Apostila de Medição de Espessura de Parede-Ultrassom 2018

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INTERVENÇÃO SUBAQUÁTICA 
MEDIÇÃO DE ESPESSURA DE PAREDE 
(ULTRASSOM) 
André Luiz Nicolau 
2018
Intervenção Subaquática 
Medição de Espessura de Parede - Ultrassom 
André Luiz Nicolau 
2 
SUMÁRIO 
1. Princípios básicos 03 
2. Finalidade do ensaio 03 
3. Campo de aplicação 03 
4. O ultrassom e outros métodos 03 
5. Aplicação específica do ultrassom 03 
6. Vantagens do uso do ultrassom 04 
7. Ondas 04 
7.1 Conceito de ondas 04 
7.2 Natureza das ondas 06 
7.3 Tipos de ondas 07 
7.4 Elementos de uma onda 08 
7.5 Ondas sonoras 09 
8. Propagação das ondas elásticas 10 
8.1 Modo e formas de ondas 11 
8.2 Interfaces e ondas planas 12 
8.3 Incidência perpendicular em interfaces planas 12 
8.4 Incidência oblíqua em interfaces planas 13 
9. Atenuação sônica 15 
9.1 Espalhamento 15 
9.2 Absorção 15 
10. Geração das ondas ultrassônicas 15 
11. Construção do transdutor 17 
11.1 Tipos de transdutores 17 
Transdutor de cristal único 18 
Transdutor de duplo cristal 19 
Transdutor angular 20 
12. Geometria do campo sônico 21 
13. Métodos de exame por ultrassom 24 
Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco 24 
Técnica da Transparência 24 
Técnica de Imersão 25 
Método de tempo de trânsito 25 
14. Funcionamento do medidor de espessura digital 26 
15. Procedimento para medição de espessura (Cygnus) 27 
Objetivo 27 
Definição 27 
Material, faixa de espessura, diâmetro e raio de curvatura 27 
Aparelho 28 
Características do cabeçote 28 
Método de calibração 29 
Teste do aparelho 31 
Preparação da superfície 32 
Acoplante 33 
Descrição da execução do exame 33 
Sistemática de registro dos resultados 35 
Registro dos resultados 35 
14. Referências bibliográficas 35 
15. Anexo 37 
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Medição de Espessura de Parede - Ultrassom 
André Luiz Nicolau 
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MEDIÇÃO DE ESPESSURA DE PAREDE 
1. Princípios básicos
O ensaio por ultrassom se baseia na propriedade de reflexão das ondas sonoras, 
ao incidirem na superfície de separação de dois meios que possuem propriedades 
acústicas diferentes (impedância acústica, densidade, granulometria, velocidade de som 
, etc.). 
2. Finalidade do ensaio
Utilização de ondas mecânicas com o objetivo de dimensionar os efeitos da 
corrosão e/ou erosão sobre uma superfície metálica, verificando também as condições 
da estrutura em relação ao projeto. 
3. Campo de aplicação
Este exame é utilizado toda vez que for preenchida pelo menos uma das 
seguintes condições: 
- Na primeira inspeção programada para se obter as espessuras de referência e para se 
verificar as condições de construção e montagem, quando não disponíveis antes da 
instalação; 
- Para avaliação e acompanhamento da corrosão alveolar como definida na Norma 
ABNT NBR 16244 Inspeção Subaquática; 
- Em locais em que, através da inspeção visual, for detectada abrasão com perda de 
material; 
- Em locais sujeitos a erosão interna. 
4. O ultrassom e outros métodos de ensaios
O ultrassom é uma técnica de ensaio não destrutivo que vem sendo muito 
utilizado, principalmente em instalações marítimas. Na maioria dos casos, os ensaios 
são aplicados em aços-carbonos, em menor porcentagem em aços inoxidáveis. 
Na inspeção submarina é muito utilizado para dimensionar a perda de espessura 
de parede de uma superfície metálica, quando desgastada por um processo corrosivo ou 
abrasão, complementando assim o relatório de inspeção visual. 
5. Aplicação específica do ultrassom
Por ser a técnica ultrassônica um fenômeno basicamente mecânico, é 
particularmente adaptável para determinação da integridade estrutural de materiais e 
equipamentos do campo industrial e de engenharia. Suas principais aplicações são: 
- Detecção de defeitos no material e em soldas de equipamentos e estruturas 
industriais; 
- Medições de espessura; 
- Determinação de dureza e módulo de elasticidade; 
- Estudo de estruturas metalográficas. 
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6. Vantagens e desvantagens do uso do ultrassom
- Alta sensibilidade, permitindo detecção de pequenos defeitos; 
- Grande poder de penetração, permitindo o exame de paredes de grande espessura; 
- Possibilidade de determinação da posição e do tamanho dos defeitos com pequena 
margem de erro; 
- Rápida resposta, permitindo automatização do processo; 
- Não necessita acesso a ambos os lados da superfície a ser inspecionada; 
- Na inspeção de peças, o inspetor tem que ter bom conhecimento teórico e 
experiência; 
- Dificuldade na obtenção de registro permanente do ensaio; 
- Componentes com pequena espessura dificultam a realização do teste, e 
- A peça a ser ensaiada necessita de uma preparação prévia de sua superfície. 
7. Ondas
7.1 – Conceito de onda 
Onda é uma perturbação que se propaga em um meio. Considere duas pessoas 
segurando as extremidades opostas de uma corda flexível. Uma pessoa sacode 
bruscamente a corda para cima e, em seguida, para baixo, provocando neste ponto uma 
perturbação. Este movimento brusco origina uma sinuosidade que se movimenta ao 
longo da corda, no sentido da outra pessoa. A corda é um meio elástico que, sofrendo 
uma modificação, tende a retornar à sua posição inicial. Assim, a pessoa, ao sacudir a 
corda, provoca uma modificação nesta extremidade. Mas como esta tende a retornar à 
sua posição inicial, a perturbação se afasta do ponto onde foi originada. 
Neste exemplo, a perturbação denomina-se pulso e o movimento do pulso 
constitui uma onda. A mão da pessoa, ao movimentar a extremidade, constitui a fonte e 
a corda é o meio elástico onde a onda se propaga. 
Um pedaço de cortiça flutuando na superfície da água não será transportado 
durante a passagem da onda. Verifica-se que o pedaço de cortiça se movimenta para 
cima e para baixo. O fato da cortiça se movimentar indica que a onda lhe cedeu energia. 
Esta é uma característica fundamental de todas as ondas que ocorrem na natureza. 
 
 
Uma onda transfere energia de um ponto a 
outro, sem o transporte de matéria entre os pontos. 
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Em relação à direção de propagação da energia nos meios materiais elásticos, as 
ondas são classificadas em: 
 
 
- Unidimensionais: quando se propagam numa só direção, como ondas em cordas; 
 
 
 
 
 
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- Bidimensionais: quando se propagam ao longo de um plano, como ondas na 
superfície da água; 
 
 
 
 
 
- Tridimensionais: quando se propagam em todas as direções, como as ondas 
sonoras no ar atmosférico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.2 – Natureza das ondas 
 
 Quanto à sua natureza, as ondas se classificam em mecânicas e 
eletromagnéticas. 
Ondas mecânicas são aquelas originadas pela deformação de uma região de um 
meio elástico e que, para se propagarem, necessitam de um meio material. Daí tiramos a 
seguinte conclusão: 
 
 
 
 
 
As ondas mecânicas não se propagam no vácuo. 
 
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As ondas em cordas e na superfície da água são exemplos de ondas mecânicas. 
Outro exemplo muito importante é a onda sonora que se propaga nos gases, líquidos e 
sólidos. 
Ondas eletromagnéticas são aquelas originadas por cargas elétricas oscilantes, 
como, por exemplo, elétrons oscilando na antena transmissora de uma estação de rádio 
ou TV. Elas não necessitam obrigatoriamente de um meio material para se propagarem. 
 
 
 
 
 
 
A luz visível emitida por uma lanterna é um exemplo de onda eletromagnética. 
Outros exemplos são as ondas de rádio, as microondas, os raios x e os raios . 
 
