El análisis por ultrasonidos es un tipo de ensayo no destructivo. Estudia la propagación de las ondas sonoras en los materiales testados, lo que permite detectar fallos profundos. A lo largo de este artículo exploraremos el potencial del análisis por ultrasonidos como instrumento de monitorización de la condición y como método de mantenimiento predictivo.

¿Cómo funciona el análisis por ultrasonidos?

Existen varias técnicas de análisis por ultrasonidos. En el fondo, todas funcionan de la misma manera: hay un transductor que se conecta a un detector de averías o a una máquina de diagnosis (que es un receptor de impulsos y un osciloscopio). Normalmente, el transductor se conecta al objeto que se inspecciona mediante un acoplamiento, como un gel, aceite o agua. Sin embargo, las técnicas sin contacto (por ejemplo, los transductores acústicos electromagnéticos) no requieren el acoplamiento.
 

objeto ➡ acoplamiento ➡ transductor ➡ máquina de diagnosis

 
Los transductores de ultrasonidos tampoco son todos iguales. Existen dos métodos de ensayo por ultrasonidos: la reflexión (modo pulso-eco) y la atenuación (modo transmisión).
 
En el modo pulso-eco, el transductor emite y recibe ondas. Las ondas reflejadas (el eco) señalan imperfecciones, que se muestran en la máquina de diagnosis como una amplitud en el eje yy para representar la intensidad. La distancia o el tiempo aparecen en el eje xx, lo que permite determinar la profundidad de la señal. Esto es muy común en el análisis por ultrasonidos por contacto.
 
En las pruebas en modo de transmisión, un dispositivo emite ondas (el transmisor) y otro recibe la energía sonora (el receptor). Las imperfecciones y las averías disminuyen la cantidad de energía que llega al receptor (atenuación de la energía), lo que permite detectar las averías y otras condiciones. Normalmente, el transmisor y el receptor están sumergidos, por lo que se denomina análisis por ultrasonidos sumergido.
 

Análisis por ultrasonidos: aplicaciones

  • El análisis por ultrasonidos puede realizarse en metales y aleaciones, pero también puede utilizarse en hormigón, madera y materiales compuestos. Se utiliza a menudo en construcciones de acero y aluminio, en la metalurgia, en la fabricación y en las industrias aeroespacial y del automóvil.

 

  • Detección de fugas en aire comprimido, gas inerte, sistemas de vacío y grifos. ¿Sabías que el 31% del consumo energético puede evitarse reparando las fugas? Si tienes suficiente información, intenta calcular el coste de las fugas en tus instalaciones para estimar el retorno de la inversión. Además, al evitar las fugas también se reduce la huella de carbono.

 

  • Sistemas eléctricos. El análisis por ultrasonidos puede ser muy útil para las inspecciones eléctricas y la detección de arcos eléctricos, reduciendo el riesgo de peligros eléctricos o incendios eléctricos. Además, los técnicos pueden realizar la inspección de forma segura sin entrar en contacto directo con los componentes eléctricos.

 

  • Equipos mecánicos. El análisis por ultrasonidos es adecuado para las inspecciones mecánicas, ya que puede evaluar el espesor y detectar la corrosión. También es adecuado para monitorizar el desgaste de los rodamientos y para determinar la frecuencia y la cantidad de lubricación de los mismos. La falta de lubricación hace que los componentes se desgasten más rápido de lo normal, mientras que el exceso de lubricación puede causar daños a largo plazo en los motores.

 

Ventajas del análisis por ultrasonidos

El análisis por ultrasonidos presenta varias ventajas en comparación con el mantenimiento preventivo «tradicional» y con otras herramientas de mantenimiento predictivo. Estas son las principales ventajas de este método:

 

  • Detecta averías profundas que de otro modo no se detectarían;

 

  • Tiene una gran sensibilidad y precisión, por lo que puede detectar incluso las averías más pequeñas;

 

  • Se trata de una prueba no destructiva que puede realizarse en cualquier momento y que no afecta a la máquina ni a los equipos cercanos;

 

  • Sólo requiere un acceso superficial, por lo que se considera una opción segura para los técnicos (por ejemplo, los técnicos pueden evaluar el estado de los equipos eléctricos sin correr riesgos innecesarios al acercarse a ellos);

 

  • Tiene un gran potencial de automatización, lo que la haría aún más accesible y eliminaría los riesgos que aún puede tener para los técnicos;

 

⚙️ Cómo automatizar el análisis por ultrasonidos

Los sensores de análisis por ultrasonidos recogen datos para uso inmediato. Los datos se transfieren a una plataforma de mantenimiento para su posterior análisis y seguimiento del rendimiento. Si la propia plataforma es inteligente, notificará a los gestores cuando los valores se desvíen de los valores base y/o cambien con el tiempo. Estos sensores también pueden conectarse a otros dispositivos que pueden proporcionar información importante, como termómetros, cámaras y analizadores de espectro.

 

  • Además de detectar los defectos, también proporciona información adicional que puede ayudar al diagnóstico, como el tamaño, la orientación, la forma, etc.

 


Combina el análisis por ultrasonidos con el de vibraciones

Algunas personas sostienen que el análisis por ultrasonidos y el análisis de vibraciones detectan las mismas averías. Sin embargo, en algunos casos, como las averías en los rodamientos, el análisis por ultrasonidos puede detectar los problemas incluso antes que el análisis de vibraciones. Es la «primera línea de defensa». También defendemos que la información que proporcionan ambos análisis es diferente: el análisis por ultrasonidos puede detectar fallos, y el análisis de vibraciones puede diagnosticarlos. La combinación de ambos es muy eficaz.

 

Desventajas del análisis por ultrasonidos

El análisis por ultrasonidos no tiene muchas desventajas, sobre todo si se compara con otros métodos de mantenimiento predictivo complejos y costosos. Veamos con más detalle las desventajas del análisis por ultrasonidos:

 

  • No es adecuado para piezas de forma irregular o muy finas. La superficie inspeccionada debe estar limpia y sin objetos sueltos, por ejemplo, pintura que se pueda estar soltando, etc.

 

  • Si el análisis por ultrasonidos no está automatizado, los técnicos deben recibir una formación especializada. Los gestores que reciben los datos deben tener un amplio conocimiento.

 

  • Al igual que la mayoría de las herramientas de monitorización de la condición/mantenimiento predictivo, requiere una inversión inicial en equipos y herramientas de análisis de datos. Sin embargo, hay varios tipos de equipos disponibles en el mercado y es probable que encuentres opciones más asequibles (en comparación con otras herramientas de mantenimiento predictivo).

 

  • El equipo debe cumplir las normas y ser calibrado a intervalos de tiempo específicos para garantizar la precisión de las lecturas.

 

La utilización del análisis por ultrasonidos para detectar fallos en materiales espesos se propuso por primera vez en la década de 1930. Casi cien años después, el análisis por ultrasonidos se ha convertido en una realidad y en uno de los métodos de mantenimiento predictivo más versátiles que pueden aplicar los gestores.