Tecnología de ondas guiadas

Las técnicas de inspección por ultrasonidos más comunes implican el uso de Ondas Libres (bulk waves) cuyo modo de propagación no se ve afectado por las condiciones de contorno de la pieza inspeccionada. Existen 2 tipos de ondas libres: longitudinales y transversales, y son utilizadas principalmente para inspeccionar áreas cercanas al transductor.

Por otro lado, las Ondas Guiadas (guided waves) se propagan siguiendo los límites de la pieza inspeccionada, y por ello la geometría de dicha pieza afecta al modo de propagación. Al contrario que las ondas libres, existen cientos de tipos ondas guiadas con diferentes velocidades y frecuencias en una geometría de pieza dada. El número de modos incrementa exponencialmente la complejidad del análisis, pero también abre la puerta a innumerables aplicaciones de los ultrasonidos.

Ondas guiadas
Figura 1: Ondas guiadas


Debido a que los límites de la pieza permiten a las ondas de ultrasonidos viajar largas distancias con poca pérdida de energía, una de las aplicaciones más comunes de ondas guiadas consiste en cubrir largas extensiones de material desde un único punto de inspección. A estas aplicaciones se las conoce como Ultrasonidos de largo alcance (LRUT – Long Range UT) y Ultrasonidos de medio alcance (MRUT – Medium Range UT), dependiendo de la distancia cubierta. Bajo esta clasificación, se definirían como ultrasonidos de corto alcance (Short Range UT) las técnicas con ondas libres (ondas a 0 grados y ondas en ángulo), puesto que son normalmente utilizadas para inspeccionar el área inmediatamente debajo o próxima al transductor.

Ultrasonidos de largo alcance (LRUT)


Los ultrasonidos de largo alcance se refieren al uso de ondas guiadas para la inspección de tuberías, usando un anillo de transductores dispuestos alrededor del perímetro de dicha tubería. La interacción de todas las ondas generadas en los diferentes transductores genera una onda que rellena la geometría de la tubería y viaja a lo largo de la misma. Dependiendo del material de la tubería y de las condiciones que pueden afectar a su superficie (ej, recubrimientos, si está enterrada en cemento o tierra, presencia de líquidos o sólidos en su interior), los anillos de ultrasonidos de largo alcance pueden ser usados para inspeccionar hasta 100 metros de distancia a ambas direcciones del anillo de inspección.

Los dos tipos de anillos de ultrasonidos de largo alcance disponibles en el mercado son piezoeléctricos y EMAT magnetostrictivos. En caso de los sistemas piezoeléctricos, los transductores están acoplados con presión o pegados a la tubería. En los sistemas EMAT magnetostrictivos, una banda magnetostrictiva hecha con un material de FeCo o similar se fija también por presión o por medio de adhesivo, y se posiciona una bobina EMAT sobre dicha banda para generar ultrasonidos en el material magnetostrictivo que son posteriormente transferidos a la tubería inspeccionada.

Ultrasonidos de medio alcance (MRUT)

MRUT o ultrasonidos de medio alcance es un término introducido en la última década para diferenciar entre técnicas de ultrasonidos por ondas libres (corto alcance) y LRUT o largo alcance. MRUT utiliza modos de Lamb o Transversal Horizontal y se aplica en la inspección de tuberías, así como planchas y tanques y otras geometrías. Mientras que los ultrasonidos de largo alcance (LRUT) requieren un complejo análisis de modos tubulares (flexión, longitudinal, y de torsión), los ultrasonidos de medio alcance (MRUT) utilizan formulaciones más sencillas de calcular e interpretar al tratarse de un único sensor emisor. La distancia cubierta con MRUT varía según la apertura del sensor y el diámetro de la tubería, y es de aproximadamente 3 metros en tubos y 5 metros en planchas y tanques. Además de la facilidad de interpretación, las principales ventajas de MRUT frente a LRUT son una menor zona muerta (normalmente menos de 50 mm frente a 1 - 2 m en LRUT), y superior resolución y capacidad de detección de defectos, la cual puede ser de un orden de magnitud mayor que con LRUT.

No hay un límite teórico en términos de espesor máximo que pueda ser inspeccionado con ondas guiadas, pero a efectos prácticos se puede considerar un máximo de 25mm. En espesores hasta 37mm también es posible, pero la presencia de múltiples modos puede dificultar la interpretación considerablemente.