UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIAFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NGENHARIA MECÂNICA Ensaio de Emissão Acústica Disciplina: Ensaios Não Destrutivos Prof. Dr. Valtair Antonio Ferraresi Alunos: Gilcimar Pereira Diego Costa Correia Silva Definição É um fenômeno que ocorre quando uma descontinuidade é submetida à solicitação térmica ou mecânica. A técnica de Emissão Acústica (EA) é um método de ensaio não destrutivo (END). O princípio básico, no qual a técnica está fundamentada, é a detecção de ondas transientes geradas pelo processo de degradação do material. Esses sinais, ou ondas de tensão, são gerados quando o material é submetido a tensões mecânicas. INTRODUÇÃO Ondas geradas durante a emissão acústica: Figura 5: Esquema mostrando fonte de emissão acústica. emitindo ondas e as ondas refletidas sendo recebidas pelo sensor. . Formação de uma onda de emissão acústica . sendo os sinais digitalizados e arquivados para análise através de parâmetros representativos. Estes receptores passivos.INTRODUÇÃO A técnica consiste em captar a perturbação do meio. através de transdutores piezelétricos instalados de forma estacionária sobre a estrutura. transformam a energia mecânica em elétrica. estimulados pelas ondas mecânicas transientes. INTRODUÇÃO O exame de emissão acústica representa um rápido avanço e amadurecimento em métodos de ensaios não-destrutivos. detectar vazamentos e início de falhas em equipamentos mecânicos. de caracterizar o comportamento dos materiais. enfim. e. como por exemplo. . Tem demonstrado a capacidade de monitorar a integridade de estruturas. .INTRODUÇÃO O ensaio de emissão acústica difere dos demais ensaios nãodestrutivos em dois significantes aspectos: Primeiro. a energia que é detectada é libertada no interior do objeto em teste antes mesmo de ter sido identificada por outro ensaio nãodestrutivo. como ultra-sônico ou radiográfico. O crescimento de trinca e a deformação plástica são considerados as maiores fontes de emissão acústica. o ensaio de emissão acústica é capaz de detectar o processo dinâmico associado com a degradação da integridade estrutural. Segundo. Comparação do ensaio de emissão acústica (EA) com outros métodos de ensaios não destrutivos (END) . Limitações da técnica de Emissão Acústica. ser . complementada pelas técnicas não-destrutivas convencionais. Não é ainda uma técnica desenvolvida para o dimensionamento de descontinuidades devendo. A detecção de uma descontinuidade presente na estrutura é dependente do tipo de excitação induzida durante o ensaio. A grande quantidade de informações geradas durante o ensaio pode ocasionar uma dificuldade de análise. principalmente para as situações mais críticas de utilização. sempre que necessário. o que obriga a realização de estudos específicos. . Monitoração de processos de fabricação. Engenharia civil. Indústria de utilidades e nuclear. Soldagem.Aplicações do Ensaio de Emissão Acústica O ensaio de EA normalmente é baseado no processamento de sinais com frequência na faixa de 30 KHz a 1 MHz (banda larga). Indústria aeroespacial. Indústria aeroespacial. Engenharia biomédica. Indústria eletrônica. como: Indústria química e de petróleo. Com isso tem uma extensa gama de aplicações dentro da área de manutenção preditiva e inspeção de equipamentos. . Segundo todos os fenômenos que não estão relacionados com a microestrutura do material.Tipos de fonte de EA As fontes de emissão acústica divide-se em dois grupos: Primeiro envolve apenas os fenômenos microestruturais. (b) préamplificadores. (e) equipamento de emissão acústica – Spartam 2000. (d) PC computador. . (g) teclado.EQUIPAMENTO E ACESSÓRIOS DE EMISSÃO ACÚSTICA (a) sensores. (c) placa microprocessada para 4 canais. (f) monitor colorido. (h) cabos coaxiais de conexão dos sensores. (i) mouse. . sendo que os mais utilizados são os sensores piezelétricos que possuem frequência de ressonância e banda larga (30 KHz a 1 MHz). capacitivos e óticos. eletromagnéticos.SISTEMAS DE DETECÇÃO Sensores Os principais tipos de sensores são: os piezelétricos. A resposta de freqüência não deve variar mais do que 4 dB na freqüência de operação e na faixa de temperatura dos sensores . Caso o pré-amplificador seja de projeto diferencial. um