No todos los materiales se miden con facilidad mediante la técnica ultrasónica. Fundiciones, composites, plásticos de gran espesor, aleaciones de grano grueso, fibras de vidrio y elastómeros presentan atenuación, dispersión y ruido de grano que pueden volver inestable o imposible la medición con un instrumento y un palpador estándar. Esta guía resume las estrategias técnicas para obtener resultados fiables incluso en los materiales más difíciles, utilizando instrumentos y palpadores Dakota NDT específicos.
Qué hace «difícil» a un material
Un material se considera difícil para la medición por ultrasonidos cuando presenta una o varias de las siguientes características:
- Alta atenuación: la señal ultrasónica pierde energía rápidamente dentro del material y el eco de retorno es débil o inexistente
- Grano cristalino grueso: las inclusiones o las falta de homogeneidad del grano (>0,1 mm) generan reflexiones espurias (grain noise) que enmascaran el eco de pared posterior
- Anisotropía: la velocidad del sonido varía según la dirección (típico de fibras y composites)
- Impedancia acústica elevada: acoplamiento difícil entre palpador y material
- Temperaturas no estándar: la velocidad del sonido varía con la temperatura
- Superficies irregulares o rugosas: perturban el contacto acústico
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Materiales típicamente difíciles
- Fundición gris: el grafito laminar dispersa la señal, velocidad variable 5000-5600 m/s
- Fundición esferoidal: mejor que la gris, pero igualmente atenuante
- Aceros de alta aleación: microestructura compleja (Inconel, Hastelloy, dúplex)
- Bronces y latones: grano grueso en las piezas de fundición
- Composites de fibra de vidrio (GFRP): fuerte atenuación, velocidad variable
- Composites de fibra de carbono (CFRP): anisotropía marcada, requiere palpadores específicos
- Plásticos de gran espesor (HDPE, PP, PTFE): velocidad baja 2000-2400 m/s y atenuación creciente con el espesor
- Elastómeros y gomas: difícilmente medibles más allá de unos pocos milímetros
- Cemento, hormigón y materiales granulares: no medibles con la técnica estándar
Estrategia 1: elegir el instrumento correcto
Dakota NDT ofrece instrumentos diseñados específicamente para materiales difíciles:
- Dakota PMX4-DL (High Penetration Thickness Gauge): diseñado específicamente para materiales de alta atenuación, grano grueso y espesores importantes
- Serie CMX (CMX1-DL/CMX3-DL): ofrecen TDG (Time Dependent Gain) integrado en la lista de transductores para materiales atenuantes
- Serie FX (FX70-DL/FX81-DL): detectores de defectos con TCG (Time Corrected Gain) automática y amortiguación regulable para materiales ruidosos
- Para la fundición, es preferible usar instrumentos con A-Scan para interpretar la señal (CMX1-DL o superiores)
Estrategia 2: elegir el palpador adecuado
- Frecuencias más bajas (1-2 MHz): penetran mejor en los materiales atenuantes, a costa de una menor resolución
- Palpadores de mayor diámetro: recogen más energía de retorno y son más estables sobre superficies rugosas
- Palpadores con delay line: útiles para medir espesores finos y para un acoplamiento más estable
- Palpadores de alta temperatura específicos para medidas sobre materiales calientes (hasta 500 °C en algunos modelos)
- Palpadores dual element: mejores que los monocristal en superficies corroídas e irregulares
Estrategia 3: acoplamiento acústico eficaz
- Gel acoplante de calidad: elegir la viscosidad adecuada al material y a la posición (vertical u horizontal)
- Preparación de la superficie: eliminar el óxido suelto, las cascarillas y las pinturas no adherentes; las superficies rugosas pueden requerir un lijado con papel abrasivo fino
- Presión constante del palpador, sin excesos: una presión excesiva no mejora la señal y daña el palpador
- A altas temperaturas: utilizar geles específicos de alta temperatura (silicona, glicerina, polietilenglicol)
- En superficies curvas de pequeño radio: comprobar que el palpador esté en contacto pleno; de lo contrario, cambiar el radio del palpador
Estrategia 4: calibración y parámetros de medida
- Calibración sobre material idéntico: siempre que sea posible, calibrar sobre una muestra del mismo material y del mismo lote de la pieza que se va a medir
- Comprobar la velocidad del sonido: puede variar de forma apreciable entre distintas coladas de fundición o de acero
- Velocity Mode (VM): en los modelos CX4, CX8-DL y superiores permite determinar la velocidad real sobre una pieza de espesor conocido
- Amortiguación: ajustar a valores altos (en la serie CMX: 50-1500 ohmios seleccionables) para reducir el ringing en materiales ruidosos
- Posicionamiento de los gates: en los detectores de defectos, configurar manualmente los gates para excluir el ruido de grano inicial
Estrategia 5: validación de la señal con A-Scan
En los materiales difíciles se recomienda comprobar siempre la señal en modo A-Scan. La interpretación gráfica revela:
- Si el eco de pared posterior es realmente el que se está midiendo o si el instrumento está disparando sobre el ruido de grano
- Si hay ecos intermedios procedentes de defectos, inclusiones o delaminaciones
- Si la relación señal/ruido es aceptable (al menos 3:1)
- Si la forma del eco es limpia o dispersa (indicador de grano heterogéneo)
Los instrumentos Dakota con A-Scan son CMX1-DL, CMX2-DL, CMX3-DL, CMX10-DL, MX2-DL, PMX (toda la serie Precision) y la serie FX de detectores de defectos.
Para una evaluación de su aplicación concreta y una demostración en campo sobre materiales difíciles, contacte con nuestra oficina técnica.