2. Modos de Generación de Ondas de Sonido

La energía ultrasónica se propaga por medio de vibración de las partículas del material. La dirección en la que vibran las partículas con respecto a la dirección de propagación de la onda ultrasónica depende del Modo de Onda.

Las formas de propagación de ondas son:

  • Ondas longitudinales o de compresión.
  • Ondas transversales o de corte.
  • Ondas superficiales o de Rayleigh.
  • Ondas de placa o de Lamb.

 

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ONDAS LONGITUDINALES

También llamadas “Ondas de Comprensión”. La vibración de las partículas del medio es “PARALELA” con respecto a la dirección de propagación de la onda (efecto dominó). Esta forma de onda puede propagarse a través de sólidos y líquidos.

ondas longitudinales

ONDAS TRANSVERSALES

También llamadas “Ondas de Corte”. La vibración de las partículas del medio es “PERPENDICULAR” con respecto a la dirección de propagación de la onda (ola en el mar). Esta forma de onda se propaga solamente a través de sólidos. Su velocidad es de aproximadamente la mitad de la velocidad de las ondas longitudinales.

ondas transversales

ONDAS SUPERFICIALES

También conocidas como “Ondas de Rayleigh”. El movimiento de las partículas, de la superficie o cercanas a ella, es elíptico. Sólo se propagan en sólidos. Su velocidad es de aproximadamente 90% de la velocidad de las ondas transversales. Adecuadas para detectar discontinuidades superficiales. Su energía decae rápidamente debajo de la superficie hasta una profundidad de aproximadamente una longitud de onda.

ondas superficiales

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ONDAS LAMB

La capacidad de las ondas de lamb de moverse en las placas delgadas lo hace aplicables a una amplia variedad de problemas que requieren la detección de discontinuidades subsuperficiales. El primer modo no revela discontinuidades subsuperficiales debido a que su energía está contenida cerca de la superficie, como las ondas superficiales.

Cuando se desea que la energía se desplace una distancia considerable a lo largo de la placa o donde se requiere la detección de las discontinuidades subsuperficiales, la aplicación de ajustes en la frecuencia pueden producir velocidades cerca de la del modo longitudinal. Estos modos son útiles para las pruebas de inmersión en tubos de paredes delgadas, discontinuidades internas en placas, determinación de tamaño de grano, ensayos de soldaduras en placas finas y tubos.

ondas lamb

ONDAS GUIADAS

Una onda superficial se introduce en un material que tiene un espesor igual a menos tres longitudes de onda de ultrasonido, resulta un tipo diferente de onda. El material comienza a vibrar como una placa debido a que la onda abarca todo el material. Cuando esto ocurre, las reglas normales de velocidad de la onda dejan de aplicarse. La velocidad ya no depende únicamente del tipo de material y del tipo de onda. En su lugar, la velocidad de la onda que se produce está influenciada por la frecuencia de la onda, en suma con el ángulo de incidencia y el tipo de material logrando mayor alcance que el ultrasonido longitudinal, este tipo de inspección recibe el nombre ultrasonido de largo alcance. La teoría que describe las ondas de lamb fue desarrollado por Horace lamb en 1916 y por lo tanto lleva su nombre Ondas de Lamb.

El Ultrasonido de Largo Alcance se basa en la generación de ondas de placa u ondas de Lamb. Estas, con frecuencias en el rango de los KHz, se propagan acorde a la interacción de las ondas de superficie generadas por las reflexiones (con cierto ángulo de incidencia particular) de un haz ultrasónico en las caras de una placa suficientemente fina.

Hay dos tipos generales de Ondas lamb, “Symmetrical” en función de la forma en que las partículas se mueven en el material y “Asymmetrical” como la onda se mueve a lo largo de la placa. Ambos tipos se muestran en la siguiente figura.

lamb simetricas asimetricas

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Modos de ondas placa

Cada tipo de Onda Lamb tiene un número infinito de modos que la onda puede alcanzar. Estos modos dependen de tres factores: la frecuencia de la onda, el ángulo de incidencia y el material. Estos modos se diferencian por la manera en que las partículas del material están en movimiento.

modos ondas placas