7.3 – Tipos de ondas 
 
 Denominam-se ondas transversais aquelas em que a direção de vibração da 
onda é perpendicular à direção de propagação. Ondas que sepropagam em uma corda e 
ondas eletromagnéticas são exemplos de ondas transversais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onda transversal 
 
Denominam-se ondas longitudinais aquelas em que a direção de vibração da 
onda coincide com a direção de propagação. O som se propaga nos gases e nos líquidos 
através de ondas longitudinais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Onda longitudinal 
 
As ondas eletromagnéticas propagam-se no 
vácuo e nos meios materiais. 
 
PROPAGAÇÃO 
VIBRAÇÃO 
ÁREAS DE COMPRESSÃO 
PROPAGAÇÃO/DIREÇÃO 
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7.4 – Elementos de uma onda 
 
 Em ondas que se propagam na superfície de um lago, os pontos mais altos das 
mesmas são denominados cristas e os pontos mais baixos vales. A distância entre duas 
cristas adjacentes ou entre dois vales adjacentes permanece constante ao longo da corda, 
constituindo o comprimento de onda, sendo representada pela letra grega  ( lambda ). 
 
 
Cristas: são os pontos mais altos das ondas (A e C). 
Vales: são os pontos mais baixos (B e D). 
Comprimento de uma Onda (): é igual à distância entre duas cristas ou dois vales 
consecutivos (AC ou BD). 
Amplitude de uma onda ( a ) – expressa a quantidade de energia transportada pela 
onda, medida em decibéis ( dB ). 
Ciclo - movimento completo de um ponto qualquer da onda, saindo de sua posição 
original e voltando a ela. 
Frequência - é o número de vezes que determinado fenômeno se repete na unidade de 
tempo. Usualmente é expressa em Hertz e um hertz é igual a 1 ciclo/s (1 ciclo/s =1 
Hertz, 1.000 ciclos/s = 1 KiloHertz, 1.000.000 ciclos/s = 1 MegaHertz) 
 
 
 
 
 
f = 1/T 
f – frequência. 
T – período: menor intervalo de tempo da repetição de um fenômeno. 
 
 
V =  . f 
 
V – Velocidade do som no meio. 
- Comprimento da onda. 
f – frequência. 
 
 
 
 
A frequência de uma onda é sempre igual 
à frequência da fonte que a emitiu. 
A frequência é inversamente proporcional 
ao comprimento da onda. 
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7.5 – Ondas sonoras 
 
 O som é um tipo de energia mecânica que coloca as partículas do meio em 
movimento. A propagação do som se dá através de movimentos periódicos das 
partículas componentes da matéria. Podemos criar uma onda na coluna de ar situada 
dentro de um tubo, pelo movimento periódico, para frente e para trás, de um êmbolo. As 
moléculas de ar no tubo são alternadamente comprimidas e expandidas. O resultado é 
uma onda longitudinal se propagando no ar do tubo. 
As ondas longitudinais de pressão, que se propagam no ar ou em outros meios, 
são denominadas ondas sonoras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.5.1- Faixas de frequência acústica 
 
 Um ouvido normal é excitado por ondas sonoras de frequências entre, 
aproximadamente, 20Hz e 20.000Hz. Quando a frequência é menor que 20 Hz, as 
ondas denominam-se infrassônicas e quando maior que 20.000 Hz, ultrassônicas. O 
ultrassom é utilizado tanto no Ensaio por Ultrassom como na Medição de Espessura de 
Parede porque o som em alta frequência tem um poder de penetração maior. 
A velocidade de uma onda em um determinado 
material é constante e independe da frequência; 
depende apenas do material e do tipo de onda. 
 
Êmbolo 
Moléculas de ar comprimidas 
 
As ondas sonoras têm origem mecânica, pois são 
produzidas por deformações em um meio elástico. 
Portanto, as ondas sonoras não se propagam no vácuo. 
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Obs.: A frequência normalmente usada para testar peças de aço está entre 1 e 25 MHz. 
 
7.5.2- Velocidade do som 
 
 Durante uma tempestade, o trovão é ouvido apenas vários segundos após se ver 
o relâmpago. Quando ouvimos um avião a jato passar sobre nós e tentamos localizá-lo 
olhando para direção do som, percebemos que a linha de visão cai a uma distância 
considerável atrás do avião. 
 Estes fatos nos mostram que o som se propaga através do ar com uma 
velocidade extremamente pequena, comparada com a velocidade da luz. A velocidade 
do som no ar a 15 graus centígrados é de 340 m/s. Esta velocidade no ar e em outros 
gases é relativamente pequena pelo fato das moléculas que se movimentam terem de 
chocar-se umas com as outras a fim de propagar a onda longitudinal de pressão. 
 Nos líquidos e nos sólidos, onde as moléculas estão mais próximas uma das 
outras e interagem mais intensamente, a velocidade do som é bem maior do que em um 
gás. A 0 grau centígrado a velocidade do som na água do mar é 1450 m/s, enquanto que 
no aço varia de 3245 a 5960 m/s (dependendo do tipo de onda). 
 
8. Propagação de ondas sonoras 
 
 A propagação das ondas sonoras num determinado meio ocorre por intermédio 
das oscilações das partículas que compõe esse material. Em um corpo elástico, essas 
partículas individuais são mantidas na sua posição por intermédio das chamadas forças 
elásticas. Quando uma pertubação atua sobre uma dessas partículas, ela se desloca da 
sua posição de equilíbrio e oscila. Como ela está ligada às partículas vizinhas por 
intermédio das forças elásticas, essa excitação é transmitida para as outras partículas. É 
assim que o movimento se propaga através do sólido, constituindo uma onda elástica. 
É importante resaltar que uma onda transfere energia de um ponto a outro, sem o 
transporte de matéria entre os pontos, ou seja, cessado o movimento de oscilação, cada 
partícula volta à sua posição de equilíbrio. Assim, o que se propaga através do corpo 
elástico é apenas o estado de movimento. 
 Outro fator importante, é que a velocidade com que as ondas elásticas se 
propagam em um dado material é constante e independe da frequência. A velocidade de 
uma onda é uma constante que depende apenas do material e do tipo de onda. 
 
 
 
 
Partículas de um sólido mantidas unidas pelas forças elásticas 
 
 
 
 
Infrassônicas Ouvido Humano Ultrassônicas Não se Propaga no Ar 
20Hz 20kHz 0,5MHz 
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8.1 Modo e formas de ondas 
 
Como visto anteriormente, dependendo do tipo de excitação e do material, 
diversos modos de ondas sônicas podem ocorrer: 
 
Ondas longitudinais: o movimento oscilatório das partículas se dá no mesmo sentido 
que a propagação da onda. Também é chamada de onda de compressão. 
 
Ondas transversais: o movimento das partículas se dá na direção perpendicular à 
direção de propagação da onda. A onda transversal é também denominada de onda de 
cizalhamento, devido ao movimento relativo entre dois planos de partículas do 
material, durante sua propagação. As ondas transversais praticamente não conseguem se 
propagar em líquidos e gases, pois estes materiais opõem uma resistência muito 
pequena ao cizalhamento. 
 
 
 
 
 
 
 
Material 
Ondas Longitudinais 
velocidade (m/s) 
Ondas Transversais 
velocidade (m/s) 
Ar 330 - 
Alumínio 6300 3100 
Cobre 4700 2300 
Ouro 3200 1200 
Aço 5900 3200 
Aço inoxidável 5800 3100 
Aço fundido 4800 2400 
Água 1480 - 
Prata 3600 1600 
 
Exemplos de velocidades de propagação das ondas longitudinais e transversais 
(Fonte: Ultrasonic Testing, Krautkramer) 
 
 Nos ensaios por ultrassom as ondas longitudinais e transversais são as mais 
utilizadas, mas outros tipos de ondas elásticas também são utilizadas: 
 
- Ondas superficiais ou ondas de rayleigh: são ondas que se propagam na superfície 
dos sólidos. Tem pouca penetração (não maior que seu comprimento de onda). São 
utilizadas na inspeção de camadas finas que recobrem outros materiais. Possuem 
velocidade de propagação em torno de 90% da velocidade de uma onda transversal. As 
ondas superficiais que se propagam em movimento paralelo à superfíciee transversal 
em relação à direção de propagação são denominadas ondas de Love. 
 
