Ensaio não destrutivo

Denomina-se ensaio não destrutivo (END ou NDT em inglês nondestructive testing) a qualquer tipo de ensaio praticado a um material que não altere de forma e permanente suas propriedades físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais.^[1] Os ensaios não destrutivos implicam um dano imperceptível ou nulo.

Ensaios não destrutivos representam um conjunto amplo de técnicas de análise utilizadas na ciência e na indústria para avaliar as propriedades de um material, componente ou sistema, sem causar danos, baseando-se na aplicação de fenômenos físicos tais como ondas eletromagnéticas, acústicas, elasticidade, emissão de partículas subatômicas, capilaridade, absorção e qualquer tipo de teste que não implique um dano considerável à amostra examinada.^[1]

Os ensaios não destrutivos são técnicas altamente valiosas, uma vez que permitem o controle das propriedades dos materiais, com economia de tempo e dinheiro, e permitem que o material testado volte intacto para o local de trabalho após a inspeção.^[2] Métodos comuns de END incluem ultrassom, partículas magnéticas, líquido penetrante, radiografia e ensaios por correntes de Foucault (correntes parasitas). END são uma ferramenta comumente usada em engenharia forense, engenharia mecânica, engenharia elétrica, engenharia civil, sistemas de engenharia, engenharia aeronáutica, medicina e arte.^[1]

Ensaio não destrutivo de tubos

Ensaios não destrutivos de tubos ou END tubular (em literatura em inglês Tubular NDT) são ensaios não destrutivos pela aplicação de várias tecnologias para detectar anomalias tais como corrosão e defeitos de fabricação e, tubos metálicos. As tubulações podem ser encontradas em equipamentos tais como caldeiras e trocadores de calor. Para conduzir um exame "in situ" (i.e. exame dos tubos na sua posição, onde eles estão instalados), a cobertura de uma abertura de manutenção é normalmente removida para permitir o acesso de um técnico aos tubos. Alternativamente, um feixe de tubos pode ser removido de um trocador de calor e transportado por uma empilhadeira para uma área de manutenção para um acesso mais fácil.

Ensaio não destrutivo para determinação dos módulos elásticos

É possível calcular os módulos elásticos (módulo de Young, módulo de cisalhamento) e o coeficiente de Poisson através das frequências naturais de vibração do corpo de prova, sem que este sofra qualquer dano, através do chamado método dinâmico (um tipo de ensaio não destrutivo); ou através da velocidade do som, ensaio por ultra-som (pulso-eco). As frequências juntamente com as dimensões e massa, possuem uma relação unívoca com os módulos elásticos.

Os três modos principais de vibração são: vibração longitudinal, vibração flexional e vibração torcional. Os dois primeiros permitem o cálculo do módulo de Young, enquanto que o último possibilita a determinação do módulo de cisalhamento e do coeficiente de Poisson. O ensaio pode ser de:

• Excitação por impulso: no qual o corpo de prova sofre um leve impacto para que as vibrações mecânicas sejam geradas e um transdutor capta esta resposta acústica transformando-a em sinal elétrico de tal forma que as frequências de ressonância possam ser lidas.
• Varredura de frequência: neste ensaio o corpo de prova recebe um estímulo com frequência variável.

Ambos os métodos exigem que o corpo de prova seja apoiado em pontos nodais em acordo com as normas ASTM E-1875 ^[3] e E-1876.^[4]

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No caso de corpos de prova no formato de barras de secção retangular, o módulo de Young, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson podem ser obtidos da seguinte forma:^[4]

• Módulo de Young (${\displaystyle E}$):

${\displaystyle E=0,9465\left({\frac {mf_{f}^{2}}{b}}\right)\left({\frac {L^{3}}{t^{3}}}\right)T_{1}}$

${\displaystyle m}$ é a massa da barra, ${\displaystyle L}$ o comprimento, ${\displaystyle b}$ a largura e ${\displaystyle t}$ a altura; ${\displaystyle f_{f}}$ é a frequência de ressonância fundamental flexional e ${\displaystyle T_{1}}$ é um fator de correção para o modo fundamental flexional, obtido por:

${\displaystyle T_{1}=1+6,585(1+0,0752\mu +0,8109\mu ^{2})\left({\frac {t}{L}}\right)^{2}-0,868\left({\frac {t}{L}}\right)^{4}-\left({\frac {8,340(1+0,2023\mu +2,173\mu ^{2})\left({\frac {t}{L}}\right)^{4}}{1,000+6,338(1+0,1408\mu +1,536\mu ^{2})\left({\frac {t}{L}}\right)^{2}}}\right)}$

${\displaystyle \mu }$ é o coeficiente de Poisson.

