ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
Escola de Engenharia 
Departamento de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS 
 
 
 
 
 
Silvério Ferreira da Silva Junior 
Paulo Villani Marques 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, julho de 2011 
 2 
Capítulo 1 
 
Introdução aos Ensaios Não Destrutivos 
 
 
1. Conceitos Fundamentais 
 
A arte de inspecionar sem destruir evoluiu, principalmente a partir da década de 50, de simples 
curiosidade de laboratório até se tornar uma ferramenta indispensável de produção. Hoje os ensaios não 
destrutivos são largamente utilizados na indústria moderna em todo o mundo para avaliação da 
qualidade e detecção de variações na estrutura, pequenas falhas superficiais, presença de trincas e 
outras interrupções físicas, medida de espessura de materiais e revestimentos e determinação de outras 
características de materiais e produtos industriais. 
 
Classicamente, são considerados ensaios não destrutivos aqueles que quando realizados em peças 
acabadas ou semi-acabadas não interferem nem prejudicam seu uso futuro ou processamento posterior. 
Eles são usados para determinação de algumas propriedades dos materiais e para a detecção de 
possíveis descontinuidades em peças e produtos industriais. 
 
Descontinuidades são interrupções na estrutura normal de um material, em nível macro ou microscópico, 
passíveis de serem percebidas durante a realização de um END. 
 
Uma característica marcante dos END é que eles raramente medem diretamente a propriedade de 
interesse. O valor dessa propriedade geralmente é obtido a partir de sua correlação com uma outra 
grandeza que é medida durante a realização do teste. 
 
As diversas técnicas e métodos de inspeção não destrutiva serão vistos em detalhes nos capítulos a 
seguir, mas antes é conveniente saber por que se usam estes ensaios. 
 
 
2. Razões para uso dos ensaios não destrutivos (END) 
 
As principais razões para uso dos END são: 
• garantir a qualidade dos produtos e a reputação dos fabricantes; 
• prevenir acidentes e a perda de vidas humanas e a paralisação de serviços básicos; 
• aumentar os lucros dos fabricantes. 
 
O comprador de um produto tem sempre a expectativa de que poderá usufruir deste por um longo 
período, sem a ocorrência de defeitos ou necessidade de manutenção. O comprador de um automóvel 
ou o usuário de um meio de transporte público espera poder usar os veículos sem atrasos ou falhas 
devidas a defeitos mecânicos. Um industrial deseja que seus equipamentos funcionem melhor, mais 
rápido, e, se possível, automaticamente, independentemente da sua complexidade. Em outras palavras, 
a confiabilidade é indispensável. 
 
Se a probabilidade de falha de um componente é de uma em mil, isto pode ser aceitável. Contudo, a 
confiabilidade de um equipamento ou conjunto é dada pelo produto da confiabilidade de seus 
componentes críticos. Assim, a confiabilidade (R) de um produto montado a partir de, por exemplo, 100 
componentes críticos, será dada por: 
 
R = 0,999 x 0,999 x 0,999 x ...... x 0,999 = 0,999100 = 0,9048 
 
A possibilidade de falha será dada então pela diferença (1 – 0,9048) = 0,0952, ou seja, 
aproximadamente 0,1 ou uma em dez. Claro que o comprador de um produto ficará extremamente 
insatisfeito se ele falhar uma a cada dez tentativas de uso. Portanto, a confiabilidade de um componente 
precisa ser imensamente maior que a do produto montado final. 
 
Por exemplo, o motor de um automóvel de 4 cilindros possui um virabrequim, conectado a quatro bielas, 
quatro cabeças de pistão, oito válvulas, oito molas, anéis de segmento e centenas de outras partes, que 
 3 
são críticas para seu funcionamento e qualquer falha em uma dessas partes causará a parada do motor. 
A incidência incrivelmente baixa de falhas em motores é devida à capacidade de projetistas e 
engenheiros de fabricação e de qualidade de conceber, fabricar e montar conjuntos corretamente, de 
acordo com normas de fabricação bem estabelecidas. 
 
Em geral, a ocorrência de acidentes ou falhas causa incômodo e inconveniência, mas em certos casos, 
são totalmente impensáveis ou inadmissíveis. A falha no sistema de direção de um ônibus ou trem de 
ferro a 100 km por hora ou do trem de aterrisagem de um avião durante um pouso poderá resultar na 
perda de dezenas ou centenas de vidas humanas. O vazamento de pequenas quantidades de material 
radiativo de uma usina nuclear pode matar e/ou afetar a vida de milhares ou milhões de pessoas. Nestes 
casos, não se pode contar apenas com a sorte para evitar tais ocorrências. 
 
Mas se por um lado a garantia de qualidade e confiabilidade de produtos é uma importante razão para 
uso dos END, igualmente importante é que isto gere lucro para os seus usuários. Isto pode ocorrer 
implícita ou explícitamente. A garantia de satisfação do comprador é uma fonte implícita de lucro, 
conseqüência direta da reputação do fabricante, que aumenta sua vantagem competitiva. 
 
Os END também podem contribuir para o aumento dos lucros na medida em que, quando aplicados na 
produção experimental de um lote de novos produtos, indicam aos projetistas necessidades de 
mudanças no projeto, através, por exemplo, da análise experimental de tensões, resultando em produtos 
mais leves, resistentes, confiáveis e de menor custo. 
 
Durante a fabricação, o controle dos processos produtivos é fundamental para a manutenção da 
qualidade e evitar que se produza sucata. Por exemplo, numa operação de tratamento térmico, todo o 
procedimento deve ser estabelecido de modo a se obter determinadas características para o produto. 
Assim, um END aplicado a algumas ou todas as peças pode determinar se a variabilidade da análise 
química do material pode resultar em dureza inadequada ou geração de trincas. Um outro teste aplicado 
às peças antes de entrarem para tratamento pode evitar que peças inadequadas sejam tratadas e 
produzam sucata. Um terceiro teste aplicado depois da operação poderá indicar se a dureza desejada 
está sendo atingida e indicar necessidade de mudanças na operação, economizando recursos para o 
produtor. 
 
A inspeção de lingotes antes do forjamento, por exemplo, pode detectar a presença de trincas ou 
inclusões que resultariam em peças defeituosas, evitando a utilização de recursos produtivos em 
material impróprio, reduzindo os custos de fabricação. 
 
Finalmente, um produto não precisa ser necessariamente “perfeito”, mas deve apresentar um nível de 
qualidade adequado para uma determinada finalidade. A manutenção do nível adequado de qualidade e 
uniformidade da produção pode ser mais facilmente atingida com o uso dos END, aumentando os lucros 
da empresa. A Figura 1 mostra a relação entre o custo de produção e o valor de venda de um produto 
em função de sua “perfeição”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Relação entre os custos de produção e venda de produtos e seu nível de qualidade. 
Custo de 
produção 
Valor de 
venda 
Tolerância do 
produto 
Tolerância 
ideal 
Tolerância de 
projeto 
Máximo valor 
agregado 
Nível de perfeição 
Custo (valor 
monetário) 
 4 
O custo de produção tende a se tornar mais alto à medida que as tolerâncias de fabricação diminuem, 
aproximando-se da perfeição, tendendo ao infinito. O valor de venda vai desde zero, para um produto 
imprestável, aumentando até um valor máximo, aceito pelo mercado, quando se aproxima da perfeição. 
O nível de qualidade ótimo para o fabricante é o que permite o maior lucro, isto é, a máxima diferença 
entre o valor de produção e o de venda. 
 
 
3. Elementos Básicos dos Ensaios Não Destrutivos 
 
Qualquer END envolve cinco elementos básicos: 
• uma fonte que fornece e distribui de forma adequada um meio de inspeção ao objeto em teste; 
• uma modificação do meio de inspeção ou sua distribuição no objeto ensaiado como resultado da 
presença de descontinuidades ou de variações da propriedade de interesse; 
• um detector sensível a essas modificações ou variação de distribuição do meio de inspeção; 
• uma indicação ouregistro das indicações do detector de forma útil para interpretação e, 
finalmente 
• um observador ou dispositivo capaz de interpretar as indicações ou registros em termos da 
propriedade de interesse ou da presença e localização de descontinuidades. 
 
O meio de inspeção geralmente é suprido por uma fonte externa, como uma fonte de raios-X ou uma 
bobina de magnetização. Ele pode ser distribuído sobre inteiramente sobre o volume do objeto em teste 
ou concentrado em uma região deste. Alguns meios podem penetrar no material a grandes 
profundidades enquanto outros são escolhidos de forma a não penetrar profundamente, ficando limitados 
a uma distância mínima abaixo da superfície. 
 
Como não é possível introduzir de forma não destrutiva um detector no objeto sob teste, a modificação 
ou variação de distribuição do meio de inspeção causada pela variação da propriedade medida ou pela 
presença de descontinuidades deve ser externa a esse e conseqüentemente deve ser diferente em 
peças homogêneas e não homogêneas. 
 
O detector deve ser sensível às modificações do meio de teste, sem contudo ser muito influenciado por 
outras fontes de modificações que não aquela de interesse ou, em outras palavras, deve apresentar 
baixo ruído. 
 
Se o sinal de saída do detector é muito baixo, algumas dificuldades quanto à calibração e estabilidade do 
sistema podem ser encontradas quando é necessária grande amplificação. Por isso, algumas condições 
de teste possíveis em laboratório não são adequadas para aplicação prática em campo. 
 
Uma maneira de contornar estas dificuldades é usar valores comparativos ao invés de valores absolutos 
ou medidas fundamentais. Assim, peças ou materiais padrão, cujas características ou propriedades são 
bem conhecidas podem ser usadas para comparação com objetos ou materiais com propriedades ou 
características desconhecidas. Contudo, esses padrões têm de ser escolhidos com bastante critério, de 
forma a não introduzir novas variáveis no ensaio. Se o objeto em teste e o padrão são sujeitos 
simultaneamente a idênticas condições de medição, efeitos causados pela instrumentação usada e pelas 
condições ambientais são cancelados. 
 
Por fim, as indicações ou registros produzidos num END devem ser tais que possam ser interpretados 
em termos das propriedades de interesse ou da adequação ao uso do objeto ensaiado. Em alguns casos 
isso pode ser feito automaticamente em função da amplitude ou valor do sinal de saída. Em outros, nos 
quais este sinal pode sofrer variações por múltiplas causas, é necessário um inspetor experiente para 
essa função. 
 
 
4. Tipos de END’s 
 
Várias formas de energia e matéria podem ser usadas como meio de inspeção. Qualquer lei da natureza 
pode ser usada como base para um END se meios práticos forem desenvolvidos para propiciar cada um 
dos cinco elementos básicos dos END vistos anteriormente. De modo geral, os meios de inspeção 
envolvem: 
 5 
• movimento de matéria, 
• transmissão de energia ou 
• combinação de movimento de matéria e transmissão de energia. 
 
Matéria nos estados sólido, líquido ou gasoso é usada em muitos testes, respectivamente como 
revestimento frágil para indicação de deformações, indicação da presença de trincas superficiais ou 
detecção de vazamentos em testes de estanqueidade. 
 
Energia eletromagnética ou vibração mecânica, por exemplo, são usadas em testes para determinação 
de propriedades dos materiais como condutividade elétrica ou permeabilidade magnética ou para a 
detecção da presença de descontinuidades como trincas ou vazios. 
 
As propriedades ou características típicas medidas em ensaios não destrutivos são: 
• propriedades geométricas, tais como tamanho, forma, espessura e descontinuidades dos 
materiais como trincas, porosidades e delaminação; 
• propriedades mecânicas, como dureza, constantes elásticas e estados de tensão e deformação; 
• propriedades estruturais e composição, como tamanho de grão, inclusões, segregação e teor de 
elementos de liga; 
• propriedades de absorção, reflexão e espalhamento, como reflexão e refração de raios-x e raios-
γ, elétrons, e vibrações mecânicas sonoras ou ultrasônicas, freqüentemente relacionadas com 
densidade, espessura, espaçamento atômico, tensões, tamanho de grão e temperatura; 
• propriedades elétricas e magnéticas, como condutividade elétrica, permeabilidade magnética, 
distribuição de correntes parasitas, energia armazenada, muitas vezes relacionadas com 
composição química e teor de liga, estrutura cristalina, resultado de tratamentos térmicos, 
dureza, tensões; 
• propriedades térmicas, como condutividade e expansão térmicas. 
 
Estas propriedades podem ser medidas de forma absoluta, diferencial ou relativa, tanto em regiões 
localizadas ou de forma generalizada, usando diferentes meios de inspeção ou combinações destes. 
 
 
5. Comparação com Ensaios Destrutivos 
 
Ensaios destrutivos e não destrutivos não são concorrentes, mas complementares. Há duas maneiras 
práticas de se provar a correlação entre propriedade de interesse e propriedade medida nos testes: a 
primeira é acumular experiência em serviço, de forma adequada, com aquele material ou peça; a 
segunda é usar ambos os tipos de ensaios, destrutivos e não destrutivos, cada um sendo usado para 
verificar as suposições implícitas no outro método. Por exemplo, ensaio não destrutivo como a 
radiografia industrial pode ser usado para comparar todas as peças de um lote de produção, 
estabelecendo a similaridade entre todas as peças e algumas delas podem ser ensaiadas 
destrutivamente e as outras colocadas em serviço. Alternativamente, ensaios destrutivos podem ser 
usados para estabelecer a correlação entre a propriedade de interesse e a propriedade medida nos 
END. 
 
 6 
Em relação aos ensaios destrutivos, os END apresentam vantagens e desvantagens: 
 
Ensaios Destrutivos 
Vantagens 
 
Os testes geralmente simulam uma ou mais 
condições de serviço, medindo assim 
diretamente a propriedade de interesse de 
forma confiável. 
 
Os testes usualmente medem quantitativamente 
cargas de falha, quantidade de distorção ou 
dano ou tempo de vida sob determinadas 
condições de operação; fornecendo valores 
numéricos que podem ser usados diretamente 
no projeto ou em especificações. 
 
A correlação entre as medidas feitas no ensaio 
e a propriedade de interesse é direta, de forma 
que diferentes observadores, em geral, 
concordam entre si quanto aos valores medidos 
e sua significação em termos de condições de 
uso. 
 
 
END 
Limitações 
 
Os testes envolvem medidas indiretas das 
propriedades, sem significação direta com as 
condições de serviço. 
 
 
Os testes são geralmente qualitativos e 
raramente quantitativos. Eles não medem 
diretamente cargas de falha ou vida útil, mesmo 
indiretamente. Eles podem contudo revelar 
danos ou mecanismos de falha. 
 
 
Julgamento por pessoas capacitadas ou 
experiência em serviço são geralmente 
necessárias na interpretação dos resultados. 
Quando a correlação essencial entre a 
propriedade medida e a de interesse não está 
claramente provada ou a experiência é limitada, 
pode haver discrepâncias quanto à 
interpretação dos resultados. 
 
 
Ensaios Destrutivos 
Limitações 
 
Os ensaios não são realizados nas peças que 
realmente vão ser usadas e a similaridade ou 
correlação com as que serão usadas deve ser 
provada por outros meios. 
 
Os testes só podem ser feitos em parte do lote 
de produção e podem ser pouco úteis quando a 
propriedade medida pode variar de forma 
imprevisível de uma peça para outra. 
 
Os testes não podem, em geral, ser feitos em 
peças finais mas apenas pedaços do material 
processado de forma similar às peças que serão 
colocadas em serviço. 
 
 
Um único ensaio pode medir apenas uma ou 
poucas propriedades críticas do material em 
condições de serviço. 
 
 
 
 
Geralmente ensaios destrutivos não são 
aplicáveis a peças durante serviço. Este precisa 
ser interrompido e as peças precisam ser 
definitivamente removidas. 
 
END 
VantagensOs testes são feitos diretamente nas peças que 
serão colocadas em serviço, não deixando 
dúvidas quanto à sua representatividade 
 
 
Os ensaios podem ser realizados em cada peça 
produzida, se justificável economicamente e 
assim elas podem ser usadas mesmo que 
apresentem diferenças entre unidades ou lotes. 
 
Os testes podem ser feitos em toda a produção 
ou em todas as regiões críticas, de forma que a 
avaliação é feita nas peças como um todo. 
Muitas seções podem ser examinadas 
simultaneamente ou seqüencialmente. 
 
Muitos END são sensíveis a diferentes 
propriedades ou regiões do material ou peça, 
podendo ser aplicados seqüencialmente ou 
simultaneamente, sendo possível medir 
diferentes propriedades correlacionadas com o 
desempenho em serviço. 
 
Freqüentemente os END podem ser aplicados a 
peças durante o serviço, sem necessidade de 
parada e desmontagem. Não há perda da peça 
ou de suas condições de serviço. 
 
 
Ensaios Destrutivos 
Limitações 
 
Efeitos cumulativos em um certo período de 
tempo não podem ser medidos em uma única 
peça. Se várias peças de um mesmo lote são 
testadas com essa finalidade, é necessário 
verificar se essas são similares inicialmente. Se 
peças usadas são testadas após vários 
períodos de tempo de uso é necessário provar 
que cada uma delas foi submetida a condições 
de serviço equivalentes antes de validar os 
dados. 
 
O custo de reposição pode ser muito alto se as 
peças testadas tiverem alto custo de material ou 
de fabricação, o que pode ser proibitivo. 
 
 
Em geral a preparação de corpos de prova 
envolve intensa usinagem ou outros meios, às 
vezes de precisão, o que aumenta os custos ou 
limita o número de corpos de prova a serem 
ensaiados. Além disso, pode requerer muitas 
horas de trabalho de pessoal altamente 
qualificado. 
 
 
 
Os requisitos de tempo e mão de obra para 
estes ensaios são altos, o que aumenta os 
custos de produção se os ensaios são usados 
como método primário de controle de qualidade 
da produção. 
 
 
END 
Vantagens 
 
Os END permitem inspeções repetidas numa 
mesma peça ao longo do tempo, permitindo 
acompanhar a evolução do desgaste ou dano, 
facilitando estabelecer a correlação destes com 
as condições de serviço. 
 
 
 
 
 
 
Peças aceitáveis de alto custo não são perdidas 
devido ao ensaio. A repetição de testes, quando 
economicamente justificável, pode ser feita 
durante a produção ou serviço. 
 
Pouca ou nenhuma preparação é necessária 
para muitos ensaios. Alguns equipamentos de 
ensaio são portáteis. Muitos são capazes de 
testar e qualificar as peças rapidamente e, em 
algumas situações, de forma automática. Em 
muitos casos, os custos dos END são baixos, 
tanto por objeto testado quanto para toda a 
produção, em comparação com os ensaios 
destrutivos. 
 
Muitos END são rápidos e requerem menos 
mão de obra que os testes destrutivos, sendo os 
custos de inspeção de toda a produção, em 
muitos casos, equivalente ao da inspeção 
destrutiva de apenas uma parte dos lotes 
produzidos. 
6. Confiabilidade dos END 
 
Como já dito anteriormente, um END raramente mede diretamente a propriedade de interesse, mas sim 
propriedades a elas relacionadas. A confiabilidade dos END depende fortemente da correlação entre a 
propriedade de interesse e a propriedade realmente medida. A validade desta correlação não pode ser 
assumida sem uma prova convincente para cada situação específica. Esta correlação deve ser bem 
conhecida para 
• cada material específico, 
• cada método de produção ou fabricação, 
• cada método específico de teste e 
• cada aplicação ou condição de serviço do objeto inspecionado. 
 
Se qualquer um destes fatores é modificado, novas evidências da correlação entre propriedade medida e 
de interesse devem ser buscadas. 
 
Numa análise probabilística, existem quatro possíveis situações ao término de uma avaliação não 
destrutiva: 
1. a peça pode ser utilizada e o ensaio demonstrou que pode, 
2. a peça não pode ser utilizada e o ensaio demonstrou que não pode, 
3. a peça pode ser utilizada e o ensaio demonstrou que não pode e 
4. a peça não pode ser utilizada e o ensaio demonstrou que pode. 
 
As situações 1 e 2 são desejáveis e sua ocorrência resulta em sucesso da inspeção. A situação 3 implica 
em prejuízo desnecessário e a situação 4 implica em alto risco de falha. Assim, o sucesso da inspeção 
deve ser procurado e maximizado. 
 8 
Em geral, as normas de inspeção impõem regras e critérios que devem ser rigorosamente seguidos para 
se obter sucesso na inspeção, tendo como base o conhecimento acumulado ao longo do tempo e os 
novos conhecimentos adquiridos sobre as correlações entre propriedade medida e propriedade de 
interesse, considerando os diferentes fatores citados anteriormente. 
 
 
7. Descontinuidades e Defeitos 
 
Como se viu anteriormente, descontinuidades são interrupções na estrutura normal de um material, em 
nível macro ou microscópico, passíveis de serem percebidas durante a realização de um END. Defeitos 
são descontinuidades inaceitáveis em uma peça para uma determinada aplicação. Assim, todo defeito é 
uma descontinuidade, mas nem toda descontinuidade é um defeito. Descontinuidades idênticas em 
peças para aplicações diferentes podem ser consideradas defeitos num caso e em outros não. Em geral, 
as normas técnicas definem que tipo e tamanho de descontinuidade é aceitável em uma peça para uma 
determinada aplicação, ou em outras palavras, definem o que é um defeito neste caso. 
 
A seguir, serão apresentados alguns tipos de descontinuidades comuns em diferentes tipos de 
processamento de materiais. 
 
 
7.1 Descontinuidades em laminados 
 
Durante a laminação de produtos planos, os grãos dos materiais metálicos são quebrados e deformados 
na direção de laminação. As inclusões e porosidades existentes também se deformam, sendo achatadas 
e aumentando sua área em todas as direções, mas principalmente na direção de laminação, gerando o 
que se chama de delaminação. No caso de barras e tubos, as inclusões se deformam e geram costuras 
(“seams”) e estrias (“stringers”) e porosidades geram porosidade tubular (“pipes”). Estas 
descontinuidades estão ilustradas na figura 2. 
 
 
 
 (a) (b) 
 
 
 
(c) (d) 
 
 
Figura 2 – Descontinuidades em laminados. (a) delaminação, (b) costuras, (c) estrias e 
(d) porosidade tubular. 
 
 
 
 
 
 9 
7.2 Descontinuidades em forjados 
 
Durante o forjamento, o material metálico é deformado por martelamento ou prensagem em matrizes que 
têm o formato desejado para a peça. Se as matrizes de forjamento estão desalinhadas, dobras são 
geradas, como mostrado na figura 3. 
 
 
 
Figura 3 – Geração de dobras durante o forjamento. 
 
 
As dobras também podem ser causadas por fluxo incorreto de metal durante o forjamento, como mostra 
a figura 4. 
 
Fig.4 – Dobra causada por fluxo incorreto de metal durante o forjamento. 
 
 
Se o material é forjado a uma temperatura incorreta, rupturas (“burst”) podem ser formadas, tanto interna 
quanto externamente,como mostra a figura 5. 
 
 
Fig. 5 – Rupturas (“Burst”) geradas durante o forjamento. 
 
 
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7.3 Descontinuidades em fundidos 
 
Vários tipos de descontinuidades são formados tipicamente em peças fundidas. As gotas frias ocorrem 
durante o vazamento do metal líquido no molde e as trincas (“hot tears”) e cavidades de contração como 
mostra a figura 6. 
 
 
 
Fig. 6 – Formação de gotas frias e problemas de contração. 
 
Bolhas de gás podem ocorrer na superfície do fundido ou internamente (“blow holes”), e porosidades, 
como mostra a figura 7. 
 
 
 
Fig. 7 – Vazios e porosidades em fundidos. 
 
 
7.4 Descontinuidades em soldas 
 
As principais descontinuidades em soldas são as trincas na cratera final do cordão, trincas de restrição, 
porosidades, inclusões de escória ou de tungstênio, falta de penetração, falta de fusão laterale 
mordeduras, mostradas na figura 8. 
 
As trincas geradas na cratera do final de cordão podem ser longitudinais, transversas ou em múltiplas 
direções, ditas em estrela. 
 
As trincas de restrição são conseqüência das tensões de origem térmica geradas durante a soldagem e 
da incapacidade do material se deformar para absorver estas tensões. Quanto maiores as restrições 
externas à solda que impedem a peça soldada de se mover durante o processo, maior a probabilidade 
de formação de trincas. 
 
Porosidades são causadas por gases que não conseguiram escapar durante a solidificação da solda. 
 
As inclusões de escória são, em geral, devidas à limpeza insuficiente entre passes ou à manipulação 
incorreta do eletrodo durante a operação. 
 
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Fig. 8 – Principais descontinuidades de soldas. 
 
 
Inclusões de tungstênio podem ocorrer em soldas feitas pelo processo TIG quando o eletrodo toca a 
peça ou correntes muito elevadas para o tipo e diâmetro do eletrodo empregado são usadas. 
 
Falta de penetração e falta de fusão lateral são causadas por falta de energia suficiente para promover a 
fusão adequada da junta. Isto pode ser conseqüência de velocidade de soldagem muito alta, corrente 
muito baixa, manipulação incorreta do eletrodo, entre outras causas. 
 
As mordeduras são causadas por velocidade de soldagem ou comprimento de arco excessivos. 
 
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Capítulo 2 
 
A Inspeção Visual 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O ensaio visual é o primeiro método de ensaio que deve ser utilizado para avaliar peças ou componentes 
que deverão ser submetidos a outros métodos de ensaios não destrutivos. Isso se deve ao fato de que a 
maior parte dos métodos de ensaios não destrutivos requer, em maior ou menor grau, uma boa condição 
da superfície, Com a realização do ensaio visual como primeiro método de ensaio, qualquer condição da 
superfície da peça ou componente que possa vir a inviabilizar a realização de um determinado ensaio 
posteriormente será detectada e corrigida, evitando perdas de tempo e recursos. 
 
O ensaio visual também é utilizado em uma série de outras situações, como a inspeção de tubos em 
condensadores de vapor e geradores de vapor na região próxima aos espelhos, em regiões de difícil 
acesso em componentes em geral, como motores turbinas; para localização de partes perdidas em 
centrais termoelétricas e nucleares, bem com em tubulações de diversos diâmetros, inacessíveis para o 
ensaio visual direto, neste caso o exame sendo realizado com o auxílio de dispositivos automatizados 
para transportar a instrumentação de captura de imagem até o local. Um dispositivo desse tipo pode ser 
observado na figura 1. 
 
 
 
Fig. 1 - Inspeção visual de tubulação com auxílio de dispositivo automatizado. 
 
O ensaio visual deve ser realizado de acordo com um procedimento escrito. Este procedimento deverá 
descrever qual o processo utilizado para demonstrar a sua adequação. De uma maneira geral, uma linha 
com 0,8 mm de diâmetro ou uma imperfeição artificial localizada na superfície a ser examinada ou em 
uma superfície similar à mesma pode ser considerados como um método adequado para a 
demonstração do procedimento. O dispositivo utilizado para a simulação deve ser posicionado no local 
de mais difícil avaliação dentro da região a ser examinada para validar o procedimento. 
 
