APOSTILA ULTRA-SOM UTW

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CAPITULO 1
ULTRA-S0M
CAPITULO – 1 ULTRA-SOM
1.1 Princípios Básicos do Ensaio.
Sons extremamente graves ou agudos podem passar despercebidos pelo aparelho auditivo humano, não por deficiência deste, mas por caracterizarem vibrações com freqüências muito baixas, até 20 Hz (infra-som) ou com freqüências muito altas acima de 20 kHz (ultra-som), ambas inaudíveis.
Como sabemos, os sons produzidos em um ambiente qualquer, refletem-se ou reverberam nas paredes que consistem o mesmo, podendo ainda ser transmitidos a outros ambientes.
Fenômenos como este apesar de simples e freqüentes em nossa vida cotidiana, constituem os fundamentos do ensaio ultra-sônico de materiais.
No passado, testes de eixos ferroviários, ou mesmos sinos, eram executados através de testes com martelo, em que o som produzido pela peça, denunciava a presença de rachaduras ou trincas grosseiras pelo som característico.
Assim como uma onda sonora reflete ao incidir num anteparo qualquer, a vibração ou onda ultra-sônica ao percorrer um meio elástico, refletirá da mesma forma, ao incidir numa descontinuidade ou falha interna a este meio considerado. 
Através de aparelhos especiais, detectamos as reflexões provenientes do interior da peça examinada, localizando e interpretando as indicações.
1.2 Finalidade do Ensaio
O ensaio por ultra-som, é um método não destrutivo que tem por objetivo a detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou não ferrosos.
Tais defeitos são caracterizados pelo próprio processo de fabricação da peça ou componente a ser examinado como, por exemplo: bolhas de gás em fundidos, dupla laminação em laminados, micro-trincas em forjados, escórias em uniões soldadas e muitos outros.
Portanto, o exame ultra-sônico, assim como todo exame não destrutivo, visa diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais ou peças de responsabilidade.
1.3 Campo de Aplicação
Em 1929 o cientista russo Sokolov, fazia as primeiras aplicações da energia sônica para atravessar materiais metálicos, enquanto que em 1942 Firestone utilizaria o princípio da eco - sonda ou ecobatímetro, para exames de materiais. Somente em 1945 o ensaio ultra-sônico iniciou sua caminhada em escala industrial, impulsionado pelas necessidades e responsabilidades cada vez maiores.
Hoje, na moderna indústria, principalmente nas áreas de caldeiraria e estruturas marítimas, o exame ultra-sônico, constitui uma ferramenta indispensável para garantia da qualidade de peças de grandes espessuras, geometria complexa de juntas soldadas, chapas e etc.
Na maioria dos casos, os ensaios são aplicados em aço-carbono e em menor porcentagem em aços inoxidáveis.
Materiais não ferrosos são difíceis de examinar e requerem procedimentos especiais.
1.4 Vantagens e Limitações
Vantagens:
O método ultra-sônico possui alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas
descontinuidades internas, por exemplo:
-Trincas devido a tratamento térmico, fissuras e outros de difícil detecção por ensaio de radiações penetrantes (radiografia ou gamagrafia).
- Para interpretação das indicações, dispensa processos intermediários, antecipando o resultado da inspeção.
- No caso de radiografia ou gamagrafia, existe a necessidade do processo de revelação do filme, que normalmente demanda tempo do informe de resultados.
- Ao contrário dos ensaios por radiações penetrantes, o ensaio ultra-sônico não requer planos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação.
- A localização, avaliação do tamanho e interpretação das descontinuidades encontradas são fatores intrínsecos ao exame ultra-sônico, enquanto que outros exames não definem tais fatores. Por exemplo, um defeito mostrado num filme radiográfico define o tamanho, mas, não sua profundidade e em muitos casos este é um fator importante para proceder a um reparo.
 Filme radiográfico com indicações de descontinuidades.
Limitações:
- Requer grande conhecimento teórico e experiência por parte do inspetor.
- O registro permanente do teste não é facilmente obtido.
- Faixas de espessuras muito finas, constituem uma dificuldade para aplicação do método.
- Requer o preparo da superfície para sua aplicação. Em alguns casos de inspeção de solda, existe a necessidade da remoção total do reforço da solda, que demanda tempo de fábrica.
Indicação de descontinuidade superficial detectada pelo ensaio de liquido penetrante.
CAPITULO 2
PRINCIPIOS FÍSICOS.
CAPITULO – 2 PRINCÍPIOS FÍSICOS.
 2.1 Vibrações Mecânicas.
Como já vimos anteriormente, o teste ultra-sônico de materiais é feito com o uso de ondas mecânicas ou acústicas colocadas no meio em inspeção, ao contrário da técnica radiográfica, que usa ondas eletromagnéticas. 
Qualquer onda mecânica é composta de oscilações de partículas discretas no meio em que se propaga. 
A passagem de energia acústica no meio faz com que as partículas que compõem o mesmo executem o movimento de oscilação em torno da posição de equilíbrio, cuja amplitude do movimento será diminuída com o tempo em decorrência da perda de energia adquirida pela onda. 
2.2 Propagação de Ondas
Se assumirmos que o meio em estudo é elástico, ou seja, que as partículas que o compõem são rigidamente ligadas, mas que podem oscilar em qualquer direção, então podemos classificar as ondas acústicas em quatro tipos:
2.2.1 Ondas Longitudinais (ou ondas de Compressão)
São ondas cujo as partículas do meio vibram na mesma direção da propagação da onda, podendo ser transmitidas em sólidos, líquidos e gases.
Nota-se que o primeiro plano de partículas vibra e transfere sua energia cinética para os próximos planos de partículas, que passam a oscilar. 
Desta maneira, todo o meio elástico vibra na mesma direção de propagação da onda (longitudinal), e aparecerão “zonas de compressão” e “zonas diluídas”. 
As distâncias entre duas zonas de compressão determinam o comprimento de onda.
2.2.2 Ondas Transversais (ondas de corte ou de cisalhamento)
Uma onda transversal é definida, quando as partículas do meio vibram na direção perpendicular a de propagação. Neste caso, observamos que os planos de partículas, mantêm-se na mesma distância um do outro, movendo-se apenas verticalmente.
As partículas oscilam na direção transversal a direção de propagação, podendo ser transmitidas somente a sólidos. As ondas transversais são praticamente incapazes de se propagarem nos líquidos e gases, pela características das ligações entre partículas, destes meios . 
O comprimento de onda é a distância entre dois “vales” ou dois “picos”.
2.2.3 Ondas Superficiais de Rayleigh ou Creeping.
São assim chamadas, pela característica de se propagar na superfície dos sólidos. Devido ao complexo movimento oscilatório das partículas da superfície, a velocidade de propagação da onda superficial entre duas fases diferentes é de aproximadamente 10% inferior que a de uma onda transversal.
As ondas de Rayleigh são geradas a partir de ondas transversais. 
Ondas de Creeping.
As ondas de Creeping são geradas a partir de ondas longitudinais.
Para o tipo de onda superficial que não possui a componente normal, portanto se propaga 
em movimento paralelo a superfície e transversal em relação a direção de propagação recebe a denominação de ondas de “Love”.
Sua aplicação se restringe ao exame de finas camadas de material que recobrem outros materiais.
Para ondas superficiais que se propagam com comprimento de onda próxima a espessura da chapa ensaiada, neste caso a inspeção não se restringe à superfície, mas todo o material e para esta particularidade denominamos as ondas de “Lamb”. 
Quando se empregam os superficiais a presença de sujeira ou óleo na superfície da peça em exame causa atenuação do som e o aparecimento de indicações na tela do aparelho.
O ensaio ultra-sônico de materiais com ondas superficiais, é aplicado com severas restrições, pois somente são observados defeitos de superfícies e nestes casos, existem processos mais simplespara a detecção destes tipos de descontinuidades, dentro dos ensaios não destrutivos como, por exemplo, de Líquidos penetrantes e Partículas Magnéticas, que em geral são de custo e complexidade inferior ao ensaio ultra-sônico.
2.3 Velocidade, Freqüência e Comprimento de Onda.
2.3.1 Velocidade de propagação.
Como já vimos, existem várias maneiras de uma onda sônica se propagar, e cada uma com características particulares de vibração.
Definimos “Velocidade de propagação” como a distância percorrida pela onda sônica por unidade de tempo.
É importante lembrar que a velocidade de propagação é uma característica do meio, sendo uma constante, independente da freqüência.
Na tabela abaixo descrevemos os valores de velocidade de propagação para ondas longitudinais e transversais em determinados materiais:
	Material
	Densidade especifica
(Kg/m³) x 10³
	Velocidade da onda
Longitudinal m/s
	Velocidade da onda
Transversal m/s
	Aço Carbono
	7,85
	5920
	3230
	Acrílico
	1,18
	2730
	1430
	Água a 20º
	1,0
	1480
	------
	Alumínio 
	2,7
	6320
	3130
	Araldite
	1,18
	2,5
	1,1
	Bronze
	8,1
	4430
	2120
	Chumbo 
	11,4
	2160
	700
	Ferro fundido 
	6,9
	5300
	2200
	Magnésio
	1,7
	5770
	3050
	Molibdênio
	10,2
	6250
	3350
	Níquel
	8,8
	5630
	2960
	Nylon 
	1,1
	2620
	1080
	Ouro
	19,3
	3240
	1200
	Porcelana
	2,4
	5600
	3500
	Prata
	10,5
	3600
	2590
	Titânio 
	4,54
	6230
	3180
	Tungstênio
	19,1
	5460
	2620
	Vidro
	3,6
	4260
	2560
2.3.2 Freqüência.
As ondas acústicas ou som propriamente dito são classificados de acordo com sua freqüência e medidos em ciclos por segundo, ou seja, o número de ondas que passam por segundo pelos nossos ouvidos. 
A unidade “ciclos por segundos” é denominada “Hertz”, abreviatura “Hz”.
Assim sendo se tivermos um som com freqüência de 280 Hz, significa que por segundo passam 280 ciclos ou ondas por nossos ouvidos.
 
INFRA-SOM
 SOM
 ULTRA-SOM
Espectro de freqüência do som.
Definições: 
Infra-som: é toda vibração que possui uma freqüência abaixo dos 20 Hz e não pode ser captada pelo ouvido humano.
