La conversión de impulsos eléctricos en vibraciones mecánicas y la conversión de las vibraciones mecánicas devueltas en energía eléctrica es la base de los ensayos por ultrasonidos (UT). Aunque existen opciones sin contacto para algunas aplicaciones (por ejemplo, EMAT), la técnica más utilizada consiste en utilizar un elemento piezoeléctrico para generar los ultrasonidos. Debido al desajuste de impedancias entre el transductor piezoeléctrico y el material inspeccionado, se suele utilizar un acoplante líquido para transmitir las vibraciones del transductor a la pieza y recibir las vibraciones de vuelta al transductor. Aunque esta técnica es muy eficaz y popular, los acoplantes líquidos utilizados para la inspección por ultrasonidos tienen algunas limitaciones y desventajas inherentes. El propio acoplante líquido es sensible a las condiciones meteorológicas extremas, puede ser perjudicial para la pieza y el medio ambiente, puede hacer que algunas inspecciones sean engorrosas o imposibles, y su uso y eliminación pueden ser caros. Un método alternativo al uso del acoplante líquido es la prueba ultrasónica con acoplamiento en seco (DCUT).
Recientemente se ha desarrollado una nueva familia de transductores piezoeléctricos que soportan tensiones muy altas y pueden acoplarse eficazmente a través del caucho sin necesidad de un acoplamiento líquido. Estos transductores DCUT pueden utilizarse para inspeccionar metales, materiales compuestos y cualquier material apto para la propagación de ultrasonidos con las siguientes ventajas sobre las opciones más convencionales:
* Acoplamiento en seco - La inspección es más limpia, más fácil y no contamina el material inspeccionado ni el medio ambiente.
* De bajo perfil y flexible: los transductores DCUT pueden fabricarse con sólo unos milímetros de altura/grosor, y pueden doblarse y adaptarse fácilmente a geometrías curvas e irregulares.
* Inspecciones menos costosas: los transductores DCUT eliminan todos los costes asociados al acoplamiento; incluyendo su compra, gestión y eliminación.
Los transductores DCUT son capaces de superar las ineficiencias naturales típicamente asociadas a otros métodos piezoeléctricos acoplados en seco mediante el uso de equipos UT de alta potencia que proporcionan la energía necesaria para acoplar los sensores utilizando sólo una fina capa de goma y una presión muy ligera. En la actualidad, el material de goma limita las mediciones a materiales de hasta 80 °C, pero continúan los esfuerzos de desarrollo para incorporar materiales que permitan las mediciones DCUT a temperaturas aún más altas. Los sensores DCUT existentes incluyen sensores de contacto flexibles y rígidos, sondas de rueda y sensores de contacto remotos diseñados para generar ondas L en modo de haz normal para la detección de defectos, la medición de espesores y la inspección de soldaduras.
Estos transductores de bajo perfil pueden utilizarse para realizar mediciones y detectar defectos en geometrías complejas sin necesidad de utilizar depósitos de agua ni escáneres multieje. Utilizando una ligera presión al contacto, proporcionan rápidamente mediciones precisas en una gran variedad de materiales. Gracias a su bajo perfil, también pueden introducirse en tubos o conductos pequeños y en lugares con un espacio libre mínimo en los que sería difícil o imposible aplicar y utilizar acoplantes.
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Con un factor de forma similar al de los modelos piezoeléctricos estándar, estos transductores tienen una respuesta de frecuencia ultra amplia y no requieren ningún acoplamiento de líquidos. Son ideales para la medición de espesores de alta precisión y la detección de defectos en componentes sensibles en los que el uso de acoplamiento podría ser problemático o dañar el material. También pueden utilizarse con líneas de retardo y escáneres de rueda acoplados en seco para obtener más opciones de inspección.
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Con un transductor instalado en el centro de la rueda y un anillo de goma alrededor del diámetro exterior, la rueda permite un rápido escaneo de largas áreas de tuberías, planchas y grandes superficies. Con un codificador acoplado, permite realizar mediciones de espesor precisas a intervalos regulares sin necesidad de volver a aplicar el acoplante y realinear el transductor. Esto puede permitir al personal tomar más mediciones sobre un área en menos tiempo para proporcionar una imagen más precisa del espesor del material.
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El transductor se instala en un poste extensible con una punta de goma para acoplarse al material. Esto permite al personal medir el grosor del material que normalmente requeriría la construcción de andamios o la retirada de otros elementos para acceder a la zona de medición. La punta de goma semicircular permite realizar mediciones de espesor precisas incluso cuando la punta no se encuentra en un ángulo de 90° con respecto al material.
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Los transductores DCUT ofrecen una excelente solución para la inspección de UTs piezoeléctricas cuando se utilizan con instrumentación de alta potencia. Estos métodos de inspección pueden permitir un mejor uso del tiempo de los inspectores, disminuir los costes de los equipos y proporcionar opciones de inspección que actualmente no estaban disponibles o no eran posibles. A medida que aumentan las opciones para realizar inspecciones sin necesidad de acoplamiento, también aumentan las capacidades de los inspectores.