 
2. Equipamentos 
 
O equipamento utilizado nas técnicas de ensaio visual direto, remoto ou translúcido deve ser capaz de 
atender às condições especificadas no procedimento para a execução do ensaio, como condições de 
visualização, aumento, identificação, realização de medições e/ou gravação de informações de acordo 
com os requerimentos da seção específica da norma ou código de fabricação. 
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Os equipamentos usados na inspeção visual são usados para captar ou amplificar a luz, formar ou 
ampliar imagens, facilitar o acesso, permitir comparações medições ou gerar sinais elétricos e podem 
variar de simples espelhos e lupas a colorímetros e refratômetros. 
 
A formação de imagens em instrumentos simples segue, em geral as leis básicas da ótica geométrica e 
da trigonometria, como em lentes, lupas e espelhos. Em alguns casos, como os telescópios ou 
microscópios, o sistema pode ser mais complexo, envolvendo lentes, prismas, espelhos, filtros, dentre 
outros. 
 
As fontes de luz podem ser de espectro contínuo (luz branca natural ou artificial) ou monocromáticas 
(lâmpadas de vapor de mercúrio, sódio, por exemplo, e filtros adequados). Fontes estroboscópicas 
podem ser usadas para permitir observação de objetos em movimento muito rápido ou periódico como 
se estivessem em repouso. 
 
Sinais provenientes de uma fonte de luz, após passarem pelo componente em teste, são armazenados 
de forma visual ou eletrônica. A detecção dos sinais pode ser feita, por exemplo, por células fotoelétricas 
ou diodos multiplicadores, os sinais podem ser convertidos por dispositivos eletrônicos tais como 
câmaras de vídeo ou circuitos internos de TV ou ainda serem registrados por filmes ou câmaras 
fotográficas, normais ou digitais. Radiação invisível também pode ser utilizada e registrada por sistemas 
adequados, como no caso de radiação ultravioleta e dispositivos fluorescentes. 
 
Os principais instrumentos usados em inspeção visual são: 
 
• Lupas: em geral possuem aumentos de 1,5 a 10 vezes e são constituídas por uma única lente 
biconvexa, de diferentes tamanhos e formatos, dependendo do uso pretendido. Suas principais 
características são o poder de ampliação, distância de trabalho, campo de visão, correção cromática 
e visão mono ou bi-ocular. Quanto maior o poder de ampliação, menor o campo de visão e a 
distância de trabalho. Algumas vezes elas podem combinadas com escalas de medição, como 
mostra a figura 2 e/ou terem um sistema próprio de iluminação. 
 
 
 (a) (b) 
 
Figura 2 – Lupa de medição (a) com escala associada (b) 
 
 
• Microscópios: Podem ser portáteis e de baixa ampliação, entre 10 e 30 vezes, como o mostrado na 
figura 3, até os de bancada ou mesa com ampliação média ou alta, entre 20 e 2000 vezes. Os mais 
simples possuem em geral apenas uma ocular e uma objetiva, montadas em um tubo, e produzem 
imagem invertida e reversa. Outros mais complexos usam prismas para corrigir a imagem. 
 
 
 14 
 
 
Figura 3 – Microscópio portátil com iluminação própria e ajuste de foco. 
 
 
• Telescópios: São instrumentos usados para ampliar a imagem e permitir observação de objetos em 
locais não acessíveis diretamente aos olhos. Podem ser de vários tipos, flexíveis ou angulados, por 
exemplo, como os boroscópios, periscópios e fibroscópios, como os mostrados na figura 4. Os 
boroscópios são instrumentos de precisão, dotados de fonte de iluminação própria, usados para 
inspeção de superfícies internas e podem permitir visão frontal, oblíqua, perpendicular ou 
retrospecta. Periscópios permitem ver locais inacessíveis ou através de paredes. Instrumentos 
modernos fabricados a partir de fibras óticas, micro câmaras e monitores portáteis, analógicos ou 
digitais têm substituído os aparelhos convencionais,. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (a) (b) 
 
 
 
(c) 
 
Figura 4 – (a) Boroscópio, (b) fibroscópio e (c) fibroscópio moderno para a realização do ensaio visual. 
 
 
• Projetores ópticos: Projetores são muito usados em controle dimensional, de forma e de condições 
superficiais, muitas vezes de maneira rápida e eficaz. Diversos tipos de projetores estão disponíveis 
no mercado, com diferentes tamanhos, capacidades e usos. Um projetor típico é mostrado na figura 
5. Eles são dotados de uma tela com possibilidade de rotação, uma mesa móvel na horizontal e 
 15 
vertical, sistemas de medição nos eixos horizontais x e y e sistemas de iluminação e projeção com 
aumentos conhecidos. 
 
 
 
 
Figura 5 – Projetor ótico típico. 
 
 
As medições são feitas, em geral, pela comparaçãodo perfil ou sombra do objeto projetada na tela 
com um desenho em escala superposto a essa imagem. Outra possibilidade é a medição por 
deslocamentos da mesa e do objeto ensaiado, usando-se como referência pontos ou linhas da tela. 
 
• Gabaritos e comparadores: Na indústria de fabricação é muito comum o uso de gabaritos e 
comparadores ao invés de instrumentos de medidas como paquímetros e micrômetros, por exemplo, 
que são instrumentos mais delicados e de custo elevado. Existem diversos tipos de gabaritos, para 
aplicações gerais e específicas. 
 
Um tipo muito usado é o “passa-não passa”, para inspeção dimensional de furos, rasgos e 
dimensões em geral, cmo diâmetro de eixos, por exemplo. Este tipo de gabarito apresenta duas 
pontas de medida, uma das quais com a dimensão mínima e a outra com a dimensão máxima 
admissível do componente, de forma que uma ponta deve passar pelo furo ou rasgo ou a peça deve 
pasar por ela e a outra não deve passar ou deixar que a peça passe por ela. 
 
Outros são usados em aplicações específicas, como os conhecidos “canivetes” de roscas, usados 
para determinação do padrão e dimensões de roscas de parafusos e porcas. Em soldagem são 
usados diversos gabaritos específicos para a medição dimensões de soldas, como os mostrados na 
figura 6. O uso de alguns deles é mostrado na figura 7. 
 
 
 (a) (b) (c) 
 
Figura 6 – Gabarito para medida de (a) reforço de soldas, (b) garganta e (c) perna de filetes. 
 16 
 
 
Figura 7 – Uso de gabaritos para avaliação de características geométricas de soldas. 
 
 
• Sistemas especiais: Sistemas especiais formados por diversos componentes de uso geral e 
componentes específicos podem ser montados para aplicações específicas. Por exemplo, a 
inspeção visual remota do interior de tubulações pode ser realizada com o auxílio de carros 
motorizados de diversos tamanhos, com câmaras de vídeo em cores, com controle de foco, “zoom”, 
orientação e rotação, como o ilustrado nas figura 8. 
 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 8 - Sistema para inspeção remota de tubulações de grande diâmetro. 
 
 
Para tubulações com diâmetros entre 100 e 250 mm são utilizadas câmeras de orientação fixa e 
visão axial e para diâmetros entre 250 mm e 1500 mm são utilizadas câmeras com controle de 
orientação e rotação, podendo inspecionar tubulações com inclinações de até 20%, como o 
sistema mostrado na figura 9. 
 
 
 
(a) (b) (c) 
 
Figura 9 – (a) Carro para inspeção de tubulações com menores diâmetros e 
(b) e exemplos de imagens obtidas 
 
 17 
 
A figura 10 mostra um sistema formado por um mini-submarino com câmeras de televisão, fonte 
de iluminação e pinças articuladas, permitindo a obtenção de imagens de alta qualidade e o 
manuseio de pequenos objetos, usados na inspeção e manutenção de centrais nucleares. 
 
 
 
 
Figura 10 – Sistema para inspeção de centrais nucleares. 
 
 
3. Aplicações 
 
O ensaio visual é utilizado geralmente para determinar a condição da superfície de um componente, o 
alinhamento de superfícies deste componente que se encontram, a forma ou evidências de vazamento. 
Adicionalmente, o ensaio visual é utilizado para determinar a condição da região sub-superficial em 
materiais compostos translúcidos. 
 
 
3.1 Exame Visual Direto 
O ensaio visual direto pode ser realizado quando o acesso é suficiente para que o examinador posicione 
os olhos a até 600 mm da superfície a ser examinada e a um ângulo não menor do que 30º. Espelhos 
podem ser utilizados para aumentar o ângulo de visão bem como outros instrumentos auxiliares, como 
lentes de aumento ou outros dispositivos, para melhorar a condição da inspeção. A intensidade mínima 
de luz na superfície examinada deve ser de 1000 lux e as condições de realização do exame, tais como 
a fonte e técnica de iluminação utilizadas, e a intensidade de luz medida, devem ser registrados e 
guardados. 
 
 
3.2 Exame Visual Remoto 
Nos casos em que não for possível a realização do exame visual direto, o ensaio visual é realizado de 
maneira remota. Para a sua execução podem ser utilizados dispositivos como espelhos, telescópios, 
boroscópios, fibras óticas, câmeras ou outros instrumentos adequados. Os sistemas utilizados devem 
apresentar uma resolução pelo menos equivalente à obtida através do ensaio visual direto. 
 18 
Estão disponíveis no mercado, também, aparelhos de videoscopia, em que a transmissão de imagem é 
feita através de um CCD. Um esquema destes equipamentos pode ser observado na figura 11. 
 
 
 
 
Figura 11 - Endoscópio para a realização do ensaio visual. 
 
 
3.3 Avaliação 
As avaliações devem ser realizadas de acordo com os padrões de aceitação especificados no código de 
fabricação ou norma de referência. Deve-se elaborar uma lista de verificação para o planejamento do 
ensaio visual e para verificar que as observações requeridas foram realizadas. Esta lista de verificação 
deverá conter os requisitos mínimos de exame, não indicando ou limitando a quantidade máxima de 
requisitos que devem ser avaliados. 
 
 
 19 
 
Capítulo 3 
 
O Ensaio Radiográfico 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O ensaio radiográfico baseia-se na absorção diferenciada da radiação pela matéria. Consiste, 
basicamente, em fazer passar um feixe de radiação X, radiação γ ou nêutrons através do objeto em 
estudo e registrar as características da radiação emergente do objeto utilizando um meio adequado, 
como um filme radiográfico, uma tela fluorescente ou dispositivos eletrônicos de detecção da imagem 
radiográfica. 
 
Dependendo das características do objeto em exame, como a sua geometria e o tipo de 
descontinuidades apresentadas pelo mesmo, o feixe de radiação sofrerá uma maior ou menor absorção, 
sensibilizando em maior ou menor grau o meio utilizado para o registro da imagem radiográfica. 
 
O arranjo básico utilizado para a realização do ensaio radiográfico pode ser observado na figura 1, 
referente à radiografia de uma peça com diferentes espessuras e com dois tipos de descontinuidades 
comuns de serem encontradas em uma inspeção radiográfica. Na figura também é apresentada a 
radiografia obtida, com a aparência radiográfica das diversas regiões da peça. 
 
 
 
 
 
Fig. 1 – Arranjo básico utilizado para a realização do ensaio radiográfico. 
 
 
A porção do feixe de radiação que atravessa as regiões da peça com maior espessura sofre uma maior 
absorção, o contrário ocorrendo com as regiões com menor espessura. Na imagem radiográfica, 
portanto, as regiões mais espessas da peça apresentarão uma tonalidade mais clara do que as regiões 
menos espessas. A porção do feixe de radiação que atravessa a região onde se localiza o poro também 
sofrerá uma menor absorção. Consequentemente a imagem radiográfica resultante apresentará uma 
Peça Cassete contendo o filme 
radiográfico 
Poro 
Inclusão de 
material pouco 
absorvedor 
Fonte de 
Radiação 
 20 
tonalidade escura. O mesmo ocorre com a inclusão de um material pouco absorvedor, como por 
exemplo, uma escória. Caso a inclusão seja de um material mais absorvedor do que o material base, a 
imagem radiográfica correspondente apresentará uma tonalidade tanto mais clara quanto maior for a 
absorção da radiação. Um exemplo é o de uma inclusão de tungstênio em uma junta soldada de aço 
inoxidável. Na figura 2 é apresentada a imagem radiográfica obtida para a peça da figura1, indicando o 
aspecto das regiões de maior e menor espessura, bem como o aspecto radiográfico do poro e da 
inclusão. 
 
 
 
 Fig. 2 – Imagem radiográfica da peça apresentada na Figura 1.1.1. 
 
Apesar de ser baseado em princípios simples, o ensaio radiográfico deve ser realizado de acordo com 
metodologias que assegurem uma sensibilidade adequada para a detecção das descontinuidades de 
interesse, bem como o estabelecimentode uma fácil correlação entre a localização de uma determinada 
descontinuidade na radiografia e a sua respectiva localização na peça examinada, de forma a facilitar a 
realização dos reparos, quando necessários ou possíveis. 
 
O ensaio radiográfico pode ser aplicado, a princípio, a qualquer tipo de material. A única limitação é a 
capacidade de absorção apresentada por alguns materiais, como o chumbo e o urânio, utilizados como 
blindagens, que pode inviabilizar a realização deste tipo de ensaio. 
 
 
2 PRINCÍPIOS FÍSICOS DO ENSAIO RADIOGRÁFICO 
 
2.1 Natureza da Radiação Penetrante 
2.1.1 O espectro eletromagnético 
Os raios-X e a radiação gama são radiações eletromagnéticas, como a luz visível, as microondas, as 
ondas de rádio. Elas não possuem carga ou massa, não são influenciadas por campos elétricos e 
magnéticos e se propagam em linha reta. Sua posição no espectro eletromagnético pode ser observada 
na figura 3. 
 
 
 
10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 103102101100
106 105 104 103 102 101 10-1 10-2 10-610-510-410-3
Radio Infravermelho
Vi
sí
ve
l
Ultravioleta
Gama
Raios-X
Raios Cósmicos
Energia dos Fótons (MeV)
Comprimento de Onda da Radiação (nm)
10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 103102101100
106 105 104 103 102 101 10-1 10-2 10-610-510-410-3
Radio Infravermelho
Vi
sí
ve
l
Ultravioleta
Gama
Raios-X
Raios Cósmicos
Energia dos Fótons (MeV)
Comprimento de Onda da Radiação (nm)
 
 
Fig. 3 – Espectro eletromagnético. 
Radiografia Aparência de 
um poro na 
radiografia 
Aparência de uma 
inclusão na 
radiografia 
Região mais 
espessa da peça 
Região menos 
espessa da peça 
 21 
 
2.1.2 Características das radiações X e gama 
Os raios-X e a radiação gama podem ser caracterizados por sua freqüência, comprimento de onda e 
velocidade. Devido ao seu pequeno comprimento de onda, eles possuem energia suficiente para 
penetrar a matéria, sendo o grau de penetração dependente do tipo de matéria e da energia da radiação 
X ou gama. Os raios-X e a radiação gama apresentam as seguintes características: 
 
 Deslocam-se em linha reta, à velocidade da luz; 
 Não são detectados pelos sentidos humanos; 
 Suas trajetórias não são afetadas pela presença de campos elétricos e magnéticos; 
 Eles podem ser difratados de forma semelhante à luz; 
 A sua capacidade de penetrar a matéria depende de sua energia e das características de 
absorção do material através do qual se deslocam; 
 Tem a capacidade de ionizar a matéria e podem danificar ou destruir células vivas. 
 
 
2.2 Raios-X 
Raios-X são gerados quando elétrons acelerados interagem com o campo elétrico de núcleos de um 
material de número atômico elevado ou com a eletrosfera, com a conseqüente alteração de sua direção 
e redução em sua energia cinética, sendo a diferença de energia entre o início e o término da interação 
emitida sob a forma de ondas eletromagnéticas denominadas de raios-X de frenamento e raios-X 
característicos. 
 
A energia dos raios-X de frenamento depende da energia dos elétrons incidentes no material. Sendo o 
processo de interação dependente da energia, intensidade e trajetória do elétron incidente, a energia da 
radiação X produzida pode variar de zero até um valor máximo, definido pela energia cinética do elétron 
antes da interação, dando origem a um espectro contínuo de energia. Os raios-X característicos gerados 
se sobrepõem ao espectro dos raios-X contínuos. A forma final do espectro da radiação gerada pode ser 
observada na figura 4. 
 
 
 
 
Fig. 4 – Espectro típico de emissão de raios-X contínuos e característicos. 
 
 
3 Equipamentos de Raios-X 
 
Os raios-X são produzidos a partir da interação de elétrons acelerados com a matéria. Portanto, para 
que haja a produção de raios-X é necessário: 
 22 
 
a) Uma fonte de elétrons 
b) Um meio para acelerar os elétrons 
c) Um alvo de um material adequado para receber o feixe de elétrons 
 
Os raios-X são normalmente produzidos em um dispositivo denominado ampola de raios-X. Uma ampola 
de raios-X consiste, basicamente, de um recipiente normalmente de vidro, contendo dois eletrodos em 
seu interior, um positivo e outro negativo, denominados anodo e catodo, respectivamente. O interior 
deste recipiente é mantido sob vácuo. O catodo consiste de um filamento de tungstênio, circundado por 
uma cúpula de focalização, que atua como uma lente eletrostática e controla a forma do feixe de elétrons 
emitido pelo filamento, fazendo com que ele atinja o anodo em uma pequena região denominada região 
focal. O anodo é construído de um metal com uma alta condutividade térmica, normalmente o cobre, no 
qual está inserido o alvo metálico, que receberá o impacto do feixe de elétrons. A face do alvo metálico 
não é paralela ao filamento, apresentando um ângulo com relação ao mesmo. O conjunto anodo/catodo 
pode ser observado na figura 5. 
 
 
 
Fig. 5 – Conjunto anodo/catodo de um equipamento de raios-X típico. 
 
O filamento atua como uma fonte de elétrons, o primeiro requisito para a geração de raios-X. Uma 
corrente elétrica circulando pelo mesmo provoca o seu aquecimento e, quanto maior o seu aquecimento 
maior a sua capacidade de emitir elétrons (emissão termiônica). 
 
A aceleração dos elétrons em direção ao anodo do tubo, onde se encontra o alvo metálico, é obtida pela 
aplicação de uma diferença de potencial entre o anodo e o catodo. Quanto maior a diferença de 
potencial aplicada, maior a energia cinética adquirida pelos elétrons, maior a energia dos raios-X 
gerados e, consequentemente, maior o seu poder de penetração. Assim o segundo requisito para a 
geração de raios-X é atendido. 
 
A corrente que se estabelece entre o anodo e o catodo é denominada corrente do tubo. Ela é controlada, 
principalmente, pelo aquecimento do filamento. Quanto maior o aquecimento do filamento maior a 
quantidade de elétrons disponíveis para serem acelerados em direção ao anodo. 
 
A maior parte da energia dos elétrons é transformada em calor na região focal, no alvo, razão da alta 
condutividade térmica necessária aos materiais do anodo. O material do alvo, por sua vez, deve 
apresentar características especiais, como um alto ponto de fusão e um elevado número atômico. O 
material mais utilizado como alvo é o tungstênio. Ele apresenta um elevado número atômico, o que 
aumenta a quantidade de raios-X gerados durante a interação feixe de elétrons/material e um elevado 
ponto de fusão, o que possibilita suportar o aquecimento gerado durante as interações na região focal 
sem que ocorra a fusão. Desta forma, o terceiro requisito para a geração de raios-X é atendido. 
 
 23 
Os tubos de raios-X podem ser direcionais ou panorâmicos. Anodos com formatos especiais são 
projetados para a obtenção de feixes panorâmicos. Um anodo típico para gerar este tipo de feixe possui 
a forma de um cone, de maneira que, quando o feixe de elétrons o atinge, são gerados raios-X em um 
ângulo de 360°ao redor do alvo. Este tipo de equipamento pode ser utilizado para a radiografia 
panorâmica de soldas circunferenciais em tubos e componentes cilíndricos. Um equipamento de raios-X 
típico pode ser observado na figura 6. 
 
 
 
 
Fig. 6 – Equipamento de raios-X típico, constituído de ampola, unidade de controle e dois 
transformadores de alta tensão. 
 
Outros dispositivos utilizados como fontes de raios-X são os aceleradores lineares, os Betatrons e 
geradores Van de Graff. Equipamentos de raios-X com potencial constante, com tensão máxima de 450 
kV, possibilitam a inspeção de peças de aço de até 110 mm de espessura. 
 
 
4 Fontes de Radiação Gama 
 
Fontes radioativas utilizadas em radiografia industrial são produzidas em reatores nucleares. Os 
materiais utilizados como matéria prima para a obtenção destas fontes são introduzidos em reatores 
nucleares, onde são submetidos a um alto fluxo de nêutrons, Quando os núcleos dos átomos destes 
materiais capturam um nêutron, estes átomos se tornam instáveis, tendendo a recuperar a sua 
instabilidade pelaemissão de partículas e de energia sob a forma de radiação gama. A radiação gama 
emitida por estes átomos é utilizada para a obtenção de radiografias. Na Tabela 1.2.1 podem ser 
observados alguns os principais materiais utilizados como fontes radioativas em radiografia industrial e 
suas características principais. 
 
Tabela 1 – Principais radioisótopos utilizados em radiografia industrial. 
 
Elemento Meia-Vida Energia da Radiação γ Faixa de Espessuras para Aço (mm) 
Césio 137 30,1 anos 0,66 MeV 25 a 87 
Cobalto 60 5,27 anos 1,33 e 1,17 MeV 65 a 225 
Irídio 192 74,3 dias 0,310 – 0,470 – 0,600 keV 19 a 65 
Itérbio 169 32 dias 49 a 308 keV 2,5 a 15 
Selênio 75 120 dias 279,5 keV 5 a 40 
Túlio 160 129 dias 84 e 52 keV Até 13 
 24 
4.1 Atividade de uma Fonte Radioativa 
A atividade A de uma fonte radioativa é a taxa de mudança dos átomos instáveis da fonte em um 
determinado instante, seja: 
 
dt
dNA = , onde: 
 
A é a atividade da fonte, 
N é o número de átomos que ainda não decaiu, ou seja, de átomos radiativos, e 
t é o tempo. 
 
A atividade de uma fonte, no Sistema Internacional, é medida em unidades de transformação por 
segundo, denominada Becquerel (Bq), sendo 1 Bq = 1/s, ou seja, uma desintegração por segundo. 
 
A unidade anterior utilizada para representar a atividade é o Curie (Ci). Esta unidade ainda é encontrada 
em equipamentos antigos e é definida por; 
 
1 Ci = 3,7 . 1010 desintegrações por segundo = 3,7 . 1010 Bq 
 
 
4.2 Constante de Decaimento 
Em uma amostra de material radioativo, a constante de decaimento (λ) expressa a probabilidade de 
decaimento por átomo por segundo, sendo uma característica de cada material. 
 
 
4.3 Cálculo da Atividade 
A atividade A de um determinado material radioativo, em um determinado instante, pode ser determinada 
através da equação: 
 
teAA λ−= 0 , onde 
 
A0 – é a atividade inicial do material 
A – é a atividade em um determinado instante t 
λ – é a constante de decaimento 
t – tempo de decaimento 
 
O cálculo da atividade no instante de uso da fonte é importante para se determinar o tempo de exposição 
que deverá ser utilizado para se radiografar uma determinada peça. Para uma mesma fonte radioativa e 
um determinado objeto, quanto menor a atividade da fonte maior o tempo de exposição necessário para 
a obtenção da radiografia. Uma curva de decaimento típica pode ser observada na figura 7. 
 
 25 
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
 
 
A
tiv
id
ad
e 
re
m
an
es
ce
nt
e 
(%
)
Tempo decorrido (dias)
 Irídio 192 
 A = A0.e
-λ t
 
 
Fig. 7 – Curva de decaimento para o Irídio 192. 
 
 
4.4 Meia-vida de um material radioativo 
Corresponde ao intervalo de tempo contado a partir de um certo instante, necessário para que metade 
dos átomos radioativos decaiam. A relação entre a meia-vida e a constante de decaimento é dada por: 
 
T1/2 = 0,693/λ, onde 
 
T1/2 – é a meia-vida do elemento e 
λ - é a constante de desintegração. 
 
 
4.5 Irradiadores 
Para serem utilizadas com segurança nos trabalhos de radiografia industrial, as fontes radioativas são 
armazenadas em equipamentos chamados irradiadores. Os irradiadores possuem uma blindagem, 
normalmente de chumbo ou de urânio exaurido, envolta por uma carcaça de um material resistente a 
impactos. Quando não estão sendo utilizadas, as fontes permanecem armazenadas nos irradiadores. 
Como cada tipo de fonte, dependendo do material (como cobalto 60 ou irídio 192, por exemplo), emite 
radiação gama com diferentes energias, eles são projetados para armazenar com segurança um 
determinado tipo de fonte, com uma determinada atividade. Assim, existem irradiadores apropriados 
para armazenar fontes de cobalto 60, outros para armazenar fontes de Irídio 192 e assim por diante, não 
devendo o irradiador destinado a um certo tipo de fonte (radioisótopo e atividade) ser utilizado para 
armazenar outros tipos de fonte. 
 
Para que a exposição seja feita de forma segura, as fontes radioativas são encapsuladas em recipientes 
cilíndricos de aço inoxidável. Na figura 8 pode ser observada uma fonte selada de Irídio 192 antes de ser 
encapsulada. São mostrados dois discos de Irídio 192, o recipiente cilíndrico no interior do qual os discos 
de material radioativo serão encapsulados e a mola que mantém estes discos fixos no interior do 
mesmo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8 – Fonte selada de Irídio 192 antes de ser encapsulada. 
 26 
Este recipiente é então acoplado à extremidade de um cabo de aço que tem, em sua outra extremidade, 
um engate para possibilitar a retirada e introdução da fonte no irradiador para a execução de 
radiografias. O conjunto montado pode ser observado isoladamente na figura 9 e montado no irradiador 
na figura 10. Para a realização da radiografia, a fonte é retirada do irradiador, como pode ser observado 
na figura 11. 
 
 
Fig. 9 – Fonte selada montada. 
 
 
 
 
Fig. 10 – Corte de um irradiador mostrando o tubo em S e a fonte encapsulada montada. 
 
 
 
 
 
Fig. 11 – Irradiador em posição para a realização de uma radiografia. 
Cabo de 
Controle 
Cabo de 
Controle 
Dispositivo 
de Trava 
Saída da 
Fonte 
Blindagem Tubos Guia 
 
Suporte 
Fonte Selada 
Irradiador 
Cabo de 
Controle 
 27 
5 Formação da Imagem Radiográfica 
 
A geometria utilizada para a realização do ensaio radiográfico é de extrema importância para a obtenção 
de bons resultados no ensaio radiográfico. Dependendo da posição e das dimensões da fonte de 
radiação utilizada, da distância entre a fonte de radiação e objeto radiografado e entre o objeto e o filme, 
podem ser obtidas imagens radiográficas com grandes diferenças, com conseqüência direta na 
sensibilidade radiográfica. 
 
Os princípios geométricos que regem a formação da imagem radiográfica são semelhantes aos da 
formação de sombras com a luz comum, podendo ocorrer efeitos como a ampliação e distorção da 
imagem e formação de penumbra geométrica. Considerando-se uma fonte de radiação puntiforme, 
alguns dos fatores que afetam a imagem radiográfica formada é a distância entre a fonte de radiação e o 
objeto radiografado e entre o objeto radiografado e o filme, como pode ser observado na figura 12 e 
figura 13, respectivamente. 
 
