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ENSAYO NO DESTRUCTIVO ULTRASONIDO NORMA ASTM C-597 ENSAYO NECESITA GRAN CONOCIMIENTO (Gomez - Leon, 2010) en su libro “Ultrasonidos Nivel II” de la Asociación de ensayos no destructivos (AEND) se detalla que la primera utilización importante conocida de los ultrasonidos fue realizada por Langvin durante la primera guerra mundial, para sondeos subacuáticos. El Ensayo por Ultrasonidos es un método de ensayo no destructivo que se fundamenta en el fenómeno de la reflexión de las ondas acústicas cuando se encuentran con discontinuidades en su propagación. Se basa en la medición de la propagación del sonido. Este se centra en la zona interna y superficial de la probeta.

Figura: equipo de ultra sonido (Henry, 2003). El método ultrasónico se basa en un fenómeno físico bien conocido: la propagación de ondas en un medio material. Es un método que se utiliza frecuentemente cuando se trata de determinar la uniformidad de un elemento, su espesor, su modulo elástico de Young ó de Coulomb. Sin embargo, el fenómeno se compleja cuando el medio de propagación (en nuestro caso el hormigón) es heterogéneo, y que las diferentes fases que le componen tienen diferentes propiedades elásticas relativas a la propagación de ondas. Esta heterogeneidad provoca un mal conocimiento de la forma del frente de onda y luego del camino seguido por la onda. ( Henry, 2003). USOS   

Conocer el grado de deterioro del hormigón Identificar coqueras internas y efectividad del proceso de compactación Encontrar propagación de fisuras, resistencia del hormigón (Hostalet, 1994)

MÉTODO DE LA VEOCIDAD DE PROPAGACIÓN ULTRASÓNICA El principio de funcionamiento de esta técnica consiste en un transductor transmisor electroacústico, que produce ondas de alta frecuencia que se encuentra en contacto con la superficie del hormigón. Estas atraviesan una distancia conocida hasta alcanzar a otro transductor receptor, que convierte la señal acústica en electrónica. (Ercolani, Ortega, & Señas, 2007). Una onda ultrasónica como todas las ondas de tipo mecánico necesita de un medio físico para propagarse, cuyas partículas permiten la transmisión de la dicha onda. En efecto la propagación es dada a los choques sucesivos de las partículas de este medio unas contra otras. Cada onda se caracteriza por su frente de onda, su polarización, la energía llevada, lo cual se relaciona con la capacidad de la onda a propagarse en un dicho material. El estudio de estas características es

casi indispensable para entender de una manera eficaz los resultados de los ensayos ultrasónicos, y la influencia de algunos factores como la humedad del hormigón ó la presencia de armadura de acero. (Henry, 2003). Un circuito electrónico mide el tiempo de tránsito, con el que se determina la Velocidad del Impulso Ultrasónico (VU). Para el hormigón endurecido, es posible demostrar teóricamente que cambios en la Velocidad de Propagación Ultrasónica, son proporcionales al contenido de cavidades, estructura de poros, fisuras y micro fisuras en el hormigón de ensayo. En términos generales, se puede decir que en los hormigones, a mayores Velocidades de Propagación se tienen mayores resistencias mecánicas. Por este motivo, esta es una de las técnicas más confiables y utilizadas como END. (Ercolani, Ortega, & Señas, 2007). Por lo tanto, podemos decir que la diferencia de la densidad del hormigón dará diferentes velocidades de propagación del pulso ultrasónico, traduciéndose en una mayor o menor resistencia.