- Ondas de lamb: são utilizadas para ensaiar chapas planas na localização de 
laminações. O comprimento de onda é próximo da espessura da chapa ensaiada. São 
utilizadas na inspeção de chapas finas. 
A velocidade da onda longitudinal é sempre superior à 
velocidade da onda transversal, em qualquer material. 
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8.2 Interfaces e ondas planas 
 
 As ondas longitudinais e transversais são ditas ondas planas, porque todas as 
partículas situadas em um plano paralelo à superfície geradora encontram-se no mesmo 
estado de movimento. 
No estudo da propagação do som nos materiais devemos levar em consideração 
vários fenômenos como reflexão, refração, conversão de modo e interferência, que 
tornam esse contexto bastante complexo. Para facilitar o aprendizado, serão 
apresentados modelos simples desses fenômenos que permitam uma fácil visualização 
dos mesmos. Chamamos de interface o plano ou superfície que separa dois meios de 
propriedades diferentes. 
 
8.3 Incidência perpendicular em interface plana 
 
 Para iniciarmos esse estudo é importante definirmos uma propriedade que os 
materiais possuem que é a chamada impedância acústica. A impedância acústica 
exprime a quantidade de energia sônica que se reflete e se transmite para o meio. 
 
 =  . v 
Onde: - é a impedância acústica 
  - é a massa específica do meio. 
v – a velocidade do som no meio. 
 
A quantidade de energia sônica que é transmitida e refletida pela interface entre 
dois materiais diferentes é determinada pela impedância acústica dos dois materiais. 
Caso as impedâncias acústicas sejam similares, não haverá reflexão. Quanto maior a 
diferença entre elas, maior será a reflexão. Pode ser calculada utilizando as seguintes 
fórmulas: 
R = (Z2 – Z1)
2
 / (Z2 + Z1)
2 
 - Energia Refletida 
T = 1- R - Energia Transmitida 
 
Vamos ver agora como se comporta uma onda sônica incidindo 
perpendicularmente em uma interface plana. 
 
Onda sônica incidindo perpendicularmente em uma interface plana 
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8.4 Incidência oblíqua em interface plana 
 
Quando uma onda sônica incide em uma interface formando um ângulo oblíquo 
com a normal, podemos ter duas situações: ou a onda é transmitida (refratada) ou é 
refletida. 
 
Reflexão e refração de uma onda sônica com incidência oblíqua 
 
A direção que essas ondas tomam, quer sejam refletidas ou refratadas, pode ser 
calculada por uma lei chamada de Lei de Snell. 
 
 SEN1 = V1 
 SEN2 V2 
 
 
 Vamos imaginar a seguinte situação: uma onda sônica se propaga de um meio 1 
onde a velocidade de propagação é de 1,5km/s e incide num meio 2 onde a velocidade 
de propagação é de 6km/s. Sendo o ângulo de incidência igual a 10, calcule o ângulo 
de refração do meio 2. 
V2/ V1= 4. Para i = 10, SEN i = 0,17, assim: 
 
SENr = 4 X 0,17 = 0,68  t = 43 
 
 
Neste exemplo a onda transmitida se desloca com maior velocidade no meio 2, 
possuindo portanto um ângulo de refração maior que o de incidência. 
 
 
 
 
 
 
LEI DE SNELL 
Maior velocidade do som no material 
corresponde a um maior ângulo. 
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Quando uma onda sônica incide e reflete no mesmo material com o mesmo tipo 
de onda (longitudinal ou transversal), ela possuirá uma mesma velocidade e 
consequentemente: 
 
 
SEN  i / SEN  r = 1   i =  r 
 
 
Isto quer dizer que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. 
Entretanto, existem casos em que a onda refletida pode ser de um tipo diferente da onda 
incidente. Nessas situações, apesar da reflexão ocorrer num mesmo material, a onda 
refletida tem velocidade diferente e, portanto, um ângulo diferente também. 
 
 
 
 
 
 
 
A figura abaixo apresenta um resumo de todas as situações que podem ocorrer 
quando uma onda sônica incide obliquamente sobre uma interface. 
 
 
 
 
Reflexão, refração e conversão de modo 
 
 
Conversão de Modo: ondas longitudinais podem 
se transformar em transversais e vice-versa. 
 
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9. Atenuação sônica 
 
A perda de energia sônica durante a passagem do som em um material é 
ocasionada principalmente pelos fenômenos da dispersão e absorção. Esses dois 
fenômenos combinados acarretam o enfraquecimento do som, ao atravessar um 
determinado material, ocasionando a chamada atenuação sônica. 
 
9.1 Dispersão 
 
 A dispersão ocorre devido as reflexões que o som sofre ao passar por interfaces 
existentes no interior da peça, geradas pelas heterogeneidades do material. Esse 
fenômeno impede o retorno de grande parte do feixe sônico para equipamento de 
ultrassom. Os fatores mais comuns que causam o espalhamento são: 
 
- Acoplamento incorreto entre a peça e o cabeçote do equipamento; 
- Peça possuindo a superfície muito irregular; 
- Tamanho dos grãos que constituem o material; 
- Presença de inclusões metálicas, poros, etc. 
 
9.2 Absorção 
 
A energia não pode ser criada ou destruída. O que podemos fazer é transformá-la 
de um tipo de energia para outro. Quando o som atravessa um material, ele movimenta 
as partículas do meio como já foi visto. Para as partículas se movimentarem parte da 
excitação é transformada em energia cinética e depois dissipada na forma de calor. A 
absorção é a transformação da energia sônica em calor. Esta aumenta com o 
aumento da frequência (maior frequência menor penetração, menor frequência maior 
penetração). 
 
10. Geração das ondas ultrassônicas 
 
 Para que o som seja transmitido através de um material é necessário que as 
partículas do meio sejam excitadas. Uma maneira bem simples de se fazer isso é 
golpeando a peça com um martelo. Acontece que nesse tipo de vibração, o som se 
propaga pela peça em todas as direções, como no caso de uma pedra que é lançada na 
superfície de um lago, criando ondulações. 
 Na inspeção utilizando a técnica do ultrassom é necessário que som transmitido 
para o interior da peça seja focado e direcionado. Isso é feito utilizando um 
equipamento que possui um cristal que vibra quando submetido a um potencial elétrico. 
Nesta forma de geração de ondas, o som se propaga tendo pouca divergência, sendo 
assim mais adequado para realizar esse tipo de teste. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O mecanismo que transforma uma forma de 
energia em outra é chamado de transdutor ou 
cabeçote. 
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No nosso caso específico, é utilizado dentro do transdutor um cristal de quartzo 
que possui o chamado efeito piezelétrico. 
 
Piezeletricidade – fenômeno observado em certos cristais anisotrópicos nos quais 
deformações mecânicas provocam polarizações elétricas seguindo determinadas 
direções. 
Anisotropia - qualidade de certos cristais de reagir diferentemente segundo a direção de 
propagação de um determinado fenômeno físico (propagação do som, luz, calor, etc.). 
 
Em 1880, os irmãos Curie (Pierre e Jacques) constataram experimentalmente, 
que determinados materiais cortados em formato de lâmina (como o cristal de quartzo), 
quando submetidos a uma carga mecânica, produziam uma diferença de potencial que 
podia ser detectada por um voltímetro como mostra a figura abaixo. Desta maneira o 
cristal é capaz de converter um sinal mecânico em um sinal elétrico e quanto maior for a 
pressão exercida maior será a voltagem produzida. 
 
 
 
 
Jacques e Pierre Curie 
 
 
 
No ano seguinte, Gabriel Lippmann descobriu que 
o inverso da observação dos irmãos Curie também era 
verdadeiro.Quando é aplicada uma diferença de potencial 
a um cristal de quartzo, o mesmo sofre uma deformação 
proporcional à voltagem. Desta forma o cristal de quartzo é 
também capaz de converter um sinal elétrico em um sinal 
mecânico. Como os dois efeitos estão muito relacionados 
entre si, normalmente nos referimos a ambos como efeito 
piezelétrico. 
 