mínimo de 40 dB de rejeição de ruído em modo comum deve ser proporcionado. ou no alojamento do sensor.Equipamento e Acessórios de Emissão Acústica Pré-amplificador O pré-amplificador deve ser montado na proximidade do sensor. Esta calibração deverá ser anual e seguir as referências de aceitação para cada modelo de equipamento conforme especificado pelo fabricante. contagens. Para a calibração em campo. Este sistema deverá injetar um sinal do tipo senoidal sincronizado de amplitude. préamplificador e sensibilidade do canal. duração e frequência.Calibração do Equipamento de Emissão Acústica Calibração de todo sistema de medição A calibração é realizada em laboratório através da geração de um sinal de emissão acústica simulado eletronicamente em cada entrada do amplificador principal. . pequenos geradores de sinais portáteis e transdutores de calibração podem ser conduzidos com o equipamento e usado para verificação periódica do sensor. energia e pico de amplitude. Deve-se realizar a calibração a uma temperatura entre 15°C a 27°C. A periodicidade da calibração e o critério de aceitação são os mesmos adotados para a calibração em laboratório. No mínimo esta calibração deverá ser capaz de verificar o limite de referência. a cada 60 mm repetir esta operação. diâmetro 0.000 mm. em cada canal. material ou estrutura partindo de uma referência. através da estrutura em teste. Esta avaliação é executada em campo antes de iniciar cada ensaio de emissão acústica. O resultado é considerado aprovado. Traçar uma curva amplitude versus distância. montar um sensor e traçar uma geratriz de comprimento de 3. quebrar um grafite de dureza 2H. . É a perda de energia por unidade de distância. Atenuação é a perda de amplitude com a distância em que as ondas propagam-se.3 mm a 20 mm do sensor e registrando a amplitude. sendo esta a curva característica de atenuação. caso as medições de pico de amplitude. não estejam variando mais que 4 dB. A queda de amplitude de um sinal típico deve ser determinado através do seguinte procedimento: selecionar uma região representativa ao longo do equipamento.Calibração do Equipamento de Emissão Acústica Caracterização da atenuação A atenuação é executada com critério para determinar o espaçamento entre sensores e o desempenho de cada canal. Parâmetros de Emissão Acústica Parâmetros de medição do sinal de EA . durante o amortecimento das emissões. Podem ser contadas emissões até o pico máximo do evento e também após.Parâmetros de Emissão Acústica Evento: Parte do sinal que excede a faixa limite estabelecida e pode ser usado para caracterizar uma atividade de Emissão Acústica com picos de intensidades registrados durante um determinado intervalo Contador de emissões: Número de vezes que são registrados os picos durante um evento. . amplitude = 118. tempo de subida =2. Energia: É definida como a área abaixo da curva e interpretada como a magnitude da fonte dos eventos durante os picos e é sensível a duração e amplitude dos eventos. Período de crescimento: intervalo de tempo do crescimento do evento até seu pico máximo.Parâmetros de Emissão Acústica Amplitude: Maior pico de voltagem registrado no evento. Duração: Intervalo de tempo que dura um evento.85 dB. Tempo de chegada = 3. contagens = 5. .35.14. Parâmetros de Emissão Acústica Valor RA: Parâmetro calculado a partir do período de crescimento dividido pela amplitude. Este valor RA pode ser usado para classificar os tipos de trincas. . com curta duração e uma energia inferior. com duração e energia maiores . que caracteriza-se como um sinal contínuo.Análise A figura 9 mostra um sinal de empolamento. que é um sinal abrupto. Afigura 8 mostra um sinal de uma trinca. 6 Kgf/mm2a 40ºC é possível verificar que foram registrados cinco picos sendo que o primeiro pico ocorreu em 853542.5 ms com decaimento característico de uma onda de EA e indicando se tratar do início de formação da trinca de hidrogênio. Tempo= . Os picos (2).5 ms (14.5 ms. é o instante final de ruptura do CP. (3) mostram o comportamento de propagação.5 ms. O pico (5).03 V e duração de 21.Análise Aplicando a Carga= 47. com duração de 49.98V. O quarto pico (4) indica a propagação final da trinca. 9. atingiu uma amplitude de 4. ocorrido aos 853642.2 min) do início do ensaio.