• Módulo de cisalhamento (${\displaystyle G}$):

${\displaystyle G={\frac {4mf_{t}^{2}}{bt}}\mathbb {R} }$

${\displaystyle f_{t}}$ é a frequência de ressonância fundamental torcional e ${\displaystyle R}$ um fator dependente da relação entre a largura e altura da amostra igual a:

${\displaystyle R=\left({\frac {1+\left({\frac {b}{t}}\right)^{2}}{4-2,521{\frac {t}{b}}\left(1-{\frac {1,991}{e^{\pi }{\frac {b}{t}}+1}}\right)}}\right)\left(1+{\frac {0,00851n^{2}b^{2}}{L^{2}}}\right)-0,060\left({\frac {nb}{L}}\right)^{\frac {3}{2}}\left({\frac {b}{t}}-1\right)^{2}}$

• Com o valor do módulo de Young e o módulo de cisalhamento temos o coeficiente de Poisson (${\displaystyle \mu }$) (no caso de materiais isotrópicos):

${\displaystyle \mu =\left({\frac {E}{2G}}\right)-1}$

Estes cálculos são válidos para corpos de prova no formato de barras de secção retangular. Geometrias diferentes exigem equações diferentes.^[4]

Ver também

• Módulo de Young
• Módulo de cisalhamento
• Coeficiente de Poisson
• Ensaio destrutivo
• Certificação
• Controle de qualidade
• Ciência dos materiais
• Fiabilidade_(estatística)
• Fadiga

Referências

1. CARTZ, L. Nondestructive Testing. A S M International,1995. ISBN 978-0-87170-517-4. (em inglês)
2. GARCIA, A., SPIM, J.A., SANTOS, C.A. Ensaios dos Materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2000. ISBN 8-521-61221-4
3. Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by Sonic Resonance; designation: E 1875 – 00. ASTM International, 2000. 7 p. doi:10.1520/E1875-00 (em inglês)
4. Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by Impulse Excitation of Vibration; designation: E 1876 – 07. ASTM International, 2007. 15 p. doi:10.1520/E1876-09 (em inglês)

Bibliografia

1. José Carlos A. Cintra, Nelson Aoki, Cristina de H. C. Tsuha, Heraldo Luiz Giacheti, Fundações: ensaios estáticos e dinâmicos; Oficina de Textos, 2013, ISBN 8-579-75161-6
2. S. R. Daniewicz, J. C. Newman, K. Schwalbe, Fatigue and Fracture Mechanices, Volume 34, ASTM International, 2005, ISBN 0-8031-3487-8 ISSN 1040-3094 (em inglês)
3. C. M. Hudson, Thomas P. Rich, Case Histories Involving Fatigue and Fracture Mechanics: A Symposium, Edição 918 , ASTM International, 1986 ISBN 0-803-10485-5 (em inglês)
4. Donald Maxwell Brunette, Titanium in Medicine: Material Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses, and Medical Applications , Springer Science & Business Media, 2001 ISBN 3-540-66936-1 (em inglês)
5. Basic Rubber Testing, ASTM International ISBN 0-8031-3358-8 (em inglês)
6. Charles Hellier (2003). Handbook of Nondestructive Evaluation. McGraw-Hill. ISBN 0-07-028121-1 (em inglês)
7. ASTM International, ASTM E1316-13a: Standard Terminology for Nondestructive Examinations (2013), ASTM International doi:10.1520/E1316-14 (em inglês)
8. ASTM International, EN 1330: Non-destructive testing. Terminology. Nine parts. Parts 5 and 6 replaced by equivalent ISO standards. ISBN 0-580-28390-9 (em inglês)
9. ISO 12706: Non-destructive testing. Penetrant testing. Vocabulary] (2009) (em inglês)
10. ISO 12718: Non-destructive testing. Eddy current testing. Vocabulary (2008) (em inglês)
11. Paul E. Mix, P.E., E.E., Introduction to Nondestructive Testing: A Training Guide , John Wiley & Sons, 2005 ISBN 0-471-71913-7 (em inglês)

Ligações externas

• «Módulos Elásticos: Visão Geral e Métodos de Caracterização» (PDF) 
• «Técnica de excitação por impulso» 
• «Técnica de varredura de frequência» 
• «ABENDI - Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção» 

• Portal da ciência
• Portal da tecnologia

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