Som: é toda vibração que pode ser captada pelo ouvido humano, e sua freqüência está na faixa dos 20 Hz a 20.000Hz.
Ultra-som: é toda vibração que possui freqüência acima dos 20.000Hz e não pode ser captada pelo ouvido humano. 
A faixa de freqüências normalmente utilizada para aplicação industrial é entre 0,5 e 25,0 MHz.
2.3.3 Comprimento de onda.
Quando atiramos uma pedra num lago de águas calmas, imediatamente criamos uma perturbação no ponto atingido, formando assim, ondas superficiais circulares que se propagam sobre a água.
Neste simples exemplo, podemos imaginar o que definimos anteriormente de freqüência como sendo o número de ondas que passam por um observador fixo, também podemos imaginar a velocidade de propagação pela simples observação e ainda podemos estabelecer a distância entre dois picos de ondas consecutivos, denominamos esta medida como comprimento de onda, representada pela letra grega lambda 
Propagação de ondas na superfície da água.
2.3.4 Relações entre velocidade, comprimento de onda e freqüência.
Considerando uma onda sônica se propagando num determinado material com velocidade “V”, freqüência “f”, e comprimento de onda “”, podemos relacionar estes três parâmetros como segue:
 = V / f
A relação acima, permite calcular o comprimento de onda, pois a velocidade é em geral conhecida e depende somente do modo de vibração e do material, e a freqüência depende somente da fonte emissora, que também é conhecida.
Exemplo de aplicação:
Uma onda longitudinal ultra-sônica, com freqüência 2 MHz é utilizada para examinar uma peça de aço. Qual o comprimento de onda gerado no material?
Solução:
No exemplo acima a freqüência de 2 MHz corresponde a 2 milhões de ciclos por segundos, ou seja, 2 x 10 Hz.
Temos: 
V/ f
  = 5.920 m/s 
 2.0 MHz
  = 5.920.000 mm/s 
 2.000.000 Hz
 = 5.92x10 
 2x10
Reduzindo a grandeza coerente temos:
 = 5.92 
 2
 2,96mm
O conhecimento do comprimento de onda é de grande importância, pois, está relacionado diretamente com o tamanho do defeito a ser detectado. 
Em geral, o menor diâmetro de uma descontinuidade a ser detectada no material deve ser da ordem de  / 2. Assim se inspecionarmos um material de velocidade de propagação de 5920 m/s com uma freqüência de 2 MHz, a mínima descontinuidade que poderemos detectar será de aproximadamente 1,48 mm de diâmetro.
2.3.5 Propriedades das ondas.
 - Sensibilidade 
Pode ser definida como a capacidade de detecção de descontinuidades.
O menor defeito detectável é da ordem de metade do comprimento de onda.
Conclusão : 
Quanto > f > a sensibilidade.
Quanto > V < a sensibilidade.
- Resolução
Pode ser definida pela capacidade de identificação de superfícies refletoras próximas umas das outras.
Conclusão :
Quanto > f > a resolução.
Quanto < V > a resolução.
O poder de resolução é diretamente proporcional a sensibilidade.
- Penetração
Pode ser definida como a capacidade de uma onda em percorrer grandes distâncias e ou peças de granulação grosseira.
Conclusão :
Quanto > a sensibilidade < a penetração.
Quanto >  > penetração.
O poder de penetração é inversamente proporcional a sensibilidade.
2.4 Impedância Acústica 
Sabemos que quando uma onda sônica se propaga no meio, com características acústicas bem definidas, tais como velocidade de propagação e densidade especifica, e incide numa interface, parte da energia acústica será transmitida (refratada) e parte refletida, em diferentes proporções conforme o exemplo abaixo.
Se o meio 2 representar uma descontinuidade qualquer, neste caso, a onda ou energia refletida será objeto de análise.
No entanto se o meio 2 representar o material a ser examinado, a onda transmitida terá maior interesse. 
Materiais como Clad, ou exame ultra-sônico pela técnica da coluna d’água, são exemplos disto.
A energia transmitida ou refletida depende exclusivamente da Impedância Acústica dos meios em questão. 
A Impedância Acústica é definida como sendo o produto da velocidade de propagação pela densidade específica do mesmo é simbolizada pela letra “Z”.
Z = x V 
Onde:
  = densidade específica do material.
V = velocidade de propagação do som no material.
Exemplo:
Sendo a velocidade de propagação no aço 5920 m/s, e densidade específica 7,85 Kg/m³x10³, determine a Impedância Acústica para o aço.
Solução: Reduzindo os valores dados ás unidades coerentes teremos:
= 7850 Kg/m³
V = 5920m/s
Z = (7.85 Kg/m³. 10³) x (5.92m/s.10³)
Z = 46,47 (Kg/M²/s.10 )
A Porcentagem de energia sônica que pode ser transmitida de um meio ao outro, pode ser calculado através das relações a seguir:
R = (Z 2 – Z 1)² T = 1 - R
 (Z 2 + Z 1)²
Z1 e Z2 são respectivamente as Impedâncias Acústicas do meio 1 e do meio 2.
T é o fator de transmissão e R de reflexão.
O conhecimento dos fatores de transmissão e reflexão são de grande importância, pois justifica o uso de líquidos acoplantes para o contato entre transdutores ultra-sônicos e a peça a ser examinada, assim como, define a possibilidade da aplicação do exame ultra-sônico em certos tipos de uniões metálicas.
É evidente que os cálculos acima descritos da transmissão sônica, não levam em conta a perda de energia devido ao mau acoplamento entre o transdutor e a peça ou mesmo irregularidades superficiais, responsáveis pelo espalhamento e múltiplas reflexões.
2.5 Reflexão e Refração.
Como vimos anteriormente uma onda sônica ao incidir numa interface sofre reflexão.
A seguir iremos estudar as leis da física que determinam essas reflexões.
2.5.1 Reflexão Incidência normal:
Quando uma onda sônica incide perpendicularmente em uma interface a reflexão ocorre na mesma direção, porém em sentido contrário conforme a figura abaixo.
2.5.2 Reflexão Incidência obliqua. 
Quando uma onda sônica incide segundo um ângulo ( em uma interface a reflexão ocorre com ânguloidêntico ao de incidência, o ângulo de incidência e reflexão é medido a partir da normal a superfície. Entretanto ocorre um segundo fenômeno que consiste na mudança do modo de vibração da onda original incidente, no ponto considerado, passando a refletir também uma segunda onda com modo de vibração diferente e ângulo calculado através da LEI DE SNELL:
SEN ( V1
SEN   V2 
Onde V1 = velocidade de propagação da onda incidente.
 V2 =velocidade de propagação da onda refletida com modo de vibração diferente.
 SEN ( = Seno do ângulo de incidência
 SEN  = Seno do ângulo de reflexão com conversão de modo de vibração.
2.5.3 Refração incidência normal.
No caso de uma onda incidindo perpendicularmente á interface, a refração ocorrera na mesma direção e sentido da onda incidente. 
2.5.4 Refração incidência obliqua.
Quando uma onda sônica incide segundo um ângulo ( a refração ocorrera no ponto considerado da interface, com ângulo 1calculado conforme a equação abaixo:
SEN ( V1
SEN 1 V2 
Onde:
V1 OL = velocidade da onda longitudinal no meio 1. 
V2 OL = velocidade da onda longitudinal no meio 2. 
V3 OT = velocidade da onda transversal no meio 2.
(1 =ângulo de refração da onda longitudinal no meio 2.
(2 =ângulo de refração da onda transversal no meio 2.
Exemplo de aplicação:
Numa interface acrílico / aço uma onda longitudinal incide com um ângulo ( de 5º :
Qual o ângulo de refração para onda longitudinal no meio 2 ?
Aplicando a Lei de Snell teremos:
Sen ( = V1 
Sen (1 V2
Sen 5º = 2730 m/s
Sen (1 5920 m/s
0,087 = 2730 m/s
Sen (1 5920 m/s
Sen (1 = 0,188 (1 = 10,83 º
2.5.5 Ângulo critico:
Considerando uma incidência oblíqua de uma onda na interface entre dois materiais com velocidades diferentes, o ângulo crítico é o ângulo de incidência que propicia uma refração a 90°, ou seja, na superfície (interface ) 
Considere uma interface acrílico / aço.
Geração de ondas de Creeping, ondas superficiais geradas a partir de ondas longitudinais.
Geração de ondas de Rayleigh, ondas superficiais geradas a partir de ondas transversais.
Conclusão.
Antes do 1° ângulo crítico temos 2 modos de vibração interior do que chamamos meio 2 , onde ocorreram as refrações.
Entre o 1° e 2° ângulos críticos temos somente ondas transversais no interior do meio 2, depois do 2° ângulo crítico não temos nenhuma onda no meio 2.
O ângulo de refração da onda longitudinal é sempre maior que o da onda transversal.
2.6 Definições de Bel, Decibel e Ganho. (Nas) 
O “Bel” abreviado “B” é uma grandeza que define o nível de intensidade sonora (NIS) que compara as intensidades de dois sons quaisquer, como segue:
N.I.S. = log I B
 I
Onde I (intensidade a ser analisada) e I (intensidade de referencia) são duas intensidades sonoras medidas em Watts por centímetros quadrados (W/cm2).
Por outro lado, o decibel equivale a 1/10 do Bell e em geral é normalmente utilizado para medidas de N.I.S., e, portanto a equação será:
N.I.S. = 10 log I dB
 I
Entretanto, a teoria dos movimentos harmônicos na propagação ondulatória nos ensina que a intensidade de vibração é proporcional ao quadrado da amplitude sonora , I = (A)² , e portanto devemos reescrever na forma de N.A.S (nível de amplitude sonora):
N.A.S. = 10 log (A)² dB (Nível de amplitude sonora).
 (A)²
N.A.S. = 20 log A dB 
 A
Onde:
A = amplitude de referencia.
A = amplitude a ser analisada.
Esta relação pode ser entendida como sendo a comparação efetuada por um sistema eletrônico de duas amplitudes de sinais, emitida e recebida pelo transdutor ultra-sônico, ou simplesmente conhecido por “Ganho”.
