La medición ultrasónica de espesores es una técnica de ensayo no destructivo para la cual no es requisito cortar ni seccionar el material. Hablamos de una procedimiento ágil, confiable y versátil que, a distingue del uso de un micrómetro o un calibre, necesita el ingreso a únicamente una pared de la parte a medir. Es por esto que se utiliza extensamente para saber el espesor de materiales como, entre otras cosas, caños, tubos, válvulas, tanques, calderas y otros recipientes a presión, cascos navales o algún material sujeto a la corrosión y el desgaste.
Los primeros medidores ultrasónicos comerciales usaban principios derivados del sonar y se introdujeron en el mercado hace unos 65 años. Los instrumentos chicos y portables, optimizados para una extensa diversidad de apps se hicieron recurrentes en los años ‘70. No obstante, adelantos posteriores en la tecnología de microprocesadores condujeron a nuevos escenarios de performance en los sofisticados instrumentos en miniatura y simples de utilizar que poseemos en la actualidad a nuestro alcance.
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¿QUÉ SE PUEDE Y QUÉ ES IMPOSIBLE MEDIR CON UN MEDIDOR DE ESPESOR POR ULTRASONIDO?
Básicamente algún material habitual de ingeniería se puede medir por ultrasonido. Por lo tanto, es viable modificar medidores de espesor por ultrasonido para metales, plásticos, materiales compuestos, fibra de vidrio, cerámica y vidrio. Muchas veces, además se puede llevar a cabo la medición online o en desarrollo de plásticos extruidos y metal laminado, de esta forma como de capas o recubrimientos particulares en fabricaciones multicapa. Otra aplicación atrayente de estos gadgets es la medición de escenarios de líquidos y muestras biológicas.
Los materiales que por lo general no son correctos para la medición ultrasónica común son esos que muestran una transmisión deficiente de las ondas sonoras de alta continuidad, como entre otras cosas, madera, papel, hormigón y productos porosos, entre otras cosas, espumas. Antes de medir superficies rugosas conviene lijarlas con amoladora hasta conseguir un acabado liso. Por otro lado, si se miden superficies con capas gruesas de pintura es aconsejable frotar y después medir, o bien, descontar el espesor de la pintura de la lectura obtenida.
¿CÓMO TRABAJAN LOS MEDIDORES DE ESPESOR POR ULTRASONIDO?
El ultrasonido es la energía del sonido a frecuencias que sobrepasan el límite del escuchado humano. La mayor parte de las pruebas de ultrasonido se hacen en el rango de continuidad entre 500 KHz y 20 MHz, aunque algunos instrumentos perfeccionados tienen la posibilidad de operar a 50 KHz o menos y a 100 MHz o más.
El desempeño del medidor de espesor por ultrasonido se apoya en saber con enorme exactitud lo que se llama tiempo de vuelo, oséa, el tiempo que tarda un pulso de sonido generado por una chiquita sonda llamada transductor ultrasónico en atravesar una parte y regresar al dispositivo. El transductor tiene dentro un elemento piezoeléctrico que es excitado por un impulso eléctrico corto para crear una ráfaga de ondas ultrasónicas. Estas se acoplan dentro del material y lo atraviesan hasta que encuentran una pared posterior u otro límite. Después, las reflexiones vuelven hacia el transductor, que transforma la energía acústica en energía eléctrica. Observamos una muestra del fenómeno en la siguiente figura, donde se usa, de los varios accesibles, un transductor de doble elemento (transmisor/receptor).
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¿Cómo trabaja un medidor de espesor por ultrasonido?
Comunmente, el tiempo de vuelo es de sólo unas escasas millonésimas de segundo. El medidor de espesor se programa con la agilidad de propagación del sonido en el material (dato que está de forma sencilla en, entre otras cosas, los propios cursos del usuario de estos gadgets o inclusive incorporado como tabla en el mismo aparato) y el espesor se calcula de forma automática con la siguiente relación matemática:
T = (V) x (t/2)
donde:
T = espesor de la parte
V = agilidad de propagación del sonido en el material
t = tiempo de vuelo medido
Cabe indicar que la agilidad del sonido en el material es una sección fundamental de este cálculo. Materiales diferentes emiten ondas sonoras a velocidades diferentes, por lo general a más grande agilidad en materiales duros y a menor agilidad en materiales blandos. Además, la agilidad del sonido puede cambiar relevantemente con la temperatura. Entonces, siempre es requisito calibrar el medidor a la agilidad del sonido del material a medir, puesto que la exactitud va a estar cierta por esta calibración.
El medidor de espesor por ultrasonido viene calibrado de fábrica para una secuencia de materiales recurrentes. Además es viable guardar calibraciones para materiales y transductores diferentes y después recuperarlas cuando sea primordial. Siempre que se cambie de material o de transductor, o si la temperatura del material cambia relevantemente, debe efectuarse una calibración siguiendo las normas del desarrollador. Es aconsejable llevar a cabo calibraciones periódicas con muestras de espesor popular para comprobar el preciso desempeño del medidor, fundamentalmente en apps críticas.
Ya que las ondas sonoras en el rango de los MHz no se desplazan eficientemente en el aire, se utiliza una gota de líquido acoplante entre el transductor y la parte para conseguir una aceptable transmisión del sonido. Los acoplantes recurrentes son glicerina, propilenglicol, agua, aceite y geles, y se dan con el kit del instrumento. Sólo se requiere una chiquita proporción de acoplante, bastante para llenar el espacio de aire increíblemente angosto que de otro modo existiría entre el transductor y la parte.
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