En el mundo del mantenimiento predictivo actual, los reflectores o los micrófonos parabólicos existen en una gran variedad de alta frecuencia. Estos reflectores son diseñados en forma de una "revolución de paraboloide" 1. Como sus hermanos de baja frecuencia, los micrófonos de alta frecuencia o parabólicos de ultrasonido tienen un receptor apuntado hacia el centro del plato. Estos receptores pueden emplear uno o múltiples transductores piezoeléctricos montados dentro de la carcaza del receptor. Un reflector/micrófono ultrasónico emplea el uso de siete micrófonos piezoeléctricos miniaturas.

El receptor es posicionado en una distancia fija hacia el centro del plato parabólico. Los ajustes de la frecuencia son hechos en la fábrica moviendo el transductor más cerca o lejos del centro del plato para una recepción óptima. Un transductor montado más cerca del borde del plato parece ser más favorable para la recepción de baja frecuencia. Los transductores más cerca al fondo o al centro del plato favorecen la recepción de alta frecuencia.

El sonido en el aire viaja cerca de 1000 pies por segundo, mientras que la señal de longitud de onda de 1000 Hertz (1 kHz) es cerca de un pie. Por lo tanto, los objetos más pequeños que unos pocos pies, no se puede esperar que reflejen frecuencias de sonidos debajo de 1 kHz. En frecuencias por arriba de 10 kHz, el mismo objeto puede reflejar uniformemente haciendo el reflector parabólico conveniente para frecuencias más altas o escaneo ultrasónico.

El reflector parabólico ultrasónico o micrófono viene en diferentes tamaños. Algunos son pequeños y miden 10-12 pulgadas de diámetro y otros 18-20 pulgadas de diámetro. Inclusive un fabricante ofrece un reflector parabólico desmontable. Además del plato de parábola hay también el cuerno parabólico, que utiliza la misma geometría que el plato, excepto que el centro es estirado por lo tanto es más largo con una apertura más pequeña (ver la Figura 1). Varios fabricantes de ultrasonido hacen estos cuernos. Se encuentran en longitudes de 7-10 pulgadas, con aperturas de 2.5 a 3 pulgada y un transductor piezoeléctrico posicionado en el fondo, o en el ápice del cuerno para recibir la onda sonora.

Quiere atención?

Tome el plato, usted será advertido. Los reflectores parabólicos tienden a llamar la atención. Especialmente si usted lo utiliza para escanear cables de alta tensión buscando corona o arco. Los niños le seguirán, los perros le ladrarán y tal vez algún vecino llame a la policía. Pero usted está en una misión de encontrar la cause del por qué el ingeniero eléctrico jubilado tiene una imagen horrible en su pantalla de televisión de su casa y que no cuenta con recepción vía cable o satélite.

Aquí está una historia interesante. Un viernes por la tarde, me llamo uo de los grandes proveedores de energía al Aeropuerto internacional de Hartsfield en Atlanta, GA para demostrar cómo el parabólico/micrófono ultrasónico podría encontrar la fuente de radio-interferencia. Aparentemente, los pilotos se quejaban de interferencia de radio cuando usaban una cierta trayectoria de vuelo.

Había indicadores visuales también aquel día, pero los indicadores visuales pasaron inadvertidos. Después de escanear el cableado de alta tensión delante de una subestación entre dos hangares, escuche arco en la dirección de la subestación. Cuando nos acercamos a la subestación me pareció saber cuál era la verdadera fuente - un transformador en un poste. Sin embargo, una vez dentro de la subestación, pude localizar con toda precisión la fuente verdadera. Resultó ser un buje detrás del transformador. El buje tenía un perno flojo y los cierres totalmente abiertos. Cuándo el viento sopló, el buje causó un arco que creó la interferencia.

El reflector/micrófono parabólico fue el instrumento correcto de utilizar ese día para situar la fuente de la interferencia.

