Diccionario de Ultrasonido

Aceleración, g

El ritmo del cambio de velocidad en el tiempo, que suele medirse en “g” y ocasionalmente en metros por segundo por segundo al cuadrado (m/s2) en el sistema internacional (SI).

Es interesante señalar que 1g no es en realidad una unidad de aceleración, sino que es la magnitud de la aceleración debida a la gravedad en la superficie terrestre. El uso de g para expresar una medida de aceleración es, por tanto, una medida comparativa al comparar el valor medido con 9,81m/s². Este es el mismo proceso utilizado en la medición de decibelios.

Acelerómetro

Transductor cuya salida eléctrica es directamente proporcional a la aceleración. La respuesta de alta frecuencia de un acelerómetro está limitada por su frecuencia de resonancia montada. Esto es una consideración de diseño. La mayoría de los acelerómetros comunes responden a frecuencias bajas de hasta 1 ó 2 Hz, y algunos acelerómetros piezo-resistivos responden a la CC (frecuencia cero).

Acondicionamiento de la Señal

El acondicionamiento de la señal es la manipulación de una señal procedente de un transductor mediante instrumentos como preamplificadores, filtros, etc. Los convertidores de analógico a digital y los circuitos heterodinos también pueden considerarse elementos de acondicionamiento de la señal.

Aleatorio

Una señal aleatoria es aquella cuyo estado futuro no puede predecirse. Es un término que se aplica a menudo al ruido.

Algoritmo

Un algoritmo es un procedimiento que se puede seguir para realizar un cálculo o una operación. En los ordenadores digitales, se almacenan algoritmos para diferentes propósitos y se ponen en juego cuando se necesitan para determinadas operaciones. El procedimiento para calcular el espectro FFT es un algoritmo. Algunos fabricantes utilizan algoritmos en asociación con la evaluación de las pérdidas de energía de las lecturas de ultrasonido de las fugas de aire y para la evaluación del estado de lubricación de un rodamiento.

Aliasing

Para digitalizar una señal analógica y procesarla en instrumentos digitales, primero hay que muestrear periódicamente la señal a una velocidad denominada frecuencia de muestreo. Matemáticamente, siempre que la frecuencia de muestreo sea más del doble de la frecuencia más alta de la señal, la forma de onda muestreada será una representación adecuada de la forma de onda analógica. En la práctica, como los filtros no tienen una respuesta infinitamente aguda, el valor mínimo utilizado suele ser 2,56 veces la frecuencia más alta.

Sin embargo, si la frecuencia de muestreo es inferior al doble de la frecuencia más alta que se va a muestrear, la forma de onda muestreada contendrá componentes extraños llamados “alias”. La generación de alias se denomina aliasing.

Un ejemplo de aliasing se produce a veces en las películas, como por ejemplo cuando las ruedas de los carros en un viejo western parecen ir hacia atrás. Esto se debe a que la velocidad de fotogramas de la cámara no es lo suficientemente rápida para resolver las posiciones de los radios. Otro ejemplo de aliasing óptico es el estroboscopio, en el que un objeto en movimiento es iluminado por una luz intermitente y puede parecer inmóvil, o moverse hacia atrás.

El aliasing debe evitarse en el análisis de señales digitales para evitar errores.

Véase también sobremuestreo.

Alineación

Condición en la que los componentes son coincidentes, paralelos o perpendiculares, según los requisitos de diseño. La desalineación es la condición en la que no se consigue la alineación deseada, y provoca un desgaste y un consumo de energía anormalmente altos en la máquina. El procedimiento para corregir la desalineación también se denomina “alineación”.

La desalineación puede darse entre elementos, por ejemplo, entre el motor y la bomba a través de un acoplamiento, o quizás la desalineación de las poleas. También es posible la desalineación interna y externa en las cajas de cambios. Los cilindros hidráulicos también pueden sufrir desalineación.

Alta Tensión

Definida en la norma IEEE141 como tensiones en el rango de 100k-230kV. Normalmente se utiliza en 115k, 138k y 230kV

Amplitud

La magnitud, o cantidad, de un valor medido. La amplitud de un sonido puede expresarse en términos de su nivel de pico o RMS. La medición de la amplitud es quizá sencilla de concebir cuando se trata de valores de corriente continua o, de hecho, en el caso de una onda sinusoidal de una sola frecuencia. La medición de la amplitud se vuelve más compleja cuando se trata de los clics, los estallidos y los impulsos que se asocian con frecuencia a una medición de ultrasonidos.

Véase también Decibelios.

Análisis de Fourier

El análisis de Fourier es el proceso global de modelización de una función como serie trigonométrica que se publicó por primera vez en 1807. La Transformada procesa la señal continua en el dominio del tiempo en el dominio de la frecuencia.

Analizador de Espectro

Un analizador de espectro convierte una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, y el analizador FFT es el tipo más común hoy en día.

Ángulo de Fase

Ver Fase

Arco Eléctrico

El flujo de electricidad a través del aire. Suele ser un evento violento que dura varios segundos. La formación de arcos produce muchos ultrasonidos y causa muchos daños a todo lo que recibe el arco, especialmente a las personas.

Armónicos

Los armónicos son frecuencias que son múltiplos enteros de otra frecuencia.

Atenuación

Reducción de la amplitud de una señal causada por la distancia de separación o las barreras en lo que respecta a las señales de ultrasonido transmitidas por el aire y causada por los cambios de material en las señales transmitidas por la estructura.

Véase también Impedancia acústica específica.

Axial

Paralelo a la línea central de un eje o al eje de giro de una pieza giratoria.

 

Baja tensión

Definido en IEEE141 como tensiones de hasta 1.000V. Normalmente se utiliza en 380V, 415V y 480V

Barrera del Sonido

Cuando la velocidad de un objeto supera la velocidad del sonido se dice que ha atravesado la barrera del sonido. En ese momento, se producirá un ruido como un chasquido o un estruendo. La punta de un látigo o la velocidad de salida de una bala en el cañón de una pistola también son ejemplos de superación de la velocidad del sonido.

