EMISIONES ACUSTICAS

Desventajas de este método EA.

• A veces es difícil diferenciar entre señales características de EA con las señales producidas por el ruido.
• La señal de EA a la salida de los transductores es la combinación de la onda que proviene de la fuente, de sus modos de propagación y de la respuesta del transductor.
• Requiere una elevada especialización y destreza de los operarios, especialmente en la fase de análisis de los datos.

Ventajas de la EA respecto de otros ensayos no destructivos

EMISIONES ACUSTICAS

• Con un solo ensayo se pueden detectar y evaluar la importancia de discontinuidades en la totalidad de una estructura.
• Permite la detección de fuentes, dependiendo de las propiedades de los materiales, hasta varios metros de distancia.
• Se puede localizar el defecto a partir de la diferencia del tiempo de llegada de las señales de EA a los transductores.
• Permite detectar algunas discontinuidades inaccesibles a otros métodos de END.
• Algunos ensayos se pueden realizar en servicio, ya que la EA requiere poco o ningún tiempo de inactividad.
• Se puede emplear para impedir tanto como para evitar el fallo catastrófico de un sistema como para conocer la tensión máxima a la que se puede someter una estructura o componente.
• Al ser un ensayo no-direccional no tiene mucha importancia la posición relativa entre los sensores y las discontinuidades a detectar.

Comparación de la Emisión Acústica respecto de otros métodos no destructivos

El método de la Emisión Acústica difiere de otros métodos no destructivos en dos aspectos principalmente.

En segundo lugar, mediante la técnica de Emisión Acústica se pueden detectar procesos dinámicos (movimientos) asociados con la integridad estructural como el crecimiento de grietas o la

deformación plástica, mientras que los métodos convencionales de ensayos no destructivos sólo permiten detectar discontinuidades geométricas.

En primer lugar, la energía que se detecta se libera del interior del material que se está

inspeccionando, a diferencia de otros en los cuales es necesario inducir una energía en los

materiales, por ejemplo rayos X, rayos gamma, ultrasonidos, energía térmica o microondas

Teoría de la Emisión Acústica

Principio físico.

Diferencias entre otros métodos.

La Emisión Acústica en materiales es provocada por una serie de causas. Todas estas causas o sucesos ocurren en el interior del material, como pequeños movimientos sísmicos. Generan o pueden generar breves ondas elásticas (impulsos) que se propagan a través del material y que pueden ser detectadas con sensores. En esencia lo que produce la Emisión Acústica es una variación en el campo de tensiones creado en el interior del material. Estas ondas son ultrasónicas y están en el rango de 100-300 kHz

Inspección en servicio:

La emisión acústica permite evaluar la integridad estructural de elementos como vasijas a presión en línea, bajo las condiciones normales de operación y las experiencias mientras está en uso.

Para que el material emita ondas de Emisión Acústica se le debe aplicar cierto nivel de tensión, esta tensión produce cierta deformación en el material. A nivel macroscópico la deformación del material parece continua pero a nivel microscópico se observa como en realidad es discreta

(deformación discontinua).

El fenómeno que denominamos emisión acústica (EA) es producido como consecuencia de la liberación de energía elástica almacenada en el interior de un material cuando este está sometido a cierto nivel de esfuerzos. Dichos esfuerzos pueden ser provocados al aplicar cargas, otros estímulos o unas condiciones ambientales severas y pueden producir cambios en la estructura interna del material, como el crecimiento de grietas internas, deformación local plástica, corrosión o cambios

de fase.

Inspección de toda la estructura:

Datos permanentes

Si se determina bien el área donde se fijará el sensor la inspección se puede realizar con un número pequeño de sensores. Esta característica es muy útil en estructuras largas, esferas, intercambiadores de calor en donde el acceso y áreas de inspección son difíciles y requieren demasiado tiempo

La inspección por Emisión Acústica deja datos guardados en el ordenador. Estos datos están

disponibles para hacer futuros análisis y pueden ser usados para futuras referencias y así ser comparados con datos de estructuras similares

Permite encontrar defectos significativos

Es un método no-invasivo

La Emisión Acústica es utilizada bajo condiciones reales de carga esto permite diferenciar las anomalías que están creciendo y las que son insignificantes estructuralmente. Con otras técnicas, es posible establecer la presencia de una anomalía, pero es difícil determinar sus defectos cuando la estructura está en servicio

Evento.

