La medición ultrasónica de espesor es una de las técnicas de END más utilizadas del mundo. Permite medir el espesor de un material desde un solo lado, sin cortes, taladros ni otras alteraciones. Esta guía básica explica los principios físicos, los componentes de un instrumento ultrasónico, los parámetros críticos y cómo se traducen en una lectura en pantalla. Está pensada como introducción para inspectores de END que inician su formación y como repaso para técnicos experimentados.
El principio físico: impulso y eco
El principio es análogo al del sónar. Un transductor piezoeléctrico genera un breve impulso ultrasónico (normalmente en el rango 1-20 MHz) que viaja por el interior del material a la velocidad característica de ese material. Cuando el impulso encuentra una superficie límite (pared posterior, defecto, interfaz), una parte de la energía regresa en forma de eco. El transductor capta el eco y lo convierte en señal eléctrica.
Midiendo el tiempo de vuelo (time-of-flight) entre el impulso emitido y el eco recibido, y conociendo la velocidad del sonido en el material, el instrumento calcula la distancia con la fórmula:
¿Necesita ayuda para elegir el producto adecuado?
t = v × Δt / 2
donde el factor 2 tiene en cuenta que el impulso recorre la distancia dos veces: a la ida y a la vuelta.
Componentes de un instrumento ultrasónico
Un medidor completo se compone de:
- Generador de impulsos (pulser): produce la tensión eléctrica que excita el transductor
- Transductor (palpador): contiene un cristal piezoeléctrico que convierte energía eléctrica en mecánica (emisión) y viceversa (recepción)
- Acoplante acústico: gel o líquido entre palpador y pieza, necesario para transferir la energía ultrasónica
- Receptor y amplificador: adquiere el eco de retorno y lo amplifica
- Filtro y digitalizador: elimina ruidos y convierte la señal analógica en digital
- Procesador y firmware: analiza la forma de onda, identifica los ecos relevantes y calcula el espesor
- Pantalla: muestra el valor numérico y, en los modelos avanzados, la forma de onda A-Scan
- Memoria (registrador de datos): archiva las lecturas para su descarga posterior
El papel del transductor
El transductor es el componente que marca la diferencia entre una medición exacta y una equivocada. Los tipos principales son:
- Dual element: dos cristales separados (emisor y receptor), utilizados en los medidores de corrosión
- Single element: un solo cristal, utilizado en los medidores de precisión y en los detectores de defectos
- Shear wave angulares: montados sobre zapatas para generar ondas transversales, utilizados en la inspección de soldaduras
- High temperature: palpadores especiales para superficies calientes
- Underwater: palpadores estancos para mediciones en agua
Para saber más, consulte la guía para elegir el transductor.
Velocidad del sonido y calibración
La velocidad del sonido es el parámetro crítico de la medición. Varía de un material a otro e incluso dentro del mismo material según su composición y tratamiento. Valores orientativos:
- Acero al carbono: ~5900 m/s
- Acero inoxidable: ~5700-5800 m/s
- Aluminio: ~6300 m/s
- Titanio (Ti-6Al-4V): ~6100 m/s
- Cobre: ~4700 m/s
- Latón: ~4400 m/s
- HDPE (plástico): ~2200 m/s
- Fundición: ~5000-5600 m/s (variable)
Antes de cada medición es necesario calibrar el instrumento. Para saber más, consulte calibración a 1 punto vs 2 puntos.
Qué ve el operador: pantalla numérica y A-Scan
Los instrumentos Dakota ofrecen distintos modos de visualización:
- Pantalla numérica: valor en mm o pulgadas, de lectura inmediata
- Bar graph: representación gráfica del valor para una lectura de un vistazo
- A-Scan: forma de onda de la señal ultrasónica, muestra los ecos con su posición temporal y amplitud — esencial para validar la medición
- B-Scan: representación 2D en sección del perfil de espesor a lo largo de una línea de barrido
- Run Chart: gráfico de las lecturas en el tiempo para seguir un barrido continuo
- Differential Mode: muestra la diferencia respecto a un valor de referencia
Exactitud, resolución y repetibilidad
Tres parámetros que no hay que confundir:
- Resolución: la cifra más pequeña que el instrumento muestra (0,01 mm estándar, 0,001 mm en los modelos Precision)
- Exactitud: cuánto se aproxima el valor leído al valor real. Normalmente ±0,1 mm en rango estándar, ±0,05 mm en los modelos tope de gama
- Repetibilidad: en qué medida lecturas repetidas sobre el mismo punto dan el mismo valor. Normalmente mejor que la resolución si el instrumento está bien calibrado
Normativas de referencia
La medición ultrasónica de espesor está regulada por normas internacionales. Los instrumentos Dakota se declaran conformes a:
- EN 14127: norma europea armonizada para el procedimiento de medición
- ASTM E797: estándar americano
- EN 15317: cualificación del instrumento
- EN 12668-1: para detectores de defectos
Para saber más, consulte Normativas END para medición de espesor.
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