidad de la pieza constituye un factor clave, ya que la existencia de aire entre el elemento piezoeléctrico y la pieza misma puede provocar malas transferencias de la onda. Por ello, se emplean líquidos un tanto viscosos que ademas de facilitar el desplazamiento del palpador por la superficie de la pieza, facilita la transmisión de los ultrasonidos.

Método impulso-eco
Principio del ensayo de inspección por ultrasonidos.

Para llevar a cabo estos ensayos se utilizan básicamente dos métodos: por transmisión y por impulso-eco :

  • por transmisión : consta de un emisor, que emite la onda, y un receptor, que la capta. Si la pieza no presenta alteraciones internas, el receptor capta la totalidad de la onda emitida, mientras que si las hay detectará una intensidad menor que la emitida, transformando la señal recibida en otra señal óptica o eléctrica.
  • por impulso-eco : consta de un único palpador que emite y recibe los ultrasonidos. La señal recibida es un conjunto de ecos. Este método aporta más información, aunque su coste también es mayor.

En cualquier caso, la penetración de los ultrasonidos es muy alta para la mayoría de los metales, posibilitando la detección de defectos que se encuentran muy alejados de la superficie.

La exploración se puede realizar por incidencia normal u oblicua (el palpador se dispone de manera que las ondas se proyectan de forma inclinada o angulada), la segunda es especialmente útil cuando los defectos no se encuentran paralelos a la superficie o cuando la superficie presente tantas irregularidades que no sea posible el palpado directo.

Autoevaluación

Las siguientes frases pretenden describir paso a paso el principio del método impulso-eco, ilustrado en la imagen anterior. Determina si son o no correctas.

Pregunta 1

Un generador envía una señal eléctrica al palpador, de manera que éste, debido al fenómeno de piezoelectricidad, genera una vibración mecánica que se transmite por el interior de la pieza.

Pregunta 2

El palpador se desplaza hacia la derecha sobre la superficie de la pieza, y vuelve a emitir otra señal. Esta vez, los ultrasonidos encuentran un defecto (en negro) y rebotan de manera que son captados por el palpador, quien envía la señal hasta la pantalla. El resto de ultrasonidos que no han encontrado ningún obstáculo se transmitirán hasta el otro lado.