Exemplo de aplicação:
Quais são os ganhos correspondentes a uma queda a 50 % e 20 % nas amplitudes de dois sinais na tela do aparelho de ultra-som , como mostrado nas figuras abaixo:
Eco de fundo a 100% de altura da tela.
Eco de fundo a 50% de altura da tela.
a) para variação de 50% 
N.A.S. = 20.log 50% dB 
 100% 
N.A.S = 20.log 0,50dB
N.A.S = 20.-0.03dB 
N.A.S = -6dB
Eco de fundo a 20% de altura da tela.
b) para variação de 20 % 
 N.A.S. = 20.log 20% dB 
 100%
N.A.S = 20.log 0,20dB
N.A.S = 20.-0.07dB 
N.A.S = -14dB 
2.7 Atenuação e Difração.
A onda sônica ao percorrer um material qualquer sofre em sua trajetória efeitos de dispersão e absorção, resultando na redução da sua energia.
A dispersão deve-se ao fato da matéria não ser totalmente homogênea, contendo interfaces naturais de sua própria estrutura ou processo de fabricação. Por exemplo, fundidos, que apresentam grãos de grafite e ferrita com propriedades elásticas distintas. Para esta mudança das características elásticas de ponto a ponto num mesmo material denominamos anisotropia, que é mais significativa quando o tamanho do grão for da ordem de 1/10 do comprimento de onda.
O fenômeno da absorção ocorre sempre que uma vibração acústica percorre um meio elástico, a absorção é a energia cedida pela onda para que cada partícula execute um movimento de oscilação, transmitindo a vibração às outras partículas do próprio meio.
Portanto, o resultado dos efeitos de dispersão e absorção quando somados
resultam na atenuação sônica. 
Na prática, este fenômeno poderá ser visualizado, quando observamos na tela do aparelho de ultra-som, vários ecos de reflexão de fundo provenientes de uma peça com superfícies paralelas. As alturas dos ecos diminuem com a distância percorrida pela onda.
O fenômeno da atenuação é importante quando inspecionamos peças em que
este fator pode inviabilizar o ensaio. É o caso de soldas em aços inoxidáveis
austeníticos , peças forjadas em aços inoxidáveis e peças em ferro fundido que são exemplos desta dificuldade. 
O controle e avaliação da atenuação nestes casos é razão para justificar procedimentos de ensaio especiais.
A avaliação da atenuação do material na prática pode ser feita através do uso dos diagramas AVG ou DGS.
A tabela abaixo, apresenta alguns valores de atenuação.
	MATERIAL AÇO Cr - Ni
	Atenuação sônica em (dB / mm)
	Forjados
	0,009 a 0,010
	Laminados
	0,018
	Fundidos
	0,040 a 0,080
2.7.1 Difração principio de Huyghens.
A difração é um outro fenômeno importante que ocorre devido a propagação ondulatória.
O comportamento de uma onda sônica em relação a orifícios ou pequenos obstáculos da ordem de grandeza do comprimento de onda, é entendido e explicado pelos “princípios de Huyghens” sobre a difração. 
Principio de Huyghens.
A causa dos fenômenos de difração é a superposição das oscilações originadas em cada ponto numa frente de onda. Normalmente cada frente de onda é um conjunto de fontes de vibração que se propagam para diante, e da superposição das vibrações originadas em cada ponto a partir dessa frente de onda é que se formam as frentes de onda vizinha. Em condições normais, o processo se desenvolve de modo que a forma das frentes de onda é preservada durante a propagação como mostra a figura acima.
Assim quando uma onda sônica encontra em seu percurso uma descontinuidade, alem da reflexão sofrida por uma parte da onda, a difração permite que a mesma “contorne” a descontinuidade e continue se propagando como mostra a figura abaixo.
Difração de uma onda plana através de um orifício (a), sofrendo reflexão.
Onda plana refletindo e contornando um anteparo com dimensões da ordem do comprimento de onda(b)
2.8 Diagramas AVG ou DGS
Os diagramas AVG ou DGS foram preparados para facilitar a avaliação de uma série de parâmetros do ensaio ultra-sônico relacionados ao material, o feixe sônico, o tamanho mínimo da descontinuidade detectável por um determinado transdutor, e outros. A figura a seguir, ilustra um diagrama específico para o transdutor do tipo normal de ondas longitudinais,com 2 MHz de freqüência, fornecido pelo fabricante Krautkramer.
O diagrama abaixo foi elaborado mediante o estudo da resposta do transdutor em termos de ganho, dos ecos provenientes de vários furos de fundo chato usinados numa peça de aço a diversas profundidades, resultando assim as curvas mostradas no diagrama para cada furo.
A título de exemplo de aplicação e uso do diagrama podemos observar que o comprimento do campo próximo do transdutor B 2 S é aproximadamente 50 mm pois a partir da profundidade de 50 mm no diagrama o comportamento das curvas tem a forma linear.
Outra característica que podemos observar no diagrama é que só é possível a detecção de um refletor com 1 mm de diâmetro equivalente até 600 mm de profundidade para este transdutor.
2.8.1 Determinação da atenuação sônica de materiais.
Uma aplicação interessante do diagrama AVG é a determinação da atenuação sônica do material.
Frequentemente é requerido a determinação da atenuação sônica de um material para comparar com o critério da qualidade requerido, principalmente em forjados, fundidos nas mais variadas aplicações. A título de exemplo vamos supor uma peça de aço com 100 mm de espessura onde foi acoplado um transdutor normal B2 S na superfície.
Diagrama AVG ou DGS para o transdutor B2S. 
O percurso sônico no interior da peça será igual a duas vezes a espessura desta equivalente a 200 mm. 
O 1° eco de fundo deve ser ajustado para uma altura de 80% da tela. Sem alterar o controle de ganho do aparelho de ultra-som, é feita a leitura da diferença de altura entre o 1° eco de fundo e o 2° eco de fundo. No nosso exemplo a diferença foi de 6 dB.
No diagrama AVG é feita a leitura correspondente a queda da intensidade sônica com a distância percorrida que corresponde a -8dB conforme a figura acima, no diagrama para o transdutor B2S é lido sobre a curva do eco de fundo para 200 mm e 400 mm resultando em -6dB. Portanto a atenuação será igual a 8 dB - 6dB / 200 mm, ou seja 0,01 dB/mm para freqüência de 2 MHz.
2.8.2 Determinação do Tamanho do Refletor Equivalente no Diagrama DGS.
A determinação do tamanho de descontinuidades pelo método AVG ou DGS somente é aplicável a descontinuidades menores que o diâmetro do transdutor. 
A determinação do tamanho da descontinuidade é feita por comparação ao refletor equivalente no diagrama AVG ou DGS, seguindo as seguintes etapas:
A título de exemplo, vamos considerar um transdutor normal B2S e uma peça forjada com superfícies paralelas de espessura 250 mm contendo um pequeno refletor a uma profundidade de 200 mm a ser determinado.
a) O eco de fundo deve ser ajustado de forma que sua altura esteja a 80% da altura da tela, numa região da peça isenta de descontinuidades;
b) O transdutor deve ser posicionado sobre a descontinuidade, e o eco correspondente deve ser maximizado;
c) Com auxílio do controle de ganho, deve ser feita a leitura em “dB” da diferença entre o eco da descontinuidade e o de fundo a 80% da tela. Vamos considerar a título de exemplo +14 dB;
d) No diagrama AVG do transdutor B2S levanta-se uma perpendicular na profundidade de 250 mm até encontrar a curva do eco de fundo no diagrama;
e) A partir deste ponto, na mesma perpendicular, reduzir 14 dB, e seguir paralelamente ao eixo da profundidade (eixo x) até cruzar com a perpendicular referente à profundidade da descontinuidade ( 200 mm);
f) A partir do ponto de cruzamento, fazer a leitura da curva do refletor que estiver mais próxima, que no caso será 8 mm. Este deve ser considerado o tamanho do refletor equivalente encontrado.
CAPITULO 3
GERAÇÃO DE ONDAS ULTRA-SÔNICAS.
Capítulo 3 – Geração de Ondas Ultra-Sônicas.
3.1 Efeito Piezo-elétrico.
Em 1880, os irmãos Curie (Pierre e Jacques) descobriram o efeito piezo-elétrico de certos
materiais. 
Observaram que determinados materiais (como o quartzo) cortados em lâminas, quando submetidos a cargas mecânicas geravam cargas elétricas em sua superfície.
Em 1881, G. Lippmann descobriu que o inverso da observação dos irmãos Curie também era verdadeiro. Aplicando-se cargas elétricas na superfície dos cristais piezo-elétricos, a placa comporta-se como se estivesse sobre pressão e diminui de espessura.
Ao se aplicar corrente alternada de alta freqüência num cristal piezo-elétrico, ele vibrará na
mesma freqüência, gerando o ultra-som.
Na recepção, ocorre o inverso: o ultra-som fará vibrar o cristal, gerando um sinal elétrico de alta freqüência.
Esse princípio é utilizado na geração e na recepção do ultra-som.
O cristal piezo-elétrico transforma a energia elétrica alternada em energia mecânica e transforma a energia mecânica em elétrica.
3.2 Tipos de Cristal 
Existem vários tipos de cristais piezo-elétricos como segue:
Quartzo.
Sulfato de lítio.
Titanato de bário.
Metaniobato de chumbo.
Titanato-zirconato de chumbo. 
O quartzo é o material piezo-elétrico mais antigo, translúcido e duro como o vidro sendo cortado a partir de cristais originários do Brasil. 
O sulfato de lítio é um cristal sintético sensível à temperatura, solúvel em água e pouco resistente. Este cristal é o melhor receptor de energia.
O titanato de bário (mais utilizado) e o titanato-zirconato de chumbo são materiais cerâmicos sinterizados que recebem o efeito piezo-elétrico através de polarização. Esses dois cristais são os melhores emissores, produzindo impulsos ou ondas de grande energia se comparadas com aquelas produzidas por cristais de quartzo.
Para a inspeção de materiais por ultra-som, interessa não só a potência de emissão, mas também a sensibilidade da recepção (resolução). 