 
Fonte
Fonte
Fonte
Objeto Objeto Objeto
Anteparo Anteparo
 
 
Fig. 12 – Efeito da variação da distância entre a fonte e o objeto. 
 
 
 
 
 
Anteparo Anteparo
Fonte Fonte
Objeto
Objeto
Objeto
Fonte
 
 
Fig. 13 – Efeito da variação da distância entre o objeto e o filme. 
 28 
Caso o plano do filme não seja perpendicular ao feixe de radiação incidente, pode ocorrer ainda o efeito 
de distorção da imagem formada. 
 
 
5.1 Penumbra Geométrica 
A penumbra geométrica consiste na perda de definição da imagem radiográfica devido aos fatores 
geométricos presentes no ensaio, tanto relativos ao equipamento quanto à geometria de exposição. Ela 
é provocada, basicamente, pelo fato da fonte de radiação não ser puntiforme, ou seja, a radiação se 
origina de uma área e não de um ponto. O efeito da penumbra geométrica na imagem radiográfica pode 
ser observado na figura 14. 
 
 
 
Fig. 14 – Penumbra geométrica. 
 
 
Como pode ser observado pela análise da figura 14, o valor da penumbra geométrica é função das 
dimensões da fonte (F), da distância fonte-objeto (DFO) e da espessura do objeto (e), relacionados da 
seguinte forma: 
 
DFO
eFPg
.
= ou 
gP
eFDFO .= 
 
 
Ou ainda 
 
gg P
eFe
P
eFeDFODFF )1(. +=+=+= , onde 
 
DFF = distância fonte-filme 
DFO = distância fonte-objeto 
e = espessura do objeto 
F = tamanho efetivo do foco emissor de radiação 
Pg = penumbra geométrica 
 
 29 
A distância fonte-filme (DFF) mínima utilizada para o ensaio radiográfico deve ser tal que limite a 
penumbra geométrica a valores que não prejudiquem a avaliação da radiografia. O Código ASME 
(Seção V, Artigo 2) define os valores máximos permissíveis para a penumbra geométrica, em função da 
espessura do objeto radiografado,conforme indicado na Tabela 2. 
 
 
Tabela 2 – Valores máximos para a penumbra geométrica em função da espessura do objeto 
radiografado. 
 
Espessura do Objeto (mm) Valor Máximo da Penumbra Geométrica (mm) 
Abaixo de 50 0,51 
De 50 até 75 0,76 
De 75 até 100 1,02 
Maior que 100 1,78 
 
 
5.2 Lei do Inverso do Quadrado da Distância 
A intensidade da radiação emitida por uma fonte de pontual diminui, à medida que aumenta a distância 
da fonte emissora, de acordo com a lei do inverso do quadrado da distância. Como pode ser observado 
na figura 15, a uma distância (d) da fonte emissora, a radiação emitida pela mesma, colimada através de 
um diafragma, atinge uma determinada área no plano1. A uma distância duas vezes maior (2d), a 
mesma quantidade de radiação atinge uma área quatro vezes maior, no plano 2, ou seja, com a 
duplicação da distância a intensidade se tornou quatro vezes menor. 
 
 
 
 
Fig. 15 – Representação da Lei do Inverso do Quadrado da Distância. 
 30 
Chamando-se a distância d na figura 15 de d1 e a distância 2d de d2, a Lei do Inverso do Quadrado da 
Distância pode ser escrita como: 
 
 
2
1
2
2
2
1
d
d
I
I
= , onde 
 
I1 – é intensidade da radiação no plano 1, a uma distância d1 da fonte emissora 
I2 – é intensidade da radiação no plano 2, a uma distância d2 da fonte emissora 
d1 – é distância da fonte emissora ao plano 1 
d2 – é distância da fonte emissora ao plano 2. 
 
 
Em radiografia industrial, a exposição radiográfica é definida como o produto da corrente do tubo pelo 
tempo de exposição (quando se utilizam equipamentos de raios-X) ou como o produto da atividade da 
fonte pelo tempo de exposição (quando se utilizam fontes de radiação gama), ou seja: 
 
tiEr .= , onde 
 
Er = exposição radiográfica 
i = corrente no tubo em mA - miliamperes 
t = tempo de exposição em minutos ou segundos 
 
ou 
 
tAEr .= , onde 
 
Er = exposição radiográfica 
A = atividade da fonte radioativa em GBq 
t = tempo de exposição em horas 
 
 
A intensidade de radiação que atinge o objeto durante a realização de uma radiografia é proporcional ao 
valor da exposição radiográfica utilizada. Uma radiografia executada com uma determinada distância 
fonte filme apresentará uma determinada densidade ótica. Caso a distância fonte-filme seja duplicada, a 
intensidade de radiação que atinge o filme será quatro vezes menor do que na condição anterior. Para 
que a radiografia obtida apresente o mesmo valor de densidade ótica da radiografia original, o valor da 
exposição radiográfica deverá ser quatro vezes maior, ou seja, a corrente do tubo ou o tempo de 
exposição deverão ser quatro vezes maior (quando se utilizam equipamentos de raios-X ) ou o tempo de 
exposição deverá ser quatro vezes maior (quando se utilizam fontes de radiação gama). 
 
Este fato deve ser considerado quando se aumentar ou diminuir, por um motivo qualquer, a distância 
fonte-filme para a realização de uma determinada radiografia, de forma a não resultar em tempos 
excessivos de exposição. 
 
 
6 Diagramas de Exposição 
 
Os diagramas de exposição possibilitam a determinação dos parâmetros de teste mais adequados para 
a execução da radiografia de uma determinada peça, de um determinado material. Eles são construídos 
para um determinado material, para um determinado tipo de filme, para um determinado conjunto de 
telas intensificadoras, para condições de processamento padronizadas, para uma distância fonte-filme 
fixa e para uma determinada densidade ótica. Embora sejam fornecidos quando se adquire um 
equipamento de raios-X, normalmente o laboratório radiográfico deve elaborar os diagramas para cada 
 31 
um dos equipamentos de raios-X com os quais trabalha. Um diagrama de exposição típico para 
equipamentos de raios-X pode ser observado na figura 16. 
 
Para que o diagrama contendo as curvas de exposição possa ser utilizado com eficiência, as condições 
de exposição para a realização de uma radiografia devem ser as mesmas utilizadas para a elaboração 
das curvas, sendo possível, entretanto, corrigir o valor das exposições para diferentes tipos de filmes ou 
diferentes distâncias fonte-filme. 
 
5 10 15 20 25 30 35 40
1
10
100
100 kV
220 kV
260 kV
240 kV
200 kV140 kV 180 kV160 kV120 kV
 
 
E
xp
os
iç
ão
 (m
A
.m
in
)
Espessura da Peça (mm) 
 
Fig. 16 – Diagrama típico contendo curvas de exposição para um equipamento de raios-X para tensões 
entre 100 kV e 260 kV e as seguintes condições: aço, filme Classe 2, tela dianteira de chumbo com 
0,125 mm de espessura, tela traseira de chumbo com 0,250 mm de espessura, revelação 5 minutos a 
20°C, distância fonte-filme de 700 mm, densidade ótica igual a 2,0. 
 
 
De posse do diagrama, a radiografia de uma peça de aço com 25 mm de espessura, utilizando-se um 
filme classe 2, telas dianteiras e traseiras com espessuras de 0,125 e 0, 250 mm respectivamente, uma 
distância fonte-filme de 700 mm, utilizando-se uma tensão de 180 kV, deverá ser feita com uma 
exposição radiográfica de 50 mA.min, para que a radiografia obtida tenha uma densidade ótica igual a 
2,0. Isto significa que, se utilizarmos uma corrente do tubo igual a 5 mA, o tempo de exposição 
necessário será de 10 minutos. Caso a corrente seja de 10 mA, o tempo de exposição necessário será 
de 5 minutos. 
 
 
7 O Filme Radiográfico 
 
Os filmes de raios-X consistem de uma base de poliéster, revestida em ambos os lados por um substrato 
sobre o qual é depositada uma camada de emulsão, composta principalmente de cristais de haletos de 
prata, como o brometo de prata ou o cloreto de prata. O substrato tem como finalidade assegurar a 
 32 
aderência da emulsão à base de poliéster. Sobre a emulsão é depositada uma camada de gelatina 
endurecida, que tem como finalidade proteger a mesma. Ao todo, portanto, o filme radiográfico é 
formado por sete camadas, como pode ser observado na figura 17. 
 
 
 
Fig. 17 – Constituição de um filme radiográfico. 
 
Na maior parte dos filmes radiográficos, a emulsão é depositada em ambos os lados da base, dobrando, 
portanto, a quantidade de haletos de prata que pode ser sensibilizada, tendo como conseqüência um 
aumento da velocidade do filme. Estas camadas são finas o bastante para serem processadas em um 
tempo razoável. Em alguns filmes especiais, a emulsão é depositada em apenas um lado da base, o que 
torna o filme mais lento, aumentando, entretanto, a definição da imagem radiográfica. 
 
Quando a radiação X, gama ou a luz atingem a emulsão, as regiões do filme que recebem uma 
quantidade suficiente de radiação sofrem uma mudança. Alguns íons de Br- são liberados e capturados 
por íons de Ag+, Esta mudança é tão pequena que não é perceptível sem um processamento posterior 
do filme e é chamada de imagem latente. Os grãos expostos tornam-se mais sensíveis ao processo de 
redução quando em contato com uma solução química chamada revelador e a reação que ocorre 
durante o processo de revelação resulta na formação de prata metálica, de coloração preta. Esta prata, 
em suspensão na gelatina em ambos os lados da base, dá origem à imagem radiográfica. A quantidade 
de partículas de prata metálica produzida é maior nas regiões da emulsão que receberam maiores 
quantidades de radiação e menor naquelas que receberam uma quantidade menor. A distribuição da 
prata metálica no filme, em maior ou menor quantidade, dá origem à imagem radiográfica. 
 
7.1 Processamento 
O processamento do filme radiográfico compreende um conjunto de operações em que o filme é 
colocado em contato com uma série de substâncias químicas. O processamento envolve as seguintes 
etapas: 
 
Revelação - é o tratamento pelo qual a imagem latente é convertida em uma imagem visível, pela 
redução seletiva dos cristais de haleto de prata da emulsão em prata metálica. O tempo de revelação 
deve ser cuidadosamente controlado, de forma permitir a conversão dos cristais expostos em prata 
metálica enquanto mantém os cristais não expostos como haletos de prata. O tempo de revelação é 
função datemperatura do revelador e, normalmente, são fornecidos pelos fabricantes de filmes e 
soluções de processamento tabelas que indicam o tempo de exposição adequado para uma determinada 
faixa de temperaturas. 
 
Banho de parada - o banho de parada tem como objetivo interromper a ação do revelador, retirando o 
mesmo da superfície do filme. Pode ser utilizada a água comum, corrente, devendo todo o excesso de 
revelador ser retirado antes de o filme ser colocado no banho fixador. 
 
Fixação - é o tratamento pelo qual os cristais de haleto de prata não expostos são removidos do filme. O 
fixador remove os cristais de haleto de prata, não reagindo com a prata metálica formada. 
 33 
Lavagem final - a lavagem final tem como objetivo eliminar resíduos das soluções de processamento da 
superfície do filme, de forma a evitar a sua degradação e possibilitar o seu posterior arquivamento pelo 
tempo necessário. 
 
Secagem - realizada em secadoras apropriadas e executada de forma a não produzir manchas que 
possam prejudicar a análise posterior. 
 
Após estas operações, a radiografia é guardada em um envelope apropriado e está pronta para ser 
analisada. 
 
O processamento pode ser realizado manualmente ou em processadora automática. Em qualquer uma 
das situações, o processo deve ser realizado sob condições controladas e padronizadas. 
 
7.2 Densidade ótica 
Durante a avaliação de uma radiografia em um negatoscópio, pode-se observar que as imagens 
presentes na mesma são formadas por regiões com diferentes graus de escurecimento, resultantes da 
moior ou menor sensibilização do filme durante a exposição. O grau de escurecimento apresentado pela 
radiografia é denominado densidade ótica ou densidade fotográfica, definida por: 
 
t
i
I
ID log= , sendo 
D = densidade ótica da radiografia em uma determinada região 
Ii = intensidade de luz incidente na radiografia 
It = intensidade de luz transmitida pela radiografia. 
 
A densidade ótica de uma radiografia ou de um filme fotográfico exposto e processado é determinada 
utilizando-se um equipamento denominado densitômetro. Ele possui uma fonte emissora de luz e um 
sensor fotoelétrico. Quando a radiografia é posicionada entre a fonte emissora de luz e o sensor, a 
densidade ótica da mesma pode ser determinada pelo equipamento. 
 
Como exemplo, um valor de densidade ótica em uma determinada região de uma radiografia, igual a 1, 
significa que naquela região, somente 10% da luz incidente foi transmitida. Para uma densidade ótica 
igual a 2 este valor cai para 1%. Em geral, os negatoscópios disponíveis para a avaliação de radiografias 
industriais possibilitam a avaliação de radiografias com densidades óticas até 4. 
 
 
7.3 Curvas Características 
Os diferentes tipos de filmes radiográficos comportam-se de forma diferente quando expostos e 
processados nas mesmas condições. Para caracterizar o comportamento de um determinado filme, são 
elaboradas curvas que associam a exposição à qual um determinado filme foi submetido e a densidade 
ótica correspondente. Estas curvas são chamadas curvas características. A forma típica de uma curva 
característica pode ser observada na figura 18. Em geral, no eixo horizontal são apresentados os valores 
das exposições relativas e no eixo vertical os valores das densidades óticas correspondentes, para um 
filme em particular ou para um conjunto de diferentes filmes. 
 
As curvas apresentadas na figura18 se referem a dois filmes hipotéticos A e B. No eixo horizontal estão 
representados os valores referentes ao logaritmo das exposições relativas e no eixo vertical os valores 
das densidades óticas correspondentes. As curvas características possibilitam o cálculo da exposição 
necessária para produzir uma radiografia com uma determinada densidade ótica para um filme 
específico. Podem também ser utilizadas para o cálculo da exposição necessária para produzir 
radiografias com a mesma densidade ótica em filmes diferentes. 
 
 34 
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Filme BFilme A
 
 
De
ns
id
ad
e 
Ót
ic
a
log exposição relativa 
 
Fig. 18 – Curvas características de dois filmes hipotéticos A e B. 
 
 
As curvas características são fornecidas preparadas pelos fabricantes de filmes. Dois exemplos de sua 
utilização são apresentados a seguir. 
 
a) Uma radiografia de uma peça de aço, realizada, com 150 Kv, 5 mA e 1 minuto utilizando-se o Filme 
A, apresentou uma densidade ótica, na região de interesse, igual a 1,5. Deve-se elevar este valor 
para 2,0. Qual deve ser o novo valor da exposição para se obter o novo valor de densidade? 
 
Utilizando-se como referência a FIG. 3.6, curva referente ao filme A, verifica-se que para um 
valor de densidade ótica igual a 1,5 o logaritmo da exposição relativa é igual a 2. Para uma 
densidade ótica igual a 2,0 o logaritmo da exposição relativa é igual a 2,12, ou seja: 
 
Filme A 
 
Para D = 1,5 → log da exposição relativa = 2 
Para D = 2,0 → log da exposição relativa = 2,12 
 
A diferença entre os logaritmos das exposições relativas, é igual a: 
 
∆ log Er = (2,12 - 2) = 0,12 ou seja Er = 10 0,12 ∴ Er = 1,3 
 
 35 
Isto significa que a relação entre as duas exposições, para as densidades óticas iguais a 2 e 1,5, é igual 
a 1,3. Dessa forma, para que a densidade ótica da radiografia possa ser elevada de 1,5 para 2 é 
necessário que o valor da exposição inicial seja 1,3 vezes maior, ou seja, igual a 6,5 mA.min. 
 
b) Uma radiografia de uma peça de aço, realizada, com 150 Kv, 1 mA e 6,5 minutos utilizando-se o 
Filme A, apresentou uma densidade ótica, na região de interesse, igual a 2,0. Deve-se realizar a 
radiografia da mesma peça utilizando-se o filme B, devendo-se obter o mesmo valor de densidade 
ótica. Qual deve ser o novo valor da exposição? 
 
Utilizando-se como referência a FIG. 3.6, curva referente ao filme A, verifica-se que para um 
valor de densidade ótica igual a 2, o logaritmo da exposição relativa é igual a 2,12. Para o filme 
B e um valor de densidade ótica igual a 2, o logaritmo da exposição relativa é igual a 2,67, ou 
seja: 
 
Filme A - para D = 2,0 → log da exposição relativa = 2,12 
Filme B - para D = 2,0 → log da exposição relativa = 2,67 
 
A diferença entre os logaritmos das exposições relativas, é igual a: 
 
∆ log Er = (2,67 - 2,12) = 0,55 ou seja Er = 10 0,55 ∴ Er = 3,5 
 
Isto significa que a relação entre as duas exposições, para as densidades óticas iguais a 2 em ambos os 
filmes, é igual a 3,5, Dessa forma, para que a densidade ótica da radiografia possa ser mantida ao se 
mudar do filme A para o filme B, é necessário que o valor da exposição inicial seja 3,5 vezes maior, ou 
seja, aproximadamente 23 mA.min. 
 
 
8 Indicadores da Qualidade da Imagem 
 
Os Indicadores da Qualidade da Imagem (IQI) ou penetrâmetros são dispositivos utilizados para a 
avaliação da qualidade da imagem radiográfica. Eles são fabricados a partir de materiais idênticos ou 
radiograficamente similares aos materiais a serem radiografados e são posicionados, em geral, sobre a 
peça em exame, voltados para a fonte de radiação, sendo sua imagem formada na radiografia, junto com 
a imagem da peça. Existem indicadores com diferentes configurações geométricas, dependendo de sua 
origem. Entretanto, o objetivo da sua utilização é o mesmo: possibilitar a avaliação da qualidade da 
imagem radiográfica obtida e, consequentemente, da sensibilidade do ensaio para a detecção de 
descontinuidades. Dentre os indicadores mais utilizados podem-se citar os indicadores ASTM (tipo placa 
ou tipo fio) e os indicadores DIN (tipo fio), apresentados a seguir. 
 
 
8.1 Indicadores da Qualidade da Imagem ASTM 
8.1.1 Indicador ASTM Tipo Placa 
Estes indicadores consistem de uma lâmina de um material radiograficamente similar ao material a ser 
radiografado, com uma espessura definida T, contendo três furos. Os furos possuem diâmetros iguais a 
1T, 2T e 4T e são identificados como furos 1T, 2T e 4T, respectivamente. Em cadaum destes 
indicadores existe uma identificação, feita com letras de chumbo, que indica a sua espessura em 
milésimos de polegada. O grupo de materiais ao qual pertence o IQI, ou seja, para o qual ele pode ser 
utilizado, é indicado através de entalhes existentes no corpo do IQI, sendo previstos indicadores para 
oito grupos de materiais. Um IQI tipo placa, para aço carbono e aço inoxidável, com uma espessura T de 
vinte milésimos de polegada, pode ser observado na figura 19. 
 36 
 
 
Fig. 19 – Indicador da Qualidade da Imagem ASTM tipo placa. 
 
 
Para a avaliação da qualidade da imagem são estabelecidos diferentes níveis de qualidade da imagem. 
Estes níveis são designados por dois números. O primeiro indica a espessura percentual do IQI com 
relação à espessura do material radiografado e o segundo o diâmetro do fio que deverá ser observado 
na radiografia. Os níveis típicos da qualidade da imagem podem ser observados na Tabela 3. 
 
 
Tabela 3 – Níveis típicos da qualidade da imagem ASTM. 
 
Níveis de Qualidade da Imagem Espessura do IQI Furo perceptível na radiografia 
Níveis de Qualidade de Imagem Padrões 
2 – 1T 
2% da espessura do objeto 
1T 
2 – 2T 2T 
2 – 4T 4T 
Níveis de Qualidade de Imagem Especiais 
1 – 1T 1% da espessura do objeto 1T 
1 – 2T 2T 
4 – 2T 4% da espessura do objeto 2T 
 
 
Como exemplo, quando um nível de qualidade 2 – 2T é especificado para o ensaio, isto significa que o 
furo com diâmetro 2T, em um IQI com espessura equivalente a 2% da espessura do objeto examinado, 
deve ser perceptível na radiografia. 
 
Para a realização da radiografia de juntas soldadas, este tipo de IQI deve ser posicionado sobre a peça, 
ao lado do cordão de solda, não devendo ser posicionado sobre o cordão. Neste caso, a espessura total 
do material radiografado corresponde à espessura nominal da peça mais a sobre espessura do cordão 
de solda de ambos os lados. Para que o IQI possa ser utilizado para a avaliação da sensibilidade 
radiográfica, ele deverá ser posicionado sobre um calço de material radiograficamente similar ao metal 
base, com espessura igual à sobre espessura do cordão de solda de ambos os lados. 
 
 
8.1.2 Indicador ASTM Tipo Fio 
Consiste de um conjunto de fios com diferentes diâmetros, de um material radiograficamente similar ao 
material a ser radiografado, inseridos em um invólucro de plástico transparente. Os fios deste tipo de IQI 
são numerados de 1 a 21, em ordem crescente de seus diâmetros. Eles são montados em grupos de 6, 
formando 4 conjuntos distintos, denominados A, B, C e D, respectivamente. Os conjuntos A, B, C e D 
compreendem os fios de número 1 a 6; 6 a 11; 11 a 16 e 16 a 21, respectivamente. Como no caso do IQI 
Furo 4T Furo 1T Furo 2T 
Número do IQI – espessura T 
em milésimos de polegada 
 37 
tipo placa, existem indicadores para oito grupos de materiais, indicados pelos números 1 a 3 e 01 a 05. 
Um IQI tipo fio, para aço carbono e aço inoxidável, pode ser observado na figura 20. Nele pode-se 
observar o número de identificação da classe de materiais a que o IQI se aplica (1), a norma (ASTM), o 
conjunto de fios (A). O número 6 representa o último fio do conjunto. 
 
 
 
 
Fig. 20 – Indicador da Qualidade da Imagem ASTM tipo fio. 
 
 
8.1.3 Seleção 
A seleção dos Indicadores da Qualidade da Imagem ASTM deve ser feita em função da posição do IQI 
em relação a fonte de radiação e da espessura de material radiografada. Deve-se utilizar como 
referência a Tabela 4. 
 
 
Tabela 4 – Seleção de indicadores da Qualidade da Imagem tipo placa e tipo fio. 
Indicador da Qualidade da Imagem ASTM 
 
Espessura Nominal de uma Parede do Material 
Lado da Fonte Lado do Filme 
Tipo Tipo 
Polegadas Milímetros Placa Fio Placa Fio 
Até 0,25 inclusive Até 6,4 inclusive 12 5 10 4 
Acima de 0,25 até 0,375 Acima de 6,4 até 9,5 15 6 12 5 
Acima de 0,375 até 0,50 Acima de 9,5 até 12,7 17 7 15 6 
Acima de 0,50 até 0,75 Acima de 12,7 até 19,0 20 8 17 7 
Acima de 0,75 até 1,00 Acima de 19,0 até 25,4 25 9 20 8 
Acima de 1,00 até 1,50 Acima de 25,4 até 38,1 30 10 25 9 
Acima de 1,50 até 2,00 Acima de 38,1 até 50,8 35 11 30 10 
Acima de 2,00até 2,50 Acima de 50,8 até 63,5 40 12 35 11 
Acima de 2,50 até 4,00 Acima de 63,5 até 101,6 50 13 40 12 
Acima de 4,00 até 6,00 Acima de 101,6 até 152,4 60 14 50 13 
 38 
Tabela 4 – Seleção de indicadores da Qualidade da Imagem tipo placa e tipo fio (continuação). 
Indicador da Qualidade da Imagem ASTM 
 
Espessura Nominal de uma Parede do Material 
Lado da Fonte Lado do Filme 
Tipo Tipo 
Polegadas Milímetros Placa Fio Placa Fio 
Acima de 6,00 até 8,00 Acima de 152,4 até 203,2 80 16 60 14 
Acima de 8,00 até 10,00 Acima de 203,2 até 254,0 100 17 80 16 
Acima de 10,00 até 12,00 Acima de 254,0 até 304,8 120 18 100 17 
Acima de 12,00 até 16,00 Acima de 304,8 até 406,4 160 20 120 18 
Acima de 16,00 até 20,00 Acima de 406,4 até 508,0 200 21 160 20 
 
 
 
8.2 Indicadores da Qualidade da Imagem DIN 
Os indicadores da qualidade da imagem DIN consistem de um conjunto de fios com diferentes 
diâmetros, de um material radiograficamente similar ao material a ser radiografado, inseridos em um 
invólucro de plástico transparente. Os fios deste tipo de IQI são numerados de 1 a 16, em ordem 
decrescente de seus diâmetros. Eles são montados em grupos de 7, formando 3 conjuntos distintos. O 
primeiro conjunto compreende os fios de 1 a 7, o segundo os fios de 6 a 12 e o terceiro os fios de 10 a 
16, identificados pela designação 1 ISO 7, 6 ISO 12 e 10 ISO 16, respectivamente. Como no caso dos 
indicadores ASTM, existem indicadores para diferentes tipos de materiais. Um IQI DIN, para aço carbono 
e aço inoxidável, pode ser observado na figura 21. Nele pode-se observar a identificação da norma de 
referência (DIN), o número 62 (indicativo do ano em que este tipo de IQI passou a ser utilizado) e o 
símbolo FE, indicando o grupo de materiais para o qual o IQI pode ser utilizado. Na parte inferior, a 
designação 10 ISO 16 indica que o conjunto compreende os fios de números 10 a 16. 
 
 
 
 
 
Fig. 21 – Indicador da Qualidade da Imagem DIN. 
 
 
 39 
8.2.1 Seleção 
A seleção dos Indicadores da Qualidade da Imagem DIN deve ser feita de acordo com a Tabela 5, em 
função da espessura do material a ser radiografada e da sensibilidade do ensaio. 
 
 
Tabela 5 – Seleção de indicadores da Qualidade da Imagem DIN. 
 
Índice da Qualidade da Imagem (BZ) 
Categoria de Qualidade da Imagem 
I II 
Espessura do Material 
 em Exame (mm) 
Índice da Qualidade 
 da Imagem (BZ) 
Espessura do Material 
 em Exame (mm) 
Índice da Qualidade 
 da Imagem (BZ) 
 Até 6, inclusive 16 Até 6, inclusive 14 
 Acima de 6 até 8 15 Acima de 6 até 8 13 
 Acima de 8 até 10 14 Acima de 8 até 10 12 
 Acima de 10 até 16 13 Acima de 10 até 16 11 
 Acima de 16 até 25 12 Acima de 16 até 25 10 
 Acima de 25 até 32 11 Acima de 25 até 32 9 
 Acima de 32 até 40 10 Acima de 32 até 40 8 
 Acima de 40 até 50 9 Acima de 40 até 60 7 
 Acima de 50 até 80 8 Acima de 60 até 80 6 
 Acima de 80 até 150 7 Acima de 80 até 150 5 
 Acima de 150 até 200 6 Acima de 150 até 170 4 
 Acima de 170 até 180 3 
 Acima de 180 até 190 2 
 Acima de 190 até 200 1 
 
 
9 Técnicas Radiográficas 
 
9.1 Técnicas de Redução do Espalhamento 
Quando um feixe de radiação passa por um determinado objeto, parte dessa radiação é absorvida, parte 
sofre um espalhamento e parte continua a sua trajetória sem alteração de direção. A radiação 
espalhada, devido aos seus maiores comprimentos de onda, é menos penetrante que a radiação 
primária. Ela produz uma redução no contraste das imagens registradas no filme, diminuindo a qualidade 
da imagem radiográfica, devendo, portanto, ser reduzida. 
 