 
 
Efeito Piezelétrico 
 
 
 
 
 
 
Se aplicarmos a um cristal piezelétrico uma voltagem alternada 
de uma certa frequência, o cristal irá vibrar com a mesma frequência. 
Esta é a maneira pela qual as ondas ultrassônicas são geradas em um 
transdutor. 
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 Existem vários materiais com propriedade piezelétrica e os mais utilizados são: 
 
- Quartzo: pode ser natural (barato e resistente) ou construído artificialmente; 
- Sulfato de Lítio: cristal construído artificialmente (bom receptor). É sensível a 
temperatura e pouco resistente; 
- Cerâmica polarizada: vários tipos são usados comumente como o titanato de bário 
(bom emissor), metaniobato de chumbo, zirconato-titanato de chumbo (PTZ), etc. 
 
11. Construção do transdutor 
 
O transdutor ultrassônico é construído de maneira a produzir uma forma de onda 
adequada para o tipo de teste a ser realizado. É formado pelo cristal, pelas conexões 
elétricas e por uma carcaça de proteção. O interior desta carcaça é normalmente 
preenchido por um material absorvente sônico que tem a finalidade de amortecer as 
vibrações do cristal e evitar reflexões internas no transdutor. No transdutor o cristal é 
envolvido por um material metálico que permite que um potencial elétrico seja aplicado 
nele e retorne depois sendo detectado pelo mecanismo do equipamento. 
 
 
Corte parcial de um cabeçote mostrando os componentes internos 
 
Para garantir a passagem do feixe sônico 
para o interior do material, torna-se indispensável a 
utilização de um meio de transmissão entre a 
superfície do transdutor e a superfície da peça. 
Qualquer camada de ar entre o transdutor e a peça 
irá provocar uma reflexão total do feixe sônico. Este 
meio de transmissão é chamado de acoplante e 
pode ser constituído de água, óleos, graxas e outros 
materiais líquidos ou pastosos. Quanto mais rugosa 
for a superfície da peça, mais viscoso deve ser o 
acoplante para permitir uma transmissão com a 
menor perda possível de feixe sônico incidente. A 
quantidade de energia transmitida e refletida pode 
ser determinada através das impedâncias acústicas 
do transdutor, do acoplante e do material da peça. 
 
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11.1 Tipos de transdutores 
 Transdutor normal ou reto 
 
 Neste tipo de cabeçote, o cristal é instalado num plano paralelo à superfície da 
peça que vai ser ensaiada, fazendo com que o som penetre numa direção perpendicular 
(normal) à mesma. Possui um único cristal que é utilizado para transmitir o feixe sônico 
e recebe-lo de volta. No início do processo, o cristal produz um pulso de ondas 
ultrassônicas e então, durante certo período, fica aguardando o retorno do sinal (eco). 
Por esse motivo essa técnica de ensaio é chamada de “pulso-eco”. Normalmente, o 
cristal é protegido do desgaste ocasionado pelo atrito com a peça, por uma fina 
membrana de borracha ou camadas fixas de epóxi enriquecido com óxido de alumínio. 
 
 
 
Transdutor normal 
 
Os transdutores normais são geralmente circulares, com diâmetros de 5 a 24mm, 
com frequência de 0,5; 1; 2; 2,5; 5 e 6 MHz. 
 
Vantagens 
 
- Possui boa resolução; 
 
- É indicado para inspecionar chapas espessas (maiores do que 40 mm). 
 
Limitações 
 
- Pouca resolução próximo da superfície da peça; 
 
- Não inspeciona chapas finas com boa resolução. 
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 Transdutor duplo-cristal ou SE 
 
 Este tipo de cabeçote é construído basicamente da mesma forma que o cabeçote 
normal. No duplo cristal, ao contrário do anterior, um dos cristais transmite o som para 
a peça (é o emissor) e o outro apenas recebe o som que retorna da peça (é o receptor), 
estando dispostos em um plano paralelo ao da peça. Os dois trabalham em conjunto mas 
não possuem ligação elétrica ou acústica. São isolados por um divisor sônico que 
impede a passagem do sinal de um lado para o outro. Esse cabeçote é utilizado na 
inspeção ou medição de materiais de espessura reduzida e também para detectar 
descontinuidades próximas da superfície do material, onde transdutores retos e 
angulares não apresentam uma resposta clara. É o transdutor mais utilizado e indicado 
nas medições de espessura de parede. 
 
 
 
Transdutor duplo-cristal 
 
Vantagens 
 
- Boa resolução na supercície da peça; 
- Inspeciona peças finas. 
 
Limitações 
 
- Sapatas espessas reduzem a intensidade do sinal 
- Alcance limitado; 
- Usado normalmente para chapas finas (menores que 40 mm de espessura). 
 
Os dois tipos de transdutores já apresentados introduzem ondas longitudinais no 
material inspecionado e são, por este motivo, chamados de transdutores normais 
(incidência perpendicular). 
 
 
 
 
 
Todo transdutor gera ondas longitudinais. 
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 Transdutor angular 
 
 Neste tipo de transdutor o cristal é disposto em ângulo em relação ao plano da 
peça que será examinada. O ângulo é obtido, interpondo entre o cristal piezelétrico e a 
superfície uma cunha de plástico. A cunha pode ser fixa, estando englobada pela 
carcaça ou pode ser trocada. Os cabeçotes angulares mais utilizados para a inspeção de 
peças de aço são os de 35, 45, 60, 70 e 80 graus. Esses ângulos só são válidos na 
inspeção de peças de aço. Para outros materiais, os novos ângulos podem ser calculados 
pela Lei de Snell. 
 O cabeçote angular, gera uma onda longitudinal que atravessa uma cunha de 
material plástico e incide sobre a superfície da peça com um ângulo diferente de 90. 
Ocorrem, portanto, os fenômenos de reflexão, refração e conversão de modo 
(longitudinal para transversal) já analisados. O transdutor angular é usado para 
inspecionar soldas e para detecção de descontinuidades posicionadas 
perpendicularmente à superfície da peça. 
 
 
 
Transdutor angular 
 
 
 
Comparação entre transdutores normais e angulares 
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12. Geometria do campo sônico 
 
O cristal transmite às partículas da peça que está sendo ensaiada seu próprio 
movimento com uma fase e uma amplitude idêntica em todos os pontos de sua 
superfície. 
Para melhor entendermos esses fenômenos, imaginemos a superfície do cristal 
constituída de infinitos pontos oscilantes de maneira que cada ponto produz ondas 
mecânicas. À semelhança de uma pedra que cai em um lago, cada ponto do cristal 
piezelétrico produzirá ondas esféricas que se propagarão pelo meio. 
 
 
 
 
 
Campo sônico próximo da face do cristal 
 
 Como podemos observar no desenho acima, existe uma interferência grande 
entre as ondas que são geradas nos pontos representados na figura. A medida em que 
essas ondas se afastam da origem, essas interferências vão atenuando e desaparecendo, 
se transformando em uma só frente de ondas. 
Essa região onde as interferências se manifestam é denominada de Campo 
Próximo (N) ou Zona de Fresnel. A extensão do campo próximo depende do diâmetro 
do cristal e do comprimento de onda () da vibração (cristal com diâmetro grande, 
maior campo próximo). O campo próximo pode ser calculado pela seguinte fórmula: 
 
 
 
 
 
 
Def = diâmetro efetivo do cristal. É a área acusticamente efetiva do cristal, que 
depende de sua forma geométrica. Nos cristais circulares, Def = 0,97 x diâmetro do 
cristal. Para cristaisretangular, Def = 0,97 x metade do comprimento do lado maior 
do cristal. 
 = comprimento de onda. 
f = frequência ultra-sônica. 
v = velocidade de propagação do som que é igual a  x f. 
Campo Próximo = D ef
2
 / 4. ou D ef
2
.f / 4.v 
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22 
Exemplo: calcular o campo próximo de um cristal que tem 08 mm de diâmetro e que 
trabalha numa frequência de 4MHz numa peça de aço onde a velocidade de propagação 
do som é de 5.900m/s. 
 
N = D ef
2
(mm) / 4. (mm) ou N = D ef
2
 (mm).f (Hz) / 4.v (mm/s) 
N = (8x0,97)
2
 / 4 x 1,475  N = 60,21/5,9 
N = 10,2mm 
 
A região do campo próximo se constitui em uma dificuldade para o inspetor na 
avaliação ou detecção de pequenas descontinuidades (menores que o diâmetro do 
transdutor) que estão situadas nesta região próxima do transdutor. 
 
