Estudio de la emisión acústica generada por deformación en tubos, sus fuentes y características

Abstract

En el presente Trabajo de Tesis, se diseñó e implementó un sistema experimental para estudiar la Emisión Acústica (EA) producida durante la deformación triaxial de probetas en forma de aros. Se construyeron todos los componentes necesarios para los ensayos. Se diseñaron y construyeron distintos tipos de probetas, cortadas transversalmente de tubos de acero microaleado sin costura, usados en la industria petrolera, a fin de inducir distintas fuentes de EA (deformación, creación y propagación de fisuras, rotura de la capa de óxido). Se caracterizaron química, mecánica y metalográficamente los materiales de las probetas ensayadas. Las superficies de rotura de los materiales empleados, fueron observadas en un microscopio electrónico de barrido (MEB), identificándose los distintos tipos de fractura. Se realizaron 22 ensayos, sirviendo los 10 primeros, para poner a punto todo el sistema de medición, eligiéndose los parámetros óptimos. Se logró caracterizar cada tipo de probeta por el comportamiento medio de los parámetros Amplitud, Duración y Risetime de las señales de EA, obteniéndose una clara separación en "clusters". Esto permitiría en ensayos en campo sobre tubos similares, hacer una identificación general de las posibles fuentes de EA. No se encontró un comportamiento temporal definido en la evolución de los parámetros de las señales de EA, a medida que avanzaba cada ensayo. Estadísticamente se demostró que dentro de cada tipo de probeta, los ensayos son réplicas entre sí. Se calcularon los coeficientes de correlación entre los tres parámetros de las señales de EA, para todos los ensayos, encontrándose la mayor correlación entre la Amplitud y la Duración. Para cada ensayo, se estudiaron estadísticamente las distribuciones de los parámetros Duración, Risetime y Amplitud. No encontrándose una única función de distribución que ajustase todos los histogramas experimentales de los dos primeros. En el caso de la Amplitud, primero, de acuerdo a la ley potencial, se obtuvieron valores del exponente comprendidos entre los citados en la literatura publicada. Luego, se encontró que una única función de distribución ajustaba todos los histogramas experimentales, dicha función fue la Log-normal, que ya aparecía citada en la literatura publicada. Buscando alguna explicación física al hecho anterior, se analizó primero la influencia del sistema de detección, demostrándose que el transductor piezoeléctrico de banda ancha empleado para recoger la EA producida, mantiene la linealidad entre la amplitud de los impulsos mecánicos incidentes en el sensor (deformación de la superficie del material) y la amplitud de las señales eléctricas salientes (Amplitud de las señales de EA). Luego, se demostró, teniendo en cuenta el comportamiento estadístico de los fenómenos físicos involucrados, que las amplitudes de las deformaciones dentro del material obedecen a una distribución Log-normal. Teniendo en cuenta la linealidad del sistema de registro de la EA, se concluyó que las Amplitudes de las señales de EA deben seguir la misma distribución Log-normal. Por último, se hacen algunos comentarios destinados a relacionar dos fenómenos que aunque ocurren a escalas muy diferentes, parecen responder a la misma dinámica, la E A a escala microscópica, y los terremotos a escala varios ordenes de magnitud mayor. Finalmente, se sugiere para estudios posteriores, la aplicación de los nuevos conceptos como criticalidad auto-organizada, fractales y ruido 1/f al fenómeno de la Emisión Acústica.Fil:López Pumarega, María Isabel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina