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Contextualização
• A inspecção por Ultra - Sons é um dos métodos de detecção de defeitos e análise de falhas.
• Os métodos de inspecção não destrutiva, ou ensaios não destrutivos (END), são um conjunto de técnicas e de ensaios destinados a avaliar a ausência de defeitos ou anomalias estruturais, nos componentes mecânicos, sem lhes afectar a capacidade de desempenhar a sua função.
• Estes métodos visam essencialmente a detecção de defeitos superficiais ou defeitos internos que constituem uma descontinuidade estrutural, fissuras, poros, impurezas, etc.
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Princípios das inspecções por Ultra - Sons
• Ultra-som tem uma frequência acima dos 20 quilohertz (kHz).• Os transdutores de ultra-sons vulgarmente utilizados baseiam-
se no efeito piezoeléctrico (piezo:pressão ;electron:âmbar).• A transmissão de ultra-sons através de materiais
piezoeléctricos efectua-se aplicando uma DDP alternada às faces de um cristal inicialmente em repouso, em consequência, o cristal expande e contrai alternadamente a uma frequência constante.
• As vibrações ultrasónico deixam a sonda e são administradas no material a ser testado por um “couplant”, normalmente graxa, óleo, água, pasta, ou gelatina.
• A recepção do eco desencadeia vibrações nos átomos da rede cristalina, gerando assim uma DDP eléctrtica.
• As ondas ultrasónicas propagam-se concêntricamente.
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VISUALIZAÇÃO DO PRINCÍPIO
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• A vantagem da tecnologia dos ultra sons é de fácil compreensão. São ondas de alta frequência e baixo comprimento de onda.
• 1 - Os ultra -sons são muito direccionais.• 2 - Os Ultra-sons podem ser facilmente bloqueados e
protegidos.• 3 - Pode-se utilizar este método em ambientes muito
ruidosos.• 4 - Cargas ultrasonicas providenciam uma aviso
antecipado de potencial problemas.• 5 - O equipamento é de fácil uso.
As Vantagens do Método dos Ultra - Sons
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Exemplo de cálculo do comprimento de onda á saída do transdutor para um feixe de 3MHs que
se propaga a uma velocidade de 4000 m/s no cristal:
• f=V/ =V/f = =1.33mm
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Aplicações
• Inspecção em tubos de aço,titanium ...• Inspecção em soldaduras entre tubos de aço.• Inspecção em fibras ( carbono,amido,vidro…).• Inspecção em navios que possuem válvulas de
pressão .• Teste do módulo de elasticidade em cerâmicas
de alta performance .
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Limitações
• Existem casos em que a expessura da chapa é demasiado reduzida, assim,as ondas de som propagam-se no meio posterior á chapa e não são reflectidas. Deste modo a soldadura é caracterizada como livre de defeitos.
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Desvantagens
• Cavitação – formação de bolhas de gás(microbubble).
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Time-of-Flight Diffraction (TOFD)
• As vantagens deste método inclui:• Velocidade de aplicação (tipicamente um ratio de
scanning de cerca de 10 - 20 pés por hora).• Capacidade de detecção do defeito e do tamanho
deste.• Fácil calibração dos instrumentos.• Grande probabilidade da detecção do defeito.• Ocorrências elevadas da detecção do tamanho do
defeito e natureza deste.• Totalmente digitalizada a gravação e imagens,
guardados num arquivo que contem todos os resultados e dados do ensaio.
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ILUSTRAÇÃO DO TOFD
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Imagem em tempo real do TOFD
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Imagem já tratada no TOFD
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• Na construção naval:
• Dimensões e formas das estruturas
• Defeitos na construção soldada
• Defeitos da protecção superficial
• Estanquicidade do casco, compartimentos e tanques
• Alinhamento de equipamentos e componentes dinâmicos
• Na reparação naval:• Desgaste mecânico• Desgaste por corrosão e
defeitos de protecção superficial
• Estanquicidade do casco, compartimentos e tanques
• Alinhamentos de equipamentos e componentes dinâmicos
• Detecção de fendas devidas a esforços dinâmicos (fadiga)
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Inspecção durante o processo de aplicação dos
Risers
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Transdutor:
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Risers de águas profundas
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Aplicações em outras áreas:
• Oftalmologia• Obstectrícia• Estudos cardíacos,
através do efeito Doppler