45006988 Presentacion Arreglo de Fases

- Introducción al Ultrasonido por Arreglo de Fases -

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Tutorial Básico de Phased Array

Introducción

Introducción

- ¿Qué es el Arreglo de Fases? Introducción:

Desde los años 80’s, la tecnología de arreglo de fases por  ultrasonido ha sido transportada desde el campo médico al sector  industrial. A mediados de la década, los materiales compuestos se desarrollaron y permitieron la fabricación de transductores de arreglo de fases de formas complejas. En los años 90´s la tecnología de arreglo de fases se incorporó como un nuevo método de ensayos no destructivos (evaluación no destructiva). La mayoría de las aplicaciones desde 1980 y hasta 1992 tuvieron efecto en recipientes a presión, en el campo nuclear y componentes de turbinas.

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- ¿Qué es el Arreglo de Fases? Introducción: La tecnología de arreglo de fases por ultrasonido (evaluaciones no destructivas) se ha utilizado para resolver algunos problemas como: 1. Detectar grietas localizadas a diferentes profundidades con diferentes orientaciones utilizando un solo probador en una sola posición. 2.

Para detectar pequeñas grietas producidas por SCC (stress corrosion cracking) en algunos componentes como turbinas.

3.

Donde se requiere incrementar la exactitud en detección, localización, tamaño, y orientación de defectos críticos.

4.

Donde se requiere proporcionar reportes de fácil interpretación e inmediata documentación. Soporte Técnico

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- ¿Qué es el Arreglo de Fases? ¿Qué es el arreglo de fase por ultrasonido?

Básicamente el arreglo de fase por ultrasonido incorpora probadores con elementos múltiples (cristales) con un control por  computadora de cada elemento en tiempo para obtener imágenes de tiempo real y simplificar el método de prueba no destructiva.  Arreglo de Fases UT

UT Convencional Soporte Técnico

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- ¿Qué es el Arreglo de Fases? •

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•

La tecnología de arreglo de fases es la habilidad de modificar  electrónicamente las características acústicas del palpador  Las modificaciones al palpador se realizan introduciendo retardos de tiempo en las señales enviadas (pulso) y recibidas (eco) por los elementos individuales de un arreglo Cualquier técnica ultrasónica para detección y medición de defectos puede ser aplicada utilizando palpadores de arreglo de fases

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- ¿Por qué utilizar Arreglo de Fases? Las mayores ventajas que proporciona la técnica de arreglo de fases por ultrasonido están alrededor de: 1.

Velocidad. La tecnología de arreglo de fases permite barridos electrónicos, los cuales típicamente son de mayor velocidad y exactitud que los barridos manuales.

2.

Flexibilidad. Un probador de arreglo de fases, puede cubrir  una amplia gama de aplicaciones a diferencia del método convencional.

3.

Configuración electrónica. Las calibraciones se cargan en forma sencilla como archivos. Los parámetros son fácilmente configurados por PC.

4.

Reportes y registros. Los registros son permanentes y fácil de interpretar y se obtienen de forma inmediata. Soporte Técnico

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- ¿Por qué utilizar Arreglo de Fases? •

Se pueden realizar barridos electrónicos de alta velocidad sin que se tenga que mover la pieza

•

Se mejoran la capacidades de inspección a través del control por software de las características del haz ultrasónico

•

Inspección usando múltiples ángulos con el uso de un solo palpador controlado electrónicamente

•

Varias configuraciones: P/E, Tandem

•

Gran flexibilidad de inspección en geometrías complejas  –

Optimización de la distancia de focalización

 –

Optimización del ángulo de inspección Soporte Técnico

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Palpadores de Arreglo de Fases

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- Palpadores de Arreglo de Fases La fabricación del palpador de arreglo de fases es similar a la de un palpador convencional  Acoplamiento acústico Material piezoeléctrico Material de respaldo

Cable de hasta 128 alambres coaxiales

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- Palpadores de Arreglo de Fases •

Un palpador de arreglo de fases puede ser comparado con un palpador de un solo elemento cuya área activa ha sido subdividida en pequeños segmentos o elementos. Cuando se conecta a un instrumento de arreglo de fase, la dirección y focalización del haz ultrasónico puede ser cambiado en cada repetición de pulso por medio de la pulsación individual de elementos a tiempos ligeramente diferentes o en un orden diferente Soporte Técnico

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- Palpadores de Arreglo de Fases ¿Por qué es diferente un palpador de arreglo de fase? La diferencia entre el palpador de arreglo de fases y el palpador  convencional es el número de cristales o elementos contenidos dentro del palpador. Un palpador convencional contiene un elemento y palpador de arreglo de fase tiene múltiples elementos. Cada palpador de arreglo de fase puede ser configurado de diferentes formas como: 1. 2. 3. 4.