Figura: Esquema del principio del ensayo del método ultrasónico (Henry, 2003). FUNCIONAMIENTO El concepto detrás de la tecnología es el de medir el tiempo de recorrido de ondas ultrasónicas en un medio, y correlacionarlas con las propiedades elásticas y la densidad del material. El tiempo de recorrido de las ondas ultrasónicas refleja la condición interna del área de prueba. En general, para una trayectoria dada, el tiempo de recorrido más alto se correlaciona con hormigón de baja calidad con más anomalías y deficiencias, mientras que el menor tiempo de recorrido se correlaciona con hormigón de alta calidad con menos anomalías. Una vez que la onda ultrasónica se propaga dentro del área de prueba, la onda se refleja en el límite de las anomalías, dando un mayor tiempo de recorrido. Esto da como resultado un mayor tiempo de transmisión (velocidades de onda más bajas) en hormigón de mala calidad y un menor tiempo de transmisión (velocidad de onda más alta) en hormigón de buena calidad. (Anónimo, 2017)

Figura: Tipos de transmisión de ondas ultrasónicas (Anónimo, 2017)

Asiendo referencia a la investigación realizada por Malhorta (Canadá, 1985) donde se pudo reconocerse lo siguientes rangos luego de realizados ensayos en laboratorio y correlacionados resultados. Según (Gómez - León, 2010) a la hora de clasificar las fuentes de generación de ultrasonidos parece apropiado realizarla en función de su frecuencia pudiéndose establecer entonces tres grandes grupos a saber:  Baja frecuencia: (comprendidos entre 10 y 100 KHz) siendo los que desde el punto de vista industrial tienen mayores aplicaciones.  Media frecuencia: (de un rango de 100 KHz a 10 MHz) de uso en aplicaciones terapéuticas.  Alta frecuencia: (abarca desde 1 MHz a 10 MHz) estando sus aplicaciones principales en fines médicos y aparatos de control no destructivo.

Figura: clasificación del hormigón según su velocidad (Leslie y Cheesman)

Figura: clasificación del hormigón según su velocidad (Agraval) Se debe registrar una tabla donde este la longitud en (mm), el tiempo en (seg), la velocidad en (m/seg), la densidad en (kg/m^3) y el módulo de Poisson.

Figura: datos teóricos (Anónimo,2019)

Realizar la grafica

Figura: distancia vs tiempo (Gomez - Leon, 2010) Y una figura que relacione la velocidad de pulso vs la resistencia

Figura: velocidad de pulso vs la resistencia (Gomez - Leon, 2010) Pudimos ver que la velocidad del ensayo da a conocer la clasificación del hormigón

Figura: resistencia a la compresión estimada (Anónimo,2019)

norma NIVEL DE COMPLEJIDAD

Precisión

TIPOS DE MUESTRA A ENSAYAR

RESULTADOS OBTENIDOS

ASTM C595 ASTM E1065M  Fácil ya que básicamente solo se debe saber como colocar los transductores y tomar la medida de la velocidad y según esta se clasificará el hormigón  Esta varía según la colocación de los transductores ya que estos dan mejor precisión cuando son colocados de manera directa  Se debe tener en cuenta que el tiempo que nos da el instrumento es en microsegundos  Se debe tener cuidado en el caso de el hormigón armado y tratar de no chocar con el acero  Cualquier estructura de hormigón teniendo en cuenta que el proceso de colocación de transductores cambiaría según sea el caso  El ensayo nos da el tiempo que tarda la onda y la velocidad (dependiendo del instrumento)

Ventajas

Desventajas

No destructivo

Motivación y formación previa del operario.

Evolución temporal de la velocidad.

Calidad de la ejecución (rugosidad de las superficies a ensayar).

Ahorro económico con un equipo barato y Influencia de las condiciones climáticas sobre el fraguado y el una vida útil prolongada. endurecimiento del hormigón. Poca interacción con el proceso Influencia de las sobre cargas de ejecución. constructivo. Estado de la superficie a ensayar in situ independientemente de la ejecución. Dispersión baja No permite estimar la resistencia sin establecer curvas de calibración. Propagación en medios heterogéneos mal conocida. Fallo de datos, depende del tipo de hormigón.