	Tipo de cristal
	Origem
	Velocidade do US
	Quartzo
	Natural
	5740m/s
	Sulfato de lítio
	Sintético
	5460m/s
	Titanato de bário
	Sinterizado cerâmico
	5100m/s
	Metaniobato de chumbo*
	Sinterizado cerâmico
	3300m/s
	Titanato-zirconato de chumbo*
	Sinterizado cerâmico
	4000m/s
* suporta alta temperatura (+- 300°C)
A freqüência de vibração do cristal piezo-eletrico utilizado em transdutores esta diretamente ligada a sua espessura. Calculamos a espessura do cristal através fórmula abaixo:
e = V
 2.f
Onde:
e = espessura do cristal.
V = velocidade do ultra-som no cristal.
f = freqüência de vibração do cristal.
Os cristais acima mencionados são montados sobre uma base de suporte (bloco amortecedor) e junto com os eletrodos e a carcaça externa constituem o transdutor ou cabeçote propriamente dito. 
3.3 Características e Geometria do Campo Sônico.
3.3.1 Campo Próximo ou Zona de Fresnel
Para o entendimento dos fenômenos que iremos descrever a seguir, imaginemos que o cristal piezo-elétrico gerador de ondas ultra-sônicas, seja formado por infinitos pontos oscilantes de forma que cada ponto produz ondas que se propagam no meio. Tal qual uma pedra que caindo num lago de águas calmas produzirá ondas circulares na superfície, cada ponto do cristal também se comportará da mesma forma, ou seja, produzirá ondas esféricas no meio de propagação, como mostra a figura seguinte.
Note que no ponto inicial existe uma interferência ondulatória muito grande. À medida que nos afastamos desse ponto, as interferências vão diminuindo e desaparecendo, tornado-se uma só frente de onda.
 À região próxima do cristal onde os fenômenos acima se manifestam denomina-se Campo Próximo com uma extensão N que depende do diâmetro do cristal, e do comprimento de onda da vibração, podendo ser calculado pela equação:
N = Def ² x F 
 4 x V 
Onde:
Def = diâmetro efetivo do cristal 
(É a área acusticamente efetiva do cristal, que depende da sua forma geométrica).
Para cristais circulares, Def = 0,97 x diâmetro do cristal.
Para cristais retangulares, Mef = 0,97 x metade do comprimento do lado
maior do cristal.
f = freqüência ultra-sônica
 = comprimento de onda
V = velocidade de propagação do som 
Exemplo de aplicação:
Calcule o campo próximo de um transdutor normal com diâmetro 10 mm e freqüência de 4MHz, quando inspecionando aço.
Obs.: Para o cálculo é necessário que as unidades estejam coerentes, ou seja: “D “ emmm , “f” em Hz , “” em mm e “V” em mm/s
Sendo: v = 5920 m/s para o aço
N = Def ² x f 
 4 x V 
N = 94.09 x 4 
 4 x 5,92 
N = 15,89mm
A região indicada como campo próximo representa para efeitos práticos, uma dificuldade na avaliação ou detecção de pequenas descontinuidades menores que o diâmetro do transdutor.
Portanto o inspetor de ultra-som deve ficar atento a este problema.
3.3.2 Campo Longínquo, Distante ou Zona de Fraunhofer.
A região que vem a seguir do campo próximo é o campo longínquo também denominado pela literatura especializada como Zona de Fraunhofer.
 Nesta região a onda sônica se diverge como um facho de luz de uma lanterna em relação ao eixo central (eixo - acústico) e ainda diminui de intensidade em razão da existência do campo próximo, do campo distante, e do fenômeno da divergência, na literatura o campo sônico tem a forma geral visualizada conforme o desenho abaixo.
Campo sônico de um transdutor, representado pela região (1) onde pequenas descontinuidades são difíceis de detectar (campo próximo), a região (2) onde descontinuidades maiores podem ser detectadas e na região (3) onde qualquer descontinuidade compatível com o comprimento de onda pode ser detectada (as regiões 2 e 3 formam o campo distante que é = Nx2). As linhas limítrofes do campo no desenho são didáticas, e não significa que não existe nenhuma vibração sônica nestas regiões.
3.4 Divergência do Feixe Sônico.
Outro fenômeno físico que é responsável pela perda de parte da intensidade ou energia da onda sônica é a divergência que se pronuncia a medida que afastamos a fonte emissora das vibrações acústicas.
Tal fenômeno pode ser observado quando detectamos um defeito pequeno com o feixe ultra-sônico central do transdutor (eixo - acústico), em que nestas condições a amplitude do eco na tela do aparelho é máxima. Porém quando afastamos o transdutor lateralmente ao defeito, a amplitude diminui, indicando uma queda da sensibilidade de detecção do mesmo defeito. Quanto mais a borda do feixe sônico incide na descontinuidade, menor será a amplitude do eco e que está relacionado ao fator "k".
Este fenômeno é medido pelo fator "k" na fórmula da divergência, e assume valores mostrados na tabela abaixo. 
Valores de k em função da redução da intensidade sônica
	K
	%
	dB
	0,37
	71
	-3,0
	0,51
	50
	-6,0
	0,70
	25
	-12,0
	0,87
	10
	-20,0
	0,93
	6
	-24,0
	1,09
	1
	-40,0
	1,22
	0
	0
O ângulo de divergência do feixe sônico pode ser calculado através da formula:
Sen K. def².f
 V
Onde:
K = fator de correção (0,87 para o limite de -20dB)
def = diâmetro efetivo do cristal (ø . 0,97)
f = freqüência
V = velocidade de propagação do som no meio em questão.
Na figura abaixo descrevemos os pontos de maior importância de acordo com o decréscimo da pressão sônica provocado pela divergência do feixe sônico.
A figura abaixo mostra a diferença de sensibilidade (altura do eco de reflexão) quando detectamos uma indicação com o feixe ultra-sônico central e quando detectamos a mesma indicação com a borda do feixe ultra-sônico.
Variação da sensibilidade de detecção em função da divergência
CAPITULO 4
TRANSDUTORES.
Capitulo 4 - Transdutores.
Os transdutores são os dispositivos utilizados para emitir, receber e inserir o feixe sônico no material a ser examinado.
Existem três tipos usuais de transdutores:
Normal ou Reto, angular e duplo - cristal.
4.1Transdutores Normais ou Retos.
São assim chamados os cabeçotes monocristal geradores de ondas longitudinais normais à superfície de acoplamento.
Os transdutores normais são construídos a partir de um cristal piezo-elétrico colado num bloco rígido denominado de bloco amortecedor e sua parte livre é protegida por uma membrana de borracha ou uma resina especial. 
O bloco amortecedor tem função de servir de apoio para o cristal e absorver as ondas emitidas pela face colada a ele.
O transdutor emite um impulso ultra-sônico que atravessa o material a ser inspecionado e reflete nas interfaces, originando na tela do aparelho o que chamamos ecos. 
Estas reflexões retornam ao transdutor e geram, no mesmo, o sinal elétrico correspondente.
A face de contato do transdutor com a peça deve ser protegida contra desgastes mecânico podendo utilizar membranas de borracha finas e resistentes ou camadas fixas de epóxi enriquecido com óxido de alumínio.
O feixe sônico do cabeçote normal pode ser focalizado por meio de adaptadores curvos especiais colocados na frente do cristal, estes adaptadores são denominados de “lente acústica”.
Em geral os transdutores normais são circulares, com diâmetros de 5,0 a 24,0 mm, com freqüência de 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 5,0 MHz. 
Outros diâmetros e freqüências existem, porém para aplicações especiais.
O diâmetro do transdutor pode variar dependendo da aplicação. 
4.2 Transdutores Angulares.
Os transdutores angulares diferem dos transdutores retos ou normais pelo fato do cristal formar um determinado ângulo com a superfície do material.
O ângulo é obtido, inserindo uma cunha de plástico entre o cristal piezo-elétrico e a superfície. A cunha pode ser fixa, sendo então englobada pela carcaça ou intercambiável. Neste último caso temos um transdutor normal que é preso com parafusos que fixam a cunha à carcaça. Como na prática operamos normalmente com diversos ângulos (45°, 60° e 70°) esta solução é mais econômica já que um único transdutor com várias cunhas é de custo inferior, porem necessita de maiores cuidados no manuseio.
O ângulo nominal indicado no cabeçote refere-se ao ângulo de refração do ultra-som no aço se o material a ser examinado for outro, deve-se calcular o ângulo real de penetração utilizando a Lei de Snell. 
O cristal piezo-elétrico com dimensões que podem variar entre 8 x 9 mm até 15 x 20 mm, somente recebe ondas ou impulsos ultra-sônicos que penetram na cunha em uma direção paralela à de emissão, em sentido contrário. A cunha de plástico funciona como amortecedor para o cristal piezelétrico, após a emissão dos impulsos.
Nota:
Normalmente os cabeçotes angulares são utilizados apenas para inspeção com ondas transversais, somente em casos especiais como na inspeção de materiais com granulação grosseira a exemplo do aço inoxidável austenítico, é que são utilizados cabeçotes angulares geradores de ondas longitudinais.
4.3 Transdutores Duplo-Cristal ou SE.
 
Existem problemas de inspeção que não podem ser resolvidos nem com transdutores retos nem com transdutores angulares.
Quando se trata de inspecionar ou medir materiais de reduzida espessura, ou quando se deseja detectar descontinuidades logo abaixo da superfície do material, a “zona morta” existente na tela do aparelho impede uma resposta clara.
O cristal piezo-elétrico recebe uma “resposta” num espaço de tempo curto após a emissão, não tendo suas vibrações sido amortecidas suficientemente.
Neste caso, somente um transdutor que separa a emissão da recepção pode ajudar. Para tanto, desenvolveu-se o transdutor de duplo-cristal, no qual dois cristais são incorporados na mesma carcaça, separados por um material acústico isolante e levemente inclinados em relação à superfície de contato. Cada um deles funciona somente como emissor ou somente como receptor, sendo indiferente qual deles exerce qual função. São conectados ao aparelho de ultra-som por um cabo duplo; o aparelho deve ser ajustado para trabalhar com 2 cristais.
Os cristais são montados sobre blocos de plástico especial de baixa atenuação.
Devido a esta inclinação, os transdutores duplos não podem ser usados para qualquer distância (profundidade). Possuem sempre uma faixa de inspeção ótima, que deve ser observada. Fora desta zona a sensibilidade se reduz. Em certos casos estes transdutores duplos são utilizados com “focalização”, isto é, feixe é concentrado em uma determinada zona do material para a qual se deseja máxima sensibilidade.