 Anular  – un anillo de elementos concentricos 1D lineal plano  – elementos que se posiciona lado a lado en fila. 2D Matricial  – elementos posicionados lado a lado en columnas múltiples Circular  – elementos con forma de anillo Soporte Técnico

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- Palpadores de Arreglo de Fases  Arreglo lineal plano •

•

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Características únicas  – Arreglo de configuración simple  – Direccionamiento del haz en un eje Aplicaciones  – Punto focal variable  – Angulo variable  – Se puede montar sobre una zapata  – Pruebas de inmersión  – Amplia cobertura del haz

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- Palpadores de Arreglo de Fases  Arreglo Dual (TR) •

•

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Características únicas  – 2 arreglos lineales en una sola carcasa  – Ángulo superior fijo (distancia focal) Aplicaciones  – Inspección en la superficie cercana  – Inspección de materiales de grano burdo  – Ángulo variable del haz

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- Palpadores de Arreglo de Fases  Arreglo lineal curvo •

•

Características únicas  – Cóncavo o convexo  – Radio fijo o curvatura Aplicaciones  – Tuberías  – Inspección de diámetros internos y externos  – Longitud focal variable  – Ángulo variable

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- Palpadores de Arreglo de Fases  Arreglo anular  •

•

Características únicas  – Elementos anulares concéntricos  – Pueden ser curvos esfericamente para obtener  una pre-focalización Aplicaciones  – Inspección de lingotes  – Inmersión  – Punto focal variable

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Características del Arreglo de Fases

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- Como funciona el Arreglo de Fases  Arreglo de Fases

 Arreglo Convenciona l

pulsador/ pulsador/ receptor  receptor 

versus

Palpador Convencional Soporte Técnico

retardo retardo

p/r  p/r 

retardo retardo

p/r  p/r 

  z retardo retardo   a    H    l   e retardo retardo    d   n    ó    i   c   a   m retardo retardo   r   o    F

p/r  p/r 

retardo retardo

p/r  p/r 

retardo retardo

p/r  p/r 

p/r  p/r 

      .

      .

      .

      .

      .

      .

      .

      .

      .

p/r  p/r 

 Arreglo de Fases Phasor XS

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- Como funciona el Arreglo de Fases Pequeños elementos que se excitan individualmente aplicándoles un retardo de tiempo para crear el efecto deseado: focalización y ángulo específicos.

Tiempo

Frente de Onda

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- Como funciona el Arreglo de Fases ¿Qué es una ley focal? Una ley focal es el cálculo matemático que determina los requerimientos de la configuración ultrasónica ( retardo pulsador/receptor) para el ángulo de un haz específico. La cantidad óptima de leyes focales es el balance entre la velocidad de rastreo y la resolución de la imagen. El Phasor XS tiene un total de 128 leyes focales para 16 elementos activos y ofrece una gran resolución para muchas aplicaciones industriales. Las 128 leyes focales están disponibles en barrido lineal y sectorial y aseguran una velocidad de actualización de 20 cuadros/segundo la cual es la mínima para realizar una inspección manual. Soporte Técnico

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- Focalización del Haz Ultrasónico Con ultrasonido convencional para focalizar un haz ultrasónico se necesita usar un lente o elemento curvo. Y para cambiar la distancia de focalización se deben utilizar diferentes palpadores.

Haz ultrasónico convencional focalizado Soporte Técnico

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- Focalización del Haz Ultrasónico Con el arreglo de fases para focalizar un haz ultrasónico se necesita solamente aplicar retardos de tiempo a cada uno de los elementos para formar el haz a la distancia de focalización deseada.

Focalización electrónica del haz ultrasónico Soporte Técnico

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- Focalización del Haz Ultrasónico El punto focal también puede ser modificado electrónicamente

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- Variación del ángulo del Haz Ultrasónico Con ultrasonido convencional para cambiar el ángulo de un haz ultrasónico se necesita usar diferentes palpadores o zapatas.

Haz ultrasónico convencional con diferentes ángulos de refracción Soporte Técnico

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- Variación del ángulo del Haz Ultrasónico Con el arreglo de fases para cambiar el ángulo de un haz ultrasónico se necesita solamente aplicar retardos de tiempo a cada uno de los elementos para generar el ángulo deseado, sin tener  que cambiar la zapata o el palpador .