Após passar pelo material e pelo cassete onde se encontra armazenado o filme, o feixe de radiação 
continua sua trajetória. Qualquer objeto no caminho do feixe, como outros objetos, paredes, piso, pode 
promover o espalhamentoda radiação, que pode, inclusive, retornar ao filme, atingindo a parte traseira 
do cassete. Esta radiação é denominada radiação retro-espalhada e produz uma redução apreciável na 
imagem radiográfica original. 
 
 40 
Assim, a radiação espalhada pode atingir o filme radiográfico de duas formas. A partir do objeto sendo 
radiografado e a partir de objetos próximos ao filme. A redução da radiação espalhada pode ser obtida 
de diversas formas, como indicado a seguir. 
 
a) A utilização de máscaras de chumbo acompanhando os contornos da peça - impede que a 
radiação espalhada atinja a parte superior do cassete. 
b) A utilização de diafragmas ou colimadores para restringir a abertura do feixe de radiação à área 
de interesse na peça. 
c) A utilização de filtros entre a fonte de radiação e o objeto radiografado, que reduz a quantidade 
de radiação com maiores comprimentos de onda (menor energia), mais suscetíveis de sofrerem 
espalhamento. 
d) A utilização de telas de chumbo na parte traseira do cassete, que blindam a radiação retro-
espalhada, impedindo que a mesma atinja o filme. 
 
 
9.2 Técnicas de Exposição 
O ensaio radiográfico deve ser planejado de forma a permitir a obtenção de uma imagem radiográfica de 
qualidade adequada, que possibilite uma rápida associação entre a posição de uma descontinuidade 
detectada na radiografia e a posição da mesma no objeto em exame e que assegure o exame total das 
áreas de interesse. A seguir são apresentadas algumas técnicas de exposição normalmente utilizadas 
para a execução do ensaio radiográfico em soldas de tubulações (Código ASME, Seção V, Artigo 2) e 
peças em geral. 
 
 
9.2.1 Técnica Radiográfica de Parede Simples – Vista Simples 
A técnica radiográfica de parede simples vista simples consiste em se posicionar a fonte de tal forma que 
o feixe de radiação atravesse apenas uma parede do material sob exame (parede simples) e somente a 
imagem da região de interesse junto ao filme seja avaliada (vista simples). Sempre que possível, esta 
deve ser a técnica utilizada para a realização do ensaio. Algumas variações na aplicação desta técnica 
podem ser observadas nas figuras 22 e 23, para tubos soldados e figura 24, esta última para 
componentes planos. Uma situação especial, que possibilita a realização da radiografia de toda a região 
de interesse pode ser observada na figura 25, onde a distância fonte-filme é igual ao raio do componente 
e na figura 26, onde um conjunto de peças é posicionado eqüidistante da fonte de radiação e a 
radiografia de todas as peças é realizada ao mesmo tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 22 – Técnica radiográfica de parede simples - vista simples com o filme posicionado no interior do 
componente cilíndrico e a fonte posicionada externamente . 
 
 41 
 
 
Fig. 23 – Técnica radiográfica de parede simples - vista simples com a fonte posicionada no interior do 
componente cilíndrico e o filme posicionado externamente, sendo a distância fonte-filme maior que o raio 
do componente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 24 – Técnica radiográfica de parede simples - vista simples para componentes planos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 25 – Técnica radiográfica de parede simples - vista simples com exposição panorâmica: a fonte 
posicionada no interior do componente cilíndrico e os filmes posicionados externamente, sendo a 
distância fonte-filme igual ao raio do componente. 
 
 42 
 
 
Fig. 26 – Técnica radiográfica de parede simples - vista simples com exposição panorâmica: a fonte 
posicionada no interior do componente cilíndrico e os filmes posicionados externamente, sendo a 
distância fonte-filme igual ao raio do componente. 
 
 
9.2.2 Técnica Radiográfica de Parede Dupla – Vista Simples 
A técnica radiográfica de parede simples vista simples consiste em se posicionar a fonte de tal forma que 
o feixe de radiação atravesse duas paredes do material sob exame (parede dupla) e somente a imagem 
da região de interesse junto ao filme seja avaliada (vista simples). Esta técnica é utilizada quando não 
existe acesso ao interior do componente, conforme pode ser observado nas figuras 27 e 28. Para os dois 
arranjos mostrados nas figuras devem ser feitas pelo menos três radiografias defasadas de 120° para 
cobertura completa da região de interesse. 
 
 
 
 
Fig. 27 – Técnica radiográfica de parede dupla - vista simples com a fonte de radiação e o filme 
posicionados externamente ao componente. 
 
 
 
 
 
Fig. 28 – Técnica radiográfica de parede dupla - vista simples com a fonte de radiação e o filme 
posicionados externamente ao componente. 
 43 
9.2.3 Técnica Radiográfica de Parede Dupla – Vista Dupla 
A técnica radiográfica de parede simples vista simples consiste em se posicionar a fonte de tal forma que 
o feixe de radiação atravesse duas paredes do material sob exame (parede dupla) e somente a imagem 
da região de interesse junto ao filme seja avaliada (vista simples). Esta técnica é utilizada quando não 
existe acesso ao interior do componente, conforme pode ser observado nas figuras 29 e 30. Esta técnica 
pode ser aplicada para o exame de soldas em tubos com diâmetro externo iguais ou menores do que 89 
mm. Para o arranjo mostrado na figura 29, devem ser feitas pelo menos duas radiografias defasadas de 
90° para cobertura completa da região de interesse. Para o arranjo mostrado figura 30, devem ser feitas 
pelo menos três radiografias defasadas de 60° ou 120° para cobertura completa da região de interesse. 
 
 
 
Fig. 29 – Técnica radiográfica de parede dupla - vista simples com a fonte de radiação e o filme 
posicionados externamente ao componente. São necessárias pelo menos 2 radiografias defasadas de 
90° para garantir a cobertura completa da região de interesse. 
 
 
 
Fig. 30 – Técnica radiográfica de parede dupla - vista simples com a fonte de radiação e o filme 
posicionados externamente ao componente. São necessárias pelo menos 3 radiografias defasadas de 
60° ou 120° para garantir a cobertura completa da região de interesse. 
 44 
10 Avaliação de Radiografias 
A avaliação das radiografias deve ser realizada em um local próprio, com um baixo nível de iluminação 
ambiente, sendo a iluminação projetada de forma a não ocorrer reflexões na superfície da radiografia 
examinada. Níveis abaixo de 2 fc são normalmente recomendados para a iluminação ambiente. O 
exame das radiografias é realizado com o auxílio de negatoscópios que possibilitam o exame de 
radiografias com valores elevados de densidade ótica. Antes de se iniciar a avaliação propriamente dita, 
deve-se, baseado no procedimento de ensaio, verificar se a radiografia foi realizada com a técnica 
adequada (filme adequado, se os valores de densidade ótica da região de interesse estão dentro dos 
limites especificados, se foi identificada corretamente, se foi utilizado o indicador da qualidade de 
imagem adequado e se o nível de sensibilidade necessário foi atingido). Deve ainda ser verificada a 
superfície da radiografia para a detecção de possíveis artefatos que possam prejudicar a sua avaliação. 
Após estas verificações iniciais, pode-se proceder ao exame da radiografia propriamente dito, de forma a 
verificar se o tipo, quantidade e dimensões das descontinuidades presentes comprometem ou não o 
objeto avaliado, de acordo com a norma ou código de referência utilizado para a avaliação. Podem ser 
utilizadas lentes de aumento ou lupas como instrumentos auxiliares de avaliação. 
 
Para uma avaliação correta das possíveis descontinuidades em um determinado componente é 
necessário o conhecimento das suas características geométricas e de seu processo de fabricação. O 
conhecimento de sua espessura, acabamento superficial, do processo de soldagem, projeto da junta, 
dos tratamentos térmicos a que foi submetido e de sua estrutura são de grande importância durante a 
avaliação. 
 
Durante o exame radiográfico de juntas soldadas, as seguintes descontinuidades podem ser detectadas: 
porosidade agrupada, isolada ou vermicular, inclusões de tungstênioou de escória, falta de fusão ou de 
penetração, trincas, mordeduras, dentre outras. 
 45 
Capítulo 4 
 
O Ensaio Ultrasônico 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O método de ensaio por ultra-som consiste na introdução de um feixe sonoro de alta freqüência no 
material ou componente de interesse, com o objetivo de se detectar, localizar e dimensionar 
descontinuidades internas ou superficiais porventura existentes no mesmo. A informação obtida é 
utilizada para a verificação da conformidade do componente com as especificações de fabricação ou, no 
caso de componentes em operação, para fornecer subsídios para avaliações utilizando técnicas de 
mecânica da fratura. Durante o seu percurso, o feixe sonoro pode sofrer reflexões em interfaces 
existentes no material. Descontinuidades como poros, trincas, inclusões diversas, dupla laminação, falta 
de fusão, falta de penetração atuam como interfaces, o mesmo ocorrendo com as paredes ou com a 
superfície do material. 
 
 
2. ONDAS 
 
 
2.1 PROPAGAÇÃO 
O som é a propagação de energia mecânica através de sólidos, líquidos ou gases. A facilidade com que 
o som se propaga nestes meios depende de algumas características do material, como a sua densidade 
e o seu módulo de elasticidade, bem como da freqüência da onda sonora. O ouvido humano consegue 
perceber ondas sonoras nas freqüências entre, aproximadamente, 20 Hz e 20.000 Hz, sendo esta a faixa 
de freqüências para o som audível. Ondas sonoras com freqüências abaixo de 20 Hz são designadas 
como infra-som e, acima de 20.000 Hz, como ultra-som. As ondas sonoras seguem muitas das regras 
físicas da ótica, podendo ser refratadas, refletidas e difratadas. 
 
Nos gases, as ondas sonoras se propagam pela compressão e rarefação das moléculas na direção de 
propagação. Nos sólidos, a estrutura pode suportar vibrações em outras direções, sendo possível o 
aparecimento de diferentes tipos de onda. O som pode propagar-se através de um material através de 
dois tipos fundamentais de ondas: as ondas longitudinais e transversais. 
 
 
2.2 MODOS DE PROPAGAÇÀO 
2.2.1 Longitudinais 
As ondas longitudinais são também conhecidas como ondas de compressão. Durante a sua propagação 
no material são produzidas regiões de compressão e de rarefação, conforme pode ser observado na 
figura 1. Sua característica básica é que as partículas do material oscilam na mesma direção de 
propagação da onda, fazendo com que as ondas longitudinais apresentem as maiores velocidades de 
propagação em um determinado meio. 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.1 – Ondas longitudinais. 
Direção de 
oscilação das 
partículas do 
meio 
Direção de 
propagação 
da onda 
 46 
2.2.2 Transversais 
 
As ondas transversais são também conhecidas como ondas de cisalhamento. Sua característica básica 
é que as partículas do material oscilam na direção perpendicular à direção de propagação da onda. Elas 
não se propagam nos líquidos ou gases e sua velocidade de propagação Seu padrão característico 
pode ser observado na figura 2. 
 
 
 
Fig.2 – Ondas transversais. 
 
2.2.3 Rayleigh 
As ondas de Rayleigh são ondas transversais que tangenciam a superfície do material, ocorrendo no 
segundo ângulo crítico. Sua penetração no material é de cerca de um comprimento de onda e sua 
velocidade em torno de 90% da velocidade de uma onda transversal. 
 
2.2.4 Creeping 
As ondas creeping são ondas longitudinais que tangenciam a superfície do material, ocorrendo no 
segundo ângulo crítico. Elas são utilizadas para a detecção de descontinuidades superficiais e 
subsuperficiais. 
 
2.2.5 Lamb 
As ondas Lamb são também denominadas ondas de chapa, ocorrendo em chapas com espessura de 
cerca de um comprimento de onda, sendo utilizadas para a inspeção de chapas finas. 
 
 
2.3 VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO 
A velocidade de propagação do som é constante para um determinado material e modo de propagação e 
se relaciona com o comprimento de onda e a freqüência da onda por: 
 
fv .λ= 
l 
onde 
v - velocidade de propagação da onda sonora (m/s) 
λ - comprimento de onda (m) 
F - freqüência da onda sonora (Hz) 
 
Como a velocidade de propagação é constante, uma alteração na freqüência produzirá uma alteração no 
comprimento de onda, mantendo o produto λ.f constante. Em termos de detecção de descontinuidades, 
 
 Direção de 
oscilação das 
partículas do 
meio 
Direção de 
propagação 
da onda 
 47 
uma regra geral é que descontinuidades com dimensões maiores do que meio comprimento de onda 
podem ser detectadas. 
 
As propriedades do material que influenciam a velocidade de propagação das ondas sonoras são sua 
massa específica, seu módulo de elasticidade e seu módulo de cisalhamento. As velocidades de 
propagação das ondas sonoras podem ser determinadas por: 
 
)21)(1(
)1(
µµρ
µ
−+
−
=
EVL e )1(2 µρ +
=
EVT ou ρ
GVT = , 
onde 
VL - velocidade da onda longitudinal (m/s) 
VT - velocidade da onda transversal (m/s) 
E - módulo de elasticidade do material (kg/ms2) 
µ - coeficiente de Poisson 
G - módulo de cisalhamento do material (kg/ms2) 
ρ - massa específica (kg/m3) 
 
 
2.3.1 ATENUAÇÃO 
A intensidade do feixe sonoro diminui à medida que o mesmo se propaga através do material, de forma 
que a intensidade do feixe que retorna ao transdutor é bem menor que a intensidade do feixe original. 
Esta diminuição é devido às perdas por transmissão, aos efeitos de interferência e de dispersão do feixe 
que ocorrem no material. 
 
 
2.3.2 IMPEDÂNCIA ACÚSTICA 
A impedância acústica de um material é definida como o produto de sua massa específica pela 
velocidade de propagação do som, ou seja: 
 
vZ .ρ= , 
 
onde 
Z - impedância acústica (kg/m2s) 
ρ - massa específica (kg/m3) 
v - velocidade da onda longitudinal (m/s) 
 
Quando uma onda sonora que se propaga em um determinado material atinge um outro material (por 
exemplo, o ultra-som se propagando no aço atinge uma inclusão de escória), parte da energia sonora 
continua a sua trajetória e parte é refletida na interface entre os dois materiais. A quantidade de energia 
sonora que será refletida e transmitida na interface dos dois materiais é função das impedâncias 
acústicas dos dois materiais. Caso as impedâncias acústicas sejam similares, não haverá reflexão. 
Quanto maior a diferença entre elas maior será a reflexão. Um exemplo do que acontece na interface de 
dois materiais pode ser observado na figura 3. 
 
 48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3 – Comportamento do feixe sonoro na interface entre dois materiais: parte do feixe prossegue em 
sua trajetória e parte do feixe é refletido, devido às diferentes impedâncias acústicas dos meios. 
 
 
Para uma incidência normal na interface dos dois materiais, a quantidade de energia refletida é dada por: 
 
 
12
12
ZZ
ZZ
P
PR
i
r
+
−
== 
 
 
A quantidade de energia transmitida é dada por: 
 
 
12
22
ZZ
Z
P
PT
i
t
+
== , 
 
onde: 
R - coeficiente de reflexão 
T - coeficiente de transmissão 
Pi - pressão sônica do feixe incidente 
Pr - pressão sônica do feixe refletido 
Pt - pressão sônica do feixe transmitido 
Z1 - impedância acústica do meio 1 
Z2 - impedância acústica do meio 2 
 
 
2.3.3 REFRAÇÃO 
Quando uma onda ultra-sônica incide na interface de dois materiais formando um ângulo oblíquo e as 
velocidades de propagação do ultra-som nos dois materiais são diferentes, ocorrem dois efeitos: a 
conversão de modo e a refração (mudança no modo e na direção de propagação da onda). As 
mudanças de modo e direção possíveis de ocorrer podem ser observadas na figura 4. 
 
 
 
Meio 1
 Z1
Meio 2
 Z2
 Z1 Z2
Feixe 
transmitido 
Feixe 
incidente 
Feixe 
refletido 
 49 
3θ
4θ
1θ
2θ
5θ
Longitudinal
Longitudinal
Transversal
Transversal
Longitudinal
VL1
T2
L1
V
V
L2
T1
V
V
Meio 1
Meio 2
 
 
Fig. 4 – Conversões de modo, reflexão e refração de uma onda longitudinal incidindo obliquamente em 
uma interface. 
 
 
O comportamento das ondas ultra-sônicas na interface é descrito pela Lei de Snell, conforme; 
 
 
25
2
4
1
3
1
2
1
1
TLLTL V
sen
V
sen
V
sen
V
sen
V
sen θθθθθ
==== , 
 
onde: 
VL1 - velocidade da onda longitudinal no meio 1 
VL2 - velocidade da onda longitudinal no meio 2 
VT1 - velocidade da onda transversal no meio 1 
VT2 - velocidade da onda transversal no meio 2 
 
 
Na figura 4 vê-se que, dependendo do ângulo de incidência da onda longitudinal com a normal pode 
haver dois tipos de onda no segundo meio. À medida que o ângulo de incidência aumenta, a onda 
longitudinal refratada aproxima-se cada vez mais da interface, até que, para um determinado ângulo de 
incidência, a onda longitudinal refratada fará um ângulo de 90° com a normal. Neste momento somente a 
onda transversal refratada estará presente. Este ângulo de incidência é denominado primeiro ângulo 
crítico. Aumentando-se o ângulo de incidência além do primeiro ângulo crítico, em um determinado 
momento a onda transversal refratada fará, por sua vez, um ângulo de 90° com a normal. Este novo 
valor do ângulo de incidência para o qual a onda transversal refratada é paralela à interface incidência é 
denominado segundo ângulo crítico. A duas situações podem ser observadas na figura 5 (a) e (b). 
 
 50 
4θ
1θ
5θ
Longitudinal
Transversal
Longitudinal
T2
L1
V
V
Meio 1
Meio 2
 
 
1θ
5θ
Longitudinal
Transversal
L1V
Meio 1
Meio 2
 
(a) (b) 
 
Fig. 5 – Primeiro ângulo crítico θ1 (a) e segundo ângulo crítico θ2 (b). 
 
 
3. Equipamentos 
 
3.1.1 Cabeçotes 
As ondas ultra-sônicas podem ser geradas de diversas maneiras, como através do efeito piezo-elétrico, 
de processos eletrostáticos ou de excitação térmica, sendo mais comum a utilização de transdutores 
piezoelétricos. 
 
O efeito piezoelétrico é uma característica apresentada por alguns materiais que, quando deformados 
mecanicamente, produzem cargas elétricas e, quando submetidos a uma diferença de potencial, se 
deformam mecanicamente (efeito piezoelétrico inverso). Quando uma diferença de potencial é aplicada 
ao elemento piezoelétrico ele altera sua dimensões, gerando vibrações mecânicas. 
 
No ensaio por ultra-som as ondas sonoras são introduzidas no material sob teste através de um 
dispositivo denominado cabeçote. O cabeçote incorpora um elemento piezoelétrico que converte sinais 
elétricos em vibrações mecânicas (modo transmissão) e vibrações mecânicas em sinais elétricos (modo 
de recepção). O cabeçote é posicionado na superfície da peça sob teste e deslocado sobre a mesma, de 
modo a possibilitar a varredura do interior da peça pelo feixe sonoro na região de interesse. Um 
cabeçote típico pode ser observado no desenho esquemático da figura 6, com alguns de seus detalhes 
construtivos. 
 
 
Fig. 6 – Cabeçote de ultra-som típico. 
 
Na base do cabeçote existe uma placa de proteção para impedir o contato direto do elemento 
piezoelétrico com a superfície do material, o que provocaria o desgaste prematuro do mesmo. A cima da 
placa encontra-se o elemento piezoelétrico. As duas faces do elemento são recobertas com um material 
condutor, de forma a possibilitar a aplicação da diferença de potencial responsável por sua deformação e 
conseqüente geração de ondas ultra-sônicas. A espessura do elemento piezoelétrico é função da 
freqüência do cabeçote. Junto ao elemento piezoelétrico se encontra o bloco amortecedor, responsável 
Elemento Piezoelétrico 
Conector e cabo 
Eletrodos Placa protetora 
Material amortecedor 
Carcaça 
 51 
pelo amortecimento das vibrações do elemento piezoelétrico. Este conjunto encontra-se montado em 
uma carcaça e é conectado ao equipamento de ultra-som por meio de conectores e cabos especiais. 
 
 
3.1.2 Tipos de Cabeçotes 
a) Cabeçote normal 
O cabeçote normal possibilita a introdução das ondas sonoras perpendicularmente à superfície da peça 
em exame. Nesta situação, somente ondas longitudinais são introduzidas no material. Um único 
elemento piezoelétrico funciona como emissor e receptor e é montado de forma a permanecer paralelo à 
superfície do material a ser examinado, conforme pode ser observado na figura 7. 
 
 
 
 
Fig. 7 – Cabeçote normal típico. 
 
b) Cabeçote angular 
O cabeçote angular possibilita a introdução do feixe sonoro com um determinado ângulo no material. 
São geradas ondas longitudinais no cabeçote. Ao penetrarem no material, essas ondas sofrem uma 
conversão de modo e refração, transformando-se em ondas transversais. Para o aço são usuais 
cabeçotes angulares com ângulos de 45°, 60° e 70°. Este ângulo corresponde ao ângulo do feixe ultra-
sonico refratado e não o ângulo de incidência. Como no caso dos cabeçotes normais, um único elemento 
piezoelétrico funciona como emissor e receptor. O elemento piezoelétrico é montado inclinado, conforme 
pode ser observado na figura 8. 
 
 
 
 
Fig. 8 – Cabeçote angular típico. 
 
 
c) Cabeçotes duplo-cristal 
Este tipo de cabeçote é adequado para a detecção de descontinuidades próximas à superfície, uma 
limitação apresentada pelos transdutores normais e angulares convencionais. Este tipo de cabeçote é 
constituído por dois elementos piezelétricos que atuam de forma independente, um como emissor e um 
como receptor, conforme pode ser observado na figura 9. São também conhecidos como cabeçotes SE 
e utilizados para a medição de pequenas espessuras, limitação apresentada pelos outros tipos de 
cabeçotes. 
 
 
Blocos Amortecedores 
Sapata Emissor/Receptor 
Conector 
Carcaça 
Bloco 
Amortecedor 
 
Emissor/Receptor 
 
Placa 
Protetora 
Conector 
Carcaça 
 52 
 
 
 
 
 
 
Fig. 9 – Cabeçote duplo-cristal típico. 
 
 
4. Comportamento do feixe sonoro 
 
O feixe sonoro gerado por um cabeçote de ultra-som não de origina de um único ponto no elemento 
piezoelétrico e sim de toda a sua superfície. Desta forma, a intensidade sonora ao longo do feixe é 
afetada pelas interferências construtivas e destrutivas que ocorrem durante a emissão. Estas 
interferências resultam em flutuações na intensidade sonora nas proximidades da fonte emissora, em 
uma região denominada campo próximo. Nesta região é extremamente difícil a avaliação de 
descontinuidades, limitação dos cabeçotes angulares e normais apresentados. 
 
Na região após o campo próximo, denominada campo longínquo, o feixe sonoro adquire um 
comportamento mais uniforme, O comportamento do feixe sonoro nas duas regiões pode ser observado 
na figura 10. Na área imediatamente após a distância N (região final do campo próximo), o feixe sonoro 
apresenta a pressão sonora máxima. Descontinuidades presentes exatamente neste local, no material, 
serão mais facilmente detectadas durante uma inspeção. 
 
 
 
 
Fig.10 – Comportamento do feixe sonoro no campo próximo e no campo longínquo. 
 
 
Para um cabeçote com um elemento piezoelétrico circular, o comprimento do campo próximo é dado por: 
 
v
fD
N ef
.4
.2
= 
 
Blocos 
Amortecedores 
Sapata de 
Atraso Emissor 
Receptor Barreira Acústica 
Carcaça 
 53 
Para um cabeçote com um elemento piezoelétrico quadrado ou retangular, o comprimento do campo 
próximo é dado por: 
 
v
fM
N ef
.
3,1
2
= , 
 
onde: 
N - comprimento do campo próximo 
v - velocidade do som no material 
f - freqüência do cabeçote 
Def - diâmetro efetivo do elemento piezoelétrico circular = 0,97.diâmetro nominal 
Mef - metade do comprimento efetivo do lado maior - elemento piezoelétrico retangular = 
0,97.comprimento real 
 
 
Na saída do cabeçote, o diâmetro do feixe sônico corresponde, aproximadamente, ao diâmetro do 
elemento piezoelétrico. Este diâmetro diminui até o final do campo próximo, a uma distância N do 
cabeçote. Após esta região, o diâmetro do feixe passa a aumentar com o aumento do ângulo de 
divergência do feixe. A partir de uma distância equivalente a três vezes o campo próximo (3N), o ângulo 
de divergência se torna constante. O perfil do feixe sônico pode ser observado na figura 11. 
 
 
γ
Campo Próximo Campo Longínquo
 
 
Fig. 11 – Perfil do feixe sônico. 
 
 
A divergência do feixe no campo longínquo pode ser determinada por: 
 
 
efDfv
.
22,1=γ 
 
onde: 
γ - ângulo de divergência do feixe 
v - velocidade do som no material 
f - freqüência do cabeçote 
Def - diâmetro efetivo do cabeçote 
 
Pode-se observar que o espalhamento do feixe é determinado pela freqüência e pelo diâmetro do 
cabeçote. À medida que a freqüência do cabeçote diminui e o seu diâmetro aumenta, o espalhamento do 
feixe aumenta. Quando a freqüência do cabeçote aumenta e o seu diâmetro diminui, o espalhamento do 
feixe diminui. 
 
Para que o feixe sonoro produzido no cabeçote penetre na peça sob teste é necessário a utilização de 
material chamado acoplante, colocado entre o cabeçote e a peça. Quando o cabeçote é posicionado 
sobre a peça, uma camada de ar permanece entre os dois. Devido às diferenças entre as imped6ancias 
acústicas do par material da superfície do cabeçote/ar e do par material da peça/ar, a quantidade de 
energia sonora introduzida na peça pelo cabeçote é muito pequena. Da mesma forma, a quantidade de 
energia sonora refletida no interior do material que será percebida pelo cabeçote será muita pequena, 
γ 
 54 
inviabilizando o teste. Um acoplante colocado entre o cabeçote e a peça desloca a camada de ar 
existente entre os dois, aumentando sensivelmente a transferência de energia sonora entre o transdutor 
e a peça e entre a peça e o transdutor, durante o ensaio. Como acoplantes podem ser utilizados óleos, 
graxas, silicone líquido e água. Um cuidado que deve ser tomado é que o acoplante utilizado durante o 
ensaio deve ser o mesmo utilizado na calibração do sistema de ensaio. 
 
