¿Qué son las pruebas ultrasónicas?

¿Qué es la prueba ultrasónica? Un método NDT para ver los materiales internos

La prueba ultrasónica o también llamada UT es un método volumétrico de prueba no destructiva (NDT). A diferencia de los métodos de inspección de superficies, UT permite encontrar defectos en el interior del material. Las ondas sonoras de alta frecuencia se envían al material con un transductor ultrasónico. El ultrasonido que refleja los defectos en el material se hace visible en un gráfico. Las pruebas ultrasónicas brindan información sobre la profundidad, el tamaño, la naturaleza y la orientación de las indicaciones detectadas. También se puede medir el grosor del material, como el grosor de la pared de las tuberías. 

Ut máquina

¿Cómo funcionan las pruebas ultrasónicas?

En las pruebas ultrasónicas, se pasa un transductor de ultrasonido conectado a una máquina de diagnóstico sobre el objeto que se está inspeccionando. El transductor generalmente está separado del objeto de prueba por un acoplante (como aceite) o por agua, como en las pruebas de inmersión.

Sin embargo, cuando se realizan pruebas ultrasónicas con un transductor acústico electromagnético (EMAT), no se requiere el uso de acoplador.

Principio de prueba ultrasónica (UT)

Como vemos en la siguiente figura, lado izquierdo: Una sonda UT envía una onda de sonido (ondas ultrasónicas) al material. Hay dos indicaciones, una del pulso inicial de la sonda y la segunda debido al eco de la pared posterior generado por la sonda. En presencia de un defecto que cae en las ondas sonoras enviadas por la sonda (como se muestra en la figura siguiente, lado derecho), un defecto crea una tercera indicación y simultáneamente reduce la amplitud de la indicación de la pared trasera. La profundidad del defecto está determinada por la relación D / Ep. Aquí Ep es el grosor del material, y su grosor correspondiente se muestra en la pantalla de la máquina UT como podemos ver en la imagen de abajo.

Principio de prueba ultrasónica (UT)

Tipos de ondas ultrasónicas

Las ondas sonoras utilizadas en UT tienen cuatro tipos principales:

1. Las ondas longitudinales  oscilan en la misma dirección que la propagación de la onda. La densidad de estas ondas fluctúa a medida que se mueven. Estas ondas pueden viajar a través de líquidos, gases y sólidos mediante movimientos de compresión y expansión.

2. Las ondas de corte  también se denominan ondas transversales. En este tipo, las partículas vibran y se mueven en ángulo recto con la dirección de propagación de la onda. Estas ondas son más fuertes en sólidos que en otros estados de la materia, aunque generalmente son más débiles en comparación con las ondas longitudinales.

3. Las ondas superficiales también se denominan ondas de Rayleigh. La vibración de las partículas de estas ondas tiene la forma de una órbita elíptica. Estas ondas son extremadamente sensibles a las irregularidades y defectos de la superficie. También son buenos para seguir curvas y son útiles en lugares donde otras olas no pueden llegar.

4. Las ondas de cordero también se denominan ondas de placa. Son similares a las ondas de Rayleigh, pero no se pueden generar en trozos gruesos. Requieren piezas planas que tengan solo unas pocas longitudes de onda de espesor.

Tipos de escaneo en pruebas ultrasónicas

Los datos ultrasónicos se pueden recopilar y mostrar en varios formatos diferentes. Los tres formatos más comunes se conocen en el mundo NDT como presentaciones  A-scanB-scan  y  C-scan  . Cada modo de presentación proporciona una forma diferente de ver y evaluar la región del material que se inspecciona. Los modernos sistemas de escaneo ultrasónico computarizado pueden mostrar datos en las tres formas de presentación simultáneamente.

Ventajas y limitaciones de las pruebas ultrasónicas

Ventajas de las pruebas ultrasónicas:

  1. Alto poder de penetración
  2. Alta sensibilidad
  3. Por lo general, solo se debe acceder a una superficie
  4. Conocimiento del tamaño, la orientación, la forma y la naturaleza de los defectos.
  5. No es peligroso para las operaciones o el personal cercano
  6. Equipo portatil
  7. Puede usarse en configuración automatizada
  8. Resultados de prueba inmediatos

Limitaciones de las pruebas ultrasónicas:

  1. La superficie debe ser accesible para transmitir ultrasonido.
  2. Por lo general, se necesita un acoplante (gel o aceite) para permitir una transferencia sin interferencias del ultrasonido.
  3. Los objetos que tienen una superficie rugosa o que son muy pequeños, delgados o no homogéneos son difíciles de inspeccionar
  4. El hierro fundido y otros materiales de grano grueso son difíciles de inspeccionar debido a la baja transmisión de sonido y el alto ruido de la señal.
  5. Los defectos lineales orientados en paralelo a la dirección del haz de sonido pueden pasar desapercibidos
  6. Se requieren estándares de referencia para la calibración del equipo y para la caracterización de fallas.