O transdutor duplo-cristal é o mais indicado e largamente utilizado nos procedimentos de mediçãode espessura por ultra-som.
Nota: O transdutor duplo-cristal tem sua utilização maior, na detecção de descontinuidades próximas da superfície, acima de 3 mm de profundidade e em medição de espessura, em razão do seu feixe sônico ser focalizado. Em geral, por ocasião da aquisição deste transdutor, deve se verificar qual a faixa de espessura que se pretende medir, e qual o modelo ideal para esta aplicação.
4.4 Transdutor "Phased Array"
 
 Transdutor
 Cristal piezo-composto
Visualização do Feixe sônico na tela do aparelho phased array.
Os transdutores convencionais descritos anteriormente, dispõem de um único cristal ou no máximo dois, em que o tempo de excitação do cristal é determinado pelo aparelho de ultra-som, sempre realizado de uma mesma forma. Com o avanço da tecnologia dos computadores, com processadores e circuitos mais rápidos, e principalmente de materiais piezo-compostos para fabricação de novos cristais, desde os anos 90 foi possível o desenvolvimento de uma tecnologia especial em que num mesmo transdutor operam dezenas (de 10 a 256 elementos) de pequenos cristais, sendo cada um deles ligado à circuitos independentes capazes de controlar o tempo de excitação independentemente. O resultado é a modificação do comportamento do feixe sônico emitido pelo conjunto de cristais ou pelo transdutor. 
Veja a figura abaixo do lado esquerdo, o conjunto de cristais esta operando em fase, isto é, o aparelho de ultra-som executa a excitação dos cristais todos ao mesmo tempo, e o resultado é uma onda perpendicular ao plano da superfície. A figura do lado direito, mostra que o aparelho de ultra-som executa a excitação dos cristais de forma defasada, e o resultado é uma frente de onda angular à superfície.
Devido às particularidades dos transdutores phased-array, é possível numa única varredura deste inspecionar o material com vários ângulos de refração diferentes de uma só vez, já que a mudança do ângulo é feita eletronicamente. Isso significa uma maior velocidade de inspeção, principalmente em soldas, onde no mínimo é recomendado o uso de dois ângulos diferentes.
As vantagens principais dos transdutores Phased Array são:
- Variedade de pontos focais para um mesmo transdutor
- Variedade de ângulos de incidência para um mesmo transdutor
- Varredura do material de forma eletrônica do feixe sônico
- Variedade dos modos de inspeção
- Maior flexibilidade para inspeção de juntas complexas
CAPITULO 5
TÉCNICAS DE INSPEÇÃO.
Capítulo 5 – Técnicas de Inspeção.
A inspeção de materiais por ultra-som pode ser efetuada através de vários métodos e técnicas como descreveremos a seguir.
5.1 Técnica do Pulso-Eco.
É a técnica onde somente um transdutor é responsável por emitir e receber as ondas ultra-sônicas que se propagam no material. Portanto, o transdutor é acoplado em somente um lado do material, podendo ser verificada a profundidade da descontinuidade, suas dimensões e localização na peça.
5.2 Técnica de Tandem.
Utilizada normalmente em grandes espessuras, para a detecção de defeitos Perpendiculares à superfícies de varredura.
Utiliza dois transdutores angulares presos a um gabarito, com distância fixa entre eles. Permite o teste em uma certa "zona de ensaio" de profundidade preestabelecida. O transdutor "receptor” só apresenta um sinal quando existe uma descontinuidade.
Esta técnica, entretanto, apresenta a dificuldade do operador em manter os dois transdutores angulares alinhados e à distância determinada, principalmente em superfícies curvas ou irregulares.
5.3 Técnica Delta
É uma técnica especialmente desenvolvida para ensaio de soldas com grandes espessuras, principalmente na área de construção de componentes nucleares.
Opera com um transdutor angular como emissor e outro normal ou reto como receptor.
O transdutor receptor capta sinais dissipados (ondas longitudinais e ondas transversais) pelo flanco superior da descontinuidade.
 
5.4 Técnica da Transparência
É uma técnica onde é utilizado dois transdutores separados, um transmitindo e outro recebendo as ondas ultra-sônicas. Neste caso é necessário acoplar os transdutores nos dois lados da peça, de forma que estes estejam perfeitamente alinhados. Neste tipo de inspeção, não se pode determinar a posição da descontinuidade, sua extensão, ou localização na peça, é somente um ensaio do tipo passa não passa.
 
 
A técnica da transparência pode ser aplicada para chapas, juntas soldadas, barras e o intuito destes ensaios é estabelecer um critério comparativo de avaliação do sinal recebido ou seja da altura do eco na tela.
A altura do sinal recebido na técnica de transparência varia em função da quantidade e tamanho das descontinuidades presentes no percurso das vibrações ultra-sônicas. Sendo assim o inspetor não sabe analisar as características das indicações, porém compara a queda do eco com uma peça sem descontinuidades podendo assim estabelecer critérios de aceitação do material fabricado.
Este método pode ser aplicado a chapas fabricadas em usinas, barras forjadas ou fundidas, e em alguns casos em soldas.
 5.5 Técnica da Imersão
Nesta técnica é empregado um transdutor de imersão à prova d'água, preso a um dispositivo. O transdutor pode se movimentar, tanto na distância até a peça quanto na inclinação do feixe de entrada na superfície da peça. 
Na técnica de imersão a peça é colocada dentro de um tanque com água, propiciando um acoplamento sempre homogêneo.
Exemplo:
 
Vejamos o ecograma:
A primeira reflexão proveniente da superfície do material (A). Como a água possui velocidade sônica cerca de 4 vezes menor que a do aço, esse eco aparecerá na marca de
49,0 mm, ou seja, 4 vezes a espessura da coluna d'água.
O segundo eco de entrada na superfície do material aparece com o dobro do percurso sônico da primeira reflexão 98,0 mm (A).
Após a primeira reflexão na tela, temos uma seqüência de ecos (B) descontinuidade a 10,0 mm de profundidade e (C) correspondendo ao eco de fundo da peça.
A coluna d'água(CD) pode ser calculada através da formula:
CD = V1 x e +6,0mm
 V2
Onde:
V1 = velocidade de propagação do som no meio 1
V2 = velocidade de propagação do som no meio 2
e = espessura do material a ser examinado.
5.6 Técnica da ressonância.
A técnica da ressonância é um método antigo para medição de espessuras, a ressonância ocorre em uma das freqüências ressonantes de vibração, quando a espessura da peça é igual a um número exato de meios comprimentos de onda. 
Princípios da Ressonância.
E = N 
E = V
 
 2
 2F
E = espessura.
N = nº. inteiro harmônico.


Exemplo:
Para determinar-se a espessura de uma peça de aço carbono, acoplou-se à mesma um cabeçote normal, e atuando no botão da freqüência obteve-se na tela do aparelho sinais com o uso das seguintes freqüências: 2,5; 3,4; 4,3 e 5,2 MHz.
Solução:
A freqüência fundamental de ressonância é a diferença entre duas quaisquer dessas freqüências.
No caso, esta diferença é de 0,9 MHz.
Então: e = v / 2f 
 e = 5900.000mm/s / 2 x 900.000Hz
 e = 3,27 mm
5.7 TOFD (Time of flight diffraction).
A técnica de intervalo de tempo empregando onda difratada (TOFD - Time of Flight Diffraction) se baseia nas difrações de ultra-som causadas pelas extremidades superior e inferior do defeito presente no interior do cordão de solda, quando neste se introduz um Feixe de ondas ultra-sônicas provenientes de um transdutor angular emissor e tem suas reflexões e difrações captadas por outro transdutor angular que trabalha somente como receptor de ondas sônicas. Na figura 1, podemos ver como é representado o sinal sônico convertido em elétrico no osciloscópio do aparelho, representação esta conhecida como a-scan: o primeiro sinal é de uma onda que percorre a superfície da chapa (onda lateral), o segundo e o terceiro sinais são difrações das pontas superior e inferior do defeito,respectivamente, e o quarto sinal é a reflexão do fundo da chapa.
Figura 1 – Princípios da técnica TOFD na inspeção de solda, formação dos sinais.
Dessa forma se organizarmos cada tela A-scan obtida em cada ponto numa varredura paralela ao cordão de solda desse par de transdutores, podemos construir uma imagem bidimensional do interior da solda, mostrando o perfil dos defeitos (figuras 2).
Em termos de ensaio automatizado, a utilização única da técnica TOFD na inspeção de soldas, dispensaria a necessidade de equipamentos de ultra-som de múltiplos canais em pulso-eco, reduzindo os custos em equipamentos do sistema.
O TOFD é ainda capaz de informar a profundidade dos defeitos, o que dificilmente é conseguido com o ensaio radiográfico convencional. 
Figura 2 - Princípios da técnica TOFD na inspeção de solda, imagem real da inspeção de um trecho de solda.
CAPITULO 6
GERAÇÃO E RECEPÇÃO DO PULSO NO APARELHO DE ULTRA-SOM.
Capitulo 6 - Geração e Recepção do Pulso no Aparelho de Ultra-Som.
Basicamente, o aparelho de ultra-som contém circuitos eletrônicos especiais, que permitem transmitir ao cristal piezo-elétrico, através do cabo coaxial, uma série de pulsos elétricos controlados, transformados pelo transdutor em ondas ultra-sônicas.
Os sinais captados no cristal são mostrados na tela do tubo de raios catódicos em forma de pulsos luminosos denominados “ecos”, que podem ser regulados tanto na amplitude, como posição na tela graduada e se constituem no registro das descontinuidades encontradas no interior do material.
6.1 Esquema do aparelho básico de ultra-som pulso-eco
Na figura acima o aparelho de ultra-som produz um pulso através do cristal, este se propaga pela peça, e neste instante os circuitos do aparelho iniciam a contagem do tempo. 
Ao incidir numa interface, ou seja, na descontinuidade na distância "S", ocorre a reflexão da onda que é detectada pelo cristal, originando um sinal elétrico que é interpretado e amplificado pelo aparelho e representado pelo eco de reflexão na tela do aparelho de ultra-som. O aparelho é ajustado para que a posição do eco na tela represente apenas o caminho percorrido pelo som (S) até a descontinuidade (interface) na peça e não o caminho de ida e volta.