Pero no crea que el reflector parabólico ultrasónico es utilizado sólo para escanear cables de alta tensión. El plato parabólico puede ser utilizado para situar filtraciones de aire en lugares altos, escuchar fugas de vapor a distancia o escanear para sonidos o anomalías mecánicas en una planta. Otras aplicaciones incluyen el escaneo de una torre de vacío para filtraciones a gran distancia, escaneo de válvulas de alivio en tanques o torres grandes o (como yo también lo he hecho) escaneo en una refinería en busca de fugas después de un terremoto.

Los reflectores parabólicos han estado presentes y han estado evolucionando, durante muchos años. Algunos de estos instrumentos son equipados con miras láser Figura 4) mientras otros tienen miras sencillas para encontrar el objetivo.

¿Por qué loa Platos Parabólicos son tan efectivos?

El reflector parabólico o micrófono puede enfocar exclusivamente esas ondas sonoras cuya longitud de onda es considerablemente más pequeña que el diámetro de la parábola (ver la Figura 6.). Mantenga estas relaciones en mente:

• A mayor abertura del reflector, mayor la ganancia;
• Más verdadero el servicio de reflejo, más aguda la definición del foco:
• A mayor diámetro del reflector, mayor la directividad.

Cuernos Parabólicos

¿Alguna vez a notado en aquellas viejas fotografías del bisabuelo, que está utilizando un audífono que parece un cuerno? se llamaban "cornetas auriculares". Hace cientos de años, se hacían de los cuernos de las vacas, carneros y de otros animales.

Bien, muy semejante a los cuernos de antaño, el mundo del mantenimiento predictivo tiene el cuerno parabólico. Como el reflector/micrófono parabólico, el cuerno es diseñado en forma de 'Revolución Paraboloide'. Estos cuernos parabólicos son utilizados para ubicar anomalías tales como fugas, descargas eléctricas y problemas mecánicos.

Problema de los Cuernos Parabólicos

En la Figura 7 usted verá dos cuernos conectados a unos receptores ultrasónicos. Note la distancia que hay de la fuente de filtración a los cuernos. Los cuernos parabólicos no son el mejor aditamento para utilizar para situar fuentes de punto de filtración cercanas. Si la fuente de filtración está cerca de la entrada del cuerno parabólico, la parábola no reflejará el sonido al detector en una manera eficiente. Las ondas ultrasónicas atraviesan múltiples reflejos dentro del cuerno y finalmente botan fuera del cuerno. Sin embargo, cuando la fuente de filtración está muy lejos, la onda ultrasónica es casi plana al entrar en el cuerno parabólico. La forma única de la parábola es ideal para reflejar estos rayos en un solo pequeño sensor piezoeléctrico.

El cuerno parabólico es utilizado mejor cuando se encuentra desde varios centímetros a varios metros del objetivo. Proporcionado el cuerno parabólico que usted utiliza es diseñado apropiadamente, usted puede esperar tanto como de un 6- a un 10 de aumento en la señal.

En la Figura 7, este cuerno particular, debido al tamaño de la apertura, ha realizado un buen papel para la ubicación de fugas de aire en esta planta en particular.

Ya sea que tenga un plato reflector parabólico o un cuerno parabólico, a menos que no los utilice usted no se dará cuenta de su verdadero valor potencial en su planta o en el campo. Toma sólo unos pocos minutos dominar el uso de uno de estos reflectores o cuernos, así que si usted no puede encontrar uno en su planta, consiga uno. Usted se sorprenderá de lo que se ha estado perdiendo.

Referencias

(1) Propiedades Acústicas de Reflectores Parabólicos, Randolph Scott Little, Laboratorio de Ornitología, Universidad de Cornell. Paraboloide de Revolución - En matemáticas, una paraboloide es un cuadrico, un tipo de superficie en tres dimensiones, descrito por la ecuación:

(Este paraboloide elíptico, abre hacia arriba)

Con A = B un paraboloide elíptico es un paraboloide de revolución: una superficie obtenida girando una parábola alrededor de su eje. Es la forma de los reflectores parabólicos utilizados en espejos, antenas, y cosas por el estilo.

(2) Ellipsoidal Collecting Horns for Ultrasonic Leak Detectors, NASA Tech Briefs KSC-12082.