Precisión la precisión de este ensayo varia de acuerdo a la colocación de los transuctores en la superficie por lo mismo que siempre se recomienda colocarlos de manera directa ya que hace no hay interferencias en las ondas. La precisión en decimales de los valores de velocidad depende del instrumento a utilizarse, además se debe recordar que este aparato da el tiempo en microsegundos. Proceso A las probetas se debe calcular el peso las dimensiones y la densidad, así como ver el coeficiente de Poisson para obtener datos fidedignos, Tomar el contenido de humedad, la temperatura del concreto, la longitud de la trayectoria A esto la respuesta que nos da el instrumento ultrasónico. es el tiempo de transmisión de la onda en un medio determinado Verificar la calibración del equipo con ayuda de la barra de referencia Dar la velocidad del ensayo la cual depende de las dimensiones del elemento Colocar los trasductores en el concreto recordando que siempre que sea posibles esta medición debe ser directa. Y esto deben estar lejos del acero Se debe tomar la longitud de la trayectoria Anotar el tiempo y la velocidad que nos da el equipo. En algunos equipos solo nos da el tiempo entonces se aplica la siguiente fórmula

v=

I [m/s] t

Donde I es la longitud de la trayectoria y t el tiempo que se demoró en recorrerla Siempre se debe ver el tiempo en que unidad esta. Para el módulo de elasticidad se encuentra la siguiente fórmula

E= ρV

2

(1+v )(1−2 v) 1−v

V= velocidad del pulso ultrasónico (m/s) E= Módulo dinámico de elasticidad en MPa

ρ = Densidad del concreto en kg/m^3 v= módulo de Poisson recordemos que si se relaciona el modulo de elasticidad con la resistencia mecánica podemos estimar la resistencia del concreto

E=4700 √ f ´ c para el SI Se debe realizar tres mediciones

CONCLUSIÓN Concluyendo se debe destacar como primer punto fundamental, que el empleo del Ultrasonido para aplicaciones Industriales, como en el caso abordado, el estudio de la resistencia de materiales, vigas, columnas y estructuras en general empleados en la construcción, posee muchas más ventajas además que este tiene mayor precisión en comparación a otros ensayos no destructivos ya que su sensibilidad ayuda a descubrir defectos extremadamente pequeños y no es peligroso su utilización.

El END por ultrasonido es uno de los mas exactos que existe en esta clasificación, además que este no es dañino para la salud y resulta muy fácil realizarlo, así como tabular sus resultados, adicional a ello los valores de la resistencia son muy similares a la de la pistola winstor. Aunque debemos recordar que con este ensayo se puede encontrar mas propiedades y debemos recordar que es un gran método para descubrir las grietas que existe en el hormigón

REFERENCIAS Cómo UTILIZAR el INSTRUMENTO DE ULTRASONIDO - Ensayo NO DESTRUCTIVO de la RESISTENCIA del CONCRETO. (2019, 24 noviembre). [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=VSnMdihwGV8 Ercolani, G. D., Ortega, N. F., & Señas, L. (2007, October). Empleo de Ultrasonidos y Esclerometría en el diagnóstico de estructuras de hormigón afectadas por elevadas temperaturas. In Proceedings IV Conferencia Panamericana de END (pp. 1-10). Gómez de León, Eduardo “Ultrasonidos nivel II”, asociación ensayos no destructivos (AEND), Editorial Fundación Confemetal, 2.010. Henry, J. L. (2003). Optimización del control de la resistencia del hormigón de la obra de la depuradora del Besós mediante ultrasonidos. Hostalet Alba Francisco. (1994, septiembre). SITUACIÓN ACTUAL DE LAS TÉCNICAS DE ENSAYO NO DESTRUCTIVO DEL HORMIGÓN (N.o 433). INTEMAC. Malhotra. V.M, C. N. (2004). HANDBOOK ON NONDESTRUCTIVE TESTING OF CONCRETE. Philadelphia: CRC Press LLC Pellicer Llopis, V. (2014). Ensayos no destructivos en hormigón. Georradar y ultrasonidos (Doctoral dissertation). PRUEBAS ULTRASÓNICAS EN HORMIGÓN. (2017, http://www.incosuma.es/pruebas-ultrasonicas-hormigon/

11

julio).

INCOSUMA....