O aparelho de ultra-som é basicamente um osciloscópio projetado para medir o tempo de percurso do som na peça ensaiada através da relação: 
S = V x T 
 2
Onde:
S = distância da superfície de contato ate a interface.
V = velocidade de propagação do som no material.
T = tempo decorrido da emissão ate a recepção do pulso.
CAPITULO 7
APARELHAGEM.
Capitulo 7 - Aparelhagem.
7.1 Descrição dos aparelhos pulso-eco.
Existe uma ampla gama de aparelhos do tipo pulso-eco de acordo com o fabricante e modelo com maiores ou menores recursos técnicos, entretanto todo aparelho tem os mesmos controles e funções básicas como segue:
Conectores.
Todo aparelho possui duas entradas para conectores (tipo BNC ou LEMO) para permitir a utilização de transdutores mono-cristal ou duplo cristal.
Potenciômetro.
Controle que esta relacionado diretamente com a amplitude de oscilação do cristal ou tamanho do sinal transmitido (largura do pulso).
Em geral os aparelhos apresentem níveis de potencia através de uma chave seletora em numero de 2 ate 5 posições. 
Ganho.
Controle que esta relacionado diretamente com a amplitude do sinal na tela do aparelho ou amplificação do sinal recebido pelo cristal os aparelhos apresentam um ajuste fino e um grosseiro, calibrado em dB, num mesmo controle ou separados.
Escala.
As graduações na tela do aparelho podem ser modificadas conforme a necessidade de alcance. Para tanto a chave seletora de escolha vem calibrada em faixas fixas(ex: 10, 50, 250, ou 1000 mm ).
Velocidade de propagação.
Nos aparelhos dependendo do modelo e fabricante pode existir um controle da velocidade ou simplesmente um controle que trabalha junto com a escala do aparelho, no primeiro caso existe uma graduação de velocidade (m/s) em relação aos diferentes tipos de material que podem ser examinados por ultra-som.
Zeragem.
Consiste num controle que desloca igualmente todos os ecos existentes na tela. Tem a finalidade de posicionar a escala desejada alem de auxiliar na calibração.
Supressor de ruídos.
Consiste num controle que elimina na tela do aparelho ecos provenientes do interior do aparelho, do acoplamento ou da própria estrutura do material examinado, chamados de ecos espúrios ou comumente de grama. Tais ecos de baixa amplitude, às vezes prejudicam a analise das indicações relevantes.
Baterias.
Necessariamente todo aparelho deve conter no painel um indicador de carga das baterias, pois a maioria dos aparelhos possui baterias recarregáveis.
7.2 Descrição dos aparelhos medidores de espessura por ultra-som.
Os medidores de espessura por ultra-som podem se apresentar com circuitos digitais ou analógicos, e são aparelhos simples que medem o tempo do percurso sônico no interior do material, através da espessura, registrando no display o espaço percorrido, ou seja, a própria espessura. 
Operam com transdutores duplo-cristal, e possuem exatidão de décimos ou até centésimos dependendo do modelo.
Medidor de espessuras digital ultra-sônico.
São aparelhos bastante úteis para medição de espessuras de chapas, tubos, taxas de corrosão em equipamentos industriais, porém para a obtenção de bons resultados, é necessária sua calibração antes do uso, usando blocos com espessuras calibradas e de mesmo material a ser medido, com o ajuste correto da velocidade de propagação do som do aparelho.
O instrumento deve ser ajustado para a faixa de espessura a ser medida usando o bloco padrão graduado e calibrado, construído com material de mesma velocidade e atenuação sônica do material a ser medido.
Os aparelhos modernos medidores de espessura digitais, são dotados de circuitos de memória que podem armazenar centenas de dados referentes a espessuras medidas e após, conectando a impressora, pode-se obter um relatório completo das medidas efetuadas e as condições usadas.
7.3 Cuidados referentes à calibração.
O operador deverá realizar uma recalibração dos instrumentos e acessórios, sempre que:
- Houver trocas de transdutores no decorrer da inspeção.
- Transcorrer 90 minutos com o aparelho ligado.
- O aparelho for desligado.
- Houver troca de operadores.
7.3.1 Cuidados no uso de transdutores angulares.
As sapatas de acrílico dos transdutores angulares são fabricadas para proporcionar ângulos de transmissão bem definidos.
Entretanto o uso contínuo, e o conseqüente desgaste das sapatas, poderão alterar a desempenho do transdutor.
Tal problema poderá ser agravado quando a pressão do dedo do operador sobre o transdutor incidir nas bordas dos mesmos, fazendo com que o desgaste ocorra de modo irregular, alterando significativamente o angulo nominal.
7.3.2 Cuidados no manuseio dos controles do aparelho.
Os potenciômetros dos controles, de um modo geral, são dotados de um sistema de trava que tem a finalidade de não variai a calibração do aparelho durante o uso. Portanto , quando se quer modificar a calibração do aparelho , deve-se destravar o potenciômetro, pois caso contrario o mesmo será danificado.
7.3.3 Cuidados com a bateria.
Em geral os aparelhos são dotados de baterias recarregáveis, que necessitam carga após o uso. Como regra prática, o tempo de carga deverá se o dobro do período de trabalho do aparelho.
7.3.4 Cuidados com os cabos coaxiais.
Os cabos de ligação dos transdutores, apesar de resistentes, são acoplados em conectores através de condutores internos muito finos, que rompem com facilidade mesmo com o uso normal. É importante que os cabos sejam verificados, ao iniciar os trabalhos de inspeção.
7.3.5 Cuidados com alta temperatura.
Os cristais piezo-elétricos, suportam temperaturas de até 120º (no caso do Titanato de Bário tempo máximo de 5 segundos), dependendo das condições e tipo de cristal.
Entretanto altas temperaturas afetam as propriedades piezo-elétricas, podendo até deixar de exibi-las. Nestecaso a temperatura particular é denominada de “temperatura Curie”.
CAPITULO 8
FORMAS DE APRESENTAÇÃO.
Capitulo 8 - Formas de apresentação.
A tela do aparelho de ultra-som pode apresentar-se de três formas básicas A-SCAN, B-SCAN e C-SCAN o mesmo deve incorporar circuitos eletrônicos especiais para cada forma de apresentação. Assim serão identificadas no aparelho quais as formas de apresentação disponíveis para uso.
8.1 A-Scan
Neste tipo de apresentação a tela do aparelho mostra a forma tradicional de visualização da tela, ou seja, na forma de ecos de reflexão.
8.2 B-Scan
Neste tipo de apresentação, a tela do aparelho mostra a seção transversal da peça,e portanto a visualização da peça é feita em corte. 
Este tipo de apresentação não é convencional, e somente aparelhos dotados de funções especiais são capazes de mostrar esta forma de apresentação.
8.3 C-Scan
Este tipo de apresentação não é convencional, e somente aparelhos dotados de funções especiais são capazes de mostrar esta forma de apresentação.
Neste tipo de apresentação a tela do aparelho mostra a peça no sentido "planta" ou seja a vista de cima da peça. A representação C-Scan abaixo foi obtida a partir da varredura automática da superfície de um bloco de calibração.
8.4 P-Scan.
Neste tipo de apresentação a varredura é efetuada conectando um sistema eletrônico de coordenadas X,Y denominado “encoder” fixado na peça, que emite um sinal ao aparelho de ultra-som sempre que um ciclo do ensaio for completado (por exemplo varredura no sentido da largura ou do comprimento da peça) e uma mudança da região de varredura é requerida.
O mesmo equipamento de ultra-som também pode fornecer na tela outras apresentações, como a acima mostrada. Podemos ver a representação B-Scan no centro, e acima a representação A-Scan mostrando a altura do eco de interface no ponto de cruzamento das coordenadas x,y do plano da peça.
CAPITULO 9
MEDIÇÃO DE ESPESSURAS.
Capítulo 9 – Medição de Espessuras.
9.1 Introdução.
A medição de espessuras por ultra-som é uma forma simples e segura de verificação das condições físicas de um dado material no que se refere à espessura mínima aceitável de acordo com a norma de construção, projeto ou código de referencia de um determinado equipamento ou peça.
9.2 Calibração do sistema de ensaio.
Os aparelhos de medição de espessura por ultra-som devem ter a velocidade sônica ajustada para o material a ser medido e também devem ser calibrados em blocos específicos que tem suas espessuras relacionadas com o material a ser medido conforme o desenho abaixo. 
Exemplo: 
Para medir a espessura de uma peca de aço carbono que tem a espessura nominal de 5,0 mm.
1- Escolha o cabeçote de acordo com o procedimento.
2- Ajuste a velocidade do som no aparelho (neste caso 5920m/s).
3- Acople o transdutor ao bloco padrão, e utilizando o controle de zero do aparelho ajuste a leitura indicada na tela do aparelho para a espessura nominal do bloco neste caso 5,0mm.
A espessura a ser medida deve estar na faixa de +/- 25% da espessura de calibração.
Exemplo: Se a calibração for efetuada em um bloco padrão de 100 mm de espessura o conjunto aparelho cabeçote esta calibrado pra medir espessuras de 75 a 125 mm.
9.3 Medição de Espessura a Frio
Definição: é toda medição realizada em temperaturas de ate 60° sem a necessidade de utilização de acoplantes especiais e cabeçotes especiais.
9.4 Medição de Espessura a Quente.
Definição: é toda medição realizada em temperaturas acima de 60° com a necessidade de utilização de acoplantes e cabeçotes especiais, que variam de acordo com a temperatura da peca a ser medida, existem 2 métodos a serem utilizados como descrito nas principais normas e códigos vigentes.
9.4.1 Método A: Este método pode ser aplicado quando se quer obter uma idéia do valor da espessura. Como a velocidade ultra-sonica diminui 1m/seg./°C com o aumento da temperatura, a espessura aproximada deve ser obtida aplicando-se a seguinte formula:
Ea = Emq x (Vsa – kT)
 Vsa
Onde:
Ea = espessura aproximada (mm);
Emq = espessura medida a quente (mm);
Vsa = velocidade ultra – sônica no bloco a temperatura ambiente (m/s);
T = diferença de temperatura da superfície do bloco e do material inspecionado em (°C);
K = constante de redução da velocidade em função do aumento da temperatura igual a 1m/seg./°C.