Véase también barreras.

Barreras

Existen dos variantes de comportamiento de las barreras en los ultrasonidos: las aéreas y las estructurales. En la transmisión aérea, un trapo, una mano enguantada o cualquier otro objeto de más de 2,5 mm de grosor puede colocarse entre una fuente de sonido y un sensor para bloquear ese sonido.

En los ultrasonidos de contacto, todo cambio de material a lo largo del trayecto de la señal desde la fuente hasta el sensor es una barrera. Cuanto mayor sea la diferencia de Impedancia Acústica Específica entre los materiales, mayor será el efecto de la barrera para atenuar la transmisión de esa señal.

Bloqueo

Es el ejercicio de eliminar la interferencia de ultrasonidos competidores para poder enfocar la inspección en el ultrasonido de interés. Para lograr el bloqueo de ultrasonidos competidores se debe emplear elementos que sirvan de barrera y esto significa, por ejemplo, emplear la mano (con guante), el cuerpo, trapo, un portapapeles o la sonda de enfoque.

Bocina Acústica

Un dispositivo diseñado para amplificar el sonido. La física de la bocina ha descendido durante miles de años. Ajustando la longitud, la forma, la boca y la garganta de la bocina es posible variar la respuesta en frecuencia y proporcionar una amplificación natural, no electrónica. En lo que respecta a las aplicaciones de ultrasonidos, los accesorios de bocina disponibles en el mercado proporcionan un factor de amplificación de 5 a 6 veces. Esta amplificación es especialmente útil cuando se realizan estudios de fugas en el vacío o cuando es necesario superar las pérdidas causadas por la Ley del Inverso de la Distancia.

BPF, Frecuencia de Paso de los Álabes

En el caso de un ventilador o una turbina, la velocidad de paso de los álabes por una posición fija se denomina frecuencia de paso de los álabes. Es igual al número de álabes multiplicado por las revoluciones del rotor. El paso de los álabes también puede producir un flujo de aire turbulento que será detectado por el ultrasonido y esta FPA puede producir pulsos de presión.

BPFI, Frecuencia de Paso de Bolas en la Pista Interior

Para los rodamientos, la frecuencia de paso de bolas en la pista interior (BPFI), es la velocidad a la que un defecto de la pista interior se encuentra con una bola. La amplitud de la BPFI suele ser menor que la de la BPFO porque la fuente está más lejos del sensor: la señal debe pasar por los elementos rodantes y la pista exterior antes de ser detectada. El BPFI será aproximadamente 0,6 x RPM x número de rodillos.

BPFO, Frecuencia de Paso de Bolas en la Pista Exterior

En el caso de los rodamientos, la frecuencia de paso de bolas de la pista exterior (BPFO), es la velocidad a la que una bola pasa por encima de un fallo en la pista exterior del rodamiento. Es muy común en las firmas de rodamientos. La BPFO será aproximadamente 0,4 x RPM x número de rodillos.

Brinnelling

La indentación de una pista en un rodamiento de bolas debido a una gran fuerza estática o una fuerza vibratoria continúa aplicada al rodamiento cuando está detenido. Un rodamiento indentado mostrará grandes cantidades de frecuencias de paso de bolas en sus datos de ultrasonido y vibración. Este daño conducirá a un fallo prematuro.

Este mismo problema puede ocurrir en los cilindros hidráulicos cuando vibran en una posición fija.

Los daños también pueden ser causados por el almacenamiento de piezas o máquinas en estanterías o suelos que son propensos a vibrar.

Burbujas

Para tasas de fuga muy pequeñas de, por ejemplo, aire comprimido. La creación de burbujas puede ser útil para el inspector de ultrasonidos porque el estallido de esas burbujas se oye fácilmente con los ultrasonidos. Por lo tanto, el uso de burbujas es extremadamente útil cuando se trata de fugas muy pequeñas.

 

Calibración

La verificación de una medición con respecto a una fuente conocida se denomina calibración. Es importante que las mediciones se realicen con instrumentos de calibración conocida y que la calibración sea trazable a una magnitud física: una vibración, una temperatura, una presión…

Normalmente se recomiendan intervalos de calibración anuales, pero si los dispositivos de medición pueden ser maltratados, debe considerarse una calibración más frecuente.

La calibración anual no elimina la necesidad de realizar una prueba de funcionamiento de los equipos al principio y al final de cada jornada de medición.

Cámara Acústica

Un acústico análogo a la cámara de infrarrojos. En este caso, un gran número de sensores MEMS (entre 80 y 120, por lo general) están dispuestos en una matriz para captar el sonido aéreo. La respuesta espacial de los sensores al sonido se superpone a una imagen de vídeo en forma de mapa de contorno para mostrar la amplitud. Las versiones de ultrasonido de estas cámaras se utilizan normalmente para inspecciones eléctricas y de fugas.

Cavitación

La cavitación es un fenómeno que puede producirse en las bombas y en las válvulas y es una fuente común de daños. Se caracteriza por la formación y posterior implosión de burbujas de vapor del fluido. Esta implosión produce pulsos que se distribuyen aleatoriamente en el tiempo y producen fuertes señales de ultrasonidos.

Ciclo

Un periodo completo de una forma de onda periódica se denomina ciclo. Las unidades de frecuencia solían ser “ciclos por segundo” hasta que la ISO estandarizó el término “Hertz”, en honor a Heinrich Hertz, el notable científico alemán que fue uno de los primeros investigadores de la transmisión de ondas de radio.

Al analizar las señales de tiempo, resulta útil poder desglosarlas para entender lo que puede estar ocurriendo durante cada ciclo de repetición, por ejemplo, cada revolución de un eje.

Cimentación

La estructura de soporte de una máquina se denomina generalmente cimientos, y es de vital importancia para el buen funcionamiento de la máquina. Los cimientos sueltos, flexibles o agrietados son la causa de muchos problemas de la máquina, especialmente la desalineación.