 
5. Equipamento de Ensaio 
 
O diagrama de blocos básico de um equipamento de ultra-som pode ser observado na figura 12, onde se 
destacam a fonte de energia para alimentação de todos os circuitos do equipamento, um temporizador, 
um circuito gerador de pulsos, um circuito receptor/amplificador, um circuito de varredura e uma tela para 
apresentação dos sinais. 
 
Fig. 12 – Diagrama de blocos de um equipamento de ultra-som. 
 
O temporizador é o responsável pelo acionamento do gerador de pulsos, o qual excita o elemento 
piezoelétrico do cabeçote. Ao mesmo tempo, ele aciona o circuito de varredura do equipamento, 
conectado às placas de deflexão verticais. Este circuito é o responsável pela medição do tempo, gerando 
uma linha horizontal na base da tela de apresentação dos sinais. Ao ser excitado por um pulso elétrico o 
elemento piezoelétrico vibra, convertendo a energia elétrica em energia acústica, através do chamado 
efeito piezoelétrico inverso. O pulso sonoro gerado é então transmitido para a peça, através do acoplante 
colocado entre o cabeçote e a superfície da mesma, propagando-se através do material. Quando o feixe 
sonoro encontra uma superfície refletora em sua trajetória (no caso da figura, a descontinuidade e a 
superfície da peça oposta ao cabeçote) ele retorna ao cabeçote, atingindo o elemento piezoelétrico, 
provocando a sua vibração. Através do efeito piezoelétrico a energia sonora é convertida em energia 
elétrica. A voltagem induzida é amplificada pelo circuito de amplificação conectado às placas de deflexão 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
 
 
 
TEMPORIZADOR 
 
 
GERADOR 
 DE PULSOS 
 
VARREDURA 
 
 
AMPLIFICADOR 
 
 
FONTE DE 
ENERGIA 
 
 
PARA CADA CIRCUITO 
 
CABEÇOTE 
PEÇA 
 
PLACA DE DEFLEXÃO 
VERTICAL 
 
PLACA DE DEFLEXÃO 
HORIZONTAL 
 55 
verticais e o sinal correspondente é apresentado na tela, em uma determinada posição, que indica o 
tempo decorrido entre a emissão e a recepção do sinal. Na figura 12 pode-se observar o retorno do sinal 
devido à descontinuidade no material e do sinal referente à superfície da peça oposta àquela onde está 
posicionado o cabeçote. Pode-se notar que como a descontinuidade está mais próxima do cabeçote do 
que a superfície da peça oposta ao mesmo, as ondas sonoras refletidas por ela retornaram ao cabeçote 
antes daquelas referentes à superfície de fundo. Através de padrões de calibração com dimensões 
padronizadas pode-se transformar a escala de tempo apresentada na tela do aparelho em uma escala 
de distâncias. 
 
No método de ensaio pulso-eco, os sinais referentes às ondas sonoras que retornam ao cabeçote 
podem ser apresentadas de diferentes maneiras, denominadas tipo A, B, C e P. O mais usual são os 
mostradores do tipo A, que basicamente correspondem a uma representação da amplitude dos sinais 
referentes aos pulsos sonoros que retornam ao cabeçote em função do tempo decorrido. Este tipo de 
representação é muito utilizado nos procedimentos para a detecção e avaliação de descontinuidades, 
medição de espessuras. Os sinais podem ser apresentados no modo de radiofreqüência (RF) e de 
vídeo. Uma representação deste tipo pode ser observada na figura13. 
 
 
 
(a) (b) 
 
Fig. 13 – Mostrador tipo A no modo de vídeo (a) e RF (b). 
 
 
Um mostrador tipo B apresenta a seção transversal da peça, sendo possível a determinação da 
profundidade a que a descontinuidade se encontra na seção transversal da peça e sua dimensões 
lineares. Uma limitação é a possibilidade do mascaramento de indicações por grandes refletores 
posicionados próximo à superfície. Uma imagem típica da seção de uma peça apresentada por um 
mostrador tipo B pode ser observada na figura 14. 
 
 
 
Fig.14 – Imagem típica de um mostrador tipo B. 
 
 
 56 
Um mostrador tipo C apresenta os resultados em uma vista em planta da peça, indicando a posição e as 
dimensões das descontinuidades presentes, não apresentando, entretanto, informações sobre a sua 
profundidade. 
 
 
6. CALIBRAÇÃO 
 
Para que as descontinuidades relevantes em uma determinada peça possam ser detectadas e 
localizadas de forma adequada é necessário que se proceda à calibração do sistema de ensaio por ultra-
som, envolvendo a calibração da escala horizontal e da sensibilidade do sistema. 
 
A escala horizontal, que pode ser observada na tela do aparelho na figura 12, é uma escala de tempo. 
As posições nas quais os sinais referentes a descontinuidades ou refletores presentes na peça 
aparecem na escala horizontal na verdade estão associadas com a localização dos mesmos na peça. 
Para que esta associação seja possível é necessária a realização de uma calibração prévia. Esta 
calibração é feita com o auxílio de blocos padrões, com dimensões conhecidas e características que 
possam influenciar na propagação do feixe sonoro controladas. 
 
Alguns dos blocos mais utilizados são os blocos V1 (DIN 54120) e V2 (54122), que podem ser 
observados com suas dimensões básicas nas figuras 15 e 16 respectivamente. 
 
 
 
 
Fig. 15 – Bloco de calibração V1 (DIN 54120). 
 
 
 
 
 
Fig. 16 – Bloco de calibração V2 (DIN 54122). 
 
 
A calibração da escala horizontal consiste basicamente em se posicionar o cabeçote de ultra-som no 
bloco de calibração de forma que a reflexão do feixe sonoro ocorra a partir de um refletor com posição 
conhecida. Um exemplo da calibração da escala horizontal utilizando-se o bloco de calibração V1 e 
cabeçote angular pode ser observado na figura 17. O cabeçote se encontra posicionado no centro do 
 57 
raio de 100 mm existente no bloco. Ajustando-se a posição do sinal referente a essa reflexão na escala 
horizontal, a escala que anteriormente era uma escala de tempo passa a ser uma escala de distâncias. 
Neste caso específico o sinal referente à primeira reflexão foi posicionado na quarta divisão da escala 
horizontal e a segunda reflexão na oitava divisão. Assim, na escala horizontal, as quatro primeiras 
divisões equivalem a uma dist6ancia de 100 mm na peça, as quatro seguintes também, tendo então sido 
criada uma escala de 250 mm no total. O comprimento definido para a escala é função do comprimento 
que o feixe sônico deverá percorrer no interior do material. 
 
 
 
Fig. 17 – Calibração da escala horizontal utilizando cabeçote angular e um bloco V1. 
 
 
Para um cabeçote normal, a calibração da escala pode ser feita utilizando-se a lateral do bloco V1 como 
referência ou da forma indicada na figura 18,onde também foi criada uma escala de 250 mm. 
 
 
 
 
 
Fig 18 – Calibração da escala horizontal utilizando cabeçote normal um bloco V1. 
 
 
A calibração da sensibilidade do sistema de ensaio implica no ajuste do ganho do sistema de ensaio de 
forma a assegurar que as descontinuidades consideradas relevantes pela norma ou código de trabalho 
(ASTM, API, ASME) utilizado como referência para a realização do ensaio possam ser detectadas. 
 
A calibração do sistema de ensaio quanto à sensibilidade pode ser executada utilizando-se blocos de 
referência com refletores artificiais, como furos e entalhes. Algumas das técnicas empregadas são a 
técnica do eco de fundo, a técnica do furo de fundo plano e a técnica do furo transversal. 
 
A técnica do eco de fundo, normalmente utilizada para cabeçotes normais, utiliza como referência o eco 
de fundo gerado na superfície da peça oposta àquela em que o cabeçote está posicionado. O ganho do 
equipamento é ajustado de forma que o primeiro eco de fundo, por exemplo, tenha uma amplitude 
equivalente a 80% da altura da tela. A grande vantagem é que a calibração é feita na própria peça. Um 
exemplo pode ser observado na figura 18. 
 
Na técnica do furo de fundo plano, o fundo do furo funciona como refletor de referência, simulando uma 
descontinuidade com a forma de um disco. É normalmente utilizado no exame de peças fundidas e 
forjadas. Neste caso a calibração da sensibilidade é feita utilizando-se um conjunto de blocos com furos 
de mesmo diâmetro e comprimento, variando-se somente a altura de cada bloco, como indicado na 
 58 
figura 19. O ajuste da sensibilidade é feito posicionando-se o cabeçote, em cada bloco, na superfície 
oposta à do furo e verificando em qual bloco o sinal referente ao fundo do furo apresenta a maior 
amplitude. Selecionado o bloco, o ganho do equipamento deve ser ajustado de forma que o sinal 
referente ao furo atinja 80% da altura da tela. Este ponto deve ser marcado em uma máscara colocada 
sobre a tela do equipamento, quando o mesmo não apresenta recursos próprios para isso. A seguir o 
cabeçote deve ser posicionado nos outros blocos, a amplitude máxima dos sinais referentes a cada um 
dos furos deve ser marcada, como feito com o primeiro bloco e os pontos marcados devem ser unidos 
dando origem a uma curva que será utilizada como referência para a realização do ensaio (curva 
primária). Isto faz com que o mesmo refletor de referência seja detectado a diferentes distâncias do 
cabeçote. Além disso devem ser posteriormente verificadas as perdas por transferência, devido às 
diferenças do bloco para a peça a ser examinada. 
 
 
 
 
Fig. 19 – Conjunto de blocos de calibração com furos de fundo plano, apresentando furos com um 
mesmo comprimento e diâmetro em uma das extremidades e alturas diferentes. 
 
 
Na técnica do furo transversal, os furos nos blocos de referência são usinados com o seu eixo paralelo 
às superfícies onde o cabeçote será posicionado. Durante a calibração o eixo do feixe sônico 
permanecerá perpendicular ao eixo longitudinal do furo, de forma a maximizar o sinal referente à parede 
lateral do mesmo. A curva de referência é obtida de forma similar ao procedimento anterior, somente o 
refletor de referência é que passa a ser a lateral do furo. A seguir são traçadas as curvas com 50% e 
20% da amplitude da curva de referência primária. Um bloco típico utilizado neste tipo de calibração é 
mostrado na figura 20. 
 
34
6
2 5
1
E/
4
E (mínimo 40 mm)
E
E/
2
1 1/2 E (mínimo 40 mm)
 
 
Fig.20 – ‘Bloco de referência para utilização na técnica de calibração do furo transversal. A lateral do furo 
é o refletor de referência. 
 
 59 
O cabeçote é posicionado em diferentes locais do bloco, de forma a detectar o mesmo refletor a 
distâncias diferentes. A curva de referência obtida tem um aspecto similar ao que pode ser observado na 
figura 21. 
 
 
 
Fig. 21 – Aspecto das curvas obtidas durante a calibração de um sistema de ensaio por ultra-som 
utilizando o bloco de referência da figura 20. 
 
 
7. TÉCNICAS DE ENSAIO 
 
O ensaio por ultra-som pode ser feito por contato direto entre o cabeçote e a peça, onde o acoplante é 
colocado na interface cabeçote/peça ou por imersão, onde a coluna de água entre o cabeçote e a peça 
além de funcionar como acoplante faz com que o campo próximo do cabeçote permaneça fora da peça. 
Algumas das técnicas utilizadas para a inspeção de materiais são descritas a seguir. 
 
 
7.1 Pulso-Eco 
Nesta técnica o cabeçote emite as ondas ultra-sônicas em intervalos regulares, que são introduzidas no 
material e se propagam pelo mesmo até encontrar uma superfície refletora. Quando isso ocorre, as 
ondas são refletidas e retornam ao cabeçote, que converte a energia mecânica em pulsos elétricos que 
são processados e apresentados na tela do aparelho. Neste método normalmente é utilizado apenas um 
cabeçote, que atua como emissor e receptor das ondas sonoras. Na figura 22 pode-se observar o 
princípio do método. 
 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Curva primária 
Curva 50% 
Curva 20% 
 60 
 Cabeçote
 Descontinuidade
 Feixe 
 refletido
 Peça
 Feixe 
 emitido
 Eco referente à
 descontinuidade
 Eco de
 fundo
 
 
Fig. 22 – Técnica Pulso-eco. 
7.2 Transparência 
Nesta técnica são utilizados dois cabeçotes, um atuando como emissor e o outro como receptor, 
posicionados em superfícies opostas da peça. Quando não existem descontinuidades no interior da peça 
que atuem como refletores, o cabeçote receptor recebe uma determinada quantidade da energia sonora 
emitida pelo cabeçote emissor. Caso haja alguma descontinuidade no caminho do feixe sonoro, parte ou 
mesmo roda a energia sonora é refletida, diminuindo a quantidade de energia que chega ao receptor. 
Figuras 23 e 24 o princípio do método da transparência é apresentado. 
 
 Feixe 
 emitido
 Peça Cabeçote emissor
 Cabeçote receptor
 
 
Fig. 23 – Técnica da Transparência - sem a presença de descontinuidades. 
 
 Cabeçote emissor
 Descontinuidade
 Feixe 
 refletido
 Peça
 Feixe 
 emitido
 Cabeçote receptor 
 
Fig. 24 – Técnica da Transparência - com a presença de descontinuidades: redução da energia recebida 
pelo cabeçote receptor. 
 61 
7.3 Tandem 
Nesta técnica são utilizados dois cabeçotes, como pode ser observado na figura 25 O som emitido pelo 
cabeçote emissor é detectado pelo cabeçote receptor caso haja uma descontinuidade em uma 
determinada região da peça. É utilizada quando se quer examinar uma região a uma dada profundidade 
onde a ocorrência de descontinuidades deve ser pesquisada. Em função dessa profundidade determina-
se o espaçamento entre os cabeçotes para o exame da região de interesse. No exemplo da figura 23 os 
cabeçotes são mantidos a uma mesma distância do cordão de solda e são deslocados paralelamente ao 
eixo longitudinal do mesmo, de forma a possibilitar o exame da região de interesse em toda a sua 
extensão. 
 
Fig. 25 – Técnica Tandem. 
 
 
8. LOCALIZAÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE DESCONTINUIDADES 
 
Para determinar a que distância da superfície (profundidade) uma descontinuidade se encontra, quando 
o exame da peça está sendo realizado utilizando-se um cabeçote normal, basta fazer a leitura da 
posição da descontinuidade na tela do aparelho. No caso de transdutores angulares, usados no examme 
de juntas soldadas, entretanto, esta leitura não é suficiente. Neste caso deve-se determinar a distância a 
que a descontinuidade se encontra da superfície e em que local da peça ela se encontra. Isto pode ser 
feito a partir da leitura do percurso do feixe sônico, na tela do aparelho e do conhecimento do perfil da 
junta soldada. O processo utilizado pode ser observado na figura26 
 
 
21
e d
1d
a a1
sP sPβ β
 
 
Fig. 26 – Localização de descontinuidades com cabeçote angular a partir do ângulo do cabeçote, 
espessura da peça e do percurso sônico. 
 
 
Para o cabeçote n° 1, onde a descontinuidade se encontra após a primeira reflexão na superfície oposta 
ao cabeçote, as distâncias a e d podem ser determinadas através de: 
 
βsenPa s= 
βcos2 sPed −= , onde: 
e - espessura da peça 
d - distância da superfície à descontinuidade 
Ps - percurso do feixe sônico no material, lido diretamente na tela do equipamento de ultra-som, indicado 
na figura 26 pela linha tracejada 
β - ângulo do cabeçote com a normal 
 62 
Para o cabeçote n° 2, onde a descontinuidade se encontra antes de ocorrer a primeira reflexão na 
superfície oposta ao cabeçote, as distâncias a1 e d1 podem ser determinadas através de: 
 
βsenPa s=1 
 
βcos1 sPd = 
 
Ao se encontrar uma descontinuidade no material, o passo seguinte é a determinação de suas 
dimensões. Com relação ao dimensionamento, será apresentada uma das técnicas utilizadas, 
denominada técnica da queda dos 6 dB. Ela consiste em se posicionar o cabeçote sobre a 
descontinuidade e procurar a posição em que a reflexão do feixe sonoro pela mesma produza o sinal 
com maior amplitude na tela. Neste momento ajusta-se o controle de ganho do aparelho de ultra-som 
para que o sinal fique a 100% da altura da tela. A seguir o cabeçote deve ser deslocado ao longo da 
descontinuidade até que a amplitude do sinal caia para 50% da altura da tela, o equivalente a uma 
queda de 6 dB. Este procedimento deve ser feito em várias direções sobre a descontinuidade, de forma 
a se determinar os seus limites. O processo utilizado pode ser observado na figura 27. Na posição 1 o 
cabeçote está totalmente sobre a descontinuidade e a reflexão obtida é máxima. Nas posições 2 e 3 
apenas a metade do feixe sônico está sobre a descontinuidade. 
 
 
312
 50%
 Posição 2
 100%
 Posição 1
 50%
 Posição 3
 
 
Fig. 27 – Técnica de dimensionamento da queda dos 6 dB. 
 
 
 63 
Capítulo 5 
 
O Ensaio por Correntes Parasitas 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O método de ensaio por correntes parasitas consiste, basicamente, na indução de correntes elétricas em 
materiais eletricamente condutores e na monitoração da interação entre as correntes induzidas e o 
material. As correntes são induzidas através de uma bobina alimentada por uma fonte de corrente 
alternada. As correntes induzidas no material são denominadas correntes parasitas e são afetadas por 
variações que ocorrem na condutividade elétrica, permeabilidade magnética e na geometria do material. 
Essa dependência faz com que este método de ensaio seja capaz de avaliar uma série de 
características de materiais condutores, como sua composição química, tamanho de grão, fases, dureza 
superficial, tensões e descontinuidades estruturais como trincas, perdas de espessura, inclusões. 
 
A principal aplicação deste método de ensaio atualmente é na inspeção de tubos de materiais não 
ferromagnéticos instalados em componentes de troca térmica, como condensadores e geradores de 
vapor, dentre outros. São também utilizados para a detecção de trincas superficiais, separação de 
materiais, medição de camadas de materiais isolantes depositados em bases de materiais condutores, 
como camadas de tinta, por exemplo, medição de espessura, determinação da profundidade de 
endurecimento em tratamentos térmicos. É um dos métodos de ensaio mais versáteis e com 
possibilidades de desenvolvimento atualmente. Os equipamentos podem ser adquiridos com diversas 
configurações, para atender a necessidades específicas. 
 
As principais vantagens deste método de ensaio são: 
- É sensível a presença de pequenas trincas e outras descontinuidades; 
- Pode detectar descontinuidades superficiais e sub-superficiais; 
- Grande parte dos equipamentos são portáteis; 
- Possui uma gama de aplicações extensa; 
- Não necessita de preparações excessivas das peças para ensaio ; 
- As sondas utilizadas não necessitam ter contato direto com a peça em exame; 
- Pode ser utilizado para a inspeção de peças de geometria complexa. 
 
As principais limitações apresentadas por este método de ensaio são: 
- Só pode ser aplicado a materiais eletricamente condutores; 
- A superfície a ser examinada deve ser acessível para a sonda de teste; 
- O treinamento dos operadores é mais rigoroso que para outros métodos de teste; 
- O número de padrões necessário para a realização do ensaio; 
- A profundidade de penetração deste método de ensaio é limitada às regiões próximas à superfície; 
- O acabamento superficial pode interferir nos resultados do ensaio; 
- Necessidade de gabaritos para o exame de geometrias complexas. 
 
 
2. PRINCÍPIOS BÁSICOS 
 
As correntes parasitas são induzidas no material sob teste através de uma bobina alimentada por uma 
corrente alternada, a uma determinada freqüência. A corrente que passa pela bobina cria um campo 
magnético variável, denominado campo magnético primário. Quando um campo magnético variável 
intercepta um material condutor elétrico, correntes elétricas são induzidas neste condutor, de acordo com 
as leis de Faraday e Ohm. São essas as correntes parasitas. Elas circulam no material em sentido 
contrário ao da corrente da bobina e geram o seu próprio campo magnético, que por sua vez também se 
opõe ao campo da bobina. Este campo é chamado de campo secundário. O campo resultante da 
interação entre o campo primário e o campo secundário tem um valor menor do que o do campo original 
 64 
da bobina, resultando em uma mudança na impedância da mesma. Dessa forma, monitorando-se as 
variações de impedância na bobina, as variações nas propriedades elétricas e magnéticas do material 
bem como suas características geométricas podem ser medidas. As correntes parasitas formam 
trajetórias circulares, circulando em planos perpendiculares ao fluxo magnético. Normalmente circulam 
em trajetórias paralelas ao enrolamento da bobina e à superfície da peça e são limitadas à região 
afetada pelo campo magnético de indução. O princípio básico da geração de correntes parasitas pode 
ser observado na figura 1 
 
 
 
Fig. 1 – Princípios do método de ensaios por correntes parasitas. 
 
Durante o ensaio de um dado material, enquanto estiver sobre uma região homogênea do material, a 
impedância total da bobina permanecerá inalterada. Entretanto, caso a bobina atravesse uma região do 
material com características diferentes, como uma região com uma inclusão ou variação na composição 
química ou mesmo com uma trinca, por exemplo, as correntes parasitas serão alteradas, provocando 
alterações no campo secundário e, conseqüentemente no campo resultante. Esta alteração produzirá, 
por sua vez, uma variação na imped6anciaa da sonda. Este efeito pode ser observado na figura 2. 
 
 
Corrente elétrica de 
alimentação 
Correntes 
induzidas ou 
parasitas 
Bobina de ensaio 
Amostra de material 
condutor 
Campo magnético 
primário 
Campo magnético 
secundário 
 65 
 
 
Fig. 2 – Variação da impedância da sonda durante o ensaio. 
 
 
A profundidade de penetração das correntes parasitas em um determinado material depende da 
condutividade elétrica e da permeabilidade magnética do material e da freqüência de teste. A 
profundidade padrão de penetração das correntes parasitas no material é dada por: 
 
rfµρδ 50= , sendo 
 
ρ - resistividade elétrica do material - µΩ.cm 
F - freqüência de teste - hertz 
µr - a permeabilidade magnética relativa do material - adimensional 
 
Esta equação estabelece que a uma profundidade padrão de penetração, a densidade das correntes 
parasitas decresce a 37% da densidade das correntes parasitas na superfície. Na maior parte dos 
ensaios por correntes parasitas, principalmente aqueles utilizando sondas superficiais. Esta densidade 
de corrente é menor do que a calculada pela equação acima. 
 
Além do decréscimoda densidade com a profundidade, as correntes parasitas também sofrem uma 
defasagem com relação às correntes que circulam na superfície. O atraso de fase depende das mesmas 
propriedades que afetam a densidade das correntes, sendo dada por: 
 
 
rf
xx
µρδ
β
50
== , onde 
 
x - a distância abaixo da superfície - mm 
β - a defasagem em radianos 
 
O atraso na fase é o parâmetro que torna possível determinar a profundidade de uma descontinuidade. 
Também permite a diferenciação de um sinal referente a uma descontinuidade e uma indicação falsa. 
 
 
 
Campo 
primário 
 
 
Correntes 
Parasitas 
 
 
Campo 
secundário 
 
 
Sinal da 
bobina 
HP 
HP + HS 
HS 
 
 
Campo 
primário 
 
 
Correntes 
Parasitas 
modificadas 
 
 
Campo 
secundário 
modificado 
 
 
Sinal da 
bobina 
modificado 
HP 
HP + HS 
HS 
µ1 , σ1 
 
µ2 , σ2 
 
Material sob teste 
 66 
3. Instrumentação 
 
3.1 Sondas 
As sondas utilizadas no ensaio possuem uma larga variedade de tamanhos e formas. Uma das maiores 
vantagens do ensaio por correntes parasitas é que as sondas podem ser projetadas para uma larga 
variedade de aplicações. As sondas por correntes parasitas são classificadas pela sua configuração e 
modo de operação. De acordo com a sua configuração elas são classificadas como internas,, 
envolventes ou superficiais. As sondas internas são utilizadas, por exemplo, para a inspeção de tubos 
instalados em componentes de troca térmica, onde o único acesso para a realização da inspeção é pela 
extremidade dos tubos. As sondas envolventes são mais utilizadas nas inspeções de fabricação de 
tubos, onde podem ser montadas na própria linha de produção. Os tubos a serem avaliados passam 
pelo interior da sonda para serem avaliados. As sondas superficiais são utilizadas para aplicações como 
detecção de trincas, separação de materiais, medição da espessura de camadas. Quanto à 
configuração, os principais tipos de sonda são classificados como diferenciais e absolutas. 
 
 
3.1.1 Sondas absolutas 
Geralmente são constituídas por apenas uma bobina de teste, que é utilizada para gerar as correntes 
parasitas e detectar as mudanças no campo produzido pelas mesmas. Elas são utilizadas para a 
medição de condutividade (separação de materiais), medidas de espessura de camadas isolantes sobre 
base condutora (camada de tinta) e medidas de espessura. 
 
 
3.1.2 Sondas diferenciais 
As sondas diferenciais têm duas bobinas ativas, normalmente ligadas diferencialmente. Quando as duas 
bobinas estão em uma região homogênea do material, não há um sinal diferencial gerado pelas bobinas. 
Entretanto, quando uma das bobinas se aproxima de uma descontinuidade e a outra coninua sobre uma 
região homogênea, um sinal diferencial é produzido. Elas tem como característica uma alta sensibilidade 
a descontinuidades localizadas e uma baixa sensibilidade a descontinuidades com variações graduais. 
 
 
3.1.3 Sondas superficiais 
São normalmente projetadas para serem manuseadas e utilizadas em contato constante com a 
superfície do material examinado. O tamanho e a forma da bobina são determinados em função da 
aplicação. De maneira geral a bobina é construída com o seu eixo longitudinal perpendicular à superfície 
de teste. É eficiente para detectar descontinuidades orientadas perpendicularmente à superfície de teste. 
Descontinuidades do tipo dupla laminação não são detectadas por este tipo de sonda. 
 
 
3.1.4 Sondas internas 
São utilizadas para a inspeção de instalados em trocadores de calor, onde o ‘único acesso ao interior 
dos tubos através de sua extremidade, conforme indicado na figura 3. As sondas têm o aspecto 
mostrado na figura 4. 
 
 
 67 
 
 
Fig.3 – Trocador de calor com detalhe dos tubos instalados . 
 
 
 
 
 
Fig.4 – Sonda interna para a realização do ensaio. 
 
3.1.5 Sondas envolventes 
Neste tipo de sonda, indicado para o exame de tubos pós-fabricação, o material a ser examinado passa 
pelo interior da mesma. São também muito usadas para a inspeção de barras. 
 
 
3.2 Circuito de ponte 
No ensaio por correntes parasitas é necessário que a impedância da bobina de detecção seja 
determinada. A maior parte das aplicações requer que somente sejam determinadas as diferenças que 
ocorrem na impedância, o que pode ser feito com um alto grau de sensibilidade com a utilização de uma 
ponte AC. A maior parte dos equipamentos de correntes parasitas utiliza uma ponte AC para detectar as 
pequenas variações de impedância que ocorrem entre bobinas ou entre uma bobina simples e uma 
impedância de referência. Um circuito de ponte AC típico pode ser observado na figura 5. 
 