A próxima região do campo sônico é o campo longínquo (também chamado de 
campo distante ou Zona de Fraunhofer), sendo a região do feixe sônico onde as 
ondas começam a divergir e perder intensidade (diminuição da pressão sônica) a medida 
em que se afastam do cristal. Nessa região qualquer descontinuidade compatível com o 
comprimento de onda pode ser detectada. 
 
Um cristal plano circular vibrando em contato com a superfície de um material, 
transmite ondas longitudinais para o seu interior, apresentando um perfil aproximado 
como o mostrado na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zonas de tansmissão do ultrassom 
 
No campo sônico representado acima, podemos identificar, para fins didáticos, 
as seguintes regiões: 
 
1- campo próximo, que é a região onde pequenas descontinuidades são difíceis de 
serem localizadas; 
2- região onde descontinuidades maiores podem ser localizadas; 
3- região onde qualquer descontinuidade com tamanho compatível com o 
comprimento de onda pode ser detectada. 
 
Campo Próximo Campo Distante
1 2 3
Campo Próximo Campo Distante
1 2 3
 
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Divergência do campo sônico: é a perda de parte da intensidade da energia sônica ao 
se afastar da fonte emissora das vibrações. A divergência do feixe sônico é 
inversamente proporcional a frequência e ao diâmetro do cristal, ou seja, cristais com 
maior diâmetro, menor divergência e cristais com menor diâmetro, maior divergência. 
 
13. Métodos de exame por ultrassom 
 
 O ensaio por ultrassom pode ser realizado pelo contato direto entre o cabeçote e 
a peça ou então por imersão, onde uma camada de água entre o cabeçote e o material a 
ser ensaiado, além de funcionar como acoplante, faz com que o campo próximo do 
cabeçote fique fora da peça ensaiada. Serão descritas agora as principais técnicas. 
 
 Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco 
 
Nesta técnica o equipamento gera ondas ultrassônicas em intervalos regulares 
que se propagam no material a ser inspecionado, até encontrar uma superfície refletora. 
As ondas refletidas retornam ao transdutor que converte a energia mecânica em pulsos 
elétricos que são processados e apresentados na tela do aparelho. Utiliza apenas um 
transdutor que é responsável pela emissão e recepção das ondas ultrassônicas, sendo 
acoplado em apenas um lado da peça ensaiada. Neste ensaio a descontinuidade é 
localizada, dimensionada e verificada a sua profundidade. 
 
 
Técnica do Pulso-Eco 
 
 
 Técnica da Transparência 
 
Utiliza dois transdutores separados e acoplados nos lados da peça, um atuando 
como emissor e o outro como receptor. Para que a técnica seja executada de forma 
correta, é necessário que os dois transdutores sejam deslocados mantendo-se um 
alinhamento perfeito. Um voltímetro acoplado à unidade receptora, acusará através da 
queda da voltagem medida, a presença de uma descontinuidade entre os dois 
transdutores. Entretanto, como não é medido o tempo de trânsito, não é possível 
determinar a profundidade na qual encontra-se a descontinuidade, sua extensão ou 
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24 
localização. É simplesmente um teste do tipo passa não passa podendo assim o inspetor 
estabelecer critérios de aceitação do material fabricado. Este ensaio é aplicado a 
chapas, barras fundidas ou forjadas, e em alguns situações em soldas. Este método é 
mais utilizado nas inspeções automatizadas do que nas manuais. 
 
 
 
 Técnica de Imersão 
 
Técnica que utiliza um transdutor de imersão à prova d'água, que está preso a um 
dispositivo. O transdutor se movimenta tanto na distância em relação a peça quanto na 
inclinação do feixe sônico que entra na superfície da peça. A peça a ser ensaiada é 
imersa em um tanque com água, proporcionando assim, acoplamento sempre 
homogêneo. 
 
 
 
Cabeçote de imersão 
 
Tempo de trânsito 
 
Este método é utilizado na medição de espessura. Embora um instrumento 
projetado para trabalhar no método de reflexão seja também adequado para medição de 
espessura, seu manuseio exige a presença de um operador mais qualificado. Os 
instrumentos de medição de espessura são de operação muito mais simples, exigindo 
pouco treinamento. Os métodos enquadrados neste grupo utilizam a medida do tempo 
de trânsito ou a medida da frequência de ressonância para determinação precisa da 
espessura do material inspecionado. 
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25 
A medição do tempo de trânsito é a base de funcionamento de grande parte dos 
instrumentos de medição de espessura. Sabendo-se o tempo e a velocidade do som no 
material, a espessura pode ser facilmente determinada. Normalmente o valor da 
espessura é lido diretamente em um mostrador de ponteiro ou em um mostrador digital. 
 
 
 
S = espaço percorrido pelo som no material 
V = velocidade de propagação do som no material 
T = tempo para o som percorrer o material 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Medidor de espessura de parede 
 
 
14. Funcionamento do medidor de espessura digital 
 
 O aparelho utiliza uma técnica chamada de “pulso-eco”. Isto significa dizer que 
o transdutor ao receber um sinal elétrico de certa frequência faz vibrar o cristal com a 
mesma frequência e então emite, para o interior da peça, um pulso de ondas sônicas e 
fica aguardando o retorno do feixe sônico (eco). 
 Quando o aparelho produz um potencial elétrico para o cristal, por intermédio de 
um gerador de sinal, um processador de sinal dentro do equipamento começa a marcar o 
tempo que a onda sônica leva para entrar e sair da peça (tempo de trânsito). Essa tomada 
de tempo é interrompida quando o cristal recebe as ondas refletidas e transforma o sinal 
mecânico em elétrico novamente. 
 
S = VxT 
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26 
 
 É bom lembrar que na passagem do som através do material, ocorre uma perda 
de pelo menos 87%, significando que apenas uma pequena parcela do feixe sônico 
retorna para o transdutor. Por esse motivo, o sinal passa por um amplificador chegando 
finalmente ao processador que interrompe a marcação de tempo. O equipamento então 
calcula a espessura da peça multiplicando o tempo de trânsito (dividido por dois) pela 
velocidade do som no material, mostrando esse resultado no display digital do medidor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Funcionamento do medidor de espessura Cygnus 
 
 
 
Display Digital 
Amplificador 
Tempo de Trânsito x Velocidade / 2 
Processador de Sinal e Timer 
Gerador de Sinal 
 
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27 
15. Procedimento para medição de espessura (Cygnus) 
 
Objetivo 
 
A finalidade deste procedimento é apresentar as normas de conduta a seremobedecidas durante o teste de medição de espessura, pelo método de ultrassom, em 
instalações marítimas, abrangendo a região compreendida entre o leito marinho e o 
limite superior da zona de transição. 
 
Definição 
 
Bloco padrão: Peça de material de composição, tratamento térmico, forma geométrica e 
acabamento superficial especificados, por meio do qual o equipamento de ultrassom 
pode ser verificado e calibrado para o ensaio de materiais similares quanto à propagação 
do som. O bloco-padrão deve ser de material similar ao da peça a ser medida e sua 
espessura deve estar numa tolerância de  0,05 mm da espessura nominal. O perfil de 
rugosidade deve ser inferior a 1,6 m. Após sua fabricação, o bloco deve ter a sua 
integridade verificada por meio de ensaio por ultrassom. Essa verificação tem como 
finalidade garantir a inexistência de descontinuidades que possam comprometer a 
eficácia das calibrações. O bloco-padrão deve possuir código de identificação marcado 
de forma indelével e ser rastreável a um certificado de calibração emitido por 
laboratório integrante da Rede Brasileira de Calibração (RBC). O período de validade 
do certificado de calibração será determinado pelo inspetor Nível 3 da modalidade 
devendo o mesmo ser verificado no final desse período, quanto às dimensões e ao perfil 
de rugosidade. 
 
Bloco padrão escalonado 
 
Material, faixa de espessura, diâmetro e raio de curvatura 
 
 Materiais: aços carbonos e aços de baixa liga com teores de elementos de liga 
até 6% e aços inoxídáveis da série 400. 
 Faixa de espessura: maior ou igual a 3,8 mm e até 99,9 mm. 
 
 Diâmetro: maior ou igual a 50,8 mm (2”), usando cabeçote de 13 mm de 
diâmetro. 
 
