AULA ENSAIO DE ULTRA SOM

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ENSAIO ULTRASOM
 - Os morcegos por terem uma visão nula localizam-se pelo ultrassom pois ao emitirem ondas ultrassônicas recebem o eco do retorno do que há a frente;
- Os sons audíveis pelo ouvido possuem uma fonte emissora, receptora e um meio de propagação;
- Isso acontece devido o som se originar da vibração de um material, que é transmitido pelo ar e levado em forma de ondas sonoras até a fonte receptora.
 
O ensaio por ultrassom é um dos principais métodos de ensaio não destrutivo pois permite inspecionar todo volume da peça.
O QUE SÃO ONDAS?
Se jogarmos uma pedra em uma lagoa em que a água está em repouso, ocorrerá uma perturbação que se propagara em todas as direções da superfície. Caso exista alguma rolha nesta lagoa e jogarmos a pedra novamente, a rolha acompanhará a oscilação para cima e para baixo (isto é, verticalmente), mas não se movimentará. As ondas de propagarão horizontalmente.
Onda, é uma perturbação que se propaga através de um meio e transmite energia, mas não matéria.
 
Podemos classificar as ondas quanto a natureza e o sentido das vibrações:
Mecânica: Precisam de um meio material para se propagar (através das partículas) como a corda de um violão. A onda sonora propaga-se através do ar (No vácuo o som de uma campainha não se propaga porque não haverá um meio para se propagar)
Eletromagnética: Não necessitam de um meio material para se propagar como luz, ondas de rádio, raio-x, raios gama (...) no vácuo vemos a luz (ondas luminosas) porque não precisamos de um meio material.
Quanto ao sentido de vibração:
Transversais: Na onda transversal, as partículas vibram em uma direção perpendicular da propagação da onda como as cordas de um violão.
Longitudinais: As partículas vibram na mesma direção da propagação da onda.
(Partículas de um material sólido liquido ou gasoso)
A velocidade de propagação de uma onda longitudinal é maior que uma onda transversal.
ELEMENTOS DE UMA ONDA
Amplitude: É a distancia entre a linha de repouso e a crista.
Crista: São os pontos mais altos da onda (picos).
Vales: São os pontos mais baixos da onda.
Comprimento da onda: É a distância de uma crista a outra ou de um vale ao outro.
Ciclo: Movimento completo de um ponto qualquer da onda saindo do ponto original e voltando a ela.
Velocidade de propagação: A velocidade de propagação de uma onda é a função do meio que ela percorre.
Velocidade de propagação do som no ar = 330 m/s
 
Frequência: É o numero de ciclos por tempo. 
F = Ciclo/Tempo = Hz (Hertz)
Quilohertz = 1*103 Hz
Megahertz = 1*106 Hz
O som audível ao ser humano está entre 20 Hz e 20000 Hz
- Sons abaixo de 20Hz são denominados infrassons
- Sons acima de 20000Hz são denominados ultrassons
PRODUÇÃO DO ULTRASSOM
- Produzimos o ultrassom através de cristais piezoelétricos como sulfato de lítio, titanato de bário e quartzo;
- Observaram que determinados materiais piezoelétricos, quando submetidos e cargas mecânicas cortadas em lâminas geravam cargas elétricas na superfície;
- Fizeram o contrário e ao aplicar cargas elétricas nestes materiais, em sua superfície originavam deformações;
- Ao se aplicar uma corrente alternada em alta frequência o cristal vibrara na mesma frequência gerando o ultrassom.
- No receptor ocorre o inverso, o ultrassom fará o cristal vibrar gerando um sinal elétrico de alta frequência. Usa-se frequências de 0,5 MHz a 25 MHz, para os ensaios não destrutivos.
APLICAÇÃO DO ULTRASSOM
- É usado amplamente na indústria por conseguir determinar/detectar descontinuidades em todo volume do material e poder ser ensaiado em metais ferrosos, não ferrosos e não metais.
- Consiste em fazer com que o ultrassom emitido por um transdutor percorra o material ensaiado verificando os erros/descontinuidades recebidos de volta pelo mesmo ou outro transdutor.
 
Transdutor:
É conhecido como cabeçote, é o equipamento que converte um tipo de energia em outros como o microfone e o alto falante, nós os utilizamos para converter energia elétrica em mecânica (de vibração) ou vice versa.
Parâmetros dos transdutores
São subdivididos em categorias: Ângulo de emissão, Ângulo de recepção do ultrassom e sua função que pode ser emissor ou receptor.
Quanto ao ângulo de emissão/recepção do ultrassom
- Normais: Emitem e/ou recebem o ultrassom perpendicularmente à sua superfície.
- Angulares: Emitem e/ou receber o ultrassom obliquamente à sua superfície.
Quanto à função, os transdutores podem ser:
Monocristal: Possuem apenas um cristal piezoelétrico. 
- Só o emissor de ondas ultrassônicas;
- Só receptor de ondas ultrassônicas só trabalha com o caso acima;
- Emissor + receptor de ondas ultrassônicas (ele emite e recebe as ondas ultrassônicas sincronizadas).
Duplo cristal: O mesmo transdutor possui um cristal para recepção e outro para emitir o ultrassom.
CARACTERISTICAS DOS TRANSDUTORES
Tamanho do cristal piezoelétrico: Possuem cerca de 5 a 25 mm de diâmetro (nos transdutores angulares se utilizam cristais retangulares).
Frequência: Existem transdutores com frequência de 0,5 - 25 MHz e de 1 - 6 MHz (faixa de aplicação dependendo do material)
Amortecimento mecânico: É o elemento amortecedor que suprime as vibrações indesejáveis do material.
Face protetora: Os elementos de contato com a peça geralmente feitas de películas de material plástico.
Carcaça: Elemento que acomoda todo conjunto e facilita o manuseio.
Elementos elétricos: Contatos elétricos que ligam o cristal piezoelétrico ao elemento de engate do cabo coaxial e a bobina geradora de frequência.
Acoplante: Como o ultrassom deve passar do transdutor para a peça com o mínimo de interferência, existe a necessidade de ter um meio que diminui isso, a este chamamos de elemento acoplante como óleo, água, glicerina, graxa, nylon, borracha, etc...
METODO DE ENSAIO
Ensaio por contato direto: O acoplante é colocado em pequena quantidade entre a peça e o cabeçote, formando uma película. 
Ensaio por imersão: A peça e o cabeçote são mergulhados em um liquido geralmente água, obtendo-se um ótimo acoplante. 
Vantagens:
- Localização precisa das descontinuidades sem a necessidade de processos intermediários (sem precisar revelar);
- Alta sensibilidade para detectar pequenas descontinuidades;
- Maior penetração para detectar descontinuidades internas da peça;
- Respostas imediatas;
Desvantagens
- Bons conhecimentos técnicos do operador;
- Atenção durante o ensaio;
- Manutenção/Padrões de calibração;
- Necessidade de aplicar substâncias entre o equipamento ensaiado e a peça.
Exercícios:
1. As ondas são classificadas quanto a sua natureza em mecânica e eletromagnética e quanto ao sentido de vibração em longitudinais e transversais
2. Os sons com frequência acima de 20000 Hz são denominados ultrassom
3. A velocidade de propagação de uma onda longitudinal é maior do que uma onda transversal
4. Para analisar materiais diferentes devemos sempre calibrar o aparelho, pois a velocidade de propagação muda de um material para outro
5. Os cristais piezoelétricos vibram quando submetidos a uma corrente alternada
6. Os transdutores podem ser classificados quanto ao ângulo de emissão/recepção do ultrassom em normal e angular e quanto à função monocristal e duplo cristal