Medidor de espesores 
por ultrasonido

¿Para qué sirven, y cómo se usan?

Aspecto Gral. El principio de la medición de espesores por ultrasonido es el mismo que el de las ondas ópticas. La sonda envía impulsos al objeto a medir, se propagan allí y se reflejan en la superficie límite. La medición de espesores es una tarea indispensable en la supervisión y el mantenimiento; principalmente en aquellos dispositivos con características corrosivas que pueden llegar a afectar la estructura. Estas propuestas se conocen como ensayos no destructivos o NDT por sus siglas en inglés, Non Destructive Test. Son frecuentemente usadas en aplicaciones tales como la detección de discontinuidades y de corrosión, determinación de características físicas y control de calidad de materiales.

Las ventajas de utilizar el medidor de espesores es evitar que los materiales puedan llegar a afectar la estructura y composición de la tubería contenedora.

La primera ventaja de los medidores de espesores por ultrasonido es que requieren acceder únicamente a un solo lado de la pieza bajo ensayo para efectuar las mediciones de espesor, lo cual permite medir recipientes cerrados, grandes láminas y otros productos con geometrías difíciles o imposibles de acceder de ambos lados. 

La segunda ventaja es que la medición ultrasónica de espesores es una técnica de ensayo no destructivo para la cual no es necesario cortar ni seccionar el material. Se trata de una método rápido, fiable y versátil que, a diferencia del uso de un micrómetro o un calibre, requiere el acceso a solamente una pared.

Los medidores de espesores por ultrasonido QS3 y QS5 que SIAFA ofrece son ideales para medir piezas y estructuras en donde se tiene acceso a una sola pared tales como chapas, tubos, caños, tanques, bombas, válvulas, recipientes a presión, calderas, cascos y hélices navales, fundiciones, cilindros o cualquier material sujeto a corrosión y desgaste. Ampliamente usados en Refinerías y petroquímicas, Industria naval, automotriz, metalmecánica, transporte e infraestructuras, plantas generadoras de energía, Industrias del plástico, inyección, extrusión, moldeado y otros.

La medición de espesores mediante el empleo de ondas ultrasónicas es un método alternativo que ha tenido una gran acogida en estas labores, dado que permite obtener medidas suficientemente precisas sin causar ningún daño a la estructura analizada y en cuestión de dos o tres minutos.

El ultrasonido es una vibración que no puede ser captada por el oído humano. Las pruebas de ultrasonido se realizan en el rango de frecuencia entre 500 KHz y 20 MHz, aunque algunos instrumentos especializados pueden operar a 50 KHz o menos y a 100 MHz o más.  Es transmitido a través de un medio físico y la unidad de medida de la frecuencia es el Hertz (Hz = ciclo por segundo). Tiene la capacidad de propagarse en todos los materiales, mediante el movimiento armónico de sus moléculas.  Los medidores de espesores por ultrasonido proporcionan un medio preciso, rápido y reproducible para medir el espesor de pared de manera no destructiva desde un lado de la pieza. Estos se basan en el tiempo que le toma a la onda acústica del ultrasonido para propagarse a través de la pieza. La sonda es situada sobre la superficie de la pieza bajo ensayo y acoplada acústicamente a la pieza mediante un fluido acoplante (generalmente glicerina, propilenglicol[2], o agua). El impulso del sonido viaja desde la superficie de contacto hasta la superficie opuesta y se refleja hacia la sonda como un eco (vea la Fig. 1). El equipo mide el tiempo de transmisión de un impulso acústico a través de un material (vea la Fig. 2), y con la medición de la velocidad acústica en el material, éste calcula el espesor del material mediante la siguiente ecuación. 
Donde «D» es el espesor del material, «t» es el tiempo de transmisión del impulso y «V» es la velocidad acústica en el material. Debido a que el tiempo de tránsito es para una trayectoria de ida y vuelta, el producto es dividido por 2. La velocidad acústica en general variará entre 2 y 3 mm por segundo. 

Fig.1-La sonda está situada sobre la pieza. El sonido proveniente de la sonda recorre una trayectoria ida y vuelta desde la superficie de contacto hasta la superficie de fondo.

Fig. 2-El impulso inicial representa la onda acústica emitida a través de la pieza. El eco de fondo representa la onda acústica reflejada desde la superficie opuesta. «t» es el tiempo de vuelo del impulso del sonido. Y, el Modo 1 hace referencia al método de medición que usa el impulso inicial y el eco de fondo para determinar el espesor.

SIAFA mediante el laboratorio de calibración con certificación ISO 9001,  está preparada para realizar las tareas de calibración correspondiente a los medidores de espesores., y a su vez ofrece los medidores de espesor por ultrasonido QS3 y QS5 que tienen formatos pequeños y manejables.

Los medidores de espesor en la actualidad, son instrumentos pequeños y portátiles, optimizados para una amplia variedad de aplicaciones.  Avances en la tecnología de microprocesadores condujeron a nuevos niveles de performance en los sofisticados instrumentos en miniatura y fáciles de usar que tenemos actualmente a nuestro alcance. El ultrasonido está siendo utilizado en aplicaciones industriales como:

·      Detección e identificación de discontinuidades.

·      Localización de corrosión.

·      Determinación de características físicas de materiales.

·      Limpieza de materiales.

·      Control de calidad.

Los materiales que generalmente no son adecuados para la medición ultrasónica convencional son aquellos que presentan una transmisión deficiente de las ondas sonoras de alta frecuencia, como por ejemplo, madera, papel, hormigón y productos porosos, por ejemplo, espumas. Antes de medir superficies rugosas conviene lijarlas hasta lograr un acabado liso. Por otra parte, si se miden superficies con capas gruesas de pintura es aconsejable raspar y luego medir, o bien, descontar el espesor de la pintura de la lectura obtenida. Prácticamente cualquier material común de ingeniería se puede medir por ultrasonido. Por ende, es posible configurar medidores de espesor por ultrasonido para metales, plásticos, materiales compuestos, fibra de vidrio, cerámica y viÀ‡`©UÀ‡`©U`TW©Uð![©U(ˆ`©Uà‡`©U@à‡`©U