Condensado

Vapor condensado, es decir, agua, en un sistema de vapor. Este será naturalmente más denso, más frío y de movimiento más lento que el vapor que fluye en las tuberías. El conflicto entre el vapor y el condensado a menudo da lugar a golpes de ariete que pueden causar altos niveles de ultrasonidos y vibraciones que dañan el sistema de vapor.

Corona

La corona o descarga parcial superficial es un fenómeno en los sistemas eléctricos que provoca la ionización del aire. Esto mostrará un sonido constante de burbujeo o estallido a la frecuencia de la línea o 2x frecuencia de la línea.

Curtosis

La curtosis es una medida estadística de la distribución de la amplitud de una señal, y es muy buena para identificar los valores atípicos significativos, las grandes amplitudes si se quiere, en una muestra de datos. En este sentido es similar, en cierto modo, al factor de cresta, pero es un análisis estadístico de los datos mucho más complicado que la simple relación Pico-RMS.

 

Decibelios

Método de medición de la amplitud habitual en acústica y electrónica que a veces se utiliza en otros campos, como la vibración. En el caso de los ultrasonidos, se trata de una medida de tensión más que de una cantidad física. La escala de dBµV se escribe como dBµV = 20log10(V/V0) donde V0 es el nivel de tensión de referencia de 1µV.

Los decibelios funcionan de forma diferente a los números normales porque son logarítmicos. Quizá el error más común que se comete es multiplicarlos o dividirlos, lo cual no está permitido. No existe el % de un decibelio. Sólo hay que sumarlos y restarlos.

Una diferencia de 6dBµV entre dos números significa que el número más alto tiene el doble de amplitud que el número más bajo.

Los decibelios siempre se pueden volver a convertir en una tensión utilizando µV=10(dBµV 20)

Desequilibrio

Condición de una pieza giratoria en la que el centro de masa no se encuentra en el centro de rotación. El desequilibrio de un rotor hace que se aplique a los rodamientos una fuerza centrípeta a la frecuencia de la tasa de rotación. Si es grande, puede acortar gravemente la vida útil de los rodamientos, además de provocar vibraciones indebidas en la máquina. Las fuerzas causadas por el desequilibrio son proporcionales al cuadrado de las RPM, lo que significa que las máquinas de alta velocidad deben estar equilibradas con un nivel más alto que las de baja velocidad.

La elevada vibración asociada a una condición de desequilibrio alterará la carga sobre la lubricación, lo que provocará un cambio periódico en el estado de fricción del rodamiento. Esto resulta en un aumento y disminución cíclica de la lectura de ultrasonido con cada revolución del eje de la máquina.

Deslizamiento

El deslizamiento es la diferencia entre la velocidad real de un motor de inducción y la velocidad de sincronización, que es la velocidad a la que funcionaría un motor síncrono con un bobinado similar. Por ejemplo, el deslizamiento de un motor que gira a 1760 RPM sería de 1800 – 1760 = 40 RPM. El deslizamiento depende de la carga del motor; las cargas mayores producen más deslizamiento y, por tanto, velocidades más bajas.

Desviación Estándar, σ

Término estadístico utilizado para describir la dispersión de la distribución de la población de datos muestreada. Se puede esperar que el valor medio +1 desviación estándar (1σ) sea superado por el 16% de los datos y la media +2σ por sólo el 3%.

Detección de Fugas en el Aire

Parece que la primera aplicación desarrollada por la mayoría de los grandes fabricantes de sistemas de ultrasonidos actuales fue la detección de fugas en el aire. Esto se realiza utilizando una gama de diferentes sensores aéreos para localizar fugas de gases como el aire comprimido, el CO2, el nitrógeno, el argón y el hidrógeno, por ejemplo, así como fugas de vacío.

Detección de Fugas por Contacto

Las fugas pueden producirse en válvulas, purgadores o filtros. Se trata de fugas internas y su presencia se detecta mediante un sensor de contacto.

Direccionalidad

El sonido tiene una amplitud y una dirección. El sonido de baja frecuencia tiende a ser omnidireccional, es decir, viaja en todas las direcciones con la misma amplitud. A medida que la frecuencia aumenta hacia los ultrasonidos, el sonido se vuelve cada vez más direccional. Utilizamos este hecho en nuestro beneficio cuando tratamos de localizar el curso de una señal de Ultrasonido.

Disco Parabólico

Es un sensor de ultrasonidos aerotransportado que se utiliza para detectar fuentes a una mayor distancia de separación. Los platos parabólicos están diseñados para enfocar las ondas planas hacia el punto focal del plato. Por lo tanto, es importante que la antena parabólica no se utilice demasiado cerca de la fuente, ya que, de lo contrario, las ondas sonoras incidentes no serán planas y, por lo tanto, no serán detectadas por el sensor en el punto focal. Por lo general, una antena parabólica ofrece una sensibilidad 26 veces mayor que la de un sensor estándar, lo que permite escuchar la misma fuente 26 veces más lejos con la antena que con el sensor normal.

Distorsión

La distorsión es la presencia de señales en una señal medida generada por el sistema de medición y que no está presente en la señal original.

Dominio de la Frecuencia

El movimiento existe en el tiempo, y se dice que está en el “dominio del tiempo”. Cuando esa señal temporal se pasa por el análisis del espectro, el resultado es que los datos se representan ahora en el Dominio de la Frecuencia.

Véase espectro.

Dominio del Tiempo, Señal en el Tiempo

La representación de una variable en función del tiempo. Una señal en el tiempo mostraría la variación de la amplitud de una señal de ultrasonido en el tiempo.

Las señales temporales son el elemento central de la adquisición de señales dinámicas y, cuando se capturan correctamente, contienen todo el comportamiento de esa señal.

 

Espectro

El espectro es el resultado de transformar una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.  Es la descomposición de una señal temporal en un conjunto de ondas sinusoidales. El análisis del espectro es, por tanto, otro término para el análisis de Fourier.

 

Factor de Cresta

El factor de cresta de una forma de onda es la relación entre el valor de pico de la forma de onda y el valor eficaz de la misma. Es, en otras palabras, la “relación entre el pico y el valor eficaz”. El factor de cresta de una onda sinusoidal de una sola frecuencia es 1,414; es decir, el valor de pico es 1,414 veces el valor RMS.

