Qué es un detector de defectos por ultrasonidos
Un detector de defectos por ultrasonidos envía un pulso de sonido a una pieza y lee lo que vuelve. Una discontinuidad dentro del material refleja parte del pulso antes de lo que lo haría la pared posterior, y el tiempo que tarda y la amplitud con que regresa dan juntos la posición y una medida del tamaño del defecto. Como el sonido viaja a través del material y no alrededor de él, el método encuentra defectos enteramente internos, que es lo que lo convierte en el compañero habitual de un método superficial en trabajos soldados y forjados.
Es una medición en dos partes. El instrumento genera, cronometra y muestra; la sonda decide qué puede encontrarse. Una sonda recta envía el sonido según el eje del haz y encuentra laminaciones y defectos paralelos a la superficie. Una sonda angulada refracta el haz dentro del material con un ángulo y es aquello en torno a lo que está construida la inspección de soldaduras, porque los defectos que interesan en una soldadura suelen estar en ángulo respecto a la superficie y necesitan un haz que los cruce.
La dificultad está en que el instrumento muestra ecos y no defectos. Decidir qué eco es un defecto, cuál es un reflejo geométrico del sobreespesor o de la raíz de la soldadura y cuál es ruido eléctrico es el juicio del operador del que depende el método, y por eso la calibración con un bloque de referencia y un procedimiento escrito están en el centro de cualquier inspección y no en su periferia.
Cómo mide un detector de defectos por ultrasonidos
Una sonda piezoeléctrica convierte un pulso eléctrico en sonido y el sonido que regresa otra vez en una tensión. El instrumento cronometra el intervalo entre el pulso transmitido y cada eco, lo convierte en una distancia usando la velocidad del sonido del material —que para el acero es de unos 5920 m/s en modo longitudinal— y muestra el resultado como una traza en la que los ecos aparecen como deflexiones verticales sobre un eje de distancias. La velocidad tiene que ajustarse al material, porque el mismo retardo se convierte en una distancia distinta en aluminio o en acero inoxidable austenítico.
El dimensionado se apoya en una relación entre la amplitud del eco y el tamaño del reflector, y esa relación se establece con reflectores de referencia de tamaño conocido en un bloque del mismo material. El instrumento traza a partir de esas referencias una curva de amplitud-distancia, y los ecos posteriores se comparan con ella, de modo que un defecto se informa en términos de diámetro equivalente de fondo plano o de una longitud a un umbral de amplitud declarado. Como la curva depende de la sonda, del material y de la geometría, se construye para cada trabajo y no se arrastra del anterior.
Los límites prácticos vienen del haz. El sonido tiene que entrar, así que la superficie tiene que ser lo bastante lisa y un acoplante tiene que puentear la separación; una superficie rugosa o con calamina pierde la mayor parte de la energía antes de que entre en la pieza. El haz tiene además una anchura y un campo próximo, así que un defecto más pequeño que la anchura del haz lo dimensiona el haz y no él mismo, y un defecto cercano a la superficie se sitúa en una zona en la que el haz todavía no se ha formado. Las sondas anguladas añaden geometría a la aritmética, y por eso el ángulo de la sonda y la preparación de la soldadura forman parte de lo que declara el procedimiento de inspección.
Opciones de configuración
La mayor parte de la especificación viene determinada por estas decisiones y no por la clase de exactitud. Cada una condiciona la siguiente, y por eso se resuelven en orden.
| Configuración | Opciones a definir | Qué decide realmente |
| Tipo de sonda | Una sonda de haz recto, o una sonda angulada con un ángulo de refracción declarado | Qué puede encontrar el instrumento. Una sonda recta no puede cruzar un defecto que esté paralelo a su propio haz. |
| Frecuencia de sonda y tamaño del cristal | La frecuencia nominal de la sonda y el tamaño de su elemento activo | El compromiso entre penetración y resolución. Una frecuencia más alta resuelve defectos más pequeños y penetra menos; un cristal mayor envía un haz más ancho y con más energía. |
| Ancho de banda del instrumento y rango de ganancia | El rango de frecuencias que acepta el receptor, y la ganancia máxima disponible | Si la sonda puede excitarse a la frecuencia para la que está diseñada, y si los ecos débiles pueden elevarse lo suficiente para leerlos. |
| Curvas de distancia y amplitud | DAC, AVG o TCG, y si el instrumento puede construir y almacenar más de una | Cómo se dimensiona y se registra un defecto. Sin una curva de referencia, la amplitud del eco por sí sola significa muy poco. |
| Frecuencia de muestreo y resolución mostrada | La velocidad a la que se digitaliza la señal que regresa, y la resolución del visualizador | Si los ecos muy próximos entre sí siguen separados, y si las secciones delgadas pueden leerse siquiera. |
| Visualizador y modo | Solo exploración A, o exploración A con exploración B o con una forma de onda de referencia almacenada | Si el operador puede ver la geometría de un defecto en lugar de un único conjunto de ecos, y si una traza puede conservarse como prueba. |
| Almacenamiento e informes | Memoria interna, almacenamiento extraíble y el formato de informe que puede producir el instrumento | Si puede emitirse y archivarse un registro de inspección, que es lo que la mayoría de los procedimientos exigen a posteriori. |
| Bloques de referencia y calibración | Los bloques y las sondas que se guardan para calibrar, y el intervalo con que se comprueba el conjunto | Si la inspección puede demostrarse realizada con un instrumento calibrado, que es lo que hace admisible el registro. |
