Universidad Alfonso X el Sabio. Madrid (Spain)
July 19th, 2017
Summary:
El uso de medios acústicos para diagnosticar fallas data de la antigüedad, dado que con un solo impacto en la estructura se podía detectar por su sonido si la pieza era defectuosa. En el presente estudio se analiza la aplicación del método de Nivel de Presión Sonora (NPS) para la detección de defectos en materiales compuestos y uniones adhesivas, los cuales son materiales muy extendidos en aplicaciones industriales. Dadas las características propias de fabricación de estos materiales, las exigencias crecientes de requerimientos y diseños optimizados, obligan a mayores controles para asegurar su calidad. Para analizar una estructura mediante este método, hay que hacerla vibrar mediante un «golpe», dicha vibración produce ondas de presión que son captadas por un sensor tipo micrófono. El sonido emitido contiene las frecuencias naturales de vibración de la estructura según las condiciones de contorno a las que está restringida. Los defectos presentes producen variaciones en las frecuencias del sonido emitido, el método se fundamenta en relacionar esas variaciones de frecuencia con el defecto que las causa. Se consigue un examen global de toda la estructura con un solo impacto. En el presente estudio, los defectos analizados por el método de NPS son de distintas naturalezas: grietas simuladas mediante ranuras que rompen un porcentaje de las fibras de refuerzo de fibra de vidrio y fibra de carbono de las probetas de material compuesto, defecto de delaminación simulado por la inclusión de teflón en el proceso de fabricación y defectos reales ocasionados por esfuerzos de fatiga, así como la eliminación de un porcentaje de adhesión en las uniones adhesivas. Para la validación y contraste de los resultados, se ha utilizado el método de Función de Respuesta en Frecuencia (FRF) industrial, basado en la excitación de la estructura con un martillo instrumentado que registra la fuerza de impacto, obteniendo la respuesta del sistema mediante un acelerómetro que mide la aceleración. Los principales inconvenientes que presenta esta técnica son que se modifica la dinámica de la estructura debido a la masa agregada del acelerómetro fijado sobre la probeta y que el lugar de colocación del acelerómetro debe ser exactamente el mismo en cada ensayo para no alterar las frecuencias naturales. En ambos métodos se ha utilizado un soporte universal de cuerdas para lograr la vibración libre – libre de las probetas y se han desarrollado útiles auxiliares y procedimientos para lograr una elevada repetitividad y de esta forma, conseguir resultados concluyentes en la detección de los defectos presentes en dichas probetas.
Descriptors: Composites
Keywords: GRP, CFRP, adhesivos, ensayos no destructivos (END), nivel de presión sonora (NPS), función de respuesta en frecuencia (FRF), diagnóstico global de fallo; Composites, GRP, CFRP, adhesives, Non-destructive testing (NDT), Sound Preasure Level (SPL), Frecuency Response Funtion (FRF), global fault diagnosis.
Citation:
J. Rodríguez (2017), Detección de defectos en uniones adhesivas y materiales compuestos mediante métodos acústicos. Universidad Alfonso X el Sabio. Madrid (Spain).