El factor de cresta es una de las medidas importantes del estado de la máquina. El ruido aleatorio mostrará un factor de cresta de aproximadamente 3, un rodamiento con poca fricción podría ver este aumento a 4-4,5, pero un rodamiento con clics y estallidos intermitentes de la etapa inicial de la falla podría mostrar una lectura de 4,5 y más.

Fase

La fase es una diferencia de tiempo relativa entre dos señales. Suele medirse en unidades de ángulo y no en unidades de tiempo, y sólo tiene sentido si las dos señales que se comparan son de la misma frecuencia. Un ciclo de una señal periódica representa un círculo completo, o 360 grados de ángulo de fase. Una diferencia de fase de 180 grados es, por tanto, una diferencia de medio ciclo.

Filtro de Paso Alto

Filtro que deja pasar las señales por encima de una frecuencia específica llamada frecuencia de “corte”. Los filtros de paso alto se utilizan en instrumentación para eliminar el ruido de baja frecuencia.

Filtro Pasa Banda

Un filtro que sólo pasa energía entre dos frecuencias que se denominan frecuencias de corte inferior y superior. Los filtros pasa banda pueden ser fijos (donde las frecuencias de corte son constantes) y pueden ser variables (donde las frecuencias de corte varían con el tiempo).

El uso clave del filtro pasa banda en los ultrasonidos es en el proceso de heterodinación.

Firma

Una firma es el término utilizado para describir una característica o comportamiento en una señal dinámica.  El análisis de firmas y la comparación de firmas son herramientas que se utilizan con frecuencia en la monitorización de condiciones.

Flashing

El flashing se produce en los sistemas de flujo, como las válvulas y los purgadores de vapor, y generalmente se asocia a una restricción del flujo que hace que la presión del líquido caiga por debajo de la presión del vapor y provoque la vaporización del líquido, lo que da lugar a burbujas de vapor. Cuando este flujo de vapor incide en las tuberías o en los componentes de las válvulas, las burbujas estallan provocando la erosión de las superficies. El flashing produce señales impulsivas en los ultrasonidos, como la cavitación, pero en este caso puede detectarse a cierta distancia del iniciador del parpadeo.

Flujo Laminar

El flujo laminar en un fluido significa que el fluido se desplaza suavemente y en una trayectoria regular. El flujo laminar puede considerarse lo contrario del flujo turbulento. El flujo laminar no genera ningún ultrasonido.

Forma de Onda

La representación gráfica de una señal temporal o un espectro.

Fourier, Jean Baptiste

Matemático y físico francés, que fue presidente de Egipto, que ideó la serie de Fourier y el análisis de Fourier para la conversión de funciones de tiempo en funciones de frecuencia y viceversa.

Frecuencia

La frecuencia es el recíproco del tiempo. Si un evento es periódico en el tiempo, es decir, si se repite en un intervalo de tiempo fijo, entonces su frecuencia es uno dividido por el intervalo de tiempo. Si un elemento que vibra tarda una décima de segundo en completar un ciclo y volver a su punto de partida, entonces su frecuencia se define como 10 ciclos por segundo, o 10 Hertz (Hz).

Frecuencia de Giro de las Bolas, FGB

La frecuencia con la que las bolas o rodillos giran alrededor de su propia línea central en un rodamiento. Esta frecuencia depende de la geometría del rodamiento y de la velocidad de funcionamiento del mismo, y rara vez es un armónico de la velocidad de giro. Es difícil de predecir con exactitud debido a las variaciones en la geometría del rodamiento, el ángulo de contacto y la carga.

Frecuencia de Muestreo

La frecuencia utilizada para muestrear los datos dinámicos. Esta frecuencia será igual o mayor que la frecuencia Nyquist.

Véase también sobremuestreo

Frecuencia de Paso de Bolas

Es la frecuencia que corresponde a la velocidad con la que los elementos rodantes de un rodamiento pasan por un lugar determinado de una u otra pista. Las frecuencias de paso de bolas del anillo interior y del anillo exterior son diferentes y dependen de la geometría del rodamiento y de la velocidad de giro del mismo. Por lo general, no son armónicas de la velocidad de giro y son difíciles de predecir con exactitud debido a las variaciones en la geometría del rodamiento, el ángulo de contacto y la carga. Las dos frecuencias se abrevian BPFI para el anillo interior y BPFO para el anillo exterior.

Frecuencia fundamental

El espectro de una señal periódica estará formado por un componente fundamental en el recíproco del periodo y una serie de armónicos de esta frecuencia.

Frecuencia mezcladora

La frecuencia central en un circuito heterodino.

Frecuencia Nyquist

En el proceso de conversión analógica a digital, primero hay que muestrear la señal de entrada.  Si la señal contiene alguna información en frecuencias superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo, la señal no se muestreará correctamente y la versión muestreada de la señal contendrá componentes falsos debido al fenómeno de aliasing.  La frecuencia máxima que se puede muestrear correctamente se denomina frecuencia Nyquist en honor a Harry Nyquist.

En la práctica, como los filtros no tienen una respuesta infinitamente nítida, el valor mínimo utilizado suele ser 2,56 veces la frecuencia más alta,

Frecuencia Sintonizable

Se refiere a la capacidad de mover la frecuencia mezcladora de un circuito heterodino.

Fricción

En términos de física pura se define como “resistencia al movimiento”. La física del rozamiento explorada por Stribeck considera que el rozamiento es proporcional a la velocidad, la carga y la viscosidad al mismo tiempo. Para una determinada combinación de esas tres variables, habrá un punto óptimo que dará lugar al menor nivel de fricción. Una lubricación insuficiente aumentará la fricción. Un exceso de lubricación también aumenta la fricción. El objetivo de la persona que lubrica debe ser alcanzar este estado de mínima fricción.

El roce de las moléculas durante el flujo en una tubería también es importante en los ultrasonidos porque es esta fricción la que permite al inspector identificar el flujo en la tubería.