9.4.2 Método B: este método deve ser empregado quando se quer obter valores precisos de medição de espessura. O aparelho deve ser calibrado com 2 blocos padrão, sendo um na temperatura ambiente e outro na temperatura a quente na mesma espessura. Para calcular o valor o fator de correção, deve-se dividir o valor da espessura a frio pelo valor da espessura a quente. Para calcular a espessura real, deve-se multiplicar o valor da espessura medida a quente pelo fator de correção.
É importante saber que os cristais normalmente utilizados nos transdutores (Titanato de Bário) não suportam altas temperaturas e, portanto a medição deve ser feita de forma rápida (Maximo 5 segundos) com resfriamento subseqüente em água.
9.4.3 Preparação da superfície.
As superfícies devem ser lisas, livres de óxido, carepa, tinta, sujeira e rebarbas ou qualquer outra substancia que possa afetar o resultado da medição.
Quando necessário a superfície devera ser preparada numa área mínima de 25,0mm de diâmetro.
Para aços inoxidáveis, as ferramentas de preparação devem ser de aço inoxidável ou revestidas com esse material e os discos de corte e esmerilhamento devem ter alma de nylon ou similar.
Os blocos utilizados devem ser do mesmo material e tratamento térmico da peça a ser medido.
9.4.4 Temperatura da superfície.
A temperatura da superfície deve estar na faixa de 10 a 450°C.
9.4.5 Acoplante.
Como acoplante devem se utilizados graxa, óleo, glicerina ou metil-celulose dissolvido em água.
 Em superfícies com temperatura elevada (> 60° C), o acoplante utilizado deve ser apropriado para a temperatura de medição e deve ser aplicado no cabeçote e não diretamente na peca.
Quando o acoplante for aplicado em superfícies de aço inoxidável austenitico, o mesmo deve possuir certificado de analise do teor de cloro e flúor.(para evitar contaminação do material) 
A analise deve ser realizada da seguinte forma:
Colocar 50g do acoplante numa placa Petri descoberta de 150mm de diâmetro para evaporar em temperatura de 90 a 100°C por 60 minutos. Caso o resíduo for maior ou igual a 0,0025g, o mesmo devera ser analisado de acordo com as normas ASTM D 808 ou SE – 165.
O teor de cloro somado ao de flúor não deve exceder a 1% do resíduo em peso.
CAPITULO 10
INSPEÇÃO DE CHAPAS.
Capítulo 10 – Inspeção de Chapas.
10.1 Introdução.
A inspeção de chapas laminadas ou cladeadas de aço carbono ou baixa liga por ultra-som, tem por objetivo a detecção de descontinuidades orientadas de forma paralela a superfície em exame como dupla – laminação, segregações e descolamento de clad.
10.2 Calibração do Sistema de Ensaio.
10.2.1 Verificação da linearidade vertical (controle de ganho).
A verificação deve ser realizada da seguinte forma: Utilizando um cabeçote normal ajusta-se um dos ecos de fundo proveniente de um bloco de calibração (K1 ou K2) a 100% da altura da tela do aparelho. Varia-se o ganho na quantidade de decibéis indicada na tabela abaixo, a linearidade e considerada aceitável, se os valores de amplitude obtidos através desta sistemática se encontrarem dentro dos limites estabelecidos na referida tabela.
	Ajuste da indicação em % da altura total da tela.
	Variação do controle de ganho.
	Limites da indicação em % da altura da tela.
	100
	- 6 dB
	44 a 56
	100
	- 12 dB
	22 a 28
	100
	- 18 dB
	11 a 14
Gabarito para verificação da linearidade vertical.
O gabarito deve ser feito de material plástico transparente e deve ser construído para cada modelo de aparelho.
10.2.2 Verificação da linearidade horizontal.
A linearidade horizontal (resolução da escala dedistância) deve ser verificada da seguinte forma:
Utilizando um cabeçote normal e colocando-se no mínimo 4 ecos na tela do aparelho provenientes de um bloco padrão (K1 ou K2) verifica-se o posicionamento dos mesmos na linha de base de acordo com a escala previamente ajustada, a linearidade é considerada aceitável quando o desvio máximo dos ecos em relação as posições previstas for de + / - 2% 
Exemplo: numa escala de 100,0mm como indicado no desenho abaixo os ecos provenientes do bloco de calibração K2 utilizando a espessura de 25,0 apareceram nas seguintes posições 12,5 divisões, 25 divisões, 37,5 divisões e por ultimo 50 divisões o primeiro eco esta 0,5 divisões fora do previsto, mas, como temos uma tolerância de + / - 2% (1 divisão) a linearidade horizontal deste aparelho esta aceitável.
 
10.2.3 Verificação da resolução dos cabeçotes.
Para verificar a resolução dos cabeçotes normais ou duplo cristal é necessário posiciona-los no bloco K1 conforme a figura abaixo, a resolução e considerada aceitável quando a distância entre o pico e o vale do eco, aqui representada por H é superior a 50% da altura total do eco.
10.2.4 Calibração da escala horizontal.
A calibração da escala horizontal para cabeçotes normais deve ser feita utilizando-se os blocos padrão K1 ou K2. Atendendo no mínimo a 2 vezes a espessura da chapa a ser ensaiada. Para cabeçotes duplo-cristal devem ser utilizadas 2 espessuras diferentes.
como segue:
Para inspecionar uma chapa com 25,0 mm de espessura a escala mínima é de 50,0mm.
Cabeçote normal.
1- ajuste o aparelho para operar com cabeçote mono – cristal.
2 - Com o auxilio do controle de ganho coloque o primeiro eco de fundo do bloco K 1 a 80% da altura da tela do aparelho.
3 - Com o auxilio do ajuste de velocidade, do controle de escala e do controle do zero posicione o eco na tela do aparelho na posição correspondente a um percurso sônico de 25mm confira a posição dos demais ecos na tela do aparelho e a escala estará pronta para inspeção.
Nota: 
No ecograma acima podemos perceber do lado esquerdo da tela do aparelho a indicação referente ao pico inicial.
Cabeçote duplo-cristal.
1- ajuste o aparelho para operar com cabeçote duplo - cristal.
2 - Com o auxilio do controle de ganho ajuste o primeiro eco de fundo do bloco K 2 a 80% da altura da tela do aparelho.
3 - Com o auxilio do ajuste de velocidade, do controle de escala e do controle do zero posicione o eco na tela do aparelho na posição correspondente a um percurso sônico de 12,5mm.
4 - Com o auxilio do ajuste de velocidade, do controle de escala e do controle do zero posicione o eco na tela do aparelho na posição correspondente a um percurso sônico de 25 mm confira a posição do eco na tela do aparelho e a escala estará pronta para inspeção.
Nota: 
No ecograma acima podemos perceber que do lado esquerdo da tela do aparelho não existe a indicação referente ao pico inicial, pois estamos utilizando um cabeçote duplo-cristal.
10.2.5 Calibração da sensibilidade.
Cabeçote normal – Para chapas com espessuras menores ou iguais a 25,0 mm, ajustar segundo eco de fundo entre 75 e 100% da altura da tela (fig. 1). Para chapas com espessura maior que 25,0 mm ajustar o primeiro eco de fundo entre 75 e 100% (fig. 2).
Figura 1
Figura 2
Nota: faz-se necessário a utilização do segundo eco de fundo na inspeção de chapas com espessura inferior a 25,0mm devido à interferência do pico inicial, indicação muito pronunciada quando utilizamos cabeçotes normais por causa do campo próximo e das indicações geradas pelo acoplamento.
Cabeçote duplo-cristal – Ajuste o eco de fundo da chapa entre 75 e 100% da altura da tela durante a calibração da sensibilidade.
A calibração citada acima deve ser realizada em uma região reconhecidamente isenta de descontinuidades, durante a calibração da sensibilidade o cabeçote deve varrer uma distancia de no mínimo 150 mm na superfície da peca. 
10.3 Dimensionamento de descontinuidades.
A seguir descrevemos o método mais aplicado para o dimensionamento de descontinuidades, a técnica da queda dos 6 dB como segue:
Ao detectar a descontinuidade ajustar o eco do ponto de maior refletividade a 80% da altura da tela (figura 1), mover o cabeçote ao longo da descontinuidade ate que a amplitude “caia” a 40% da altura da tela (figura 2), o centro do transdutor indica uma das bordas da descontinuidade, o mesmo método deve ser aplicado na direção oposta determinando a outra borda (figura 3).
Ponto de maior refletividade da descontinuidade. (figura 1)
Aplicação da técnica dos 6dB na borda da descontinuidade. (figura 2)
Aplicação da técnica dos 6dB na outra borda da descontinuidade. (figura 3)
10.4 Acoplante.
Como acoplante podemos utilizar água, óleo ou uma solução de carboxi - metil - celulose dissolvido em água.
10.5 Técnica de varredura.
Deve ser empregada à técnica descrita no procedimento de ensaio PR-015 como segue:
1- A varredura deve ser contínua ao longo de linhas demarcadas na chapa, segundo uma das três opções seguintes:
2- As linhas de varredura devem ser medidas a partir do centro, ou de um dos cantos da chapa, devendo ser varrido um percurso adicional ao longo de todas as bordas da chapa, numa distância não superior a 50mm das mesmas.
3- Se a varredura por reticulado detectar ao longo de uma determinada linha uma completa perda de reflexão de fundo, acompanhada de indicações contínuas, todas as áreas dos quadrados adjacentes a essa indicação devem ser varridas continuamente.
4- Se a varredura por percursos paralelos detectar uma completa perda de reflexão de fundo, acompanhada por indicações contínuas, toda a área de um quadrado de 258mm de lado, com centro nesta indicação,deve ser varrida completamente.
5- Quando a superfície a ser inspecionada for inferior a 0,5m2 ou o objetivo da inspeção é a verificação da ligação de chapas cladeadas, a varredura deverá ser realizada em 100% da área da chapa.
6- Em chapas cladeadas, a varredura deve ser feita pelo lado do clad, com uma sobreposição de no mínimo 10% da largura útil do cabeçote.
7- A velocidade de varredura não deve exceder 150mm/s.
