A-scan: Ampliación de los límites de aplicación del medidor de espesor EMA
Modo automático de medición de espesor
El modo de funcionamiento principal de los medidores de espesor es la medición automática del espesor de un objeto, cuando en la pantalla se muestra un único número: el resultado de la medición.
Pero cuando es necesario realizar un control:
• de objetos de forma compleja,
• de objetos sometidos a fuerte corrosión,
• de objetos muy sucios,
• de objetos fabricados por moldeo,
la medición automática del valor de espesor puede no ser suficiente.
Para los especialistas experimentados, un medidor de espesor electromagnético-acústico (EMA) es una herramienta cuyas posibilidades se amplían considerablemente gracias al uso del A-scan. Analicemos, con el ejemplo del medidor de espesor EMA EM1501, cómo utilizar correctamente el A-scan y por qué es importante para obtener resultados fiables.
Mediciones automáticas
El medidor de espesor EMA EM1501 mide el espesor del metal y muestra el resultado en la pantalla: el valor del espesor en milímetros. Para objetos con geometría simple —una chapa o un tubo liso y con poca corrosión—, este valor suele ser suficiente.
Sin embargo, en condiciones de fuerte corrosión o suciedad, al trabajar con objetos moldeados o en presencia de formas geométricas complejas del objeto, este valor no es suficiente para obtener mediciones fiables y una conclusión sobre el estado del objeto. Es precisamente aquí donde es necesario aplicar el A-scan.
¿Qué muestra el A-scan?
El A-scan es un gráfico, en cuyo eje horizontal se representa el tiempo (o la distancia obtenida multiplicando el tiempo por la velocidad del sonido en el material), y en el eje vertical la amplitud de la señal recibida por el dispositivo, generalmente expresada en porcentaje.
En la parte izquierda del A-scan vemos una señal de amplitud muy grande, que se genera debido al impulso creado por el generador del medidor de espesor. Esta zona se denomina «zona muerta», ya que en ella la recepción de señales de eco es imposible.
Después de la «zona muerta» sigue una zona en la que se ven impulsos de fondo útiles sobre el fondo de ruido. Para facilitar el análisis, el medidor de espesor EMA EM1501 permite mostrar tanto el aspecto real del A-scan como su envolvente.
Si el transductor se encuentra a una distancia demasiado grande del objeto de control, por ejemplo debido a una gruesa capa de óxido, revestimiento u otros obstáculos, entonces en el A-scan, a la derecha de la zona muerta, solo vemos ruido, sin impulsos de fondo útiles.
Tan pronto como acercamos el transductor al objeto de control a una distancia suficiente para la formación y recepción de la onda acústica, aparecen impulsos de fondo en el A-scan y el medidor de espesor comienza a medir el espesor a partir de ellos. En consecuencia, al trabajar con objetos de control complejos, es necesario vigilar el nivel de los impulsos de fondo en el A-scan.
Si el objeto de control tiene superficies plano-paralelas y no está muy corroído, en el A-scan vemos señales de eco alternas que se atenúan gradualmente: la onda acústica se genera en el límite del objeto de control, llega a la pared opuesta, se refleja, vuelve al mismo punto desde donde fue enviada y luego se desplaza cíclicamente entre las paredes hasta atenuarse.
Corrosión y defectos en el A-scan
En objetos con fuerte corrosión, la imagen estándar del A-scan se altera. En lugar de una secuencia clara de impulsos de fondo, el A-scan se convierte en una señal prácticamente aleatoria. La corrosión del objeto por el lado del sensor provoca la emisión de la onda no perpendicularmente, sino en otras direcciones, desde las cuales las ondas nunca regresarán, y la corrosión por el lado opuesto del objeto de control provoca la reflexión de la onda no perpendicularmente en cualquier dirección, y en consecuencia tales reflexiones nunca regresarán al sensor. En este caso podemos concluir que hay un defecto o corrosión en el objeto de control que dificulta las mediciones, y desplazar ligeramente el transductor sobre la superficie en cualquier dirección para encontrar una posición donde los impulsos de fondo estén presentes sin una fuerte imagen de interferencia y la medición se realice correctamente.