Véase también Stribeck

FTF, Frecuencia Fundamental del Tren

La velocidad de rotación de la “jaula” que soporta los rodillos en un rodamiento. La FTF es siempre inferior a la mitad de la velocidad del eje. Si la amplitud de la FTF es elevada, no significa que el rodamiento tenga una jaula defectuosa, sino que uno de los rodillos está agrietado o deformado.

Fuga

Cuando un fluido, gas o líquido, pasa de una presión alta a una presión baja a través de un orificio que no debería existir, normalmente acompañado de una pérdida irreversible de material y/o energía.

 

G

G es la aceleración debida a la gravedad en la superficie de la Tierra y se utiliza como unidad de aceleración. G no es una constante, sino que varía a lo largo de la superficie terrestre, por lo que se utiliza un valor medio de 9,81m/s2 (32,2 pies/s2).

GMF, Frecuencia de Malla de los Engranajes

La frecuencia de engrane del engranaje, también llamada “frecuencia de malla de los dientes”, es la velocidad a la que los dientes del engranaje se acoplan entre sí en una caja de engranajes. Es igual al número de dientes del engranaje multiplicado por las revoluciones del mismo. Un engranaje siempre tendrá un fuerte componente dinámico en las frecuencias de malla de los engranajes.

 

Hertz

La unidad de frecuencia en el sistema de medición del Sistema Internacional (SI) es el hercio, abreviado Hz. Un hercio equivale a un ciclo por segundo. El nombre es en honor a Heinrich Hertz, uno de los primeros investigadores alemanes de la transmisión de ondas de radio.

Heterodino

En el corazón de un sistema de ultrasonidos se encuentra el proceso que convierte una señal de ultrasonidos inaudible en otra audible. Se trata del circuito heterodino. Se define una frecuencia central o mezcladora, por ejemplo 38,4kHz, a cada lado de la cual hay un filtro pasa banda que suele tener una anchura de 2,5 o 3kHz. El proceso de heterodinación sustrae la frecuencia del mezclador de la salida del filtro pasa banda. Por ejemplo, una señal a 40,4kHz heterodinada con una frecuencia mezcladora de 38,4kHz produciría una salida de 2kHz. De este modo, lo inaudible se convierte en audible.

 

Impactos o Impulsos

Señales impulsivas de corta duración que contienen mucha energía de alta frecuencia que es detectable por los ultrasonidos y que puede ser captada en la señal temporal. Este tipo de señal puede proceder de un rodamiento, de una señal eléctrica o de una fuente de cavitación o parpadeo (flashing).

Impedancia

Véase Impedancia Acústica Específica

Impedancia Acústica Específica

Propiedad física de un material que está relacionada con la densidad del material y la velocidad del sonido en ese material. El comportamiento del sonido al incidir en una barrera entre dos materiales está directamente controlado por la Impedancia Acústica Específica.

Infrasonido

El sonido en la gama de frecuencias por debajo de los 20 Hz es generalmente inaudible para el ser humano.

 

Ley de la Distancia Inversa

Cuando se trata de ultrasonidos en el aire, la relación con la distancia desde la fuente es una ley de distancia inversa. Cuando se duplica la distancia, la presión sonora se reduce a la mitad y cuando se reduce a la mitad la presión sonora se duplica. En términos de mediciones de Ultrasonido, esto significa que al duplicar la distancia se reducirá la amplitud en 6dBµV y al reducir la distancia a la mitad aumentará la amplitud en 6dBµV.

Longitud de Onda, λ

Medida en unidades de longitud, la longitud de onda de una onda sonora puede calcularse mediante λ=v/f, es decir, la longitud de onda es la velocidad dividida por la frecuencia.

La longitud de onda es muy importante a la hora de considerar cómo bloquear una onda sonora. Existe un requisito mínimo para que una barrera tenga al menos un cuarto de longitud de onda, aproximadamente 2,5 mm (0,1″) para los ultrasonidos.

Lubricación

La introducción de cualquiera de varias sustancias entre las superficies de deslizamiento para reducir el desgaste y la fricción. Antes de la industria del petróleo, las grasas animales eran los lubricantes habituales. La fricción causada por la lubricación insuficiente y excesiva se puede detectar mediante ultrasonidos (principalmente de contacto). Existen diferentes estados de lubricación.

Véase también Stribeck.

 

Magnetostricción

La magnetostricción es una propiedad de los materiales magnéticos que les hace cambiar de forma en presencia de campos magnéticos. Esto provoca una vibración a la frecuencia de las fluctuaciones del campo, y es parte de la causa de la vibración de frecuencia de línea 1x y 2x que se encuentra en máquinas eléctricas como motores y transformadores

Martillo de Agua (Golpe de ariete)

Vibración excesiva en las tuberías de distribución de vapor causada por la presencia de agua de baja velocidad, más densa, con vapor de alta velocidad, más ligero, que lucha por ocupar la misma tubería. Esto es el resultado de una o más trampas de vapor defectuosas y necesita atención para evitar la ruptura de la tubería.

Media Tensión

Definido en IEEE141 como tensiones en el rango de 1k-100kV. Normalmente se utiliza en 4k,16k, 6.9k, 12k, 13.8k, 34.5k y 69kV

MEMS

Sistema micro electromecánico (MEMS), piezas mecánicas y electrónicas combinadas para formar dispositivos en miniatura, normalmente en un chip semiconductor. El uso de sensores MEMS se ha disparado desde sus primeras aplicaciones en la década de 1990. Los sensores MEMS pueden utilizarse como sensores de vibración y acústicos: se ven en sistemas de monitorización en línea y cámaras acústicas.

 

Nivel Global

Una forma imprecisa de referirse al RMS.

 

Octava

Una octava es una duplicación de la frecuencia. El Do central de un piano es de 256 Hz. Una octava por encima es de 512Hz y una octava por debajo es de 128Hz.

Octavas y 1/3 de Octava

Las bandas de octava y 1/3 de octava son un método comúnmente utilizado para expresar la frecuencia en acústica.