 
 68 
VAC
RR
R
Material
Terra Terra
Amostra de 
Referência
R
 
 
Fig. 5 – Circuito de ponte utilizado no ensaio por correntes parasitas. 
 
 
No circuito da figura 5, o braço esquerdo inferior corresponde ao enrolamento da bobina de teste, 
enquanto que o braço inferior direito corresponde ao enrolamento de uma bobina posicionada junto a 
uma amostra de referência. Qualquer variação no material junto `a sonda de teste provocará um 
desbalanceamento da ponte, que ser’a detectado pelo voltímetro V. 
 
 
4. Padrões de Referência 
 
No ensaio por correntes parasitas, os padrões de referência têm uma importância expressiva para a 
calibração do sistema de ensaio. O uso de padrões com características adequadas resultará em uma 
calibração adequada, produzindo resultados confiáveis para o ensaio. Para cada aplicação especifica 
devem estar disponíveis ou serem fabricados padrões que reproduzam da maneira mais fiel possível o 
tipo de descontinuidade ou de variação que se deseja detectar ou medir no material em exame. 
 
Padrões comuns no ensaio por correntes parasitas são: 
- Padrões de condutividade 
- Padrões de perda de espessura 
- Padrões de trincas 
- Padrões de espessura de revestimento isolante 
- Padrões para verificação de profundidade de endurecimento 
- Padrões de descontinuidades localizadas e distribuídas em produtos tubulares. 
 
 
5. Aplicações 
 
5.1 Detecção de trincas superficiais 
Para o ensaio de um determinado material ou componente para a detecção de trincas superficiais é 
necessário utilizar um padrão que contenha descontinuidades similares a trincas para a calibração do 
sistema de ensaio. Um padrão desse tipo pode ser observado na figura 6. 
 
 69 
 
 
Fig. 6 – Padrão utilizado para calibração do sistema de ensaio para a detecção de trincas. 
 
Ao ser deslocada sobre o padrão de calibração, as variações de impedância da sonda serão 
apresentadas na tela do equipamento conforme indicado na figura 7. Devido `as limitações na 
penetração das correntes parasitas no material, a partir de determinada profundidade, o sistema não 
conseguirá detectar um aumento na profundidade das trincas. 
 
 
 
Fig. 7 – Padrão utilizado para calibração do sistema de ensaio para a detecção de trincas. 
 
 
5.2 Inspeção de tubos em trocadores de calor 
Para a inspeção de tubos em trocadores de calor utilizam-se sondas internas como a que pode ser 
observada na figura 4. Para a calibração do sistema de ensaio, um dos padrões utilizados pode ser 
observado na figura 8. É um padrão adotado pelo Código ASME, contendo furos de fundo plano com 
diferentes diâmetros e profundidades. As descontinuidades básicas existentes neste padrão são: 
 
- Um furo passante com diâmetro igual a 1,3 mm para tubos com diâmetro externo igual ou menor do 
que 19 mm e com diâmetro igual a 1,7 mm para tubos com diâmetro externo maior do que 19 mm. 
- Um furo de fundo plano, com profundidade equivalente a 80% da sua espessura de parede e diâmetro 
de 2 mm; 
- Um furo de fundo plano, com profundidade equivalente a 60% da sua espessura de parede e diâmetro 
de 2,8 mm; 
- Um furo de fundo plano, com profundidade equivalente a 40% da sua espessura de parede e diâmetro 
de 5 mm; 
- Quatro furos de fundo plano, com profundidade equivalente a 20% da sua espessura de parede e 
diâmetro de 5 mm; 
 70 
- Um rasgo circunferencial,com largura de 1,5 mm e profundidade igual a 10% da espessura de parede 
do tubo, usinado em sua superfície interna; 
 
 
 
Fig. 8 – Padrão utilizado para calibração do sistema de ensaio de tubos instalados em componentes de 
troca térmica. 
 
A usinagem destas descontinuidades artificiais é feita em uma máquina de eletro-erosão, conforme 
mostrado na figura 9, de forma a não produzir deformações mecânicas no padrão. 
 
 
 
Fig. 9 – Máquina de eletro-erosão para fabricação de padrões para correntes parasitas. 
 
Na calibração, os sinais referentes aos furos presentes no padrão são registrados, senso obtido um 
conjunto de sinais conforme pode ser observado na figura 10. São mostrados os sinais referentes as 
descontinuidades com 100%, 80%, 60%, 40% e 20% de perda de parede. 
 
 
 
 
 
 
 71 
 
 
Fig. 10 – Sinais referentes ao padrão de calibração ASME para calibração do sistema de ensaio para a 
inspeção de tubos. 
 
Após os sinais serem registrados, os ângulos que cada um deles faz com a horizontal são medidos e é 
traçada uma curva associando a perda de espessura com o ângulo do sinal obtido no ensaio. Esta curva 
tem o aspecto indicado na figura 11. 
 
 
 
Fig. 11 – Relação entre a espessura da parede e o ângulo medido do sinal. 
100% 
80% 60% 
40% 
20% 
Angulo de fase (º) 
Pe
rd
a 
pe
rc
en
tu
al
 d
e 
es
pe
ss
ur
a 
 72 
Capítulo 6 
 
O Ensaio por Líquidos Penetrantes 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O método de ensaio por líquidos penetrantes é utilizado para revelar descontinuidades superficiais em 
materiais em geral. Um método similar foi muito utilizado pela indústria ferroviária em seus primórdios. 
Este método consistia em na diluição com querosene de um óleo pesado normalmente disponível em 
oficinas de manutenção ferroviária, que era em seguida depositado em grandes tanques onde eram 
colocados os componentes a serem examinados, como por exemplo, rodas. Após um determinado 
tempo de imersão, os componentes eram retirados dos tanques, limpos e a sua superfície recoberta com 
uma camada fina de pó de giz em suspensão em álcool, de maneira que, com a evaporação do álcool, 
se formava uma fina camada de pó branco na superfície. O componente então era vibrado de modo a 
facilitar a saída do óleo de trincas superficiais porventura existentes, manchando localmente a cobertura 
branca. 
 
No início da década de 40 iniciou-se a utilização do penetrante visível, contendo um corante 
normalmente vermelho. Este tipo de penetrante é utilizado até os dias de hoje. Com o desenvolvimento 
da indústria aeroespacial o ensaio por líquidos penetrantes apresentou um desenvolvimento expressivo, 
devido à necessidade de se examinar materiais não ferromagnéticos. 
 
 
2. PRINCÍPIOS BÁSICOS 
 
O método de ensaio por líquidos penetrantes consiste na aplicação de um líquido, com características 
especiais, sobre a superfície da peça ou componente de interesse, de forma que, após um determinado 
tempo, este líquido penetre em descontinuidades presentes no material e que sejam abertas à 
superfície. Após um determinado tempo, o excesso de líquido é removido e um material chamado 
revelador é aplicado sobre a superfície. Este material age de forma a retirar o líquido que penetrou na 
descontinuidade, formando uma imagem da mesma na superfície da peça, que será avaliada de acordo 
com a norma utilizada para a fabricação da peça ou componente. 
 
 
2.1 ETAPAS DE REALIZAÇÃO DO ENSAIO 
2.1.1 Preparação da superfície a ser examinada 
 
Para que os resultados do ensaio sejam representativos, ou seja, para que as descontinuidades 
superficiais existentes no material sejam detectadas, é necessário que a superfície examinada e as 
regiões adjacentes à mesma estejam livres de graxas, óleos, sujeira, tintas ou qualquer outro material 
que possa obstruir as descontinuidades, impedindo a penetração do líquido, conforme pode ser 
observado na figura 1. A limpeza pode ser feita com detergentes, solventes orgânicos, soluções 
decapantes e removedores de tintas. A preparação da superfície por esmerilhamento, usinagem, jato de 
areia ou outros métodos pode ser necessária quando irregularidades da superfície possam mascarar as 
indicações. Entretanto este tipo de preparação pode comprometer a eficiência do método. 
 
 
 
 
Fig. 1 – Limpeza da superfície a ser examinada. 
 73 
 
 
2.1.2 Secagem 
 
Após a limpeza é necessário que a superfície do material seja seca, de forma que resíduos líquidos que 
possam obstruir descontinuidades existentes impedindo a entrada do penetrante. Quando se utilizam 
solventes para a limpeza é necessário que se aguarde um determinado tempo para que o mesmo 
evapore das descontinuidades, de forma a não comprometer os resultados do ensaio. A secagem pode 
ser realizada com em fornos, utilizando-se lâmpadas infravermelhas, jato de ar quente ou simplesmente 
a exposição ao ambiente por um determinado tempo. 
 
 
2.1.3 Aplicação do Penetrante 
 
Após a secagem, estando a peça dentro da faixa de temperaturas especificada para o ensaio, o líquido 
penetrante é aplicado na superfície da peça, de forma que toda a área de interesse seja coberta. Ele 
pode ser aplicado na forma de spray, com pincéis ou a peça pode também ser imersa em um tanque 
contendo o líquido penetrante. O líquido penetra na descontinuidade por ação da capilaridade, conforme 
pode ser observado na figura 2 e é necessário um tempo mínimo para que a penetração ocorra. A faixa 
de temperaturas normalmente recomendada para a realização do ensaio é de 10ºC a 52ºC. 
 
 
 
 
 
Fig. 2 – Aplicação do líquido penetrante. 
 
 
 
2.1.4 Remoção do excesso de penetrante. 
 
Findo o tempo de penetração o penetrante deve ser removido da superfície em exame, como indicado 
na figura 3. A remoção deve ser feita utilizando-se produtos que variam em função do tipo de penetrante 
utilizado e é uma das etapas críticas do ensaio. Uma limpeza mal executada provoca uma redução no 
contraste penetrante/fundo branco do revelador, mascaramento de descontinuidades relevantes e 
surgimento de indicações falsas. 
 
 
 
 
 
Fig 3 – Remoção do excesso de líquido penetrante da superfície. 
 
 
2.1.5 Aplicação do Revelador 
 
Consiste na aplicação de um filme fino e uniforme de um material revelador sobre a superfície da peça, 
na área de interesse, como mostra a figura 4. Normalmente é utilizado um pó extremamente fino, de cor 
branca, de forma a possibilitar um contraste elevado entre uma indicação e o fundo. O revelador absorve 
o penetrante das descontinuidades, evidenciando a presença das mesmas, sendo necessário um 
determinado tempo para que a absorção ocorra. 
 74 
 
 
Fig. 4 – Aplicação do revelador. 
 
2.1.6 Avaliação das indicações produzidas 
 
Após o tempo de penetração inicia-se a etapa de avaliação das descontinuidades encontradas, conforme 
indicado na figura 5. A avaliação deve ser realizada em um ambiente que proporcione os níveis de 
iluminação previstos pela norma de execução do ensaio, tanto para o penetrante visível quanto para 
penetrantes fluorescentes. A interpretação das indicações das descontinuidades encontradas deve ser 
feita de acordo com uma norma de referência ou de fabricação do componente ou de acordo com a 
especificação do cliente. Após esta etapa deve ser elaborado um Relatório Técnico de acordo com os 
requerimentos do Procedimento de Ensaio. 
 
 
 
Fig. 5 – Avaliação das descontinuidades. 
 
2.1.7 Limpeza Final 
 
Após a avaliação a superfície examinada deve ser limpa, de forma a não afetar o uso posterior da peça 
ou qualquer operação que venha a ser realizada na mesma, conforme indicado na figura 6. 
 
 
 
Fig. 6 – Limpeza final. 
 
 
Como referência são indicados na Tabela 1 os tempos de penetração e de revelação recomendados em 
função do material examinado, processo de fabricação tipo de descontinuidade esperado, de acordo com 
o Código ASME, SEÇÃO V, ARTIGO 24, SE-165. 
 
 75 
Tabela 1 – Tempos de penetração e revelação para materiais diversos. 
 
 
Material 
 
Forma 
Tipode 
Descontinuidade 
Tempos (minutos) 
Penetrante Revelador 
 
Alumínio 
Magnésio 
Aço 
Latão 
Bronze 
Titânio 
 
Fundidos 
Soldas 
 
 
 
Extrudados 
Forjados 
Laminados 
 
Gotas frias 
Porosidade 
Falta de fusão 
Trincas 
 
 
Dobras e trincas 
 
5 
 
 
 
 
 
10 
 
10 
 
 
 
 
 
10 
Plásticos Todas Trincas 5 10 
Vidros Todas Trincas 5 10 
Cerâmicas Todas Porosidade 5 10 
 
 
2.2 VANTAGENS LIMITAÇÕES E APLICAÇÕES 
O método de ensaios por Líquidos Penetrantes pode ser aplicado a componentes de qualquer forma e 
tamanho e, desde que seja possível executar uma limpeza adequada da superfície examinada, pode ser 
aplicado a uma grande diversidade de materiais. É um ensaio relativamente simples, barato e de fácil 
interpretação, fazendo com que o tempo necessário para o treinamento de pessoal para a sua aplicação 
seja relativamente menor do que para os demais END. Outras grandes vantagens que apresenta é a 
possibilidade de realização de inspeções de equipamentos em serviço e em peças de geometria 
complexa. 
 
Como limitações à utilização, o ensaio por líquidos penetrantes só detecta descontinuidades abertas à 
superfície, não pode ser utilizado em superfícies porosas ou absorventes, as técnicas convencionais 
devem ser aplicadas em uma faixa de temperaturas definida, em geral entre 10ºC e 52ºC e apresenta 
restrições ao uso quando houver a possibilidade de contaminação com os resíduos deixados pelo teste. 
A necessidade de uma limpeza cuidadosa e de acesso direto do operador ao local a ser examinado 
também se apresentam como limitações. 
 
 
2.3 CARACTERÍSTICAS DOS PRODUTOS 
2.3.1 Penetrantes 
Os penetrantes são classificados de acordo com a visibilidade e o processo pelo qual são removidos da 
superfície do objeto examinado. Quanto ao tipo, eles podem ser visíveis sob iluminação comum (Tipo II) 
ou do tipo fluorescente (Tipo I), que só podem ser vistos com luz ultravioleta. Quanto ao processo de 
remoção podem ser removíveis por água (A), podem ser pós-emulsificáveis (B/D) ou removíveis por 
solvente (C). Esta classificação pode ser observada na Tabela 2. 
 
Tabela 2. – Classificação de Líquidos Penetrantes. 
Tipos Removível por Água Pós-Emulsificável Removível por Solvente 
Tipo I A B - Hidrofílico 
D - Lipofílico 
C 
Fluorescente 
Tipo II A C 
Visível sob luz normal 
 
 76 
Os líquidos penetrantes são elaborados de forma a apresentar algumas características que os tornam 
adequados para a sua aplicação como: 
- Espalhar-se com facilidade na superfície sob exame 
- Penetrar com facilidade em descontinuidades por ação da capilaridade 
- Permanecer na descontinuidade, mas ser facilmente removido da superfície em exame durante a etapa 
de limpeza. 
- Permanecer fluido nas etapas de remoção do excesso de penetrante e revelação, de modo que possa 
ser absorvido pelo revelador e retornar à superfície. 
- Ser facilmente visível ou, no caso do penetrante fluorescente, brilhar com intensidade suficiente para 
possibilitar a fácil detecção de descontinuidades. 
- Não oferecer riscos para o operador, não provocar danos ao material examinado, não reagir com a 
embalagem. 
- Ser estável, apresentar uma baixa toxicidade e ter um custo baixo. 
 
Os penetrantes também são elaborados de forma a apresentar diferentes níveis de sensibilidade. 
Quanto maior o nível, menor o tamanho da descontinuidade que o sistema pode detectar. Entretanto, 
maior será a quantidade de indicações não relevantes. Os cinco níveis de sensibilidade são: 
- Nível ½ - Sensibilidade ultra-baixa 
- Nível 1 - Baixa sensibilidade 
- Nível 2 - Média sensibilidade 
- Nível 3 - Alta sensibilidade 
- Nível 4 - Sensibilidade ultra-alta 
 
As inspeções podem ser realizadas utilizando-se penetrantes visíveis sob luz comum ou ultravioleta. Os 
penetrantes fluorescentes são mais sensíveis porque o olho humano é mais sensível a uma indicação 
brilhante em um fundo escuro. 
Os penetrantes visíveis sob iluminação normal possuem um corante vermelho, que proporciona um alto 
contraste com o fundo branco formado pelo revelador. Os penetrantes fluorescentes possuem corantes 
que fluorescem quando expostos à luz ultravioleta. 
Os penetrantes removíveis por solvente são normalmente fornecidos em aerossol e utilizados para a 
inspeção de regiões pequenas. 
Os penetrantes removíveis por água são os mais fáceis de serem utilizados e de menor custo para a 
inspeção de grandes áreas. 
Os penetrantes pós-emulsificáveis são elaborados para serem insolúveis em água e não podem ser 
removidos da superfície do material somente com a utilização de água. Tornam-se removíveis por água 
somente após uma reação química com um agente emulsificador. Ele é utilizado quando a lavagem para 
remoção do excesso de penetrante pode retirar o mesmo do interior das descontinuidades porventura 
existentes na peça. Após a aplicação é necessário um tempo de espera para que a reação de 
emulsificação ocorra. Este tempo é determinado experimentalmente e é crítico na realização do ensaio. 
Tempos excessivos farão com que o a reação de emulsificação se estenda ao penetrante presente no 
interior de descontinuidades, fazendo com que o mesmo seja removido, resultando em sua não 
detecção. 
Os agentes utilizados como emulsificadores podem ser lipofílicos ou hidrofílicos. Os emulsificadores 
lipofílicos são líquidos miscíveis em óleo usados para emulsificar o excesso de penetrante da superfície 
examinada. Eles podem ter uma ação lenta ou rápida, dependendo de sua composição química, 
viscosidade e da rugosidade superficial da peça em exame. Os emulsificadores hidrofílicos são líquidos 
miscíveis em água usados para emulsificar o excesso de penetrante da superfície examinada. Eles são 
fornecidos como concentrados para serem diluídos com água e aplicados. 
O processo utilizado para a remoção do excesso de penetrante da superfície deve ser tal que não haja a 
remoção de penetrante do interior de descontinuidades. O processo difere em função do método (A, B, C 
ou D). 
 
 77 
Para penetrantes removíveis por solvente, o excesso deve ser removido, inicialmente, com um pano 
seco que não desprenda fiapos. Após a remoção de todo o excesso, o processo deve ser repetido com 
um pano, agora, levemente umedecido com solvente, para o término da operação. O solvente não pode, 
em nenhuma situação, ser aplicado diretamente à superfície, sob pena de retirar liquido penetrante do 
interior de descontinuidade. Para penetrantes removíveis a água, o excesso pode ser removido por 
imersão, manualmente ou por borrifo de água na superfície. Neste caso a pressão da água não deverá 
exceder 280 kPa. Em todas as situações a temperatura da água deverá estar entre 10ºC e 38ºC. 
 
 
2.3.2 Revelador 
A função do revelador é a de absorver o penetrante do interior das descontinuidades existentes, de 
maneira que ele atinja a superfície, evidenciando a presença das mesmas. Os materiais utilizados como 
reveladores são disponíveis em diferentes formas: 
- Pós secos - geralmente considerado o menos sensível, de custo mais acessível e fácil de aplicar. São 
utilizados como fornecidos e aplicados logo após a secagem da superfície. É comum e efetiva a 
aplicação do revelador em pó em câmara fechada, onde se cria uma nuvem” de revelador. 
- Suspensão aquosa de pós - consistem de partículas insolúveis de revelador suspensas em água. O 
banho deve ser mantido sob agitação para evitar a decantação. 
- Solução aquosa - consiste de um grupo de produtos químicos que são dissolvidos na água e formam 
uma camada de revelador sobre a peça, quando a água evapora. A melhor maneira de aplicá-lo é por 
spray. 
- Suspensão do pó revelador em solvente - o material revelador é mantido suspenso em um solvente 
volátil, senso aplicado normalmente por spray. 
 
Da mesma forma que com os líquidos penetrantes, quando os exames forem realizados em aços 
inoxidáveis austeníticos, ligas a base de níquel e em titânio, os teores de cloro, flúor e enxofre devem 
estar dentro do especificado pelanorma utilizada como referência para a inspeção. 
Os materiais reveladores são elaborados de forma a apresentar algumas características que os tornam 
adequados para a sua aplicação como: 
- Espalhar-se pela superfície examinada de forma uniforme; 
- Absorver o penetrante do interior da descontinuidade de maneira eficiente; 
- Formar um fundo na superfície da peça em exame, que proporcione um contraste adequado com o 
líquido penetrante retirado da descontinuidade; 
- Atuar como uma base para que o líquido penetrante se espalhe após ser retirado da descontinuidade; 
- Deve ser facilmente removível da superfície após a realização do ensaio; 
- Não deve oferecer riscos para o operador, provocar danos ao material examinado, ou reagir com a 
embalagem. 
- Ser estável, apresentar uma baixa toxicidade e ter um custo baixo. 
 
3. AVALIAÇÃO 
 
3.1 Instrumentos e condição de avaliação 
Para exames realizados com penetrantes fluorescentes, a avaliação deve ser realizada em uma sala ou 
local escuro, no qual a intensidade de luz ambiente não deve ser superior a 20 Lx. A intensidade da luz 
ultravioleta utilizada deve ser no mínimo de 1000 µW/cm2 com comprimento de onda entre 320 e 380 
nm. As medições devem ser feitas na superfície examinada, com medidores de luz branca e ultravioleta 
calibrados. Para exames realizados com penetrante visível sob luz comum, o nível de iluminação 
ambiente não deve ser inferior a 1000 Lx. 
 
 78 
3.1.1 Registro 
A avaliação deve-se iniciar após o tempo de penetração previsto. As indicações devem ser avaliadas e 
registradas de acordo com a norma de fabricação do componente e procedimento de ensaio. 
 
3.1.2 Avaliação 
O Código ASME, Seção VIII, Divisão I, Apêndice 8 apresenta algumas definições e critérios para 
avaliação de indicações produzidas no ensaio por Líquidos Penetrantes. É considerado que, apesar de o 
tamanho de uma indicação poder ser maior do que a descontinuidade que a produziu, este tamanho é 
que é a base para a aceitação ou rejeição. Somente indicações cuja maior dimensão seja maior do que 
1,5 mm devem ser consideradas indicações relevantes. São definidas ainda indicações lineares como 
aquelas cujo comprimento é maior do que três vezes a largura e indicações arredondadas aquelas cujo 
comprimento é menor do que três vezes a largura. Baseado nisto, os critérios de aceitação para 
indicações, adotados pelo ASME, são: 
- Todas as superfícies a serem examinadas devem estar livres de: 
- Indicações relevantes lineares; 
- Indicações relevantes arredondadas maiores do que 5 mm; 
- Quatro ou mais indicações arredondadas em uma linha separadas por 1,5 mm ou menos, de borda a 
borda. 
 
Estes padrões de aceitação devem ser aplicados a menos que outros mais restritivos sejam 
especificados para materiais ou aplicações referentes à Seção VIII. 
 
 
4. SEGURANÇA 
 
Durante os ensaios é necessário manter uma boa ventilação no ambiente, de forma a evitar problemas 
como náuseas e dores de cabeça e ainda evitar o contato direto com os materiais utilizados no ensaio de 
forma a evitar irritações na pele. 
 
 79 
Capítulo 7 
 
O Ensaio por Partículas Magnéticas 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O método de ensaio por partículas magnéticas é utilizado para a detecção de descontinuidades 
superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos. É um método rápido e relativamente fácil de 
ser aplicado. A detecção de descontinuidades é feita por meio de campos magnéticos aplicados ao 
material e o uso de pequenas partículas de materiais magnéticos, que se acumulam nas regiões da 
superfície do material onde ocorre uma fuga de fluxo magnético ocasionada pela presença de uma 
descontinuidade. 
 
Este método de ensaio pode ser utilizado uma grande variedade de produtos, como forjados, fundidos e 
juntas soldadas, sendo utilizado nos mais diversos setores industriais como o automotivo,petroquímica, 
energia, dentre outras. Uma aplicação de importância é a inspeção de tubulações e partes de estruturas 
offshore submersas. Inicialmente foi muito utilizado pela indústria ferroviária para a detecção de defeitos 
em rodas e eixos, como substituto do método de óleo e pó de giz. Atualmente é utilizado tanto nas 
inspeções de fabricação quanto nas inspeções em serviço, como um método superficial extremamente 
eficiente para a detecção de descontinuidades superficiais e sub-superficiais. Esta última característica 
confere a este método de ensaio uma vantagem apreciável sobre o ensaio por líquido penetrante, no 
qual somente descontinuidades abertas à superfície podem ser detectadas. 
 
 
2. PRINCÍPIOS BÁSICOS 
 
Quando um campo magnético é aplicado a um material ferromagnético as linhas de campo penetram no 
material e, caso haja algum obstáculo à sua passagem, elas tendem a contornar este obstáculo. Se este 
obstáculo estiver próximo à superfície, as linhas de campo tenderão a contorná-lo e, dessa forma, sair à 
superfície, ocorrendo a fuga de fluxo. Caso sejam jogadas partículas magnéticas nesta região, elas 
tenderão a se acumular na região de ocorrência da fuga de fluxo, formando uma indicação no local da 
descontinuidade. O ensaio pode ser realizado por via seca, na qual as partículas são aplicadas na 
superfície da peça durante a magnetização da mesma ou por via úmida, na qual as partículas são 
mantidas em suspensão líquida e aspergidas na superfície da peça, aonde também irão se acumular nas 
regiões de ocorrência de fuga de fluxo. Na figura 1 pode ser observado um exemplo do ensaio. 
 
 
 
 
Fig.1 – Princípios do ensaio por partículas magnéticas. 
 
 
Descontinuidades superficiais ou ainda aquelas próximas à superfície podem ser detectadas, como 
exemplificado na figura 2. 
 
 80 
A partir de uma determinada profundidade, a distorção nas linhas do campo não será suficiente para 
produzir fuga de fluxo na superfície, e, neste caso, não haverá nenhuma indicação local formada pelas 
partículas magnéticas. Esta é uma limitação apresentada por este método de teste: a profundidade de 
detecção de descontinuidades. 
 
 
 (a) (b) 
 
Fig. 2 – Fuga de fluxo produzida por descontinuidade superficial (a) e sub-superficial (b). 
 
Um outro fator importante neste método de ensaio é a orientação das descontinuidades. No exemplo da 
figura 2 (b), a descontinuidade se encontra posicionada perpendicularmente às linhas do campo 
magnético, provocando uma distorção nas mesmas que faz com que elas aflorem à superfície, 
provocando a fuga de fluxo. Cãs esta descontinuidade estivesse posicionada paralelamente às linhas de 
campo, a distorção produzida seria bem menor e a sua detecção seria bem mais difícil, dependendo de 
suas dimensões, não seria detectada. O mesmo ocorre para descontinuidades situadas na superfície da 
peça. Descontinuidades cujo eixo maior se encontra em uma posição perpendicular às linhas de campo 
são mais facilmente detectadas. Por essa razão, normalmente o campo magnético utilizado para o 
exame de uma determinada região da peça é aplicado em duas direções ortogonais para um exame 
completo desta região. 
 
