EMAT: El nuevo amanecer de los ultrasonidos

En un artículo anterior habíamos explicado que era posible generar un haz ultrasónico en un material sin necesidad de que ninguna parte del sistema de inspección estuviera en contacto con la pieza a inspeccionar. Si no lo habéis leído todavía aquí os dejamos el enlace 

En el caso de los ultrasonidos generados por EMAT nos vamos a ayudar de los fenómenos electromagnéticos para conseguir generar una onda elástica en la pieza a inspeccionar y, de ese modo, propagar ondas ultrasónicas en el interior del material sin necesidad de que el palpador esté en contacto con la misma.

¿Sabes lo que significa EMAT?

EMAT es el acrónimo de ElectroMagnetic Acoustic Transducers o transductores electromagnéticos acústicos.

Esto quiere decir que este tipo de transductores consiguen generar ondas acústicas a partir de fenómenos electromagnéticos. Ya lo sé, ahora te estarás preguntando ¿cómo consigo convertir un campo electromagnético en una onda elástica que es lo que realmente queremos? A continuación lo explicamos.

¿Cómo se generan los ultrasonidos por EMAT?

Un equipo de EMAT genera ondas ultrasónicas en un objeto metálico mediante la interacción de dos campos: un campo eléctrico generado por bobinas por las que circula una corriente con una frecuencia relativamente alta (RF) que interactúa con un campo magnético de frecuencia baja o estático (SF) generado por imanes. 

Esta combinación de campos interacciona con el material desplazando elástica y periódicamente las partículas de su superficie y ‘voilà’, se ha producido una onda mecánica en el interior de la pieza que, a partir de ahora, se transmite como un ultrasonido con los que estamos acostumbrados a trabajar. 

Al ser un proceso recíproco, la interacción de ondas elásticas en la superficie del material en presencia de un campo magnético induce una corriente eléctrica en el receptor del EMAT, produciéndose la detección de la onda tras un fenómeno de reflexión con una discontinuidad.

Los dos fenómenos físicos que se aplican en la tecnología EMAT son la ley de Lorentz y el efecto magnetoestrictivo. Si quieres que te cuente en detalle estos dos fenómenos déjalo en los comentarios.

 

Características de la tecnología EMAT

La característica principal de la tecnología EMAT es que la generación de la onda ultrasónica se produce de forma directa sobre el material a inspeccionar, es decir, al ser la combinación de los campos eléctrico y magnético la que genera los ultrasonidos no se requiere contacto directo entre el palpador y la pieza; ni tampoco acoplante. Peculiaridad que comparte con otras tecnologías como podría ser los ultrasonidos generados por láser.

Ventajas y desventajas de la EMAT

Para cerrar esta primera aproximación a la tecnología EMAT, aquí os dejamos las ventajas y limitaciones que presenta la técnica a día de hoy:

Ventajas de la tecnología EMAT:

  • Sin contacto: aunque la proximidad es preferible no es indispensable (<10 mm; disminuye al aumentar la frecuencia). 
  • Sin acoplante: fácil de automatizar, altas velocidades de inspección, inspecciones a bajas y altas temperaturas (de -50°C a 200°C en continuo y hasta 650ºC con refrigeración). 
  • Menos sensible a las condiciones superficiales: inspección de superficies rugosas, irregulares, curvadas, oxidadas, pintadas o sucias.
  • Palpadores sencillos: no hay variación de señal ultrasónica entre palpadores distintos.
  • Modos de onda únicos: posibilidad de generar ondas transversales horizontales (SH) y facilidad para generar ondas guiadas (Rayleigh y Lamb).

Limitaciones de la tecnología EMAT:

  • Exclusivo para materiales conductores (metálicos): inspección inviable en plásticos, cerámicas y fibras de vidrio y muy poco eficiente en fibras de carbono. 
  • Baja eficiencia de transmisión: necesidad de mucha potencia (100 A a través de la bobina produce una respuesta de pocos μV).
  • Baja relación señal-ruido: requiere de algoritmos de procesado de la señal. 
  • Limitaciones geométricas: palpadores de gran tamaño debido a las características físicas de las bobinas y los imanes.
  • Precaución de uso en materiales magnéticos: manejo de imanes de gran potencia.

 

Si el artículo te ha parecido interesante y te gustaría profundizar en otros aspectos de esta tecnología o de otras relacionadas con los ensayos no destructivos, no lo dudes y háznoslo saber en los comentarios.

 

Autor: Juan de Ramón

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