 Raio de curvatura: maior ou igual 25,4 mm (1”), usando cabeçote de 13 mm de 
diâmetro. 
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Medidor de espessura de parede por ultrassom submarino 
 
 
 
Aparelho, faixa de medição e profundidade máxima de utilização 
 
Fabricante: Cygnus Instruments Limited. 
Modelo: Cygnus 1-UW 
Mostrador: digital LCD (escala em polegadas ou mm). 
Faixa de Medição: 3,8 a 99,9 mm. 
Profundidade máxima de trabalho: 300 metros. 
Fonte de alimentação: bateria NiCd-6V-DC. 
Precisão:  0,1 mm. 
Temperatura de operação: de -10 C a +50 C. 
Dimensões: 238 mm de comprimento X 85 mm de diâmetro. 
Peso: 997 g (emerso). 
 
Características do cabeçote 
 
Fabricante: Cygnus Instruments Limited. 
Modelo: Underwater Remote Probe (Pulso-Eco). 
Faixa de medição: 3,8 a 99,9 mm. 
Frequência: 2,25 MHz, podendo efetuar medições em materiais com velocidade do 
som entre 1000 e 7000 m/s. 
Diâmetro do cabeçote: 13 mm. 
Tipo: fixo (monocristal). 
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Transdutor com extensor e sem extensor 
 
Método de calibração 
 
O aparelho vem calibrado de fábrica na velocidade apropriada para medir o aço 
(velocidade de 5920 m/s), sendo verificado ou calibrado em um bloco-padrão de aço 
carbono com espessura próxima àquela a ser medida. O aparelho é considerado 
verificado ou calibrado para medir espessuras numa faixa de  25% da espessura do 
bloco padrão escalonado. 
 
 
ESPESSURA DO BLOCO 
(mm) 
FAIXA DE ESPESSURA 
 (mm) 
5,0 3,8 A 6,2 
8,0 6,0 A 10,0 
13,0 9,8 A 16,2 
21,0 15,7 A 26,2 
34,0 25,5 A 42,5 
55,0 41,3 A 68,7 
80,0 60,0 A 99,9 
 
O aparelho será considerado verificado ou calibrado se atingir uma precisão de 
leitura no bloco-padrão conforme o estabelecido na tabela abaixo. 
 
FAIXA DE ESPESSURA 
(mm) 
PRECISÃO DAS LEITURAS 
(mm) 
1,0 a 4,0  0,1 
5,0 A 25,0  0,2 
25,1 A 99,9  0,3 
 
A verificação e a calibração devem ser efetuadas nas condições emersa e 
submersa, antes e após a realização das medições. A verificação é feita em todos os 
degraus do bloco escalonado 
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30 
Quando a medida estiver fora da faixa aceitável, o ajuste de calibração pode ser 
feito através de um parafuso de calibração (calibration trim screw) situado na parte 
traseira do aparelho (modelos mais antigos). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A – Bateria 
B – Cabo extensor da bateria 
C – Chave de ajuste de calibração 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para se ter acesso ao mesmo, deve-se retirar a bateria e conectar o cabo extensor 
de ligação da bateria ao aparelho. Usando-se a chave de ajuste ou uma chave de fenda 
adequada, girar o parafuso de calibração no sentido horário ou anti-horário até obter a 
leitura correta do bloco-padrão. 
 Nos equipamentos mais modernos, o ajuste de calibração é feito da seguinte 
forma: 
Parafuso de 
calibração 
Cabo extensor da bateria 
Botão seletor 
A 
B 
C 
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31 
 
Visão da parte traseira do equipamento 
 
Para se ter acesso ao botão seletor (set), retirar a bateria e conectar o cabo 
extensor de ligação da bateria ao aparelho. Com o transdutor acoplado no degrau a ser 
calibrado, apertar o botão seletor uma vez e aparecerá a palavra “CAL” (calibração) e a 
espessura lida fica piscando. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Calibração do equipamento 
 
 Apertando os botões “+” ou “-“, calibrar o cygnus até obter a leitura correta da 
espessura do degrau de acordo com a “Tabela 2”. Para confirmar a calibração, apertar o 
botão seletor (set). 
 
Teste do aparelho 
 
Ao ligar o equipamento no botão “on/off”, aparecem os dígitos “8.8.8.8” 
indicando que o equipamento executou o auto-teste e está ativado. Em seguida, aparece 
brevemente a palavra “bAtt” indicando o teste de bateria. São exibidas na sequência, a 
frequência do cabeçote e a velocidade do som em que o aparelho está calibrado (5920 
m/s para medidas no aço); O equipamento está pronto para ser usado. O display 
mostrará um ponto decimal e uma barra ficará piscando. 
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Para desligar o cygnus avançar o botão on/off. A palavra “shutoff ”aparece no 
display e logo depois o equipamento desliga. Se o equipamento não for utilizado por 10 
minutos após a última medida, ele desliga automaticamente. 
Quando a carga da bateria estiver baixa o aparelho mostra uma mensagem de 
advertência: a palavra “bAtt” fica piscando uma vez cada 04 segundos. O equipamento 
continuará fazendo as medições durante algum tempo. O tempo exato de duração 
depende do tipo de bateria que se está utilizando. Quando a bateria chegar ao final da 
sua carga, a palavra “bAtt” piscará por aproximadamente 05 segundos e o aparelho 
desligará. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Carregador de bateria do Cygnus 
 
 
Ao ligar o carregador à bateria o indicador de carga acende a luz vermelha. A 
bateria leva em torno de duas horas para ficar totalmente carregada (acende a luz verde). 
 
Preparação da superfície 
 
As superfícies devem ser uniformes e isentas de materiais que interfiram no 
ensaio, tais como tintas, revestimentos, incrustações, carepas soltas, rebarbas ou 
qualquer outra interferência que possa afetar o resultado das medições. 
Para limpeza devem ser utilizadas ferramentas convencionais como escovas de 
aço, lixas e raspadeiras. Os pontos selecionados devem ser limpos no mínimo em um 
diâmetro de 50 mm, não podendo permanecer nenhum resíduo que possa provocar 
distorções nas medições. 
 
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Mergulhador limpando a região a ser ensaiada 
 
 
 
 
 
 
Acoplante 
 
Nas medições realizadas fora da água, utilizar como acoplante óleo mineral, 
vaselina líquida, carboxi-metil-celulose ou graxa de silicone. Para mediçõessubmersas 
a própria água serve como acoplante. 
 
Descrição da execução do exame 
 
Ligar o aparelho e verificar o estado da bateria. Fazer a verificação do 
equipamento no bloco-padrão com espessura próxima a ser medida. O aparelho é 
considerado verificado ou calibrado para medir espessuras numa faixa de  25% da 
espessura do padrão. Limpar a superfície a ser ensaiada. Cada ponto selecionado deve 
ser objeto de 03 medições diferentes registrando-se a menor, desde que elas não difiram 
entre si de mais de 0,5 mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Medição de espessura de parede 
 
Caso ocorra diferença maior que 0,5 mm, deve ser verificada a calibração do 
aparelho, repetindo-se as medições. Persistindo a discrepância, os três valores devem ser 
registrados. 
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No caso de superfícies irregulares devido à corrosão, onde o acoplamento não é 
possível, devem-se adotar outros meios para realizar as medições, tais como: “pit-
gauge”, molde, paquímetro, etc. 
 
 
 
Pit-gauge 
 
Na inspeção de chapas, executar cinco medições em pontos diferentes da 
superfície de cada chapa, sendo uma no centro e as demais obedecendo às posições 0, 3, 
6 e 9h de acordo com os ponteiros do relógio, sublinhando o menor valor encontrado. 
Em tubos, efetuar as medidas sobre quatro geratrizes do tubo (0°, 90°, 180° e 270°). 
Efetuar três medidas em cada geratriz, sublinhando a de menor valor e ao final, informar 
no relatório de registro de resultados o menor valor encontrado entre todas as medidas. 
Para a medição de espessura em aços inoxidáveis, proceder à leitura normal 
conforme já explicado anteriormente e multiplicar os resultados encontrados pelo fator 
de conversão 0,956. Para esta opção, deverá ser utilizado um bloco padrão do mesmo 
material a ser inspecionado, ou seja, aço inoxidável, para calibração do equipamento. 
 