Onda

Una onda es una perturbación que se propaga en un medio y que provoca un movimiento local del mismo. Las ondas transmiten energía en el medio y viajan a velocidades características según el medio y el tipo de onda.

Las ondas sonoras son ondas longitudinales, las vibraciones viajan como ondas transversales.

Onda de Presión

El sonido es una onda de presión mecánica. El sonido se desplaza como esta onda de presión a través de gases, líquidos y sólidos.

Onda Longitudinal

Una onda mecánica en la que el movimiento de las partículas se produce en la dirección de desplazamiento de la onda. El sonido es una onda mecánica.

Véase también Onda transversal.

Onda Sinusoidal

Una onda sinusoidal o sinusoide, es una representación de una función trigonométrica. Una gráfica de y=sin x producirá una onda sinusoidal si se dibuja. Una onda sinusoidal de frecuencia única es el elemento básico para el análisis de Fourier.

Onda Transversal

La vibración en un sólido es una onda mecánica transversal. En una onda transversal las moléculas se mueven perpendicularmente a la dirección de desplazamiento.

Órdenes

En las máquinas rotativas, las órdenes son múltiplos o armónicos de la velocidad de giro.  Al comparar los espectros de las máquinas rotativas, es conveniente expresar el eje de frecuencias de los espectros en órdenes, especialmente si la velocidad de la máquina varía entre las mediciones.

 

Paso

Un modo de fallo de la válvula o del purgador de vapor. Esta es otra palabra para referirse a las fugas. Esencialmente no debería haber flujo, pero lo hay. El Paso en una válvula también puede ser una causa de cavitación.

Periódico

Una señal es periódica si repite el mismo patrón en el tiempo

Periodo

Una señal que repite el mismo patrón a lo largo del tiempo se denomina periódica, y el periodo es la longitud de tiempo que abarca un ciclo, o repetición.  El periodo se mide en tiempo, en segundos.

1/Periodo da la frecuencia en Hz. Un suceso que ocurre 10 veces por segundo tendría una frecuencia de 10 Hz y un periodo de 1/10 de segundo.

Pico

El valor de pico de una señal es la máxima excursión en una dirección desde el punto cero. El valor real puede modificarse significativamente aumentando o disminuyendo la frecuencia de muestreo.

Un pico también se utiliza como término para describir un punto agudo en un espectro.

Piezoeléctrico

Ciertas sustancias, especialmente algunos cristales como el cuarzo y las piezocerámicas artificiales como el titanato circonato de plomo (PZT), desarrollan una carga eléctrica cuando se les somete a un esfuerzo mecánico. Esta generación de carga se denomina piezoelectricidad.

Piso de Ruido

El piso de ruido es el nivel de ruido residual de un sistema de instrumentación cuando no se está midiendo nada. La señal más pequeña debe estar por encima de este piso de ruido si se quiere medir.

Prueba de Estanqueidad

Método de prueba que utiliza un generador de tonos de ultrasonidos. El generador puede colocarse en el interior o en el exterior de un volumen nominalmente sellado y el inspector explora en el otro lado (exterior o interior, respectivamente) el sonido del generador de tonos con una amplitud localizada y elevada que indica, por tanto, una vía de aire, una fuga.

 

Radial

Radial significa en una dirección hacia el centro de rotación de un eje o rotor. Piense en los radios de una rueda. El ultrasonido de contacto en máquinas y rodamientos requiere una medición radial.

Rango Dinámico

El rango dinámico de un dispositivo de instrumentación, como un amplificador o un analizador, es la relación entre la señal más pequeña que detectará sin contaminación por ruido y la señal más grande que aceptará sin que se produzca una sobrecarga. El rango dinámico suele expresarse en decibelios, y la mayoría de los instrumentos utilizados para la medición de ultrasonidos tendrían un rango dinámico de 80 a 100 dB.

Recorte

Cuando la señal que llega a un amplificador satura la entrada, los picos de la señal se cortan, se recortan. El recorte provoca una distorsión de la señal, produciendo una distorsión tanto de amplitud como de frecuencia.

El recorte hace que el valor real de los picos se reduzca, que el valor RMS aumente y, por tanto, que el factor de cresta se reduzca.

Si tiene una señal recortada, es una mala lectura. Hay que desecharla y volver a tomarla.

Reflexión

Cuando una onda sonora que viaja a través de un medio alcanza una frontera en la que hay un cambio en la Impedancia Acústica Específica, habrá algo de reflexión y algo de transmisión. El ángulo de reflexión es el mismo que el ángulo de incidencia “el ángulo de entrada es igual al ángulo de salida”. En las pruebas de ultrasonido en el aire, como la detección de fugas de aire, las reflexiones pueden ser un problema que hace más difícil encontrar la fuente de un sonido.

Respuesta Polar

Un sensor aéreo escucha el sonido de una manera determinada, al igual que un micrófono. La sensibilidad cambia en función de la dirección del sonido entrante. Esto se denomina respuesta polar. Generalmente, la respuesta máxima (la mayor sensibilidad) se encuentra en el eje perpendicular a la cara del diafragma del sensor. Si se desvía 30° del eje, la sensibilidad puede bajar 8dB o el 60% de ese valor.

RMS

RMS son las siglas de Root Mean Square (raíz media cuadrática), y es una medida de la amplitud de una señal. Se calcula elevando al cuadrado el valor instantáneo de la señal, tomando la media de los valores elevados al cuadrado en el tiempo y sacando la raíz cuadrada del valor medio. El valor RMS es el valor que se utiliza para calcular la energía o potencia de una señal. El valor RMS de una onda sinusoidal de una sola frecuencia es 0,707 (√2/2) veces el valor del pico. Es necesario medir el valor eficaz de una señal más compleja.

Si la señal varía con el tiempo (mayor amplitud y luego menor amplitud) hay que tener cuidado de que la medición del valor eficaz se haya realizado en un periodo de tiempo representativo para que no sea demasiado bajo o demasiado alto.