La geometría importa
Además de la corrosión, la forma del objeto también puede influir en el proceso de medición del espesor. Durante el control de superficies no estándar, por ejemplo, zonas con curvaturas o transiciones bruscas, la onda puede reflejarse en ángulo y desviarse hacia un lado, sin regresar al transductor. En tales casos, el A-scan ayuda a identificar las zonas donde las señales de eco regresan realmente, permitiendo realizar la medición del espesor.
Cuando la automatización no es suficiente: modos manuales y compuertas
El modo automático de medición de espesor funciona bien siempre que el A-scan contenga señales de eco interpretables de forma unívoca. Pero en condiciones de heterogeneidad del material, el modo automático de medición de espesor puede funcionar incorrectamente debido a la presencia de señales de eco ambiguas en el A-scan. Para tales casos, el medidor de espesor EMA EM1501 prevé dos algoritmos de funcionamiento en modo manual: con una o dos compuertas.
Cada compuerta representa un intervalo de tiempo seleccionado en el que se calcula el valor máximo de la señal de eco.
La instalación de dos compuertas permite utilizar para los cálculos impulsos más tardíos, que permanecen estables, en los casos en que los primeros están atenuados o «ruidosos». Por ejemplo, en el ejemplo anterior, la primera señal de eco se encuentra en la «zona muerta» debido al pequeño espesor del objeto de control. En algunas zonas, el tercer y cuarto impulso de fondo caen casi al nivel de los ruidos, por lo que el dispositivo tiene en cuenta solo una señal de eco, la considera la primera (ya que las señales de eco posteriores cayeron al nivel de los ruidos) y calcula incorrectamente el espesor, duplicando el valor real. El modo manual de medición con dos compuertas permite tomar como base la quinta y sexta señal de eco y medir correctamente el valor del espesor.
Tal efecto puede ocurrir debido a la anisotropía del metal. Por anisotropía del metal entendemos la dependencia de la velocidad de propagación de la onda transversal polarizada según la dirección en la que se producen las oscilaciones. Cuando existe, la onda con polarización circular se descompone en dos ondas transversales y cada una de estas dos ondas se desplaza a una velocidad ligeramente diferente de la adyacente. A veces en el A-scan en tales casos se pueden ver ambas ondas.
Ignorar las señales de eco 'parásitas'
A veces es necesario ignorar determinadas señales de eco. Por ejemplo, en el objeto de forma compleja mostrado (riel) vemos al inicio del A-scan señales de eco provenientes de una distancia de 16-17 mm. El espesor del riel es mucho mayor, por lo que si necesitamos medir precisamente el espesor del riel, indicamos explícitamente al dispositivo el intervalo en el que buscamos el espesor, conmutando el dispositivo al algoritmo manual y colocando una compuerta en la zona donde se encuentra precisamente el impulso de fondo. El medidor de espesor tendrá en cuenta solo la señal de eco en esta zona y no reaccionará a la señal de eco 'parásita', que en este caso dificulta la medición.
Este método para ignorar parte de las señales de eco es adecuado para el control de objetos gruesos pero fuertemente corroídos, productos de fundición u otros productos moldeados, que presentan señales de eco parásitas que dificultan debido a la estructura de grano grueso.
Aumento de la estabilidad de las mediciones: acumulación de señal
En los casos en que el ruido es suficientemente fuerte y conduce a resultados de medición inestables, ayuda otra función útil del dispositivo: el ajuste del número de acumulaciones. Al aumentar el número de acumulaciones, el medidor de espesor EMA EM1501 promedia varias mediciones, eliminando las perturbaciones aleatorias. Esto ralentiza ligeramente el proceso de medición, pero aumenta notablemente la estabilidad de las lecturas.
El A-scan como herramienta de toma de decisiones
Para los especialistas experimentados en ensayos no destructivos, el A-scan es una herramienta importante para tomar decisiones, garantizar la precisión y aumentar la fiabilidad del control.
Con su ayuda, el especialista puede no solo medir el espesor, sino también entender por qué apareció tal o cual valor en la pantalla y si vale la pena confiar en él.
Si trabaja con objetos de forma compleja, sometidos a fuerte corrosión, o en condiciones en las que el modo automático no es suficiente, utilice las posibilidades del A-scan. Es una de las herramientas que revelan todo el potencial del control EMA.