 
Sistemática de registro dos resultados 
 
Todos os pontos inspecionados devem ser criteriosamente rastreáveis a um 
sistema de identificação e rastreabilidade, adequado às necessidades do cliente. 
A medição da espessura para acompanhar as taxas de corrosão em dutos sem 
revestimento, pode ser executada nos mesmos pontos previamente selecionados para a 
medição de potencial eletroquímico, de forma a maximizar o aproveitamento da mão de 
obra. 
Em dutos com revestimento, deve ser medida a espessura nos pontos onde o 
revestimento estiver danificado e o metal aparente. 
Os dutos rígidos com suspeita de erosão interna, quando revestidos, deverão ter 
removidos os seus revestimentos para a medição de espessura, numa área estritamente 
necessária à execução do ensaio. A decisão de remover o revestimento cabe ao fiscal da 
obra. 
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35 
Registro dos resultados 
Os resultados das medições devem ser 
registrados em formulários adequados a cada tipo de 
instalação. 
16. Referências bibliográficas
- Andreucci, Ricardo. Ensaio por Ultrassom, ABENDI, Edição Junho de 2016. 
- Barbosa, Ivan Lemos e Sérgio Omineli .Apostila de Espessura de Parede, 
Superpesa, 1978. 
- Cygnus 1 Underwater Ultrasonic Thickness Gauge – Operation Manual, Fev 2005. 
- Krautkramer, "Ultrasonic Testing of Materials", Alemanha, second edition. 
- Leite, Paulo G.P. Curso de Ensaios Não Destrutivos, Associação Brasileira de 
Metais – ABM, 8
a
.Edição 1966.
- Nicolau, André L. - Apostila do Curso de Inspeção Submarina – Medição de 
Espessura de Parede (Ultrassom) - Stena Marítima, 1993. 
- Nicolau, André L. - Apostila do Curso de Inspeção Submarina - Medição de 
Espessura de Parede (Ultrassom) - Marsat/Aquamarine, 1995. 
- Nicolau, André L. - Apostila do Curso de Inspeção Submarina - Medição de 
Espessura de Parede (Ultrassom) - Senai Cetec de Solda Orlando Barbosa, 1998. 
- Ensaios Não Destrutivos em Juntas Soldadas. Senai DR-RJ, Cenatec de Soldagem, 
Cetec de Solda Orlando Barbosa, 1998 - RJ. 
Documentos Abendi, Petrobras e ABNT consultados: 
N-1812 – Petrobras: Estruturas Oceânicas. 
N-1487 – Petrobras: Inspeção Externa – Duto Submarino. 
NA 003 – Abendi: Qualificação e Certificação de Pessoal em Ensaios Não Destrutivos 
para o Setor Subaquático. 
Intervenção Subaquática 
Medição de Espessura de Parede - Ultrassom 
André Luiz Nicolau 
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PR-077 Abendi: Procedimento de End, Medição de Espessura - Subaquático. 
 
ABNT NBR 8050: Ensaios não destrutivos – Ultrassom – Terminologia. 
 
ABNT NBR 15549: Ensaios não destrutivos – Ultrassom – Verificação da aparelhagem 
de medição de espessura de parede para inspeção subaquática 
 
ABNT NBR 15824: Ensaios não destrutivos – Ultrassom – Medição de espessura. 
 
 
 
 
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17. Anexo 
 
OPERANDO O CYGNUS” 
 
 
1- Ligando o equipamento 
 
 
 
 
 
 
- mover para cima o interruptor liga/desliga; 
- todos os dígitos iluminam “8.8.8.8” demonstrando que o autoteste foi executado e o 
equipamento foi ativado; 
- O equipamento mostra a seguir, a frequência do cabeçote e a velocidade de som em 
que o aparelho está calibrado (2920 m/s para medidas no aço); 
- O equipamento está pronto para uso. O mostrador digital exibirá um ponto decimal e 
uma única barra fica piscando. 
 
2- Desligando o equipamento 
 
O equipamento pode ser desligado de duas formas: 
Manualmente: mover para cima o interruptor liga/desliga, a mensagem “Shutoff” 
aparece no mostrador e o equipamento desliga. 
Automaticamente: o equipamento desliga se ficar inativo por mais de 10 minutos após 
a última leitura realizada. 
 
3- Duração e recarga da bateria 
 
- Quando carregada, a bateria tem autonomia de 15 h de uso contínuo. 
- Quando a carga da bateria estiver baixa o aparelho mostra uma mensagem de 
advertência: a palavra “bAtt” fica piscando uma vez cada 04 segundos. O equipamento 
continuará fazendo as medições durante algum tempo. O tempo exato de duração 
depende do tipo de bateria que se está utilizando. Quando a bateria chegar ao final da 
sua carga, a palavra “bAtt” piscará por aproximadamente 05 segundos e o aparelho 
desligará. 
- Ao ligar o carregador à bateria o indicador de carga acende a luz vermelha. A bateria 
leva em torno de duas horas para ficar totalmente carregada (acende a luz verde). 
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4- Ajustando os dados do Cygnus 
 
O cygnus pode ter seus dados ajustados manualmente pelo usuário. São eles: a 
Frequência da Sonda, o Ganho da sonda, Unidade de Medida e a Resolução do 
Equipamento. Nos equipamentos mais modernos só se ajustam a velocidade, a unidade 
de medida e a resolução. 
Os dados podem ser ajustados usando o Botão Seletor e o Interruptor 
ON/OFF. 
O Botão Seletor fica situado na face interna do corpo do aparelho. 
 
 
 
Para se ter acesso ao Botão Seletor, retirar a bateria e conectar o cabo extensor 
de ligação da bateria ao aparelho. 
 
- Pressionando o Botão Seletor uma vez: o cygnus está agora no modo de Mudança de 
Frequência da Sonda, e o display fica piscando e alternando entre a palavra "Prob" e 
a frequência calibrada atualmente no equipamento. O aparelho pode ser calibrado nas 
frequências de “2,2” (2,25 MHz), “3,5” (3,5 MHz) e “5,0” (5,0 MHz). Para mudar a 
frequência, basta mover para cima o Interruptor ON/OFF. Feito o ajuste, basta apertar 
de novo o Botão Seletor para que o equipamento finalize a calibração com o novo 
valor. 
Importante: O Cygnus já vem calibrado de fábrica com a frequência adequada 
para a sonda utilizada (que é de 2,25MHz). 
 
- Pressionando o Botão Seletor duas vezes: o Cygnus está agora no modo de Mudança 
de Ganho da Sonda e o display fica piscando e alternando entre a palavra “GAin” e o 
valor calibrado atualmente. O equipamentopode ser calibrado entre 1 (baixa 
sensibilidade) e 12 (alta sensibilidade). Para mudar o valor basta mover para cima o 
Interruptor ON/OFF. Feito o ajuste, basta apertar de novo o Botão Seletor para que o 
equipamento finalize a calibração com o novo valor. 
O Ganho da Sonda é utilizado para reduzir ou aumentar a sensibilidade da sonda. O 
aparelho deve ser sempre calibrado nos valores mais altos para que possa ter a máxima 
sensibilidade nas medidas efetuadas. Importante: o Cygnus já vem calibrado de 
fábrica com o Valor de Ganho adequado para a sonda utilizada. 
 
- Pressionando o Botão Seletor três vezes: o Cygnus está agora no modo de Mudança 
de Unidade de Medida e o display fica piscando e alternando entre a palavra “unit” e a 
unidade calibrada atualmente (que pode ser EURO-metric, mm- ou inch-Imperial, 
inch). Para mudar a unidade basta mover para cima o Interruptor ON/OFF. Feito o 
ajuste, basta apertar de novo o Botão Seletor para que o equipamento finalize a 
calibração com a nova unidade de medida. 
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- Pressionando o Botão Seletor quatro vezes: o Cygnus está agora no modo de 
Mudança de Resolução e o display fica piscando e alternando entre a palavra “rES” e 
a resolução calibrada atualmente (que pode ser “HI”- High Resolution, 0,05mm ou 
“LO” – Low Resolution, 0,1 mm). Para mudar o valor basta mover para cima o 
Interruptor ON/OFF. Feito o ajuste, basta apertar de novo o Botão Seletor para que o 
equipamento finalize a calibração com a nova unidade de medida. 
 
