Corrección de la Medición de Espesor por Aumento de Temperatura
La corrección de la Medición de Espesor por Aumento de Temperatura es un tema de medición de espesores por ultrasonido convencional, cuando se va a realizar la medición de espesores se ajusta el equipo con un bloque escalonado a temperatura ambiente, sin embargo, no todas las mediciones se realizan en equipos que operan a temperatura ambiente.
Lo primero que tenemos que tener bien claro en nuestra mente es que la lectura al medir sobre un equipo caliente está desviada, es errónea y debemos de corregirla. Mira el video aquí.
Importancia de la Velocidad de Propagación de la Onda de Ultrasonido en la Medición de Espesores
Antes de iniciar con la corrección de la medición de Espesor por aumento de Temperatura, te muestro este ejemplo de corrección de espesor por propagación de Ultrasonido en diferentes materiales. Este es un ejemplo de una práctica de correlación en mi curso de Ultrasonido Industrial Nivel 1, donde le pedimos a los participantes que realicen el ajuste del equipo con un bloque de acero al carbono y que midan el espesor de este bloque IIW.
Cuando el participante mide el espesor del bloque IIW y obtiene 1.000 pulgadas, confirma que su ajuste está bien hecho (porque ese es el espesor del bloque).
Sin embargo, también le pedimos que midan el espesor del inserto de plexiglás del bloque IIW. Cuando el participante realiza esta medición, se da cuenta de que la lectura es ilógica, es una lectura muy gruesa (casi 2 pulgadas).
Aquí el participante empieza a interiorizar que la velocidad de propagación de este material (plexiglás) es diferente a la velocidad de propagación del acero (con la cual realizó el ajuste de su equipo).
Tabla de Correlación de Velocidades
La velocidad de propagación de la onda en el Plexiglás es de 2700 m/s mientras que en el Acero es de 5900 m/s. Entonces, como la velocidad es más lenta, el ESPESOR ESTÁ SOBREDIMENSIONADO.
Una vez que obtiene la lectura le pedimos que entre a esta pequeña gráfica de correlación entre velocidades de propagación y factores de corrección.
En el caso de la práctica se entra con la velocidad de 2700 m/s, que es la velocidad de propagación de la onda ultrasónica en el plexiglás y obtiene un factor de 0.458.
Lo único que tiene que hacer el participante es multiplicar ese factor por la lectura que obtiene en el equipo. Cuando hace esta multiplicación se da cuenta de que obtiene el espesor real de ese inserto de plexiglás.
Caso Práctico para Corregir la Lectura de Espesor Obtenida
Para aprender cómo realizar la corrección de la lectura de espesor por aumento de temperatura, les presento este caso práctico, es un caso extremo, donde se ajusta el equipo medidor de espesores con un bloque al carbono a una temperatura ambiente de 20 °C y se va a medir un recipiente sujeto a presión que está operando a 460 °C y se obtiene una lectura de 0.580 pulgadas.
Como mencionamos anteriormente, la lectura obtenida al medir sobre un equipo caliente está desviada, es errónea y debemos de corregirla.
Gráfica: Velocidad de Propagación vs Temperatura
Con esto en mente podemos volver a nuestro caso práctico. Lo primero que quiero mostrarles es esta gráfica de Velocidad de Propagación contra el aumento de Temperatura.
Como podemos ver en esta curva, a medida que aumenta la temperatura, la velocidad de propagación de la onda ultrasónica disminuye.
Cada material puede tener una curva descriptiva diferente. Para nuestro caso podríamos entrar aquí con la temperatura de 460 °C, interceptar la curva y obtener la velocidad de propagación de la onda ultrasónica. En este caso es de 5600 m/s, es decir, la onda no se está moviendo a 5900 m/s. Es más lenta, por lo cual, desde aquí, podemos entender que la lectura de espesor estamos obteniendo está sobredimensionada.
Método 1: Corrección con Velocidad de Propagación Conocida
Entramos a la tabla de factores de Correlación con esta velocidad de propagación de 5600 y obtenemos un factor de corrección de 0.950. Entonces multiplicamos nuestra lectura obtenida de 0.580 pulgadas por ese factor de correlación y obtenemos un espesor real de 0.551 pulgadas. Como se dan cuenta, hay una desviación de aproximadamente 29 milésimas de pulgada.
Método 2: Ecuación del HandBook
Buscando un poco más sobre cómo corregir la lectura obtenida, leí el HandBook de Ultrasonido y encontré esta nota.
Dice que las inspecciones que se realizan en servicio, en muchos casos, son realizadas a altas temperaturas. Cuando las calibraciones no son realizadas a altas temperaturas, se debe realizar una compensación por temperatura para asegurar la exactitud de las lecturas.
Aquí te dejo este procedimiento utilizado para la corrección de nuestro caso práctico. Recuerda que la lectura obtenida debe estar en metros y la temperatura en °C.
Método 3: Regla ASME Sección V
En el ASME Sección V encontré una regla que dice que los materiales a alta temperatura de hasta 540 °C pueden ser medidos con instrumentos especiales para compensación para alta temperatura, palpadolores especiales y con acoplantes especiales.
La normalización de las lecturas de espesor aparente es requerida. Una regla general comúnmente usada dice que la lectura de espesor aparente obtenida de las paredes de acero con elevadas temperaturas es muy gruesa, por un factor de aproximadamente un 1% por cada 55 °C.
Entonces, si el instrumento fue estandarizado con un material similar a 20 °C y si la lectura fue obtenida con una superficie con una temperatura de 460 °C, el espesor aparente debe ser reducido por un 8%. Esta corrección es un promedio para muchos tipos de aceros.
Entonces lo único que tenemos que hacer en nuestro caso práctico es restar este 8% de sobredimensionamiento a 0.580 pulgadas. Al hacer esto obtenemos 0.533 pulgadas.
Conclusiones para la Corrección de la Medición de Espesor por Aumento de Temperatura
- Cuando hacemos la corrección con un factor de correlación de velocidades, tenemos que el espesor real del componente es de 0.551 pulgadas, 29 milésimas de pulgada menos.
- La corrección con la ecuación del HandBook de Ultrasonido está muy cercana a la corrección anterior y se obtienen 0.557 pulgadas.
- La regla del ASME nos da 0.533 pulgadas.
Como conclusión podemos decir que a medida que aumenta la temperatura la velocidad de propagación de las ondas disminuye. Esto ocasiona que la lectura de espesor sea mayor que el espesor real del componente. Es decir, la lectura del equipo está sobredimensionando el espesor real.
Y por último podemos decir que la variación no es considera tan extrema. No es una variación muy grande, pero debe corregirse.
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