A análise por ultrassons é um tipo de ensaio não destrutivo. Estuda a propagação de ondas sonoras nos materiais testados, o que possibilita a deteção de falhas profundas. Ao longo deste artigo vamos explorar o potencial da análise por ultrassons como instrumento de monitorização da condição e como método de manutenção preditiva.
Como funciona a análise por ultrassons?
Existem várias técnicas de análise por ultrassons. No seu cerne, funcionam todas da mesma maneira: há um transdutor que se liga a um detetor de falhas ou máquina de diagnóstico (que é um recetor de impulsos e um osciloscópio). Normalmente, o transdutor está ligado ao objeto que está a ser inspecionado por um acoplante, como um gel, óleo ou água. No entanto, técnicas sem contacto (por exemplo, transdutores acústicos eletromagnéticos) não necessitam do acoplante.
objeto ➡ acoplante ➡ transdutor ➡ máquina de diagnóstico
Os transdutores de ultrassons também não são todos iguais. Existem dois métodos de ensaio por ultrassons: reflexão (modo pulso-eco) e atenuação (modo transmissão).
No modo pulso-eco, o transdutor tanto emite como recebe as ondas. As ondas refletidas (o eco) sinalizam imperfeições, que são exibidas na máquina de diagnóstico como uma amplitude no eixo dos yy para representar a intensidade. A distância ou o tempo aparecem no eixo dos xx, o que nos permite determinar a profundidade do sinal. É muito comum na análise por ultrassons de contacto.
Nos testes de modo transmissão, um dispositivo emite ondas (o transmissor) e outro recebe a energia sonora (o recetor). Imperfeições e falhas diminuem a quantidade de energia que chega ao recetor (atenuação da energia), o que permite detetar falhas e outras condições. Tipicamente, o transmissor e o recetor estão imersos, denominando-se assim de análise por ultrassons imersa.
Análise por ultrassons: aplicações
- A análise por ultrassons pode ser feita em metais e ligas, mas também pode ser usada em betão, madeira e compósitos. É frequentemente utilizada em construções de aço e alumínio, metalurgia, produção e nas indústrias aeroespacial e automóvel.
- Deteção de fugas em ar comprimido, gás inerte, sistemas de vácuo e torneiras. Sabia que 31% do consumo energético pode ser evitado através da reparação de fugas? Se tiver informação suficiente, tente estimar o custo das fugas nas suas instalações para estimar o retorno do investimento. Além disso, evitar as fugas também reduz a pegada de carbono.
- Sistemas elétricos. A análise por ultrassons pode ser muito útil para inspeções elétricas e deteção de arcos elétricos, diminuindo o risco de perigos elétricos ou incêndios elétricos. Além disso, os técnicos podem efetuar a inspeção em segurança, sem entrar em contacto direto com componentes elétricos.
- Equipamentos mecânicos. A análise por ultrassons é apropriada para inspeções mecânicas, visto que pode avaliar a espessura e detetar corrosão. Também é adequada para monitorizar o desgaste dos rolamentos e para determinar a frequência de lubrificação dos rolamentos e a quantidade da mesma. A sublubrificação faz com que o desgaste dos componentes seja mais rápido do que o habitual, enquanto a lubrificação excessiva pode causar danos a longo prazo nos motores.
Vantagens da análise por ultrassons
A análise por ultrassons tem várias vantagens, em comparação tanto com a manutenção preventiva “tradicional” como com outras ferramentas de manutenção preditiva. Aqui estão as principais vantagens deste méotdo::
- Deteta falhas profundas que de outra forma não seriam detetadas;
- Tem alta sensibilidade e precisão, pelo que consegue detetar mesmo as falhas de menor dimensão;
- É um teste não destrutivo que pode ser realizado a qualquer altura, e não afeta a máquina nem os equipamentos próximos;
- Apenas requer acesso à superfície, pelo que é considerada uma opção segura para os técnicos (por exemplo, os técnicos podem avaliar o estado do equipamento elétrico sem correr riscos desnecessários ao aproximarem-se dele);
- Tem um grande potencial de automatização, o que a tornaria ainda mais acessível e eliminaria quaisquer riscos que ainda possa ter para os técnicos;
⚙️ Como automatizar a análise por ultrassons
Os sensores de análise por ultrassons recolhem dados para utilização imediata. Os dados são transferidos para uma plataforma de manutenção para posterior análise e acompanhamento do desempenho. Se a própria plataforma for inteligente, notificará os gestores quando os valores se desviarem dos valores base e/ou se alterarem ao longo do tempo. Estes sensores podem também ser ligados a outros dispositivos que possam fornecer informações importantes, tais como termómetros, câmaras e analisadores de espectro.
- Além de detetar defeitos, também oferece mais informação que pode ajudar no diagnóstico, como tamanho, orientação, forma e assim por diante.
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Desvantagens da análise por ultrassons
A análise por ultrassons não tem muitas desvantagens, especialmente quando comparada com outros métodos de manutenção preditiva complexos e dispendiosos. Vamos analisar mais de perto as desvantagens da análise por ultrassons:
- Não é apropriada para peças com uma forma irregular ou muito finas. A superfície inspecionada deve estar limpa e livre de objetos soltos, por exemplo, tinta que possa estar a descascar, etc.
- Se a análise por ultrassons não for automatizada, os técnicos precisam de receber formação especializada. Os gestores que recebem os dados precisam de ter um vasto conhecimento.
- Como a maioria das ferramentas de monitorização da condição/manutenção preditiva, requer um investimento inicial em equipamentos e ferramentas de análise de dados. No entanto, há vários tipos de equipamentos disponíveis no mercado e provavelmente encontrará opções mais acessíveis (em comparação com outras ferramentas de manutenção preditiva).
- O equipamento precisa de cumprir as normas e ser calibrado em intervalos de tempo específicos para garantir a exatidão das leituras.
A utilização da análise por ultrassons para detetar falhas em materiais espessos foi proposta pela primeira vez na década de 1930. Quase cem anos mais tarde, a análise por ultrassons tornou-se uma realidade e um dos mais versáteis métodos de manutenção preditiva que os gestores podem aplicar.