Cómo elegir un detector de defectos por ultrasonidos
| Criterio | Por qué decide la respuesta | Cómo resolverlo antes de consultar |
|---|
| El material y su velocidad del sonido | La escala de distancias se calcula a partir de la velocidad, y un material de grano grueso o austenítico dispersa además el haz y eleva el nivel de ruido | Indique el material y su calidad. Si es fundición o austenítico, dígalo, porque cambia la sonda y la frecuencia. |
| El defecto que se busca y dónde está | Una laminación interna, una grieta en el pie de soldadura y un defecto de forja están a profundidades y orientaciones distintas y necesitan sondas distintas | Describa cómo se espera que se haya formado el defecto y dónde se espera que esté dentro de la sección. |
| Espesor de sección y geometría | Las secciones delgadas descartan las frecuencias bajas y meten los defectos dentro del campo próximo, y una geometría compleja devuelve ecos de la propia forma | Dé el rango de espesores y un plano de la unión o de la sección, incluida la preparación de la soldadura. |
| La norma de aceptación | Nombra los bloques de referencia, los ángulos de sonda, el patrón de barrido y los umbrales de notificación, y a menudo fija la clase de instrumento | Cite la norma y el nivel de aceptación, en lugar de describir el requisito en términos generales. |
| El estado de la superficie | El sonido tiene que entrar en el material, y las superficies rugosas, con calamina o recubiertas pierden el haz antes de que sea útil | Describa la superficie tal como estará en el momento de la inspección, y no como aparece en el plano. |
| Si el registro tiene que sostenerse | Un informe completo con trazas almacenadas y datos de calibración cambia la clase de instrumento y el tiempo que dura la inspección | Indique si las trazas tienen que archivarse, si se emiten informes y quién va a leerlos. |
Si alguno de estos puntos sigue abierto, envíe lo que se conozca junto con el plano de la unión. La cotización puede emitirse contra la geometría y la norma y afinarse cuando se disponga de las cifras restantes.
Las alternativas más cercanas
Estos son los tipos a los que normalmente se refiere una consulta por un detector de defectos por ultrasonidos, y el punto en el que la elección se decide realmente.
| Alternativa más cercana | Qué la diferencia de un detector de defectos por ultrasonidos |
| Equipos de ensayo por partículas magnéticas | Encuentran defectos superficiales y próximos a la superficie en material ferromagnético haciendo que la pieza sea un imán, y muestran la indicación directamente sobre la superficie. No pueden ver un defecto que esté profundo en una sección, que es exactamente para lo que se usa un instrumento de ultrasonidos, y no funcionan en absoluto sobre material no ferromagnético. |
| Medidores de espesor por ultrasonidos | Usan el mismo principio de pulso-eco pero solo leen el intervalo hasta la pared posterior, así que informan del material que queda en lugar de buscar una discontinuidad. Son un instrumento de cartografía de corrosión; un detector de defectos es un instrumento que busca defectos, y los distingue cuánto del eco interpretan. |
| Medidores de espesor de recubrimiento | Miden una capa sobre la superficie por medios magnéticos o de corrientes de Foucault y no dicen nada de lo que hay dentro del material. En una pieza recubierta, el recubrimiento a menudo hay que tenerlo en cuenta en la lectura ultrasónica en lugar de medirlo con el mismo instrumento. |
| Inspección radiográfica | Transmite radiación a través de la pieza y genera una imagen del volumen interno, lo que da una imagen bidimensional permanente del defecto. Necesita acceso por las dos caras y conlleva un régimen de seguridad radiológica, y es menos sensible que el ultrasonido a los defectos planos y cerrados que no reducen el espesor de pared en la dirección del haz. |
| Ensayo por corrientes de Foucault | Encuentra defectos superficiales y próximos a la superficie en material conductor sin acoplante y barre tubos con rapidez. La penetración es superficial, así que complementa al ensayo por ultrasonidos en tubo y barra en lugar de sustituirlo en secciones macizas. |
| Ensayo por emisión acústica | Escucha el sonido que libera un defecto que está creciendo activamente bajo carga, en lugar de ir a buscarlo. Explora una estructura entera de una vez y localiza, pero necesita un ciclo de carga y dice poco sobre el tamaño de un defecto latente. |
Un detector de defectos busca una discontinuidad en cualquier punto de la sección y lee los ecos que vuelven de ella; un medidor de espesor lee solo la pared posterior. Ese límite —cuánta parte de la señal se interpreta— es lo que separa los dos tipos de producto.
Qué incluir en la consulta
La primera respuesta puede ser una cotización en lugar de una lista de preguntas si la consulta incluye estos datos. Si no conoce una cifra, envíe la descripción de la aplicación y le confirmaremos lo que implica.
- El material y su calidad, y si es de grano grueso o austenítico
- El defecto que se busca, cómo se espera que se haya formado y dónde está dentro de la sección
- El rango de espesores de sección y un plano de la unión o de la geometría
- La norma de aceptación y el nivel de aceptación con el que se trabaja
- El estado de la superficie en el momento de la inspección
- Los tipos de sonda que se espera usar, incluidos ángulos y frecuencias si la norma los fija
- Si se exigen trazas almacenadas y un informe escrito
- Si el instrumento se usa en taller o en el emplazamiento, y la alimentación disponible
- Bloques de referencia o disposiciones de calibración disponibles en el emplazamiento
- Cantidad, puerto de destino y fecha de entrega requerida