Permite realizar una medición de la severidad estructura

Los sensores son instalados en la parte exterior del recipiente. Sólo se necesitan pequeños huecos de acceso para la instalación de los sensores y el resto de aislamiento permanece sin perturbación.

Utilizando los procedimientos de inspección y análisis se puede dar una medida de una fuente activa de Emisión Acústica en una estructura. Existen programas informáticos que nos dan parámetros de los datos de Emisión Acústica cuando inspeccionamos la estructura bajo los procedimientos determinados

Se le llama evento al conjunto formado por la onda elástica y la causa que la genera.

Estas ondas elásticas pueden hasta ser audibles por el hombre como en el caso de la madera o del “grito” del estaño, o incluso en zonas rocosas antes de un terremoto.

Aplicaciones

Causas típicas de emisión acústica

Defectos de soldadura: Un gran número de EA son producidas por defectos en las soldaduras.

Tratamiento térmico

Cuando el tratamiento por calentamiento falla en la reducción de esfuerzos residuales y producen cambios no deseados en la estructura metálica, se pueden generar EA (durante la prueba hidrostática)

Industria química y petrolífera: ensayos de integridad en recipientes a presión, ensayos de tanques de almacenamiento, tanques criogénicos, pruebas de tiempo de reutilización de los reactores termales, torres, columnas y sistemas de tuberías

Otras aplicaciones: Control de soldaduras, control de sequía de los cultivos y bosques, aplicaciones geológicas y sismológicas, supervisión del estado del motor, control de procesos “on-line” de máquinas rotativas, aplicaciones médicas, etc

Defectos típicos que pueden ser detectados con la EA

Defectos de fundición

En soldaduras se producen concentraciones de esfuerzos de fabricación que pueden ser detectadas por la Emisión Acústica.

Forja.

Un gran número de defectos originados en la forja del metal pueden ser detectados por Emisiones Acústicas. Algunos de ellos son: Laminaciones causadas por inclusiones en la forma original; huellas dejadas por las protuberancias por varias pasadas; fisuras causadas por rolado.

Fisuras de corrosión por esfuerzos (ECC-Stress Corrossion Cracking): Este fenómeno es debido a los efectos de la corrosión y de los esfuerzos en tensión, produce un proceso de fisuras típicas estables, es probable detectarlas con la Emisión Acústica.

Fatiga mecánica: La variación en el proceso puede causar daños a la estructura, esta variación puede ser causada por presiones internas o presiones cíclicas

Daños por hidrógeno: En las vasijas a presión de acero se puede producir una absorción del hidrógeno al material que puede causar microfisuras provocando en el acero una pérdida de ductilidad y la resistencia del acero.

Industria aeronáutica y aeroespacial: Ensayos en aviones, ensayos de envejecimiento de aviones, ensayos de fatiga de componentes, detección de corrosión bajo las alas, inspección in-situ de partes del tren de aterrizaje, ensayo de álabes y palas en helicópteros, detección de grietas en el fuselaje, etc

Aplicaciones en el transporte: Detección y localización de fallos en remolques, vagones y camiones

cisternas, detección de grietas en materiales y estructuras ferroviarias, pruebas de integridad de puentes y túneles, control del estado de los rodamientos y cojinete de camiones cisternas,

detección de grietas en las ruedas y los ejes de los trenes, etc

Corrosión general: En tanques y recipientes a presión se puede producir Emisión Acústica como resultado de la fricción del producto con el tanque. Esta señal se relaciona con la

presencia de corrosión.

Ampollamiento por hidrógeno: El ampollamiento de produce debido a átomos de hidrógeno,

contenidos en espacios vacíos o laminaciones del acero, que cambian su forma a moléculas

aumentando así su tamaño y provocando una separación y ampollamiento en la superficie.

Fatiga térmica: Las variaciones de temperatura pueden provocar y hacer crecer fisuras

internas. El inicio de dichas fisuras puede ser debido a la concentración de cargas mecánicas, normalmente en áreas dónde hay boquillas, soportes y articulaciones.

Ingeniería civil: Inspección de la estructura de edificios de hormigón, ensayos en puentes y túneles, la vigilancia continua de daños o propagación de grietas, ensayos de las grúas, etc

Industria metalúrgica: Desgaste de herramientas y detección de roturas, detección de contacto entre piezas, control de calidad de procesos de trabajo en metales, detección de colisiones y prevención en procesos de fabricación