ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS - ULTRASSOM

1. O que são Ensaios Não Destrutivos?

Como o próprio nome já diz, Ensaios Não Destrutivos (END) são técnicas utilizadas na inspeção de materiais e equipamentos sem destruir ou danifica-los, sendo executadas nas etapas de fabricação, construção, montagem e manutenção. 

Os Ensaios Não Destrutivos estão entre as principais ferramentas do controle da qualidade e monitoramento de materiais e componentes e são amplamente utilizados nos mais variados setores industriais, entre eles petróleo / petroquímico, químico, aeroespacial, siderúrgico, naval, eletromecânico e de papel e celulose, alimentício, etc. 

Os Ensaios Não Destrutivos contribuem para o monitoramento da qualidade dos bens e serviços, redução de custo, preservação da vida e do meio ambiente, sendo fator de competitividade para as empresas que os utilizam. Além de ser uma peça fundamental guiar estudos que tem como objetivo principal a elevação dos índices de confiabilidade dos equipamentos industriais. 

Os Ensaios Não Destrutivos incluem métodos capazes de proporcionar informações a respeito do teor de defeitos de um determinado produto, das características tecnológicas de um material, ou ainda, da monitoração da degradação em serviço de componentes, equipamentos e estruturas. 

1.1 Vantagens dos Ensaios Não Destrutivos:

- Permitem inspecionar 100% de um componente; 

- Fornecem resultados relativamente a todo o volume de uma peça; 

- Contribuem para melhorar o projeto de uma peça; 

- Previnem a ocorrência de falhas em serviço; 

- Permitem a detecção e caracterização de defeitos; 

- Permitem fazer a caracterização de materiais; 

- Permitem fazer a sua caracterização metrológica por verificação das dimensões. 

A classificação dos ensaios não destrutivos pode ser feita segundo vários critérios, isto é, em função da sua aplicação, dos princípios físicos e da sua capacidade de detecção. 

- Detecção de defeitos; 

- Caracterização de materiais; 

- Metrologia – fazem a verificação das dimensões.

Também são utilizados para determinar características, propriedades (ensaios físico - químicos), dimensões (ensaios metrológicos) ou comportamento de peças ou equipamentos (ensaios funcionais). 

Para obter resultados satisfatórios e válidos, os seguintes itens devem ser considerados como elementos fundamentais para os ensaios:

- Pessoal treinado, qualificado e certificado.

- Equipamentos calibrados.

- Procedimentos de execução de ensaios qualificados com base em normas e critérios de aceitação previamente definidos e estabelecido. 

Além do uso industrial, tem crescido significativamente a aplicação dos END para a conservação de obras de arte, assim como na agropecuária – controle da camada de gordura de bovinos e suínos – e a própria utilização, largamente difundida, na medicina. 

Comparativamente, podemos afirmar que o “controle da qualidade” que o médico faz de um corpo humano, na avaliação da saúde ou da patologia de um paciente, é o mesmo aplicado na indústria, só que para materiais e produtos. 

2. Ensaio por Ultrassom - END

O som se origina da vibração de um material, podendo ser agudo ou grave com frequências muito baixas, de 20Hz (infrassom) ou com frequências muito altas, acima de 20kHz (ultrassom). Quanto à natureza, as ondas podem ser classificadas em mecânicas, que precisam de um meio material para se propagar, como o som de uma corda de violão que se propaga através do ar, ou podem ser ondas eletromagnéticas que não precisam de um meio para se propagar, como raio X e ondas de rádio. A velocidade de propagação das ondas sonoras nos materiais depende do meio condutor e do sentido de vibração (ondas transversais e longitudinais). Na Tabela 1.1, é possível observar valores de velocidade de propagação em diferentes meios materiais.

As ondas utilizadas no ensaio de ultrassom utilizam frequências da ordem de 0,5MHz a 25MHz (500.000Hz a 25.000.000MHz) que são produzidas através de um transdutor. Os cristais piezelétricos são materiais que têm capacidade de converter pressão mecânica em tensão elétrica e vice-versa. São usados nos transdutores para converter um tipo de energia em outra. Neste caso converte a energia elétrica de excitação em mecânica de vibração com a mesma frequência da elétrica, ou seja, absorve a energia mecânica e transforma em energia elétrica. Os tipos principais de transdutores são: reto ou normal, o angular e o duplo-cristal. Existem também transdutores com dezenas (10 a 256), de pequenos cristais ligados a circuitos com capacidade de controle e funcionamento independentes.

