Frecuencia y diámetro no son números de catálogo: deciden hasta qué profundidad llega el impulso, cuán fina puede ser la pieza y cuán pequeña el área sobre la que apoyar el palpador.
- ✓ Frecuencia alta para los espesores finos, frecuencia baja para penetrar
- ✓ Diámetro reducido para superficies curvas y áreas de apoyo limitadas
- ✓ Campo cercano: la zona inicial en la que el haz no es estable
- ✓ Cada elección es un compromiso entre resolución y penetración
Cuando se elige un palpador ultrasónico las dos magnitudes que aparecen primero son la frecuencia nominal y el diámetro del elemento activo. Son los dos parámetros que, más que ningún otro, definen qué podrá hacer ese palpador: en qué espesor leerá, con cuánta resolución, en qué geometría podrá apoyarse y en qué materiales conseguirá llegar hasta el fondo. No existe una combinación mejor en términos absolutos, porque cada elección gana algo y pierde otra cosa.
La frecuencia determina la longitud de onda del impulso que viaja en el material. Una frecuencia elevada genera una longitud de onda corta, y una longitud de onda corta permite distinguir ecos muy próximos: es la condición necesaria para medir espesores pequeños, donde el eco de fondo vuelve a muy poca distancia del de partida. El mismo impulso, sin embargo, se atenúa rápidamente: las componentes de alta frecuencia son dispersadas por la estructura del material, y en una pieza gruesa o en un material de grano grueso la energía se agota antes de volver al palpador.
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Una frecuencia más baja hace lo contrario. La longitud de onda crece, la resolución empeora y el espesor mínimo medible sube, pero el impulso atraviesa el material con pérdidas mucho menores. Por eso los palpadores de baja frecuencia son la elección obligada en fundiciones, compuestos, plásticos y en general en todo lo que dispersa el haz, mientras que los palpadores de alta frecuencia pertenecen al mundo de la medición de precisión en materiales finos y superficies mecanizadas.
Qué cambia al variar los parámetros
| Parámetro | Efecto en la medición |
|---|---|
| Frecuencia alta | Mejor resolución y espesores mínimos más bajos, penetración reducida |
| Frecuencia baja | Penetración superior en materiales atenuantes, resolución inferior |
| Diámetro grande | Más energía transmitida, pero requiere un área de apoyo amplia y plana |
| Diámetro pequeño | Acceso a superficies curvas y puntos estrechos, señal en conjunto más débil |
| Campo cercano | Zona inicial con amplitud irregular: penaliza las lecturas muy cercanas a la superficie |
El diámetro y la geometría de la pieza
El diámetro del elemento activo gobierna cuánta energía entra en la pieza y cuán amplia es la huella de contacto. Un cristal grande transmite más y favorece las mediciones difíciles, pero exige una superficie plana y libre sobre la que apoyarse: en un tubo de pequeño diámetro el contacto se produce solo a lo largo de una generatriz, el acoplamiento se reduce y la lectura se vuelve inestable.
Un cristal pequeño resuelve el problema geométrico y alcanza puntos de otro modo inaccesibles, a costa de una señal más débil. En curvaturas estrechas el palpador de diámetro reducido es por tanto a menudo el único practicable, y es el motivo por el que el catálogo de palpadores propone varios formatos para la misma frecuencia.
El tercer elemento es el campo cercano. En la primera parte del recorrido el haz generado por el cristal aún no es regular: las ondas emitidas por los distintos puntos de la superficie activa interfieren entre sí y la amplitud varía de forma irregular de un punto a otro. Solo más allá de esa distancia el haz se estabiliza y empieza a divergir de forma ordenada. La extensión del campo cercano crece con el diámetro y con la frecuencia, y es la razón física por la que un palpador grande y de alta frecuencia no es adecuado para leer espesores muy pequeños: la zona a medir caería justo donde el haz es menos estable. La solución habitual es interponer una línea de retardo, que desplaza el campo cercano dentro del material de retardo y deja a la pieza solo la parte útil del haz.
Instrumentos recomendados
| Producto | Por qué es pertinente |
|---|---|
| Palpadores para medidores de espesor de precisión | Frecuencias elevadas y diámetros reducidos para espesores finos y materiales finos |
| Palpadores para medidores de espesor de corrosión | Formatos y frecuencias pensados para superficies reales y geometrías no planas |
| Dakota PZX1-DL | Medición de precisión en sustratos finos, donde el campo cercano es determinante |
| Bloques de calibración | Referencias de espesor conocido para verificar la respuesta del palpador elegido |
Preguntas frecuentes
No. Una frecuencia alta mejora la resolución y baja el espesor mínimo medible, pero se atenúa rápidamente: en materiales de grano grueso o en espesores elevados el eco de fondo puede no volver. La frecuencia se elige en función del material y del espesor esperado.
Porque en una superficie muy curva un palpador de diámetro amplio se apoya solo a lo largo de una línea y el acoplamiento resulta parcial. En estos casos se emplea un palpador de diámetro reducido, que se adapta mejor a la curvatura.
Es el tramo inicial del haz, cerca del cristal, en el que la amplitud es irregular por efecto de las interferencias. Las mediciones que caen en esa zona resultan poco fiables: por eso en espesores muy pequeños se emplean palpadores con línea de retardo.
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