8- A varredura pode ser executada com cabeçote duplo-cristal para a detecção e dimensionamento de descontinuidades.
10.6 Critério de aceitação e registro de descontinuidades.
Deve ser empregado o critério de aceitação e registro descrito no procedimento PR-015 como segue:
1- Qualquer indicação de descontinuidade que cause perda de 100% do eco de fundo ou que apresente uma reflexão igual ou maior que 50% da tela deverão ser dimensionadas e registradas em relatório. Para chapas cladeadas deverá ser dimensionado e registrado qualquer descolamento que cause perda do eco de fundo, acompanhado do aparecimento do eco da interface do clad com a chapa de aço carbono.
CAPITULO 11
INSPEÇÃO DE SOLDAS
Capítulo 11 – Inspeção de Soldas.
11.1 Introdução.
O objetivo da inspeção de soldas por ultra-som é detectar e avaliar descontinuidades no metal de base, no metal depositado e na zona termicamente afetada, descontinuidades estas que de acordo com o código de fabricação, norma de referencia ou projeto tornam a peca imprópria para o uso. O ensaio por ultra-som em juntas soldadas é uma ferramenta indispensável nas obras de construção, montagem e manutenção devido à ampla faixa de espessuras e geometrias que podem ser inspecionadas com esse método. 
11.2 Dados necessários sobre a inspeção.
Antes de qualquer exame é necessário coletar os dados a respeito da especificação do metal de base, dimensões e forma do chanfro, espessura do metal de base, processo de soldagem, fase da inspeção (antes ou depois do tratamento térmico), critério para analise das descontinuidades detectadas e método de calibração do sistema de ensaio (Procedimento de ensaio aplicável). 
11.3 Seleção dos parâmetros do exame.
Inúmeros são os parâmetros ou variáveis a serem escolhidos para a realização do exame por ultra-som, tais parâmetros deverão ser selecionados pelo operador levando em conta os tamanhos e tipos de defeitosa serem detectados, tipo de material, geometria ou forma da peca ou secção a ser examinada, especificações de fabricação e inspeção.
Como vimos no capitulo 7 existem varias técnicas de exame a serem utilizadas, neste capitulo trataremos apenas da inspeção de soldas por ultra-som utilizando a técnica do pulso-eco com apresentação A-SCAN. 
11.4 Estudo do Cabeçote Angular Método de Localização de Descontinuidades.
Como vimos anteriormente o ângulo indicado no cabeçote angular () corresponde ao ângulo de refração do ultra-som no aço medido a partir da normal com a superfície de contato como mostra a figura abaixo.
Localização de descontinuidades.
A determinação da localização de descontinuidades é realizada a partir de regras simples de trigonometria, já que o ângulo de refração é conhecido, no caso dos cabeçotes angulares o percurso sônico (PS) lido na tela do aparelho refere-se à hipotenusa do triangulo retângulo conforme o desenho abaixo:
Avaliação de indicação sem reflexão na superfície oposta a de contato.
Onde:
PS = hipotenusa (Percurso sônico).
DP = cateto oposto (Distancia projetada). 
PF = cateto adjacente (Profundidade).
Exemplo:
Para a situação mostrada o percurso sônico lido na tela do aparelho é de 24,5mm calcule a (DP) e (PF) da indicação encontrada com um ângulo de 60°.
Temos:
PS x seno  = co (DP)
PS x co-seno  = ca (PF)
24,5 x 0,866 = 21,21mm (DP)
24,5 x 0,500= 12,25mm (PF)
A distancia projetada aqui chamada de DP é a distancia do index (ponto de emissão do som no cabeçote), até o ponto onde o som esta sendo refletido pela indicação.
A profundidade é a distancia da superfície do material ou peça que esta sendo examinado ate o ponto onde o som esta sendo refletido pela indicação.
Nota: O percurso sônico desde a sua saída do transdutor até a primeira reflexão na superfície oposta é denominado meio-pulo e é calculado através da relação:
Meio pulo = e 
 cos 
Onde:
e = espessura do material
 = ângulo de refração
Avaliação de indicação com reflexão na superfície oposta a de contato (pulo).
Quando uma indicação for detectada apos a reflexão do ultra-som na superfície oposta (depois do meio - pulo) as regras para determinação da localização são muito parecidas. Porem é necessário fazer uma projeção da junta como indicado na figura acima e para efeito de calculo da PF é necessário multiplicar a espessura por 2 e subtrair o valor da PF encontrada.
Exemplo:
Para a situação mostrada acima supondo que o percurso sônico lido na tela do aparelho seja de 74,5mm calcule a (DP) e (PF) da indicação encontrada com um ângulo de 60°.
Temos:
PS x seno  = co (DP)
PS x co-seno  = ca (PF)
74.5 x 0,866 = 64,51mm (DP)
74,5 x 0,500= 37,25mm (PF) 
Nota:
Neste caso especifico deve ser utilizada a formula para indicações detectadas com mais que “ meio pulo” então teremos:
 (e x 2) - PF= profundidade real
(25 x 2) – 37,25 = profundidade real
50 - 37,5 = 12,25
PF real=12,25mm.
11.5 Calibração do sistema de ensaio.
O sistema de ensaio é calibrado com base em blocos padrão e blocos de referencia como segue:
11.5.1Linearidade vertical e horizontal.
A linearidade vertical e horizontal deve ser verificada com um cabeçote normal como indicado no capitulo 10, item 10.2.
11.5.2 Verificação do ponto de emissão em cabeçotes angulares (index).
Para verificação do index devemos posicionar o cabeçote angular no bloco K1conforme a figura abaixo.
Movimentando o cabeçote para frente e para trás, encontramos o ponto de maior refletividade e marcamos o ponto de emissão como indicado na figura.
11.5.3 Verificação do ângulo real do cabeçote.
Para verificação do ângulo real devemos posicionar o cabeçote angular no bloco K1conforme a figura abaixo, observando a graduação correspondente ao ângulo nominal.
Movimentando o cabeçote para frente e para trás, encontramos o ponto de maior refletividade e marcamos como indicado na figura o ângulo real do cabeçote, o desvio máximo aceitável é de + - 2 ° do ângulo nominal.
11.5.4 Verificação da resolução para cabeçote angular.
A resolução deve ser verificada posicionando o cabeçote no bloco como mostrado na figura abaixo de forma a se obter 2 ecos provenientes de raios distintos conforme a tabela.
O cabeçote deve ser movimentado de forma a se obter os ecos com a mesma amplitude.
O cabeçote apresenta boa resolução quando a separação entre os ecos ocorre na metade da amplitude total ou em ponto mais baixo conforme a figura abaixo.
Bloco para verificação da resolução do cabeçote angular.
	Freqüência do cabeçote.
	 Degrau recomendado
	4 MHz
	2mm
	2,25 MHz
	3mm
	2 MHz
	4mm
11.5.5 Escala mínima.
Antes da calibração da escala deve ser feita a medição de espessura, pois a partir da espessura do metal de base determinaremos a escala mínima e a área de varredura, os ângulos de inspeção serão determinados a partir da espessura e do ângulo do bisel como segue.
Exemplo:
Numa junta com 25 mm de espessura qual a escala mínima a ser utilizada para inspeção com o cabeçote de 60°.
Para determinarmos a escala mínima de alcance utilizamos a equação abaixo.
Escala mínima = e . (2 ou 3)
 cos 
onde:
e = espessura do metal de base.
cos = co-seno do ângulo de refração (neste caso o co-seno de 60°)
(2 ou 3) = 1 pulo ou 1 pulo e meio.
Escala mínima = 25 . 2 
 0,500
 Escala mínima para espessura de 25mm com cabeçote de 60° = 100,00 mm
Nota:
O que determina se multiplicaremos o resultado por 2 ou 3, é a necessidade da utilização de um pulo ou um pulo e meio como segue:
Para utilizarmos apenas um pulo, a DP de meio-pulo tem que ser ≥ do que a soma de X+Y.
Ex:
Supondo que a peça a ser inspecionada tem 25mm de espessura, que X tem 12mm e que Y tem 15mm e que estamos utilizando um cabeçote de 45º temos.
X+Y= 27
DP = e x tg 
DP = 25,0 x 1
DP = 25,0 mm
A figura abaixo mostra claramente que o feixe sônico não atinge a raiz da solda.
Ao utilizar um pulo e meio é eliminada a interferência de X+Y conforme a figura abaixo.
11.5.6 Escolha do ângulo dos cabeçotes.
O ângulo ideal do cabeçote para inspeção de soldas é aquele que incide o mais perpendicular a face do bisel como mostrado na figura abaixo.
Para inspeção de soldas temos que utilizar pelo menos 2 ângulos diferentes.
A maioria dos procedimentos indica o ângulo a ser utilizado na inspeção a partir da espessura do metal de base, mas não podemos deixar de observar a relação entre o ângulo do bisel e o ângulo do feixe sônico.
11.5.7 Calibração da escala de distância.
Para calibração da escala de distância devem ser utilizados os blocos K1 ou K2 como segue:
Após definir a escala a ser utilizada, avaliar entre o bloco K1 e K2 o que melhor se aplica. 
O Bloco K1 só deve ser utilizado na calibração de escalas superiores a 200 mm.
Para calibração da escala deve haver no mínimo 2 ecos na tela do aparelho.
Calibração da escala de distância no bloco K1
Para calibração da escala de distancia no bloco K1 devemos posicionar o cabeçote angular de acordo com a figura abaixo maximizando o eco referente ao raio de 100 mm, com o auxilio do controle de velocidade e do zero posicionar o eco na tela do aparelho na posição prevista para o percurso de 100 mm, confira a posição dos demais ecos na tela do aparelho e a escala estará pronta para inspeção. Ex: escala de 200mm.
Calibração da escala de distância no bloco K2
Para calibração da escala de distancia no bloco K2 devemos posicionar o cabeçote angular de acordo com a figura abaixo, maximizando o eco referente ao raio de 25mm (fig. 1), com o auxilio do controle de velocidade e do zero posicionar o eco na tela do aparelho na posição prevista para o percurso de 25 mm,quando o cabeçote angular é colocado nessa posição na tela do aparelho de ultra-som aparecerá o eco referente ao raio de 25 mm e outro eco na marca de 100mm da escala