2.1 Princípio Básico de Funcionamento

O princípio básico de funcionamento, está indicado na Figura 1.5, consiste na emissão de uma onde mecânica por um transdutor (a), a partir do momento em que esta onda é emitida o aparelho começa a contar o tempo. Ao incidir na descontinuidade ocorre uma reflexão da onda que retorna ao transdutor (b), e gera um sinal elétrico, que é processado e mostrado na tela do aparelho de análise (d), sendo a posição do eco proporcional ao caminho percorrido pelo som até a descontinuidade da peça. 

2.2 Métodos de inspeção:

O ensaio de ultrassom pode ser realizado utilizando uma das três técnicas de inspeção: 

• Técnica de impulso-eco ou pulso-eco

Utiliza um único transdutor acoplado a um dos lados do material. É possível verificar a dimensão, a localização e a profundidade da descontinuidade na peça. 

• Técnica de transparência

Um transdutor que emite e outro que recebe o sinal sonoro, acoplados perfeitamente e alinhados em lados opostos da peça. Serve para identificar a presença da falha e é indicada para peças de menor dimensão com acesso pelos dois lados. 

• Técnica de Imersão

Transdutor de imersão à prova d’água para que a peça fique mergulhada no líquido, permitindo um acoplamento completo com variações de distância e de direção do feixe de som. Deve haver uma perfeita ligação entre o transdutor e a peça, evitando a presença de ar responsável por impedância acústica, por isso usam-se líquidos acoplantes que reduzem esse efeito indesejado. A escolha depende da rugosidade (acabamento), tipo e condições técnicas da peça (material, forma, dimensões e posição da varredura). 

2.3 Vantagens e Desvantagens

Apresenta como vantagem uma boa sensibilidade na detecção de descontinuidades internas. Para isso não requer planos especiais de segurança e/ou quaisquer acessórios para a sua execução. Diferentemente do ensaio por radiografia, não necessita de revelação de um filme para obter os resultados. Estes podem ser obtidos apenas pela análise dos dados mostrados na tela do equipamento. Como principal limitação esse método exige forte investimento em treinamento do responsável pela realização da análise, a fim de que ele interprete de forma eficiente os resultados. 

2.4 Conclusão

Apesar de um custo de implantação alto em relação à alguns ensaios não destrutivos mais simples, a técnica de Inspeção por Ultrassom é muito utilizada atualmente devido sua grande eficácia na detecção de qualquer tipo de falha de material: dupla laminação, bolha, poro, trinca, descontinuidades de solda, entre outros... 

Há a aplicação dessa técnica na Indústria também para medição de espessuras em materiais onde há a propagação das ondas transversais e longitudinais (materiais ferrosos na grande maioria das vezes). 

" Sempre utilizo a técnica de Ultrassom para avaliar espessuras de equipamentos e analisar a qualidade da solda, uma das vantagens se dá pelo fato de que, com o cabeçote correto, conseguimos inspecionar um equipamento mesmo que ele esteja em operação normal, o que nos poupa tempo de parada de máquina. Outro fator importante é que ele é um ensaio para se diagnosticar o Corpo de Prova sem destruí-lo ou danificá-lo, e os resultados obtidos são fiéis a realidade com alto valor de precisão e exatidão. " 

[Thiago Martorini, 2018] 

3. Referências

ANDREUCCI, R. Ultrassom. [S.l.: s.n.], 2008. Disponível em: . Acesso em: 25 jun. 2010.
BRITISH INSTITUTE OF NON-DESTRUCTIVE TESTING. Disponível em: . Acesso em: 10 jul. 2009.
TELECURSO 2000. Ensaios de Materiais. São Paulo: Globo.
ANDREUCCI, R. Ensaio não destrutivo por ultrassom. Ed. Jan/2011.
MARTORINI, THIAGO MINORU SHIRAGA. Em jun/2018.

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Escrito por: Thiago Martorini

Estudante de Engenharia Mecânica, Técnico em Eletromecânica, Inspetor de Ultrassom Nível 2, Inspetor de Caldeiras, Vasos de Pressão e Tubulações. 

Inspetor de Equipamentos na empresa J R Martorini Engenharia, amante da Mecânica e do conhecimento Técnico, com objetivo em contribuir tecnicamente com o crescimento dos amigos e leitores. Obrigado e bom estudo a todos!