Una norma europea, “EN 14579 Métodos de ensayo de piedras naturales. Determinación de la velocidad de propagación del sonido”, describe un método para determinar la velocidad de propagación de ondas longitudinales ultrasónicas en piedras naturales, tanto en el laboratorio como in situ.
Durante la prueba se genera un pulso consistente en vibraciones longitudinales mediante un transductor electroacústico que se mantiene en contacto con una superficie de la piedra en ensayo. Después de pasar una longitud de camino conocida en la piedra, el pulso de vibración se convierte en una señal eléctrica mediante un segundo transductor, y los circuitos de cronometraje electrónico permiten medir el tiempo de tránsito del pulso.
El aparato utilizado en estas pruebas consiste esencialmente en un generador de pulsos eléctricos, un par de transductores, un amplificador y un dispositivo electrónico de cronometraje para medir el intervalo de tiempo entre el inicio de un pulso generado en el transductor transmisor y su llegada al transductor receptor.
Existen dos tipos de dispositivos de cronometraje electrónico:
Un osciloscopio proporciona la capacidad de examinar la forma de onda, lo que puede resultar ventajoso en situaciones complejas.
El dispositivo utilizado en las pruebas deberá cumplir con los siguientes requisitos de rendimiento:
También se utilizan transductores en las pruebas. La frecuencia natural de estos dispositivos debe estar en el rango de 20 a 150 kHz. A veces se pueden utilizar frecuencias tan bajas como 10 kHz y tan altas como 200 kHz. Los pulsos de alta frecuencia tienen un inicio bien definido, pero se atenúan más rápidamente que los pulsos de menor frecuencia a medida que pasan a través de la piedra natural. Por lo tanto, es preferible utilizar transductores de alta frecuencia (50 kHz a 82 kHz) para longitudes de recorrido cortas (hasta 200 mm) y transductores de baja frecuencia (15 kHz a 10 kHz) para longitudes de recorrido largas (hasta un máximo de 40 m). Se ha descubierto que los transductores con frecuencias de 40 kHz a 82 kHz son útiles para la mayoría de las aplicaciones.
También se utiliza un aparato para determinar el tiempo de llegada del impacto en las pruebas. Este aparato debería ser capaz de determinar el tiempo de llegada de la primera onda del pulso, incluso si es de pequeña amplitud en comparación con la primera media onda del pulso.
Además, en las pruebas se utilizan un dispositivo de pesaje que proporciona una precisión del 0,01 por ciento de la masa a pesar y un horno ventilado que puede mantener una temperatura de 70 grados más/menos 5 grados.
El muestreo no es responsabilidad del laboratorio de pruebas a menos que se solicite específicamente. Se deben seleccionar al menos 6 muestras de un lote homogéneo.
Como referencia estándar, las superficies finales de las muestras deben ser aserradas o rugosas. Las probetas deben ser prismas de tamaño 2 mm x 300 mm x 75 mm con una tolerancia de más/menos 50 mm. Si la piedra presenta planos de anisotropía (por ejemplo, estratificación, foliación), las muestras deben prepararse con sus ejes largos paralelos o perpendiculares a estos planos. Las muestras deben secarse a 70 grados más/menos 5 grados hasta obtener una masa constante. Se supone que esta condición se cumple si la diferencia entre dos pesajes realizados a intervalos de 24 horas más/menos 2 horas no es superior al 0,1 por ciento de la primera de estas dos masas.
Durante las pruebas, el dispositivo debe utilizarse dentro de las condiciones de funcionamiento especificadas por el fabricante. Para garantizar una medición repetible de la velocidad de impacto, es necesario tener en cuenta varios factores que pueden afectar las mediciones. La información requerida se incluye en el anexo de la norma (Anexo B).
Al disponer el transductor, es posible detectar impactos que hayan pasado a través de la piedra natural en una dirección distinta a la dirección en la que se emite la energía máxima, que es en ángulo recto con la cara del transductor transmisor. Por lo tanto, es posible realizar mediciones de velocidad de pulso colocando dos transductores en caras opuestas (transmisión directa), en caras adyacentes (transmisión semidirecta) o en la misma cara (transmisión indirecta o de superficie).
Puede ser necesario colocar los transductores en caras opuestas, pero no deben colocarse directamente uno frente al otro. Este tipo de disposición debe considerarse como transmisión semidirecta. El sistema de conducción indirecta es el menos sensible y debe utilizarse para mediciones in situ donde solo es accesible una cara de la piedra natural o donde es más importante determinar la resistencia de la capa cercana a la superficie que el cuerpo de la piedra en sí. La regulación de conducción semidirecta tiene una sensibilidad entre las otras dos regulaciones y debe utilizarse solo cuando no se puede utilizar la regulación directa.
Para la transmisión directa, la longitud del recorrido es la distancia entre los transductores medida con una precisión de más/menos 1 por ciento. Para una transmisión cuasi directa, generalmente se considera suficientemente preciso tomar la longitud del recorrido como la distancia medida de centro a centro de las caras del convertidor. La precisión de la medición de la longitud de la trayectoria depende del tamaño de los transductores en comparación con la distancia de centro a centro y debe estimarse. En la transmisión indirecta no se mide la longitud del camino, sino que se realizan una serie de mediciones con los transductores a diferentes distancias.
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