¿Cómo elegir un Medidor de Espesor por Ultrasonido?

En cualquier aplicación de medición de espesor por ultrasonido, la elección correcta del medidor es tan importante como la elección del transductor, por eso en este artículo vamos a brindar una serie de consejos destinados a la compra exitosa de ambos productos.

La gran mayoría de los medidores que ofrece el comercio tienen capacidad tanto para la evaluación de la corrosión como para la medición precisa de espesores en una amplia serie de materiales. Lo que generalmente varía entre una y otra técnica es el tipo de transductor usado. Muchos fabricantes ofrecen estuches que contienen básicamente el medidor, el gel acoplante y al menos un par de transductores, como vemos en la figura de abajo. Esta guía titulada «¿Qué tener en cuenta al comprar un medidor de espesor por ultrasonido?» está dirigida principalmente a aquellos que adquieren los instrumentos por separado y/o desean añadir otros transductores a su medidor.

Medidor de Espesor por Ultrasonido

Las características más buscadas y más recomendadas para tener en cuenta al elegir el medidor de espesor propiamente dicho son:

Versatilidad: el medidor debe ofrecer una amplia gama de posibilidades de medición en una estructura portátil, liviana y fácil de manejar. Esto significa que, independientemente del uso (a menos que este sea muy específico) es importante elegir un medidor que permita, al menos, mediciones en el modo pulso-eco y eco-eco (modo sobre pintura).

Funcionalidad: características como buena resolución, opciones de calibración, pantalla a color de alto contraste, posibilidad de representación gráfica, registro automático de datos, memoria de almacenamiento de datos, teclado táctil, indicadores luminosos y/o auditivos, buena autonomía e incluso diversos modos de captura de datos son todas importantes, y deberemos considerarlas de acuerdo con nuestras necesidades y el presupuesto del que disponemos.

Robustez: un medidor de espesor por ultrasonido debe garantizar una larga vida útil en los entornos más exigentes, por lo que debe ofrecer un gabinete compacto y resistente.

Interfaz multilingüe: este es un detalle de importancia que posibilita el uso del instrumento por parte de diversos usuarios y en ambos sistemas de medida, tanto métrico como imperial.

Conectividad a PC: la inclusión de una interfaz de conexión a una computadora y de un software apropiado debe satisfacer las exigencias de una administración de datos profesional. Hoy en día prácticamente todos los medidores de espesor por ultrasonido cuentan con una interfaz USB o RS232 y un software propietario incluido en el kit.

Incorporación de tecnologías especiales (por ejemplo, ThruCoat™ y ThruPaint™, dependiendo del fabricante): aunque también usan transductores de elemento doble, estas características son más avanzadas que la medición eco-eco sobre pintura, la cual mide el intervalo de tiempo entre dos ecos de fondo sucesivos. Por el contrario, estas emplean un único eco de fondo para medir el espesor real del metal. Así, los medidores que las incorporan pueden indicar simultáneamente el espesor del metal y el de su recubrimiento (el modo eco-eco ignora este espesor), cada uno ajustado a su correspondiente velocidad de propagación del sonido en el material. El medidor puede configurarse para que indique solamente el espesor real del metal, por lo que no es necesario retirar la pintura o el recubrimiento de la superficie.

A estos parámetros debemos adicionarles otros que, aunque también son importantes para el medidor, atañen particularmente a la selección del transductor apropiado. A tal efecto, cuando pensamos en un transductor debemos tener en cuenta lo siguiente:

Exactitud: muchos factores afectan la exactitud de la medición en una aplicación dada, incluyendo la calibración adecuada del instrumento, la uniformidad de la velocidad de sonido del material, la atenuación y dispersión del sonido, la rugosidad de la superficie, la curvatura, el mal acoplamiento del sonido y la falta de paralelismo de la pared posterior. Todos estos factores deben considerarse cuando seleccionamos un medidor y su transductor. Con una calibración apropiada, las mediciones se pueden realizar generalmente con una exactitud de +/- 0,01 mm, y en algunos casos puede acercarse a 0,001 mm. La exactitud en una aplicación dada puede determinarse mejor mediante el uso de patrones de referencia de espesor conocido. En general, los medidores que usan transductores con línea de retardo o de inmersión para mediciones en el Modo 3 son capaces de determinar el espesor de una pieza con mucha mayor exactitud, por lo que este detalle será fundamental si lo que buscamos son mediciones exactas.

