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5.
Guía para la selección de transductores
Influencias físicas en la selección de los transductores
La selección del transductor correcto para la aplicación depende sobre
todo del tamaño de áridos (grano) y de las dimensiones del objeto de
ensayo.
Efecto del tamaño de partícula
Inhomogeneidades (p. ej. partículas de áridos, huecos) en el hormigón
influyen en la propagación de algún pulso ultrasónico. Dispersarán la
señal. El efecto será muy intenso si el tamaño de los áridos es igual o
más grande que la longitud de onda de la señal ultrasónica. Esta influen-
cia podrá ser reducida significantemente seleccionando la frecuencia de
pulso de tal modo que la longitud de onda sea por lo menos dos veces
más grande que el tamaño de los áridos.
Asimismo, será muy difícil detectar alguna anomalía más pequeña que la
mitad de la longitud de onda.
Para rocas y otros materiales de grano fino, tales como cerámicas y ma-
dera, el tamaño de grano tiene menos importancia. Para tales materiales
el tamaño del objeto ensayado será el factor más significante.
Los mejores resultados en madera han sido obtenidos con 54 kHz.
Para cerámicas, el tamaño pequeño de la muestra y el grano fino signifi-
can que 250 kHz ó 500 kHz serán las frecuencias más usadas.
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Efecto del tamaño de muestra
La velocidad de pulso se reducirá significantemente si las
dimensiones laterales (perpendiculares a la dirección de
transmisión) son más pequeñas que la longitud de onda.
Las señales de alta frecuencia disponen de bordes mejor definidos y,
.
por lo tanto, facilitarán la identificación del inicio del pulso recibido. Sin
embargo, son más afectadas por dispersión. Una señal de 500 kHz tiene
una longitud de onda de alrededor de 7 mm (suponiendo que la veloci-
dad del sonido es de 3500 m/s) y es intensamente dispersada por los
áridos gruesos en hormigón, limitando la transmisión a un máximo de
unos pocos decímetros. Una señal de 24 kHz tiene una longitud de onda
de alrededor de 150 mm y prácticamente no es afectada por dispersión.
El máximo alcance de transmisión podrá ser de varios metros.
Longitud de onda del transductor
La longitud de onda es fácil de calcular:
Longitud de onda = velocidad de pulso ultrasónico / frecuencia
Para hormigón, la velocidad de pulso ultrasónico abarca desde 3000 m/s
(baja calidad) a 5000 m/s (alta calidad). Se ha usado un valor prome-
dio para hormigón ordinario de 3700 m/s (onda longitudinal) y 2500 m/s
(onda transversal) para computar las longitudes de onda, el tamaño de
áridos máximo y la dimensión lateral mínima del objeto de ensayo.
¡NOTA! Para mediciones ultrasónicas realizadas en roca, ASTM
D2845 recomienda una dimensión lateral mínima de 5 veces la
longitud de onda. También recomienda el uso de una longitud
de onda de por lo menos 3 veces el tamaño de grano promedio.
P. ej. una muestra de núcleo NX tiene un diámetro de 54.7 mm.
Para este tamaño de muestra se recomendaría una frecuen-
cia del transductor de 250 kHz ó 500 kHz a base de esta re-
comendación, (dependiendo de la velocidad de pulso de los
tipos de roca a ensayar). El tamaño de grano máximo sería de
5 mm ó 2.33 mm respectivamente.
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