 
2.1 PARTÍCULAS MAGNÉTICAS 
As partículas utilizadas na inspeção por partículas magnéticas devem ter características especiais para 
proporcionar resultados satisfatórios no ensaio. Elas são produzidas a partir materiais com alta 
permeabilidade magnética e baixa retentividade. A alta retentividade faz com que a s partículas sejam 
facilmente atraídas por pequenas fugas de fluxo produzidas por descontinuidades. A baixa retentividade 
faz com que as partículas não se aglomerem umas às outras ou na superfície do material. As partículas 
apresentam colorações diferentes, selecionadas em função do fundo (superfície da peça) sobre o qual 
serão aspergidas. Para fundos escuros são utilizadas partículas de cores mais claras e para fundos mais 
claros, partículas de cores mais escuras, isto para garantir um bom contraste entre a superfície do 
material e a indicação formada pelas partículas. 
 
As partículas são disponíveis para serem utilizadasvia seca ou em solução úmida e devem ser atóxicas, 
livres de sujeiras, graxas, resíduos de tinta ou outro material que possa comprometer o seu uso. 
 
 
2.1.1 Partículas magnéticas secas 
 
As partículas magnéticas secas são fornecidas normalmente nas cores amarela, vermelha, cinza, branca 
e preta, dentre outras, devendo ser selecionadas de forma a possibilitar um bom contraste com a 
superfície examinada. A granulação dessas partículas varia entre 50 µm e 150 µm. A sua reutilização 
não é recomendada, pois, além de contaminantes, parte das partículas de menor tamanho da mistura 
são perdidas durante o recolhimento das partículas usadas, o que contribui para uma diminuição na 
sensibilidade do ensaio. Alguns tipos de partículas secas podem ser utilizadas a temperaturas de até 
315ºC. 
 
A técnica de partículas magnéticas via seca geralmente é superior à técnica via úmida para detecção de 
descontinuidades próximas à superfície em componentes de grandes dimensões, quando se utilizam 
equipamentos portáteis para magnetização local. As partículas via seca também são mais fáceis de ser 
removidas após o ensaio. Como desvantagens cita-se a menor velocidade de execução do ensaio e a , 
menor probabilidade de detecção de descontinuidades superficiais finas quando comparada com a 
 81 
técnica via úmida, a dificuldade de ser adaptada para uso em industrias automotivas e a dificuldade de 
se realizar inspeções na posição sobre-cabeça. São aplicadas à superfície da peça por meio de 
aplicadores manuais ou de bombas aspersoras. 
 
2.1.2 Partículas magnéticas para via úmida 
 
As partículas magnéticas para via úmida são disponíveis para serem utilizadas nos ensaios realizados 
com luz branca ou ultravioleta. O tamanho das partículas varia de 3 µm a 10 µm. Elas são preparadas 
para serem utilizadas como suspensão em destilado leve de petróleo ou água, a uma dada 
concentração, sendo aplicadas à superfície a ser examinada por aspersão, spray ou gotejamento São 
disponíveis como concentrados de partículas secas ou em forma de pasta para diluição posterior. Devido 
ao seu tamanho menor, são normalmente utilizadas para a detecção de descontinuidades menores do 
que o método via seca. Partículas que fluorescem emitindo luz com tonalidade verde amarelada são as 
mais comuns, devido à maior sensibilidade do olho humano para essa coloração. No ensaio realizado 
por via úmida, as partículas possuem uma mobilidade maior do que no ensaio por via seca. 
 
A preparação das partículas é uma das etapas críticas do ensaio e a concentração das partículas na 
suspensão é determinada utilizando-se como referência a Norma ASTM E-709. É utilizado um tubo 
decantador padronizado, no qual são colocadas 100 ml da suspensão. Após 30 minutos de repouso 
verifica-se a quantidade de partículas decantadas na base do decantador e compara-se este valor com 
os das normas ou especificações utilizadas. 
 
 
2.2 EQUIPAMENTOS 
2.2.1 Yokes 
É um dos equipamentos mais utilizados no ensaio por partículas magnéticas. Ele consiste basicamente 
em um núcleo de um material ferromagnético em forma de U, fixo ou articulado, na base do qual é 
construído um enrolamento, no qual circula uma corrente elétrica que pode ser alternada ou contínua, 
gerando, consequentemente, um campo magnético alternado ou contínuo. Este equipamento gera 
campos magnéticos de valores elevados na região entre os pólos e sua portabilidade lhe confere uma 
grande aplicabilidade. Para a realização do ensaio os terminais do núcleo são pressionados contra a 
superfície do material em exame, fazendo com que as linhas de campo magnético penetrem no material. 
Um Yoke típico pode ser observado na figura 3, onde o interior do mesmo é mostrado. 
 
 
 
 
 
Fig. 3 – Yoke para ensaio por partículas magnéticas. 
 
 
A intensidade do campo magnético gerado é função do número de espiras e da corrente elétrica que 
circula pelo enrolamento ou bobina. Os modelos com extremidades articuladas possibilitam o exame de 
superfícies curvas, como indicado na figura 4. 
 
Extremidades 
articuladas Extremidades articuladas 
Núcleo em 
forma de U 
Enrolamento 
ou bobina 
 82 
Os Yokes apresentam como principais vantagens o fato de serem pequenos e portáteis, podem 
funcionar através de baterias em áreas onde não existe distribuição de energia elétrica e podem ser 
manuseados em espaços reduzidos. Entretanto, para trabalhos contínuos normalmente apresentam u 
sobreaquecimento. 
 
 
 
 
 
Fig 4 – Ensaio de uma peça utilizando um Yoke. 
 
 
2.2.2 Eletrodos 
Um conjunto típico de eletrodos pode ser observado na figura 5. Para o seu uso, eles são pressionados 
contra a superfície da peça, de forma a permitir a passagem de uma corrente elétrica para a peça. Nas 
regiões de penetração da corrente são criados campos magnéticos circulares que são utilizados para a 
realização da inspeção. Normalmente são de cobre com um isolamento para proteção do operados. 
Apresentam o inconveniente da ocorrência de arcos elétricos na superfície do material examinado 
quando o contato com a mesma é inadequado. 
 
 
 
 
Fig. 5 – Conjunto típico de eletrodos utilizado para o ensaio por partículas magnéticas. 
 
 
2.2.3 Equipamentos Estacionários 
São projetados para serem utilizados em laboratórios ou em linha de produção, com características 
especiais para atender a cada necessidade. Normalmente são equipamentos constituídos por uma 
bancada horizontal, projetados para trabalhar via úmida. Possuem dispositivos que possibilitam a 
magnetização longitudinal ou circular da peça. O banho no qual as partículas se encontram em 
suspensão é mantido em um tanque e, durante a realização do ensaio, é bombeado e direcionado para a 
superfície da peça, retornando novamente ao reservatório. Grande parte destes equipamentos possuem 
a opção de utilização de corrente alternada, retificada de meia onda e retificada de onda completa e 
algumas delas um sistema para desmagnetização da peça após o ensaio. Um equipamento típico pode 
ser observado na figura 6. 
 83 
 
 
Fig. 6 – Equipamento estacionário para ensaio por partículas magnéticas. 
 
 
2.2.4 Medidores de campo magnético 
São utilizados para medir a intensidade do campo magnético na superfície da peça em exame. Os 
medidores possuem uma sonda Hall e medem a intensidade do campo magnético tangencial à superfície 
da peça quando o campo magnético é aplicado à mesma. Ainda podem ser utilizados para a medição do 
campo magnético residual no material após a realização do ensaio. Estes equipamentos devem ser 
periodicamente calibrados. As sondas Hall utilizadas podem axiais ou transversais, devendo ser 
posicionadas de tal forma que as linhas de campo atravessem o sensor Hall perpendicularmente. 
 
 
2.2.5 Lâmpada ultravioleta 
A luz ultravioleta apresenta comprimentos de onda entre 100 e 400 nm no espectro eletromagnético. De 
acordo com o seu comprimento de onda, elas são separadas em três classes denominadas A, B e C, 
com as características apresentadas na Tabela 1. 
 
 
Tabela 1 – Classificação de Lâmpadas Ultravioleta. 
 
Classe Comprimentos de Onda (nm) 
UV -A 320 a 400 
UV - B 280 a 320 
UV - C 100 a 280 
 
 
A luz ultravioleta utilizada nos ensaios deve apresentar comprimentos de onda entre 330 nm e 390 nm, 
com predominância de comprimentos de onda de 365 nm. Sua intensidade medida na superfície da peça 
não deve ser menor do que 1000 µW/cm2. A intensidade e o comprimento de onda devem ser verificados 
pelo menos uma vez por semana e sempre que o bulbo for trocado. Os refletores e filtros devem ser 
limpos e ter a sua integridade verificada diariamente. 
 
 
2.2.6 Medidor de luz ultravioleta 
Utilizado para verificar a intensidade de luz ultravioleta na superfície da peça antes da realização do 
ensaio. 
 
 
 84 
2.2.7 Medidor de luz branca 
Utilizado para verificar a intensidade de luz branca na superfície da peça antes da realização do ensaio. 
 
 
2.2.8 Indicadores de campo magnético 
São utilizados para verificar se o campo magnéticoaplicado à peça possui intensidade suficiente para a 
realização do ensaio com a sensibilidade necessária. Na figura 7 pode-se observar três tipos de 
indicadores. Eles possuem entalhes ou são construídos de forma a simular a presença de uma 
descontinuidade, provocando, sob a ação de um campo magnético, fugas de fluxo em sua superfície. 
Eles são posicionados na superfície da peça e, com a aspersão das partículas magnéticas na superfície 
da mesma, aparecerão indicações na superfície dos indicadores. Caso estas indicações não sejam bem 
definidas, a técnica utilizada para a realização do ensaio deve ser alterada. 
 
 
 
 
 
Fig. 7 – Equipamento estacionário para ensaio por partículas magnéticas. 
 
 
2.2.9 Anel Ketos 
Utilizado para avaliar e comparar o desempenho e a sensibilidade de ensaios realizados por via seca e 
via úmida, com partículas fluorescentes ou não, quando se usa a técnica de magnetização do condutor 
central. Ele pode ser observado na figura 8. 
 
 
Fig. 8 – Anel Ketos. 
 
 
3. TIPOS DE CORRENTE DE MAGNETIZAÇÃO 
 
São quatro os tipos básicos de corrente de magnetização utilizados para a magnetização da peça em 
exame: corrente alternada, corrente alternada retificada de meia onda, corrente alternada retificada de 
onda completa e corrente contínua. Cada uma delas é descrita a seguir. 
 
 
3.1 Corrente alternada 
 
É utilizada quando se espera detectar descontinuidades abertas à superfície, como trincas de fadiga. O 
campo magnético gerado se restringe às regiões superficiais do material, devido ao efeito de pele. A 
corrente alternada retificada de meia onda e corrente alternada retificada de onda completa produzem 
 85 
campos magnéticos com uma penetração maior e devem ser utilizadas quando se espera a ocorrência 
de descontinuidades próximas à superfície. As partículas possuem uma boa mobilidade. 
 
 
3.2 Corrente alternada retificada de meia onda 
 
Normalmente é utilizada em conjunto com partículas via seca e com magnetização localizada (com 
eletrodos ou Yokes) para examinar regiões sub-superficiais para a detecção de descontinuidades em 
juntas soldadas e peças fundidas. A corrente utilizada é monofásica. 
 
 
3.3 Corrente alternada retificada de onda completa 
 
A corrente pode ser monofásica ou trifásica. A corrente trifásica apresenta a vantagem de menor 
amperagem na linha e a corrente monofásica a vantagem de equipamentos de menor custo. A corrente 
alternada retificada de onda completa é normalmente utilizada quando o método de inspeção é o de 
magnetização residual. Devido à baixa mobilidade das partículas com este tipo de corrente, deve-se 
assegurar um tempo suficiente de magnetização para formação das indicações. 
 
3.4 Corrente contínua 
 
Produzida por baterias, é mais restrita ao exame de peças específicas e técnica do campo residual. 
 
 
4. TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO 
 
4.1 Técnica do Yoke 
O Yoke é posicionado na superfície da peça, dando origem a um campo magnético longitudinal. Os 
Yokes com pernas articuladas são mais indicados para uso geral, pois o ajuste das pernas possibilita o 
seu posicionamento de diversas maneiras, principalmente para o exame em superfícies irregulares ou 
em ângulo. A maior parte dos Yokes é alimentada por corrente alternada, corrente alternada retificada de 
meia onda ou de onda completa. Um dos métodos utilizados para verificar a capacidade do Yoke de 
produzir campos magnéticos adequados à realização do exame é o levantamento de uma barra 
padronizada. Quando alimentado com corrente alternada e com as pernas posicionadas com o maior 
afastamento a ser utilizado no ensaio, ele deve ser capaz de levantar uma barra com pelo menos 4,5 kg. 
Caso seja alimentado por corrente contínua, o peso da barra deverá ser de pelo menos 18 kg (ASME , 
Seção V, Artigo 7). 
 
 
4.2 Técnica do Eletrodo 
Os eletrodos são pressionados contra a superfície da peça e a corrente de magnetização é então 
acionada. São utilizadas corrente contínua ou retificada. A corrente deve ser de 4 A a 5 A por milímetro 
de espaçamento entre os eletrodos para seções com espessura de 19 mm ou mais. Para seções com 
espessura menor do que 19 mm, a corrente utilizada deve ser de 3,6 A a 4,4 A por milímetro de 
espaçamento dos eletrodos. O espaçamento entre os eletrodos não deve exceder 200 mm. 
Espaçamentos menores podem ser utilizados para contornar limitações geométricas para a execução do 
ensaio ou para aumentar a sua sensibilidade. Entretanto espaçamentos menores do que 75 mm não são 
recomendáveis (ASME , Seção V, Artigo 7). Um problema apresentado por esta técnica é a ocorrência 
de faíscas 
 
Tanto para a técnica do Yoke como para a técnica dos eletrodos, a magnetização da peça deve ser feita 
em duas direções ortogonais, de modo a possibilitar o exame de toda a região de interesse. Deve-se 
prever uma sobreposição do ensaio entre duas regiões distintas, de forma a não haver perda de 
informações. O procedimento adotado para uma junta soldada está indicado na figura 9. O Yoke ou os 
eletrodos são colocados inicialmente na posição P1, em seguida na posição P2. A seguir são colocados 
na posição P3 e logo após P4, com uma sobreposição de áreas inspecionadas. O processo continua até 
o exame completo da junta. 
 86 
P1
P1 P3
P3
P5
P5
P7
P7
P2 P4 P6 P8
P4 P6 P8P2
 
 
Fig. 9 – Posições para a magnetização de uma junta soldada para o ensaio por partículas magnéticas 
com Yoke ou eletrodos. 
 
 
4.3 Técnica de contato direto 
Nesta técnica, a magnetização é realizada através da passagem de uma corrente elétrica pela peça 
examinada, que produz um campo magnético circular, perpendicular à direção da corrente. Para ensaios 
realizados de acordo com o Código ASME, pode ser utilizada corrente contínua ou corrente alternada 
retificada de meia onda ou de onda completa. O valor da corrente deve estar entre 12 A e 31 A por 
milímetro de diâmetro externo para o exame de peças arredondadas. Para peças de outros formatos, o 
valor tomado como referência para o cálculo da corrente deve ser a diagonal maior do plano da peça 
perpendicular à passagem da corrente. Caso estes níveis de corrente não sejam obtidos, deve-se utilizar 
a corrente máxima possível e demonstrar a adequação do campo a máxima corrente disponível, 
utilizando-se indicadores de campo magnético ou um medidor de campo magnético. Um exemplo da 
técnica pode ser observado na figura 10. Serão detectadas preferencialmente, descontinuidades cujo 
maior eixo esteja orientado paralelamente ao eixo longitudinal da peça, ou seja, descontinuidades cuja 
maior dimensão é perpendicular às linhas de campo magnético. 
 
 
 
Fig. 10 – Técnica de contato direto. 
 
 
4.4 Técnica da magnetização longitudinal ou técnica da bobina 
A técnica da magnetização longitudinal consiste em se passar uma corrente elétrica através de uma 
bobina que envolve a peça sob exame. Com a passagem da corrente é gerado um campo magnético 
longitudinal, paralelo ao eixo da bobina. Com esta técnica serão detectadas preferencialmente, 
descontinuidades cujo maior eixo esteja orientado perpendicularmente ao eixo longitudinal da peça, ou 
 87 
seja, descontinuidades cuja maior dimensão é perpendicular às linhas de campo magnético. A peça deve 
ser colocada próximo ao lado da bobina durante o exame. Um exemplo de aplicação da técnica pode ser 
observado na figura 11. 
 
 
 
Fig. 11 – Técnica da bobina. 
 
 
Nesta técnica, a magnetização pode ser feita utilizando-se corrente contínua ou retificada. O campo 
magnético gerado na bobina será função da corrente da bobina e do seu número de espiras. De acordo 
com o Código ASME, Seção V, Artigo 7, o valor do campo magnético necessário para o ensaio deve ser 
determinado a partir do comprimento e do diâmetro da peça a ser examinada. Para peças com a razão 
C/D igual ou maior do que 4, a corrente de magnetização deve ser determinada por: 
 
 
( ) 2
000.35
+
=
DC
IE , sendo, 
 
I = corrente que passa pela bobina - A 
E = número de espiras da bobina 
IE - produto do númerode espiras da bobina pela corrente que circula na mesma - amperes- espira 
C - comprimento da peça 
D - diâmetro da peça 
 
Para peças com a razão C/D igual ou maior do que 2 e menor do que 4, a corrente de magnetização 
deve ser determinada por: 
 
 
( )DCIE
000.45
= 
 
 
Para peças com a razão C/D menor do que 2 a técnica da bobina não pode ser utilizada. Para todas as 
situações descritas, o comprimento C da região examinada não deverá exceder 450 mm. 
 
A partir do valor encontrado para a razão C/D, a corrente de magnetização I pode ser determinada por: 
 
E
AEI = 
 
 
 88 
4.5 Técnica do condutor central 
A técnica do condutor central é utilizada para examinar a superfície interna de peças de forma cilíndrica 
ou em forma de anel. Nesta técnica, um cabo condutor de energia é posicionado no centro da peça a ser 
examinada. Com a passagem de corrente pelo mesmo é criado um campo magnético circular na 
superfície interna da peça, e serão detectadas preferencialmente, descontinuidades cujo maior eixo 
esteja orientado paralelamente ao eixo longitudinal da peça, ou seja, descontinuidades cuja maior 
dimensão é perpendicular às linhas de campo magnético. 
 
Ao se utilizar esta técnica para o exame de peças cilíndricas de grandes diâmetros, o cabo condutor 
deve ser colocado próximo à superfície interna da peça e a superfície da mesma deverá ser examinada 
por seções. A adequação do campo para a realização do ensaio deve ser verificada utilizando-se 
indicadores de campo magnético ou medidores de campo magnético, de forma a determinar a extensão 
de cada uma das seções da peça a ser examinada. Os valores de corrente devem ser os mesmos 
estabelecidos para a técnica de contato direto, considerando-se a utilização de apenas um condutor 
central. Aumentando-se o número de condutores centrais, a corrente necessária diminuirá 
proporcionalmente. Um exemplo de aplicação da técnica é apresentado na figura 12. 
 
 
 
 
Fig. 12 – Técnica de contato direto. 
 
5. EXECUÇÃO DO ENSAIO 
 
 
5.1 Preparação da superfície 
Antes do início do ensaio, a superfície da peça deve ser examinada e a área de interesse e as áreas 
adjacentes devem estar secas e livres de sujeira, graxa, óleo, escória ou qualquer material estranho que 
possa prejudicar a realização ou a interpretação dos resultados. A limpeza pode ser realizada com o uso 
de detergentes, solventes orgânicos, removedores de tintas, vapor, jato de areia ou esmerilhamento. 
Alguns efeitos que a presença de impurezas na superfície podem causar são a contaminação do banho 
em que as partículas são mantidas em suspensão no ensaio por via úmida e a diminuição da mobilidade 
das partículas na superfície durante a aplicação do campo. Caso a superfície seja recoberta com uma 
camada de material não ferromagnético, deve-se demonstrar que as descontinuidades porventura 
existentes na peça poderão ser detectadas mesmo com a presença da camada. 
 
 
5.2 Técnica de ensaio 
A seleção da técnica a ser utilizada no ensaio é baseada na norma de referência para a fabricação e 
inspeção da peça ou componente, das suas características geométricas e construtivas, de seu 
acabamento superficial, do tipo e dimensões das descontinuidades que podem ocorrer durante a sua 
fabricação ou uso. O ensaio deve ser planejado de forma a possibilitar uma cobertura completa das 
áreas de interesse na peça ou componente, como apresentado na FIG. 5.5.1, para uma junta soldada. 
 89 
Para o exame de componentes em equipamentos estacionários, normalmente se utilizam campos 
magnéticos transversais e longitudinais para um exame completo da peça, O tipo de corrente utilizado 
está associado com a penetração do campo magnético na peça e com a mobilidade das partículas. 
Campos gerados por corrente alternada penetram menos no material testado. entretanto o uso de 
corrente alternada aumenta a mobilidade das partículas magnéticas, facilitando a detecção de 
descontinuidades. Já a utilização de corrente contínua possibilita a geração de campos com maior poder 
de penetração no material, embora a mobilidade das partículas seja reduzida. A aplicação das partículas 
deve ser feita de tal maneira que toda a região de interesse seja examinada. 
 
Após a realização do ensaio a peça deverá ser desmagnetizada, de forma a evitar problemas durante o 
seu uso ou manuseio posterior. Depois de desmagnetizada, devem ser utilizados medidores de campo 
magnético residual para verificar a eficiência do processo de magnetização. 
 
5.3 AVALIAÇÃO 
5.3.1 Instrumentos e condição de avaliação 
Para exames realizados com partículas magnéticas fluorescentes, a avaliação deve ser realizada em 
uma sala ou local escuro, no qual a intensidade de luz ambiente não deve ser superior a 20 Lx. A 
intensidade da luz ultravioleta utilizada deve ser no mínimo de 1000 µW/cm2 com comprimento de onda 
entre 320 e 380 nm. As medições devem ser feitas na superfície examinada, com medidores de luz 
branca e ultravioleta calibrados. Para exames realizados com partículas magnéticas sob luz comum, o 
nível de iluminação na superfície da peça não deve ser inferior a 1000 Lx. 
 
 
5.3.2 Registro 
A avaliação deve-se iniciar após o tempo de penetração previsto. As indicações devem ser avaliadas e 
registradas de acordo com a norma de fabricação do componente e procedimento de ensaio. 
 
 
5.3.3 Avaliação 
O Código ASME, Seção VIII, Divisão I, Apêndice 6 apresenta algumas definições e critérios para 
avaliação de indicações produzidas no ensaio por partículas magnéticas. É considerado que, apesar de 
o tamanho de uma indicação poder ser maior do que a descontinuidade que a produziu, este tamanho é 
que é a base para a aceitação ou rejeição. Somente indicações cuja maior dimensão seja maior do que 
1,5 mm devem ser consideradas indicações relevantes. São definidas ainda indicações lineares como 
aquelas cujo comprimento é maior do que três vezes a largura e indicações arredondadas aquelas cujo 
comprimento é menor do que três vezes a largura. Baseado nisto, os critérios de aceitação para 
indicações, adotados pelo ASME, são: 
 
Todas as superfícies a serem examinadas devem estar livres de: 
- Indicações relevantes lineares; 
- Indicações relevantes arredondadas maiores do que 5 mm; 
- Quatro ou mais indicações arredondadas em uma linha separadas por 1,5 mm ou menos, de borda a 
borda. 
 
6. SEGURANÇA 
 
Os principais riscos para os profissionais envolvidos com o exame por partículas magnéticas são o 
choque elétrico, inalação de partículas durante a sua aplicação, a exposição à luz ultravioleta e o 
manuseio das partículas e concentrados, devendo os mesmos utilizarem material de proteção adequado 
e seguirem as instruções dos fabricantes quanto à preparação e manuseio dos materiais utilizados neste 
método de ensaio. 
 90 
Capítulo 8 
 
O Ensaio Magnetoelástico 
 
 
O ensaio magnetoelástico, um método de ensaio de materiais ferromagnéticos relativamente recente, é 
utilizado, principalmente, para a caracterização de materiais. Seus princípios envolvem a 
magnetostrição, a dinâmica dos domínios magnéticos no material durante o processo de magnetização e 
o efeito Barkhausen. Tem como potenciais aplicações a determinação de tensões residuais e aplicadas e 
o estudo de características da microestrutura de materiais ferromagnéticos. 
 
 
1. O Efeito Barkhausen 
 
O processo de magnetização de um material ferromagnético é representado pela sua curva de histerese 
magnética. Em escala microscópica, as variações que ocorrem na magnetização são devidas às 
modificações que ocorrem na estrutura de domínios magnéticos existente no material. Com o aumento 
do valor do campo magnético aplicado ao material, a estrutura de domínios se altera, com a ocorrência 
dos processos de movimento das paredes dos domínios e de rotação do vetor magnetização dos 
domínios. 
 
A mobilidade das paredes dos domínios está relacionada com a energia magnetostática total, que varia 
com o tamanho, a forma e a microestrutura do material, sendo fortementeinfluenciada pela estrutura de 
defeitos como cavidades, inclusões, partículas de segunda fase, discordâncias, defeitos pontuais, 
contornos de grãos e pela presença de tensões. Estas heterogeneidades atuam como barreiras à 
movimentação das paredes, produzindo um decréscimo em sua velocidade. Confrontado com um defeito 
(barreira), o movimento das paredes é impedido de forma repentina, continuando somente após o campo 
magnético externo aplicado ao material ter atingido um valor que possibilite a ultrapassagem daquela 
barreira. 
 
Desta forma, durante o processo de magnetização, o movimento das paredes dos domínios através do 
material não ocorre de forma suave e sim aos saltos, de uma barreira de energia à outra, à medida que o 
valor do campo magnético aplicado aumenta. O movimento descontínuo das paredes dos domínios 
provoca mudanças descontínuas no fluxo magnético durante a magnetização. A curva de magnetização 
do material, que a princípio aparenta expressar uma variação suave da densidade de fluxo magnético 
com o campo magnético aplicado, observada em escala microscópica, apresenta o comportamento 
indicado na figura 1. 
 
 
Fig. 1 – Variações na densidade de fluxo no processo de magnetização. 
 
 
Na região ampliada da curva, cada linha vertical nos degraus representa o movimento discreto de um 
conjunto de paredes de domínios de uma barreira de energia para outra, com o conseqüente aumento 
 91 
na densidade de fluxo magnético no material. Cada linha horizontal representa o acréscimo necessário 
ao valor do campo magnético aplicado, antes que o próximo movimento das paredes ocorra. 
 
O movimento repentino de uma parede de domínio produz um evento Barkhausen elementar. A soma de 
todos os eventos Barkhausen durante a magnetização produz o ruído magnético Barkhausen. O ruído 
pode ser detectado através de uma bobina posicionada na superfície do material, pois as variações 
bruscas na densidade de fluxo no material induzem impulsos elétricos na mesma, que podem ser 
processados e analisados. 
 