Tipo de material a medir: los materiales comunes de ingeniería, incluyendo la mayoría de los metales, cerámicas y vidrio transmiten el ultrasonido de manera muy eficiente y pueden medirse fácilmente en un amplio rango de medición. La mayoría de los plásticos absorbe la energía ultrasónica con mayor rapidez y por lo tanto tienen un rango de medición máximo más limitado, pero se pueden medir fácilmente en la mayoría de las situaciones. El caucho, la fibra de vidrio y muchos materiales compuestos pueden ser mucho más atenuantes y frecuentemente requieren medidores de gran penetración con un pulsador/receptor optimizado para funcionar a baja frecuencia. Por el contrario, en mediciones de precisión y/o de espesor ultrafino conviene elegir transductores que funcionen a alta frecuencia, a fin de aumentar los efectos de absorción y dispersión de la energía del pulso ultrasónico.

Rango de medición: los medidores disponibles en el mercado tienen un rango de medición de aproximadamente 0,080 mm a 635,00 mm, dependiendo del material, el transductor, la condición de la superficie y la configuración seleccionada. Como se expresó arriba, los materiales delgados se miden generalmente con transductores de alta frecuencia y los materiales gruesos o atenuantes se miden con transductores de baja frecuencia. Para materiales muy delgados, como láminas y chapas metálicas, se usan frecuentemente transductores con línea de retardo, aunque, al igual que los transductores de inmersión, tienen un espesor máximo medible más restringido debido a la posible interferencia de un múltiplo del eco de la interfase. En algunos casos de intervalos de espesor amplios y/o varios materiales, se puede requerir más de un tipo de transductor.

Geometría: como vemos en la figura de abajo, a medida que aumenta la curvatura de la superficie de una pieza, la eficiencia del acoplamiento entre el transductor y la pieza se reduce, por lo que cuanto menor sea el radio de curvatura, el tamaño del transductor también debe disminuir. La medición en radios muy agudos, particularmente curvas cóncavas, puede requerir transductores con línea de retardo especialmente adaptados a esa forma cóncava, o bien transductores de inmersión para lograr el acoplamiento adecuado. Los transductores con línea de retardo y de inmersión se pueden usar también para la medición en ranuras, cavidades y áreas similares de acceso restringido. Incluso en algunos casos de mediciones en una superficie cilíndrica, como la pared del cilindro de un motor, puede requerirse el uso de un transductor con una superficie de contacto redondeada.

Medición por ultrasonido – Geometría

Temperatura: los transductores de contacto comunes se pueden usar generalmente en superficies de hasta aproximadamente 50 °C. El uso de la mayoría de los transductores de contacto en materiales de mayor temperatura, por ejemplo, acero recién laminado, cañerías de vapor, etc., puede provocar daños irreparables debido a los efectos de expansión térmica. En estos casos, siempre se deben emplear transductores con línea de retardo provistos de líneas de retardo resistentes al calor, transductores de inmersión o transductores de elemento doble aptos para medir materiales que se encuentran a una temperatura de hasta 500 ºC. En lo que respecta al medidor de espesor propiamente dicho, algunos fabricantes ofrecen dispositivos con función de compensación de la temperatura, que permite ingresar la temperatura del bloque de calibración e ingresar manual o automáticamente la temperatura (alta) de los puntos donde se toman las mediciones. Así, el dispositivo indica el espesor corregido, que puede guardarse en la memoria del aparato.

Medidor de Espesor por Ultrasonido – Tipos de Conexión del Transductor

Tipo de conexión del transductor: los transductores se desgastan con el uso, por lo que no sólo se aconseja contar con un margen de frecuencias y tamaños para cubrir necesidades concretas, sino además elegir un tipo de conexión de acuerdo con la aplicación, a fin de obtener el máximo desempeño. A este respecto, los tipos de conexión más comunes son (ver figura de arriba):

• Encapsulados: fijados permanentemente al cable, tienen un área de proyección grande y son indicados para superficies planas.
• Conector tipo microdot: desmontables del cable, por lo que el este puede cambiarse si es necesario, tienen un área de proyección más pequeña y son indicados para superficies de mayor curvatura.
• Conector tipo LEMO 00: ofrecen una conexión más resistente al desgaste.