Generación electrónica de diferentes ángulos del haz ultrasónico Soporte Técnico

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- Variación del ángulo del Haz Ultrasónico Con el sistema de arreglo de fases se puede cambiar el ángulo del haz ultrasónico de forma electrónica

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- Variación del ángulo y focalización del Haz Ultrasónico Con el sistema de arreglo de fases se pueden cambiar el ángulo del haz ultrasónico y el punto focal al mismo tiempo de forma electrónica

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Barridos en Arreglo de Fases

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- Barrido Electrónico Con ultrasonido convencional para realizar el barrido ultrasónico de una pieza se debe mover físicamente el palpador .

Movimiento del palpador para realizar el barrido de una pieza

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- Barrido Electrónico Con arreglo de fases se puede realizar un barrido electrónico sin tener que mover físicamente el palpador , utilizando lo que se conoce como palpador  virtual. Palpador virtual : El número de elementos individuales excitados como un grupo para crear el haz ultrasónico con las características deseadas (apertura).

 Agrupamiento de cristales para realizar un barrido electrónico Soporte Técnico

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- Barrido Electrónico Los arreglos también pueden formarse para realizar barridos en superficies curvas

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- Barrido Lineal -

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- Barrido Sectorial •

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El barrido sectorial es la habilidad para barrer un sector completo de volumen sin movimiento del transductor. Útil para inspecciones de geometrías complejas, o aquellas con restricciones de espacio Combina las ventajas de un haz ultrasónico amplio y/o múltiples palpadores focalizados en un solo sensor de arreglo de fases

Imagen de un barrido sectorial

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- Barrido Sectorial -

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 Aplicaciones de Inspección

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- Inspección de geometrías complejas Seis zonas de un eje son inspeccionadas en un giro utilizando seis palpadores de arreglo de fases

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- Inspección de soldaduras -

Pr obador P A

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- Inspección de soldaduras -

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- Inspección de turbinas Grietas en turbina •

Raíces de alabes en turbina: inspección usando barrido sectorial y difracción para determinar tamaño de grieta

H3 H4

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Ventajas del Detector de Fallas Ultrasónico Phasor XS

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- Puntos clave del instrumento  –

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Construido como un Krautkramer  • Pesa menos de 4 Kg. (8 lb.) • A prueba de descargas eléctricas, polvo y resistente al agua Equipo convencional • Se convierte en un detector de fallas convencional con solo presionar una tecla Fácil de utilizar  • Los menús son sencillos como los del USN60 • Pantalla VGA de alto contraste de 6.5” (diagonal ) • Conector con seguro para el transductor  • Transductores de dialogo inteligente Soporte Técnico

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Sencillo y fácil de usar 

Con solo presionar esta tecla lo convierte en un equipo de ultrasonido convencional

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- Permite mejorar la probabilidad de detectar  defectos (POD) Las fallas son algunas veces optimizadas a diferentes ángulos de los típicamente utilizados por el operador. El Arreglo Fases disminuye la probabilidad de descartar  una falla debido al error del operador.

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- Mayor rapidez en la inspección Ejemplo de inspección de soldadura (minutos) 18

45

El Arreglo de Fases ahorra tiempo en los barridos y las mediciones

20

9

19

7 7  Ajustes

3 Barrido

Medición

Total

 Ajustes

Convencional

Barrido

Medición

Total

Arreglo de Fases

Reduzca los tiempos de inspección hasta un 50%

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- Mediciones rápidas y precisas Profundida d real de un barreno lateral

Y Y

Incremento de la precisión en un 40% (basado en pruebas iniciales) Obtención reproducible y reportable de las pruebas de cálculo de la medición. Soporte Técnico

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- Mediciones rápidas y precisas  –

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Medición rápida y segura • Dos diferentes cursores en X-Y para la localización y tamaño del defecto • Compuertas múltiples • Corrección del ángulo y del volumen • Detección automática del ángulo optimizado dentro de las compuertas Lecturas en tiempo real • Modo de congelamiento de datos • El nivel III puede verificar la inspección Soporte Técnico

Modificación de la ganancia: en tiempo real para la lectura en pantalla

Los parámetros son definidos por  el usuario en los cuadros de lecturas (el ángulo del haz se muestra en números pequeños

El cursor del ángulo es selecionable dependiendo el ángulo de evaluación

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El resultado mostrado corresponde al ángulo seleccionado

Las etiquetas de las reglas indican la posición vertical y Horizontal en la prueba

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- Accesorios con mayor versatilidad UT Convencional usando múltiples transductores

Haga más con menos. Equivalente a un transductor PA de 4 MHz y 16 elementos Y Y

Un transductor de Arreglo de Fases realiza el trabajo de múltiples transductores convencionales & combinación de zapatas. Este mejor preparado para operaciones fuera de estándar y emergencias. Soporte Técnico

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