Rodamiento de Película Fluida

Un rodamiento de película fluida es un rodamiento de manguito que apoya el eje, o muñón, sobre una fina película de aceite. La capa de aceite puede ser generada por la rotación del propio muñón (rodamiento hidrodinámico), o puede ser generada por una presión aplicada externamente (rodamiento hidrostático).

Ruido

En sentido estricto, el ruido es cualquier señal no deseada, pero el término se utiliza generalmente para indicar una señal aleatoria. Si pensamos en una medición acústica, puede haber ruido electrónico procedente del sensor, el cable y el instrumento de medición, así como ruido acústico no deseado asociado a la aplicación. Una buena práctica de medición requiere conocer las fuentes de ruido y saber cómo controlarlas o minimizarlas.

Ruido Blanco

El ruido blanco se define como una señal aleatoria con igual energía en todas las frecuencias. El ruido que se escucha en una radio FM cuando se sintoniza fuera de la estación es aproximadamente ruido blanco. También es el ruido típico que puede asociarse a un rodamiento sano o a una fuga de aire.

Ruido de Fondo

Cuando se utiliza el ultrasonido, la mayor parte del ruido en el entorno del sitio sólo está presente en el rango de frecuencia audible. Su dispositivo de ultrasonido no debería detectar eso si está configurado correctamente. Puede haber algunos componentes de ese ruido que también generen Ultrasonido – cualquier ruido de impacto que cree un sonido audible es probable que también esté creando Ultrasonido. Lo mismo puede ocurrir en las mediciones de contacto: el flujo de vapor cerca de un rodamiento en un cilindro de secado es un ejemplo clásico. Es importante ser consciente de estos posibles ruidos no deseados y saber cómo reducir su influencia en la medición.

 

Sensibilidad

La sensibilidad de un transductor es la salida de tensión producida para una cantidad física determinada y conocida. Por ejemplo, mV/g para un acelerómetro o mV/bar para un transductor de presión.

Sensor Aéreo

En términos sencillos, es cualquier sensor utilizado para detectar ultrasonidos en el aire. Existen tres tipos básicos: Un diseño de micrófono/transductor de presión, una bocina acústica y un plato parabólico.

Sensor de Contacto

Es un sensor de ultrasonidos utilizado para medir los ultrasonidos transmitidos por la estructura. Este tipo de sensor puede ser manual con una aguja para hacer contacto, puede ser montado magnéticamente o instalado permanentemente a través de un perno pegado o soldado, o perforado y roscado.

Señal

La salida electrónica de un canal de medición puede considerarse una señal. Una señal puede ser dinámica (CA) o estática (CC).

Sobremuestreo

En el muestreo digital de una señal analógica hay que tener en cuenta el principio de Nyquist. Esto establece el requisito mínimo de la frecuencia de muestreo, hay beneficios para trabajar con frecuencias de muestreo mucho más altas si la potencia de procesamiento de datos y la capacidad de memoria del instrumento de medición pueden hacer frente. En audio, vemos que los canales de radio por Internet y los servicios de transmisión utilizan un muestreo de 320k. Una señal de 20kHz requeriría normalmente un muestreo de 20×2,56=51,2kHz, por lo que a 320k tenemos 6 veces el número de muestras requerido por Nyquist. La música está 6 veces sobremuestreada.

Lo bueno del sobremuestreo es que proporciona información más detallada sobre el comportamiento de los eventos transitorios rápidos. Una señal de ultrasonido heterodina de 4kHz muestreada a 256kHz sería 25x sobremuestreada.

Sonido Audible

La gama de frecuencias de 20Hz a 20.000Hz se define nominalmente como la gama audible del sonido. Por encima de 20kHz es el ultrasonido y por debajo de 20Hz es el infrasonido.

Sonoridad

Es la respuesta subjetiva del ser humano al sonido. El volumen que se percibe de un sonido se basa en muchos factores, como lo agradable que se percibe el sonido, la naturaleza impulsiva y predecible del sonido. La sonoridad no debe confundirse con el término objetivo de amplitud. Un sonido de la misma amplitud puede ser percibido con diferentes niveles de intensidad por diferentes personas.

Spectra

Spectra, es el plural en inglés de espectro.

Stribeck

La curva de Stribeck es un elemento fundamental en la tribología y, por tanto, en la lubricación, que lleva el nombre de Richard Stribeck y se presentó por primera vez en 1901. La curva de Stribeck identifica tres estados de lubricación: Límite, Mixto e Hidrodinámico. La curva muestra la relación entre la fricción, la velocidad, la carga y la viscosidad.

 

Tendencia

Una tendencia es un gráfico de la amplitud frente al tiempo transcurrido. Se utiliza para mostrar las variaciones históricas de un parámetro medido.

Tono

Una señal a una frecuencia específica. Esencialmente, es un término musical utilizado en acústica. Puede haber un monótono, una frecuencia singular, o un multitono. A veces también se habla de calidad tonal, aunque esto puede ser bastante subjetivo.

Tracking (Rastreo)

Conducción superficial de la electricidad por encima de un objeto en lugar de a través de él. A menudo se debe a la presencia de suciedad, polvo o humedad que proporcionan un camino alternativo. El rastreo produce ráfagas cortas de ultrasonidos y da lugar a las características marcas de árboles o deltas de ríos en la superficie.

Trampa de Vapor

Una válvula automatizada diseñada para abrirse para purgar el aire, el CO2 y el condensado de un sistema de vapor, pero que se cierra para evitar la pérdida de vapor vivo al sistema de retorno de condensado.

Transductor

Un transductor es cualquier dispositivo que convierte un tipo de energía, como la vibración o el sonido, en otro tipo de energía, como un voltaje. Los transductores pueden ser reversibles: un altavoz puede utilizarse como micrófono y viceversa.

Transductor Piezoeléctrico

Cualquier transductor que utilice una sustancia piezoeléctrica como elemento activo. Algunos ejemplos son los transductores de fuerza, los acelerómetros, los transductores de presión y los cartuchos fonográficos.