Nas versões mais modernas do cygnus os dados que são ajustados manualmente 
pelo usuário são: a Velocidade do Som, Unidade de Medida e a Resolução do 
Equipamento. 
Os dados podem ser ajustados usando o Botão Seletor e os Botões “+”e “-”. O Botão 
Seletor fica situado na face interna do corpo do equipamento. 
 
 
Para se ter acesso ao Botão Seletor, retirar a bateria e conectar o cabo extensor 
de ligação da bateria ao aparelho. 
 
- Pressionando o Botão Seletor uma vez: o cygnus fica no modo de Mudança de 
Velocidade, e o display fica piscando e alternando entre a palavra "VEL" e a 
velocidade calibrada atualmente no equipamento. O aparelho pode ser calibrado em 
qualquer velocidade entre 1000 e 7000 m/s apertando-se os botões “+”e “-”. Para 
confirmar a nova calibração, apertar o botão seletor. 
Importante: O Cygnus já vem calibrado de fábrica com a velocidade adequada 
para a medição de aço carbono (que é de 5920 m/s). 
 
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- Pressionando o Botão Seletor duas vezes: Cygnus está agora no modo de Mudança 
de Unidade de Medida e o display fica piscando e alternando entre a palavra “unit” e a 
unidade calibrada atualmente (que pode ser EURO-metric, mm- ou inch-Imperial, 
inch). Para mudar a unidade basta apertar os botões “+” ou “-”. Feito o ajuste, basta 
apertar de novo o Botão Seletor para que o equipamento finalize a calibração com a 
nova unidade de medida. 
 
 
 
- Pressionando o Botão Seletor três vezes: o Cygnus está agora no modo de Mudança 
de Resolução e o display fica piscando e alternando entre a palavra “rES” e a 
resolução calibrada atualmente (que pode ser “HI”- High Resolution, 0,05mm ou 
“LO” – Low Resolution, 0,1 mm). Para mudar a unidade basta apertar os botões “+” 
ou “-”. Feito o ajuste, basta apertar de novo o Botão Seletor para que o equipamento 
finalize a calibração com a nova resolução. 
 
 
 5- Especificações do equipamento 
 
MATERIAIS Velocidade do som entre 1000 e 7000 m/s 
RANGE 
Gama de medidas no Aço: 
Sonda de 2.25 MHz: 3 mm até 250 mm 
Sonda de 3.5 MHz: 2 mm até 150 mm 
Sonda de 5 MHz : 1 mm até 50 mm 
RESOLUÇÃO 0.1 mm ou 0.05 mm 
PRECISÃO ± 0.1 mm ou ± 0.05 mm 
SONDAS 
2.25 MHz: 13mm 
2.25MHz: 19mm 
3.5MHz: 13mm 
5MHz: 13mm 
5MHz:6mm 
BATERIA 
Bateria completamente carregada: 15 horas de uso 
contínuo. 
TAMANHO 238mm x 85mm de diâmetro 
PESO 977g 
TEMPERATURA DE OPERAÇÃO Entre -10 e + 50 graus Celcius 
PROFUNDIDADE MÁXIMA DE 
OPERAÇÃO 
300 metros 
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6- Uso da membrana de proteção do cristal 
 
A membrana de poliuretano que cobre a face do cristal tem como funções 
permitir um melhor acoplamento do cristal em superfícies ásperas e proteger sua face de 
danos causados pelo atrito do cristal com a superfície do material. Sempre inspecionar a 
membrana antes de utilizar o equipamento, fazendo a sua substituição, quando 
necessário. Verificar também, se entre a membrana e a face do cristal existe acoplante. 
Qualquer camada de ar nessa região causará a reflexão do feixe sônico. 
 
 
7- Preparando o equipamento para imersão 
 
Ante de usar o Cygnus, inspecionar os anéis de vedação, verificando se estão 
corretamente lubrificados e se não existe impurezas ou deformações que possam afetar a 
estanqueidade do equipamento. 
 
 
 
Localização dos anéis de vedação 
 
Ao conectar o Nariz Cone ao corpo do aparelho, utilizar apenas as mãos para 
apertar o conjunto. Nunca usar a barra de torque. A mesma deve ser utilizada quando o 
equipamento for desmontado após o mergulho. 
 
8- Trabalhando com materiais diferentes 
 
O equipamento de medição de espessura Cygnus vem calibrado de fábrica para 
medir a espessura de qualquer material cuja a velocidade esteja entre 1000 e 7000 m/s. 
Normalmente, já vem ajustado para medir a velocidade do aço, ou seja, 5920 m/s. 
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Quando se faz medições em outros materiais existem duas formas de se utilizar o 
equipamento: 
1- Ajustando a velocidade do som no equipamento, igual a da velocidade do material 
que se quer medir (tem que estar entre 1000 e 7000 m/s); 
2- Fazendo a medição normalmente, ou seja, com o equipamento calibrado para o aço e 
depois aplicando o fator de correção. 
 
Nas duas formas citadas acima, para que as medidas sejam confiáveis, o 
equipamento deverá ser calibrado, ou seja, testado em bloco padrão de material similar 
ao material a ser inspecionado. 
 
 
 
 
 
 
T - Medida real da espessura do material. 
t – Medida obtida no material. 
Vmaterial – velocidade do som no material. 
Vaço – velocidade do som no aço. 
 
Fator de correção – velocidade do som do novo material dividida pela velocidade 
do som no aço (5920m/s). 
 
V material / Vaço = fator de correção 
 
Ex.: Quero medir a espessura de uma chapa de aço inox. A velocidade do som no aço 
inox é de 5660m/s. Usando o fator de correção: 
 
5660/5920= 0,956 - fator de correção 
 
É só multiplicar o valor medido por 0.956, ajustando assim o valor para o aço inox. 
 
 
TABELA DE VELOCIDADES DE SOM 
 
MATERIAL VELOCIDADE DO SOM FATOR DE 
CORREÇÃO 
Alumínio 6320 m/s 1.068 
Epóxi 2500 m/s 0.422 
Cobre 4700 m/s 0.794 
Níquel 5630 m/s 0.951 
Acrílico 2730 m/s 0.461 
Nylon (Poliamida) 2620 m/s 0.443 
Aço inox 5660 m/s 0.956 
Monel 5400 m/s 0.912 
Porcelana 5600 m/s 0.946 
Magnésio 5770 m/s 0.975 
 
T = t . Vmaterial / Vaço 
	Capa
	Sumário
	1. Princípios básicos
	2. Finalidade do ensaio
	3. Campo de aplicação
	4. O ultrassom e outros métodos de ensaios
	5. Aplicação específica do ultrassom
	6. Vantagens e desvantagens do uso do ultrassom
	7. Ondas
	7.2 – Natureza das ondas
	Ondas mecânicas
	Ondas eletromagnéticas
	7.1 – Conceito de onda
	7.3 – Tipos de ondas
	ondas transversais
	ondas longitudinais
	7.4 – Elementos de uma onda
	7.5 – Ondas sonoras
	7.5.1- Faixas de frequência acústica
	7.5.2- Velocidade do som
	8. Propagação de ondas sonoras
	8.1 Modo e formas de ondas
	Ondas longitudinais
	Ondas transversais
	Ondas superficiais
	Ondas de lamb
	8.2 Interfaces e ondas planas
	8.3 Incidência perpendicular em interface plana
	8.4 Incidência oblíqua em interface plana9. Atenuação sônica
	9.1 Dispersão
	9.2 Absorção
	10. Geração das ondas ultrassônicas
	11. Construção do transdutor
	11.1 Tipos de transdutores
	Transdutor normal ou reto
	Transdutor angular
	Transdutor duplo-cristal ou SE
	12. Geometria do campo sônico
	Campo Próximo
	Campo longínquo
	Divergência do campo sônico
	13. Métodos de exame por ultrassom
	Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco
	Técnica da Transparência
	Técnica de Imersão
	Tempo de trânsito
	14. Funcionamento do medidor de espessura digital
	15. Procedimento para medição de espessura (Cygnus)
	Objetivo
	Definição
	Material, faixa de espessura, diâmetro e raio de curvatura
	Características do cabeçote
	Método de calibração
	Teste do aparelho
	Preparação da superfície
	Acoplante
	Descrição da execução do exame
	Sistemática de registro dos resultados
	Registro dos resultados
	16. Referências bibliográficas
	17. Anexo