En el campo de las pruebas ultrasónicas industriales , la medición de espesor por ultrasonido ( UTM ) es un método para realizar mediciones no destructivas (calibración) del espesor local de un elemento sólido (generalmente hecho de metal, si se utilizan pruebas de ultrasonido para fines industriales) basado en el tiempo que tarda la onda de ultrasonido en regresar a la superficie. Este tipo de medición normalmente se realiza con un medidor de espesor ultrasónico .
Se ha observado que las ondas ultrasónicas viajan a través de los metales a una velocidad constante característica de una aleación determinada con variaciones menores debido a otros factores como la temperatura. Así, dada esta información, llamada celeridad, se puede calcular la longitud del camino recorrido por la onda mediante esta fórmula:
donde es el espesor de la muestra es la velocidad del sonido en la muestra dada es el tiempo de recorrido
La fórmula presenta división por dos porque generalmente la instrumentación emite y registra la onda de ultrasonido en el mismo lado de la muestra aprovechando el hecho de que se refleja en el límite del elemento. Por tanto, el tiempo corresponde a recorrer la muestra dos veces.
La onda generalmente es emitida por una celda piezoeléctrica o sensor EMAT que está integrado en el cabezal del sensor de medición y el mismo sensor se usa para registrar la onda reflejada. La onda sonora tiene un patrón de propagación esférico y sufrirá diferentes fenómenos como la reflexión o la difracción por trayectos múltiples. No es necesario que la medición se vea afectada por estos, ya que el primer retorno registrado normalmente será la cabeza de la onda emitida que viaja a la distancia más corta, equivalente al espesor de la muestra. Todas las demás devoluciones pueden descartarse o procesarse mediante estrategias más complicadas.
Un medidor de espesor ultrasónico es un instrumento de medición para la investigación no destructiva del espesor de un material mediante ondas ultrasónicas .
El uso de un medidor de espesor ultrasónico para ensayos no destructivos para verificar las propiedades del material, como la medición del espesor, es habitual en todas las áreas de las mediciones industriales. La capacidad de medir el espesor sin necesidad de acceder a ambos lados de la pieza de prueba ofrece a esta tecnología una multitud de aplicaciones posibles. Hay disponibles medidores de espesor de pintura, medidores de espesor de recubrimientos ultrasónicos, medidores de espesor digitales y muchas más opciones para probar plásticos, vidrio, cerámica, metal y otros materiales. Además del espesor del recubrimiento, se utiliza ampliamente para espesores de vidrio, madera y plásticos y también sirve como importante equipo de prueba en la industria de la corrosión.
Un resistente medidor de espesor ultrasónico determina el espesor de la muestra midiendo la cantidad de tiempo que tarda el sonido en atravesar desde el transductor a través del material hasta el extremo posterior de una pieza y viceversa. Luego, el medidor de espesor ultrasónico calcula los datos en función de la velocidad del sonido a través de la muestra analizada.
El primer medidor de espesores por ultrasonidos fue fabricado en 1967 por Werner Sobek ; [ cita necesaria ] un ingeniero polaco de Katowice. Este primer medidor de espesor ultrasónico midió la velocidad de las ondas que emitía en determinadas muestras de prueba y luego calculó el espesor en micrómetros a partir de esta medición de velocidad mediante una ecuación matemática aplicada.
Hay dos tipos de transductores que se pueden utilizar como medidor de espesor ultrasónico. Estos sensores son sensores piezoeléctricos y EMAT . Ambos tipos de transductores emiten ondas sonoras al material cuando se excitan. Normalmente, estos transductores utilizan una frecuencia predeterminada; sin embargo, ciertos medidores de espesor permiten ajustar la frecuencia para inspeccionar una gama más amplia de materiales. Una frecuencia estándar utilizada por un medidor de espesor ultrasónico es de 5 MHz.
Algunos medidores de espesor de revestimiento ultrasónicos requieren el uso de un acoplador en formato de gel, pasta o líquido para eliminar espacios entre el transductor y la pieza de prueba. Un acoplante común es el propilenglicol , pero hay muchas otras opciones que pueden sustituirse.
Hoy en día existen muchos modelos de alta tecnología en el mercado. El medidor de espesor digital moderno tiene la capacidad de guardar datos y enviarlos a una variedad de otros dispositivos de registro de datos. Una interfaz fácil de usar y datos y configuraciones guardados permiten la máxima comodidad para los operadores. Esto permite que incluso los usuarios relativamente novatos obtengan mediciones rentables y precisas.
UTM se utiliza con frecuencia para monitorear el espesor del metal o la calidad de la soldadura en entornos industriales como la minería. Los técnicos de NDE equipados con sondas UTM portátiles alcanzan las placas de acero en los costados, los tanques, las cubiertas y la superestructura. Pueden leer su espesor simplemente tocando el acero con el cabezal de medición (transductor). Por lo general, el contacto se asegura eliminando primero las incrustaciones de corrosión visibles y luego aplicando vaselina u otro acoplante antes de presionar la sonda contra el metal. Sin embargo, cuando se utiliza UTM con un transductor acústico electromagnético, no se requiere el uso de acoplador. Estos métodos de prueba se utilizan para inspeccionar el metal y determinar su calidad y seguridad sin destruir ni comprometer su integridad. Es un requisito de muchas sociedades de clasificación.
Las técnicas y tecnologías asociadas con la UTM están estrechamente relacionadas con el uso del ultrasonido en otros contextos, como las otras mediciones ultrasónicas industriales , así como la ultrasonografía médica y la microultrasonido de imágenes preclínicas . Algunas empresas utilizan ahora la tecnología UTM combinada con la transferencia inalámbrica de datos para monitorear en vivo el espesor de los metales en los conductos de transferencia.
Las sociedades de clasificación tienen requisitos detallados para la medición del espesor de las estructuras del casco. Estos requisitos dependen en gran medida del tipo, edad y eslora de los buques. Todas las clasificaciones de miembros de la IACS tienen requisitos similares, ya que deben cumplir con las directrices de la IACS. [1] El espesor de disminución permitido depende de las normas de construcción de cada clasificación. También dependiendo del tipo las sociedades solicitan uno o dos operadores. Los operadores de UTM deben estar certificados Nivel II según SNT-TC-1A [2] o norma similar. Además la empresa que realiza el estudio de medición de espesores por ultrasonidos debe estar aprobada por la clasificación en la que está registrada la embarcación. La sociedad clasificadora revisa los procedimientos documentados de la empresa UTM y los audita a bordo para emitir un certificado de aprobación. [3] Finalmente, el equipo utilizado debe estar homologado según las clasificaciones.