Transformada de Fourier

Operación matemáticamente rigurosa que transforma del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia y viceversa.  Véase Análisis de Fourier y Transformada rápida de Fourier.

Transformada Rápida de Fourier (FFT)

La FFT es un algoritmo, o rutina de cálculo digital utilizada en el analizador FFT, que calcula un espectro a partir de una forma de onda temporal. En otras palabras, convierte o “transforma” una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Las matemáticas de Fourier estipulan la necesidad de que la señal sea continua. Los detectores de rodamientos de la primera etapa no suelen ser continuos y tienden a producir una buena información en la señal temporal, pero una información pobre o engañosa en la FFT.

Véase también espectro

Transitorio

Un transitorio es otra forma de describir un impulso. Los transitorios suelen ser eventos de corta duración, como estallidos o crepitaciones. También podrían repetirse, como el tic-tac de un reloj. Estos impactos bien pueden estar produciendo ultrasonidos y, por lo tanto, son detectables, incluso como defectos en rodamientos de funcionamiento muy lento.

También puede tener un significado diferente: un comportamiento puede ser de naturaleza transitoria, lo que significa que va y viene.

Transmisión

Cómo viaja el sonido a través de uno o varios medios. La transmisión y la reflexión son controladas por la Impedancia Acústica Específica que difiere en la barrera entre dos materiales. Para una buena transmisión de los ultrasonidos, conviene minimizar el número de cambios de material y evitar el uso de polímeros.

Turbulencia, Flujo Turbulento

Flujo en el que el fluido sufre fluctuaciones irregulares y se mezcla. Los ultrasonidos detectan las turbulencias. Esta turbulencia es la que se detecta en una fuga de aire o en el flujo a través de una tubería o válvula.

 

Ultrasonido

Sonido en la gama de frecuencias superior a 20kHz. No tiene un límite superior práctico.

Ultrasonido Estructural

La transmisión de ultrasonidos a través de una estructura sólida.

Ultrasonidos Aéreos

Ultrasonido que se desplaza por el aire, a diferencia del ultrasonido estructural. Las fuentes de Ultrasonido en el aire incluyen fugas de gas y vapor presurizados, aplicaciones eléctricas y de maquinaria rotativa como correas, cadenas y rodamientos abiertos.

Unidades de Ingeniería, UE

Las unidades en las que se realiza una medición; por ejemplo, la velocidad puede expresarse en milímetros por segundo o en pulgadas por segundo.

Cuando se trabaja con una escala de decibelios es muy importante conocer el valor de referencia en unidades de ingeniería: dBµV o dBV son muy diferentes. 0dBV es 120dBµV porque 1V = 1.000.000µV.

 

Valor Pico a Pico (Pk-Pk)

En la medición de la amplitud de una señal, el valor pico a pico es la diferencia entre las amplitudes del pico positivo más alto y el pico negativo más bajo.

Válvulas

Dispositivo que regula, dirige o controla el flujo de un fluido (gases, líquidos, sólidos fluidizados o lodos). Las válvulas tienen todo tipo de formas y tamaños y funcionan de muchas maneras diferentes. Los problemas más comunes asociados a las válvulas y que hacen que sean interesantes para los inspectores de ultrasonidos son defectos como el paso o las fugas, el bloqueo, la cavitación y el parpadeo (flashing).

Velocidad de funcionamiento

La velocidad, normalmente expresada en revoluciones por minuto (rpm) a la que marcha una máquina rotativa. También puede expresarse en Hz.

Velocidad del Sonido

Es la velocidad con la que el sonido viaja a través de un medio. Cuanto más denso sea el material, más eficaz será la transferencia de energía entre las moléculas que vibran y, por tanto, mayor será la velocidad del sonido. Por lo tanto, la velocidad del sonido es mayor en los metales que en los líquidos, que a su vez son mayores que en los gases. Debido a la relación con la densidad, la velocidad del sonido puede cambiar con la temperatura.

La velocidad nominal del sonido en el aire a 21℃ a nivel del mar es de 344m/s (1238km/h o 770mph). A 0℃ se reduce a unos 331m/s.

Ventana Flattop

La ventana flattop es una función de ventana que se utiliza en algunos procesamientos de la FFT, además de las ventanas Hanning o Rectangulares más comunes. La ventana flattop no permite una resolución de frecuencia tan fina como la ventana Hanning, pero medirá con precisión el nivel de una señal en cualquier frecuencia, incluso si la frecuencia está entre las líneas del análisis FFT. Se utiliza en los sistemas de calibración de transductores para aumentar la precisión de la amplitud.

Ventana Rectangular

En el análisis del espectro, la ventana rectangular no es en realidad ninguna ventana.  También se denomina ventana uniforme, y se selecciona cuando la señal que se va a analizar es un transitorio en lugar de una señal continua.

Véase también Ventana Hanning.

Vibración

La vibración es la oscilación de un punto, un objeto o una parte de un objeto en torno a una posición de referencia fija o de reposo. Un objeto puede vibrar como una unidad, en cuyo caso se denomina “vibración de todo el cuerpo”, o, como suele ser el caso, un objeto puede vibrar de forma compleja en la que se deforma y diferentes partes del mismo vibran a diferentes frecuencias y amplitudes.

Vórtices, Singular Vortex

Los vórtices son remolinos que se forman a veces en los extremos de las alas de los aviones, las palas de los ventiladores, las palas de las hélices, los álabes de las bombas y los bordes de otras estructuras en un flujo de fluido, como en las líneas eléctricas. Los vórtices absorben energía y provocan turbulencias.

VPF, Frecuencia de Paso de las Paletas

En una bomba centrífuga o en un ventilador, es el número de paletas o álabes del ventilador o del impulsor multiplicado por la velocidad de giro del rotor. El paso de paletas siempre aparece como un componente relativamente fuerte en el espectro de vibración de una bomba o ventilador. Así, una bomba con 7 paletas tendrá un componente espectral a 7 veces las RPM, o “7X”.

También puede haber pulsaciones de presión asociadas a esta frecuencia que darán lugar a Ultrasonidos generados como una serie de pulsos.