Este efeito foi observado inicialmente em 1919, pelo físico alemão H. Barkhausen. No experimento, uma 
amostra de ferro foi envolvida por uma bobina que, por sua vez, foi conectada a um amplificador e a um 
alto-falante. Com a variação do campo magnético aplicado ao sistema, uma série de ruídos foram 
ouvidos através do alto-falante. A origem dos ruídos foi associada a pequenos pulsos de voltagem 
induzidos na bobina, causados por pequenas mudanças na densidade de fluxo provocadas pelas 
mudanças descontínuas na magnetização M no material. 
 
A forma característica do ruído magnético Barkhausen gerado durante o processo de magnetização de 
uma amostra de aço ASTM A 36 é apresentada na figura 2. Estão representados a tensão de excitação 
(forma de onda senoidal) aplicada à sonda magnetoelástica para excitar o material e o ruído magnético 
Barkhausen gerado, em função do tempo. 
 
Durante um ciclo de magnetização, são gerados dois blocos do ruído, correspondentes ao valor positivo 
e negativo do campo magnético de excitação. O ruído gerado é processado e os parâmetros de 
interesse selecionados em função da característica do material que se deseja avaliar. A tensão de 
excitação e o ruído magnético Barkhausen estão apresentados em escalas diferentes, apenas para 
facilitar a visualização do aspecto do ruído. 
 
 
 
 
Fig. 2 – Ruído magnético Barkhausen característico em uma amostra de aço ASTM A 36. 
 
 
2. Efeito das Tensões 
 
A estrutura de domínios existente em um material ferromagnético, além de ser afetada pela aplicação de 
um campo magnético ao material, também é afetada pelo estado de tensões presente no mesmo, 
através do efeito magnetoelástico. As tensões mecânicas influenciam a distribuição dos domínios e o 
movimento das fronteiras através da interação magnetoelástica. A tensão produz um campo magnético 
efetivo Hσ expresso por: 
 
 
S0S M 2 3 = H µσλσ , sendo, 
λS = a magnetostrição quando o material está na magnetização de saturação 
σ = a tensão aplicada 
µ0 = a permeabilidade magnética do vácuo 
MS = a magnetização de saturação 
 
Tensão de 
Excitação 
Ruído 
magnético 
Barkhausen 
Ruído 
magnético 
Barkhausen 
 92 
As tensões elásticas afetam as emissões do ruído Barkhausen devido ao efeito da deformação elástica, 
que faz com que a configuração dos domínios mude para um arranjo energeticamente mais favorável, 
devido à minimização da energia magnetoelástica quando a magnetização dos domínios se alinha com 
relação ao eixo de deformação principal da rede. 
 
Em materiais com constante de magnetostrição (λ) positiva, a aplicação ou a presença de uma tensão 
de tração provoca o alinhamento dos domínios no material ao longo dos eixos cristalográficos mais 
próximos ao eixo de aplicação da tensão, o mesmo ocorrendo quando um campo magnético é aplicado 
ao material. Quando um campo magnético é aplicado ao longo de um eixo onde atue uma tensão de 
tração, a amplitude do ruído magnético Barkhausen gerado aumenta até atingir o limite elástico do 
material. Quando o mesmo campo é aplicado em uma direção perpendicular ao eixo de aplicação de 
tração, o efeito é contrário, ou seja, a amplitude do ruído magnético gerado diminui. Caso a tensão 
aplicada seja de compressão, o comportamento é o inverso ao descrito para tração. Esta é a base para a 
detecção de tensões elásticas pela análise do ruído magnético Barkhausen. 
 
A amplitude do ruído magnético Barkhausen depende do número de eventos Barkhausen, seu valor e 
sua duração. Tensões de tração podem aumentar o número de paredes de domínio de 180° em 
movimento, reorientando domínios ou modificando as barreiras de energia que dificultam a sua 
movimentação. Tensões de compressão, ao contrário, contribuem para o decréscimo do número de 
paredes de domínios de 180°. A interação entre a estrutura dos domínios e as tensões em um material 
está indicada esquematicamente na figura 3. 
 
TRAÇÃO COMPRESSÃOCAMPO MAGNÉTICO
TRAÇÃO + CAMPO MAGNÉTICO
COMPRESSÃO + CAMPO MAGNÉTICO
ALTO SINAL MAGNETOELÁSTICO
BAIXO SINAL MAGNETOELÁSTICO
 
 
Fig. 3 – Comportamento dos domínios sob diferentes condições de carregamento e campo 
magnético. 
 
 
A aplicação de um esforço de tração no material favorece o crescimento dos domínios orientados na 
mesma direção do esforço e a diminuição dos domínios com outras orientações. A aplicação de um 
campo magnético no material favorece o crescimento dos domínios orientados na mesma direção e 
sentido da aplicação do campo, com a conseqüente diminuição dos domínios com outras orientações. 
Com a aplicação de esforços de compressão, os domínios orientados perpendicularmente à direção de 
aplicação do esforço sofrem uma expansão e aqueles, com outras orientações, sofrem uma diminuição. 
Se as tensões e o campo magnético aplicados ao material geram o mesmo tipo de mudança na 
 93 
configuração dos domínios, seu efeito cumulativo produz níveis elevados do ruído magnético 
Barkhausen, ou seja, um alto sinal magnetoelástico. Se a tensão e o campo aplicados geram efeitos 
conflitantes no movimento das paredes, o nível do ruído magnético Barkhausen é reduzido, resultando 
em um baixo sinal magnetoelástico. 
 
Da mesma forma que para a microestrutura e propriedades mecânicas, a análise do ruído magnético 
Barkhausen pode ser utilizada para a determinação de tensões aplicadas e residuais em materiais 
ferromagnéticos, após uma calibração adequada. Na etapa de calibração deve-se procurar reproduzir, 
dentro do possível, o estado de tensões presente no material a ser avaliado (uniaxial ou biaxial), sendo a 
calibração do sistema de ensaio o processo mais importante para possibilitar a correta determinação das 
tensões atuantes no componente de interesse. 
 
 
3. Análise do Ruído Magnético Barkhausen 
 
O ruído magnético Barkhausen pode ser analisado de várias maneiras. Alguns dos métodos são a 
análise da distribuição de amplitude do ruído para a determinação do seu valor médio, a detecção da 
envoltóriado ruído para determinação do seu valor máximo e seu espectro de freqüências. Entretanto, o 
valor RMS do ruído magnético Barkhausen tem sido utilizado por grande parte dos pesquisadores para 
estudos da microestrutura e do estado de tensões em materiais ferromagnéticos e será utilizado na 
realização deste trabalho. Para os objetivos deste trabalho, a influência da microestrutura nos resultados 
do ensaio deve ser avaliada e minimizada, de forma a possibilitar a determinação de tensões de forma 
confiável e reprodutível. 
 
 
4. Sistema de Ensaio para a Medição do Ruído Magnético Barkhausen 
 
O sistema básico de ensaios utilizado para a investigação de materiais ferromagnéticos pela análise do 
ruído magnético Barkhausen (RMB) é formado por uma unidade de magnetização, um sistema de 
aquisição e processamento de dados e um sensor eletromagnético, para a detecção do ruído magnético 
Barkhausen gerado. 
 
A unidade de magnetização é composta por um gerador de funções, que gera uma forma de onda 
triangular ou senoidal e um amplificador bipolar, que amplifica o sinal do gerador e alimenta um eletroímã 
em forma de U, responsável pela geração do campo magnético para excitação do material. A forma do 
sinal de excitação exerce uma grande influência na natureza do RMB emitido pelo material, sendo os 
sinais com a forma de onda senoidal os mais adequados para a realização de medidas para a 
caracterização do material. A detecção do ruído magnético Barkhausen é feita por um sensor 
eletromagnético, que consiste de uma bobina superficial geralmente com núcleo ferromagnético. 
 
Um sistema de amplificação e filtragem do ruído detectado e um sistema de aquisição de dados para 
permitir o processamento dos sinais adquiridos complementa o conjunto. Em geral, o eletroímã 
responsável pela excitação do material e a bobina responsável pela detecção do ruído magnético 
Barkhausen são montados em um único conjunto, denominado neste trabalho de sonda 
magnetoelástica. Uma sonda magnetoelástica típica pode ser observada na figura 4. 
 
 
 94 
 
 
Fig. 4 – Sonda magnetoelástica biaxial típica. 
 
 
A freqüência do sinal de excitação representa a freqüência com que o campo magnético de excitação é 
aplicado ao material. A freqüência de excitação apresenta dois aspectos importantes na medição do 
ruído magnético Barkhausen: a profundidade de penetração (profundidade do material afetada pelo 
campo magnético de excitação) e a velocidade com que as medições podem ser realizadas (velocidade 
de varredura). 
 
A profundidade de penetração varia em função da freqüência do campo de excitação. Altas freqüências 
de excitação restringem as medidas às regiões superficiais do material sendo, portanto, adequadas para 
a medição de suas propriedades próximas à superfície. Baixas freqüências resultam em uma maior 
penetração do campo magnético, possibilitando a realização de medições em profundidades maiores. 
 
Os campos magnéticos decaem exponencialmente com a profundidade no material. A profundidade de 
penetração (δ), considerada para definir a penetração do campo magnético é dada por: 
 
 
r0Exc 1 = µµσπδ ElF , onde 
 
FExc a freqüência do campo em Hertz 
σ El a condutividade elétrica do material em Ω - 1 m - 1 
µ0 a permeabilidade magnética no vácuo, igual a 4 π . 10 - 7 H . m - 1 
µr a permeabilidade magnética relativa do material 
 
 
A profundidade de penetração (δ) representa a profundidade em que a intensidade das correntes 
parasitas induzidas no material é igual a 1/e de seu valor na superfície, ou seja, aproximadamente 37%. 
O ruído magnético Barkhausen é atenuado pelas correntes parasitas no material. Desta forma, a 
profundidade de detecção do ruído magnético Barkhausen é limitada a uma certa profundidade a partir 
da superfície. Embora não seja possível determinar esta profundidade com precisão, a expressão geral 
para a determinação da profundidade de penetração do campo magnético δ é utilizada para este fim. 
 
A bobina sensora responsável pela detecção do ruído magnético Barkhausen consiste de um 
enrolamento construído com fios de cobre, podendo ou não conter um núcleo de ferrita. A geometria da 
bobina sensora normalmente é cilíndrica. São disponíveis bobinas sensoras superficiais ou envolventes, 
sendo as características dos sinais detectados dependentes da configuração do sensor. Quando o 
material é excitado pela unidade de magnetização, a bobina sensora posicionada em sua superfície 
detecta as variações que ocorrem no fluxo magnético, a partir das voltagens (V) induzidas devido à 
movimentação descontínua das fronteiras dos domínios, dadas pela lei de Faraday como: 
 
 
Extremidades do Núcleo Ferromagnético 
Bobina de Detecção 
 95 
V = - N dφ / dt, onde, 
 
N o número de espiras da bobina 
φ o fluxo magnético 
t o tempo 
 
 
O ruído magnético Barkhausen abrange uma ampla faixa de freqüências, de cerca de 100 Hz a alguns 
MHz. Os sinais detectados pela bobina sensora são filtrados e amplificados utilizando-se ganhos de até 
100 dB. A avaliação do ruído magnético Barkhausen emitido pelo material é realizada utilizando-se filtros 
com determinadas freqüências, denominadas freqüências de análise, variando normalmente na faixa de 
500 Hz a 1 MHz. A utilização de altas freqüências de análise favorece a avaliação dos sinais 
provenientes de regiões próximas à superfície e a utilização de baixas freqüências de análise favorece a 
avaliação de sinais provenientes de regiões mais profundas. 
 
A seleção das freqüências de análise depende da característica do material que se deseja avaliar. Na 
avaliação de componentes submetidos a tratamentos superficiais de endurecimento, para a 
determinação da espessura ou profundidade da camada endurecida, a utilização de altas freqüências de 
análise possibilita a realização de avaliações quantitativas da espessura de camadas superficiais finas 
enquanto que a utilização de freqüências de análise mais baixas favorecem a avaliação de camadas 
superficiais mais espessas. 
 96 
Capítulo 9 
 
Extensometria 
 
1. Medição das Deformações com Extensometria Convencional 
 
A extensiometria pode ser definida como o conjunto de técnicas utilizadas para a medição de 
deformações sofridas por componentes e estruturas através da utilização de dispositivos denominados 
extensômetros elétricos. É o método mais utilizado na atualidade para a medição de deformações em 
componentes estruturais 
 
Para a medição das deformações, os extensômetros são fixados na superfície da estrutura que deve ser 
monitorada. Quando a estrutura se deforma, sob a ação de carregamentos externos ou de 
carregamentos de trabalho, estas deformações são transmitidas ao extensômetro. Pela monitoração da 
deformação sofrida pelo extensômetro, pode-se determinar a deformação sofrida pelo componente e, 
consequentemente, as tensões atuantes. 
 
 
1.1 Tipos de Extensômetros Convencionais 
Os extensômetros elétricos podem ser resistivos, capacitivos, indutivos ou semicondutores, sendo de 
uso mais generalizado os extensômetros resistivos tipo lâmina, que consistem de uma resistência 
elétrica depositada sobre uma base flexível. São disponíveis extensômetros contendo um elemento 
sensor (unidirecionais); dois elementos sensores (rosetas de dois elementos) ou três elementos 
sensores (roseta de três elementos). A configuração destes extensômetros pode ser observada na figura 
1. 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) (c) 
Fig. 1 – Extensômetro unidirecional (a), roseta de dois elementos (b) e de três elementos (c). 
 
 
1.2 Seleção 
A seleção de um extensômetro é feita considerando-se o tipo de material a ser avaliado, a precisão e a 
estabilidade necessárias, o valor esperado para as deformações nos materiais estudados, o tipo de 
carregamento aplicado e o tipo de informação desejada, o espaço disponível para instalação do 
extensômetro na superfície do material, o tempo de duração dos ensaios, a facilidade e a simplicidade 
de instalação e as condições ambientais (atmosfera, temperatura de utilização).1.3 Preparação da Superfície 
Para que as deformações sofridas pelo componente sejam integralmente transmitidas ao extensômetro, 
a superfície sobre a qual ele é fixado deve ser preparada de forma a apresentar um acabamento 
superficial adequado (rugosidade superficial), especificado pelo fabricante do extensômetro, a ausência 
de contaminantes como gorduras, óleos, graxas, poeira e a ausência de resíduos de oxidação. 
 
Após a preparação, o extensômetro é fixado à superfície com o auxílio de um adesivo, selecionado de 
acordo com as características do extensômetro e das condições de teste. Adesivos normalmente 
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utilizados são à base de Poliéster, Cianoacrilato, Epoxy, Polivinil Butiral e Fenol. Após a aplicação do 
adesivo é necessário um tempo de espera antes que a instalação seja utilizada, para que ocorra a cura 
do adesivo. O tempo de espera é função do tipo de adesivo utilizado. As etapas seguintes consistem na 
proteção do extensômetro e das regiões vizinhas com um recobrimento especial, de forma a proteger o 
extensômetro de danos externos e a superfície da peça de oxidação superficial e a ligação dos terminais 
do extensômetro à instrumentação de medida. 
 
 
1.4 Medição das deformações 
As deformações sofridas pelo material são determinadas a partir das deformações sofridas pelo 
extensômetro. Isto é possível pela monitoração das variações que ocorrem na resistência do elemento 
sensor do extensômetro durante a deformação. A resistência elétrica inicial Rin do elemento sensor do 
extensômetro, que apresenta um comprimento inicial l, é definida como: 
 
s
s
in A
lR ρ= , sendo, 
 
Rin a resistência elétrica inicial do elemento sensor em Ω 
ρ a resistividade elétrica do material do elemento sensor em Ω . m 
ls o comprimento útil do elemento sensor do extensômetro em m 
As a área da seção transversal do elemento sensor do extensômetro em m2 
 
Com a deformação do componente e a conseqüente deformação do extensômetro, o comprimento inicial 
do elemento sensor l sofre uma variação ∆l e, consequentemente, a sua resistência elétrica inicial Rin 
sofre uma variação ∆R. A sensibilidade k do extensômetro é definida como: 
 
LL
RRk in
∆
∆
= 
 
 
A razão ∆l/l é denominada deformação unitária, sendo então definida como: 
 
 
ε=∆
L
L
 
 
 
Desta forma, a deformação ε sofrida pelo extensômetro e, consequentemente, pelo material pode ser 
determinada por: 
 
 
inR
R
k
∆
= *1ε , onde, 
 
k a sensibilidade do extensômetro 
ε a deformação unitária 
 
A variação da resistência do elemento sensor com a deformação apresenta um comportamento linear, 
sendo uma medida da deformação média do componente na região situada sob o extensômetro. O valor 
da sensibilidade k do extensômetro é dependente do material utilizado como elemento sensor, 
apresentando valores aproximados de 2,05 para Constantan, 2,1 para Karma, 2,2 para Nichrome V e 4 
para ligas Platina-Tungstênio. 
 
A resistência inicial e a sensibilidade do elemento sensor do extensômetro são fatores conhecidos, 
fornecidos pelos fabricantes junto com a documentação de cada extensômetro. Pela monitoração da 
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variação da resistência pode-se determinar a deformação sofrida pelo extensômetro e, portanto, pelo 
componente ou estrutura monitorada. 
 
O método mais utilizado para se medir as variações de resistência que ocorrem no extensômetro é o 
método da ponte de Wheatstone, onde o extensômetro faz parte de um ou mais braços da ponte. Na 
ausência de deformação a ponte se encontra em equilíbrio. Com a deformação e a conseqüente 
variação da resistência do extensômetro, a ponte sofre um desbalanceamento que é proporcional à 
deformação. Outro método é a medida direta das variações da resistência do extensômetro, que 
apresenta a vantagem de eliminar os efeitos de variação da temperatura e do comprimento dos cabos, 
que interferem com as medições ao se usar um circuito de Ponte de Wheatstone. 
 
Nas situações em que o estado de tensões presente é o estado uniaxial de tensões, como o existente 
em barras submetidas a esforços de tração e compressão simples, a tensão máxima de tração ou 
compressão ocorre na direção do carregamento aplicado. O valor da tensão em uma determinada 
direção pode ser obtido a partir de: 
 
)2cos1(
2
1
max)( ϕσσ ϕ += sendo, 
 
σ(ϕ) o valor da tensão na direção de interesse 
σ(max) o valor da tensão máxima atuante 
ϕ o ângulo formado entre a direção de carregamento e a direção de interesse 
 
 
Para o estado uniaxial de tensões, dentro da região elástica do material, as tensões podem ser 
determinadas através das deformações utilizando-se a Lei de Hooke, expressa por: 
 
 
E*εσ = , onde: 
 
σ o valor da tensão normal atuante no componente 
ε o valor da deformação mecânica 
E o módulo de elasticidade do material 
 
Nas situações em que o estado de tensões presente é o estado biaxial de tensões, as tensões atuantes 
podem ser determinadas a partir da Lei de Hooke por: 
 
)(
1 2 yxx
E υεε
υ
σ +
−
= 
 
e 
 
)(
1 2 xyy
E υεε
υ
σ +
−
= , sendo: 
 
σx a tensão na direção x (MPa) 
σy a tensão na direção y (MPa) 
εx a deformação na direção x 
εy a deformação na direção y 
υ o coeficiente de Poisson do material 
E o módulo de elasticidade do material (MPa) 
 
 
Para uma roseta com três elementos, defasados de 0°, 45° e 90° entre si, o valor e a direção das 
tensões principais atuantes podem ser determinados a partir de: 
 
 
 99 
( ) ( )[ ] 





+−+−
+
±
−
+
= 2312
2
31
31
minmax, 21
1
12
εεεεε
µµ
εε
σ E 
 
e 
 
( )
31
3121 2tan
2
1
εε
εεεϕ
−
+−
= −p , sendo, 
 
σmax - a tensão principal máxima (MPa) 
σmin - a tensão principal mínima (MPa) 
ε1 - a deformação na direção 1 
ε2 - a deformação na direção 2 
ε3 - a deformação na direção 3 
ϕp - o ângulo que uma das tensões principais forma com o extensômetro n° 1 da roseta, de acordo com o 
critério abaixo: 
 
Se 
pϕεε ⇒> 31 é de maxσ 
Se 
pϕεε ⇒< 31 é de minσ 
Se 31 εε = e 
o
p 4512 −=⇒< ϕεε é de maxσ 
Se 31 εε = e 
o
p 4512 +=⇒> ϕεε é maxσ 
 
 
2. Determinação de Tensões Residuais pelo Método do Furo Central 
 
O método do furo central, para a medição das tensões residuais atuantes em um material, componente 
ou estrutura, é um método padronizado pela ASTM. Ele consiste na introdução de um furo na superfície 
do material examinado e na monitoração do alívio local das tensões que ocorre no material devido à 
introdução do furo. 
 
O processo utilizado para a usinagem do furo na região de interesse não deve modificar o padrão de 
tensões residuais presentes no material, ou seja, não deve introduzir um padrão de tensões residuais 
adicional. Vários processos tem sido avaliados tais como o de jato de partículas abrasivas e a fresagem 
com altas rotações utilizando-se turbinas a ar, dentre outros, havendo limitações na utilização de cada 
um deles. 
 
As tensões são calculadas a partir da medida das deformações que ocorrem no material devido à 
introdução do furo, medidas através de uma roseta de três elementos. A roseta é constituída por três 
extensômetros elétricos montados sobre uma base especial. No centro da roseta existe um pequeno 
anel com indicadores, utilizados para tornar mais fácil a centralização do sistema de furação. Dispostos 
ao redor do anel central se encontram três extensômetros, orientados na direção radial e eqüidistantes 
do centro da roseta, dois deles defasados de 90º entre si e o terceiro alinhado com a bissetriz dos outros 
dois, de forma a facilitar o cálculo das tensões residuais a partir das deformações lidas em cada 
extensômetro. Uma roseta para medição de tensões residuais do tipo EA-06-060RE-120, fabricada pela 
MM pode ser observada na figura 2. 
 
Após a escolha da região de interesse para a determinação das tensões residuais, a superfície do 
material deve ser preparada para permitir a fixação adequada da roseta, de maneira a assegurar a 
obtenção de medidas confiáveis. O processo de preparação segue os mesmos passos utilizados para a 
instalação de extensômetrosconvencionais, ou seja, o condicionamento mecânico e químico da 
superfície do material sobre o qual a roseta será fixada, seguindo-se do posicionamento, da colagem da 
roseta e de um tempo de espera para a cura do adesivo. A seguir fazem-se as ligações dos terminais 
dos extensômetros que constituem a roseta com a instrumentação utilizada para a execução das 
medidas e protege-se a sua superfície com um recobrimento especial. 
 
 100 
 
 
Fig. 2 – Roseta tipo EA-06-060RE-120 MM utilizada para a medição de tensões residuais. 
 
Finda a preparação, posiciona-se o dispositivo de furação utilizado para a usinagem do furo, de modo 
que o eixo da ferramenta permaneça alinhado com o centro do anel existente na roseta. A seguir faz-se 
a leitura das resistências iniciais de cada elemento sensor (referências) e inicia-se então a usinagem 
gradual do furo, fazendo-se a leitura das deformações aliviadas após o término de cada etapa de 
furação. Com os valores das deformações aliviadas em cada etapa, determinam-se então os valores das 
tensões principais atuantes no material bem como a sua orientação para cada uma das profundidades 
atingidas em cada etapa de furação. 
 
O método do furo central a partir da padronização ASTM pode ser aplicado na determinação de tensões 
residuais em todos os casos em que as tensões não variem significativamente com a profundidade e que 
não excedam à metade da tensão de escoamento do material. 
	UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
	Escola de Engenharia
	Departamento de Engenharia Mecânica
	ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
	Silvério Ferreira da Silva Junior
	Paulo Villani Marques
	3.1 Exame Visual Direto
	3.2 Exame Visual Remoto
	3.3 Avaliação
	2.1 Natureza da Radiação Penetrante
	2.1.1 O espectro eletromagnético
	2.1.2 Características das radiações X e gama
	2.2 Raios-X
	4.1 Atividade de uma Fonte Radioativa
	4.2 Constante de Decaimento
	4.3 Cálculo da Atividade
	4.4 Meia-vida de um material radioativo
	4.5 Irradiadores
	5.1 Penumbra Geométrica
	5.2 Lei do Inverso do Quadrado da Distância
	7.1 Processamento
	7.2 Densidade ótica
	7.3 Curvas Características
	8.1 Indicadores da Qualidade da Imagem ASTM
	8.1.1 Indicador ASTM Tipo Placa
	8.1.2 Indicador ASTM Tipo Fio
	8.1.3 Seleção
	8.2 Indicadores da Qualidade da Imagem DIN
	8.2.1 Seleção
	9.1 Técnicas de Redução do Espalhamento
	9.2 Técnicas de Exposição
	9.2.1 Técnica Radiográfica de Parede Simples – Vista Simples
	9.2.2 Técnica Radiográfica de Parede Dupla – Vista Simples
	9.2.3 Técnica Radiográfica de Parede Dupla – Vista Dupla
	2.1 PROPAGAÇÃO
	2.2 MODOS DE PROPAGAÇÀO
	2.3 VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO
	2.3.1 ATENUAÇÃO
	2.3.2 IMPEDÂNCIA ACÚSTICA
	2.3.3 REFRAÇÃO
	3.1.1 Cabeçotes
	3.1.2 Tipos de Cabeçotes
	7.1 Pulso-Eco
	7.2 Transparência
	7.3 Tandem
	3.1 Sondas
	3.1.1 Sondas absolutas
	3.1.2 Sondas diferenciais
	3.1.3 Sondas superficiais
	3.1.4 Sondas internas
	3.1.5 Sondas envolventes
	3.2 Circuito de ponte
	5.1 Detecção de trincas superficiais
	5.2 Inspeção de tubos em trocadores de calor
	2.1 ETAPAS DE REALIZAÇÃO DO ENSAIO
	2.2 VANTAGENS LIMITAÇÕES E APLICAÇÕES
	2.3 CARACTERÍSTICAS DOS PRODUTOS
	2.3.1 Penetrantes
	2.3.2 Revelador
	3.1 Instrumentos e condição de avaliação
	3.1.1 Registro
	3.1.2 Avaliação
	2.1 PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
	2.2 EQUIPAMENTOS
	2.2.1 Yokes
	2.2.2 Eletrodos
	2.2.3 Equipamentos Estacionários
	2.2.4 Medidores de campo magnético
	2.2.5 Lâmpada ultravioleta
	2.2.6 Medidor de luz ultravioleta
	2.2.7 Medidor de luz branca
	2.2.8 Indicadores de campo magnético
	2.2.9 Anel Ketos
	4.1 Técnica do Yoke
	4.2 Técnica do Eletrodo
	4.3 Técnica de contato direto
	4.4 Técnica da magnetização longitudinal ou técnica da bobina
	4.5 Técnica do condutor central
	5.1 Preparação da superfície
	5.2 Técnica de ensaio
	5.3 AVALIAÇÃO
	5.3.1 Instrumentos e condição de avaliação
	5.3.2 Registro
	5.3.3 Avaliação
	1.1 Tipos de Extensômetros Convencionais
	1.2 Seleção
	1.3 Preparação da Superfície
	1.4 Medição das deformações