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Acústica y Diagnóstico de Materiales y Estructuras

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¿Qué es la emisión acústica?

Desde el punto de vista del proceso físico, la emisión acústica (EA) consiste en la liberación espontánea de energía por parte de los materiales cuando son sometidos a cualquier estimulación (principalmente procesos de deformaciones y fracturas). Definido según CEN-EN 13554 y ASTM E1316-2010, AE es un fenómeno en el que se generan ondas elásticas transitorias por la rápida liberación de energía dentro del material. La Figura ilustra la generación de una onda AE por una fuente (fuente AE) cuando el material se somete a una tensión particular. Las ondas elásticas se propagan dentro del material y eventualmente llegan a su superficie, provocando pequeños y temporales desplazamientos en él, que pueden ser recibidos por un transductor específico (sensor AE).

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Un ejemplo típico de EA es la generación de ondas elásticas producidas durante el crecimiento de grietas causadas por la tensión aplicada al material. Otros ejemplos son el avance de las delaminaciones y la rotura de fibras y matrices en materiales compuestos.

El fenómeno físico de los AE es la base de un método de END denominado Ensayo de Emisiones Acústicas (AT), reconocido por su alta capacidad para monitorear la integridad estructural en tiempo real, detectar la aparición de defectos y fallas incipientes en equipos mecánicos, así como para la caracterización de materiales. Este método, a diferencia de los métodos UT (ultrasonido) o RT (radiografía), es pasivo porque el elemento de prueba no debe ser excitado por ninguna onda o energía externa, liberándose ondas AE cuando está bajo tensión. En este sentido, el método AE presenta dos diferencias principales respecto a otros métodos END:

  • • La onda AE se origina en el elemento inspeccionado
  • • Detecta movimientos en tiempo real (procesos dinámicos), y no discontinuidades geométricas sin movimiento o avance, previamente presentes en el material.

Aplicaciones habituales

  • • Diagnóstico de recipientes a presión y tanques de almacenamiento
  • • Reactores nucleares
  • • Componentes sometidos a elevados esfuerzos mecánicos o estructuras completas de materiales compuestos o plásticos reforzados con fibras
  • • Seguimiento de estructuras de construcción y obra civil, especialmente en hormigón y materiales a base de acero
  • • Investigación de las propiedades de los materiales. Mecanismos de falla y comportamiento frente al daño
  • • Control de calidad e inspección de diferentes procesos como soldadura, secado de madera, inspección de componentes cerámicos, inspección de revestimientos, etc.
  • • Detección y localización de fugas en tiempo real, desde pequeñas válvulas hasta grandes fondos de tanques o tuberías enterradas
  • • Investigaciones geológicas y macrosísmicas
  • • Detección y localización de descargas de alta tensión en grandes transformadores
  • • Desgaste de herramientas de corte
  • • Detección de xilófagos (termitas) en madera
  • • Diagnóstico de obras de arte y patrimonio cultural
  • • Biomedicina. Seguimiento de huesos humanos.
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Comparación con otros métodos de ensayos no destructivos

EA

Detecta el crecimiento de fallos

Requiere esfuerzo aplicado al metarial

Menos intrusivo. El equipo puede colocarse lejos del material inspeccionado

Monitorización global

La anisotropía del material es Buena para la detección del fallo. Menos sensible a la geometría

Cada carga es única. No se obtienen los mismos resultados de inspección en cada ensayo.

Limitaciones: Atenuación, ruido, dependencia de la historia de carga

Otros métodos END

Detectan la presencia de fallos

No se requiere esfuerzo aplicada

Más intrusive. El equipo debe estar cerca del material

Diagnóstico local

La anisotropía del material es buena para la detección de fallas. Más sensible a la geometría

Las inspecciones son repetibles

Limitaciones: acceso, geometría local, dependiendo de la distancia desde el defecto a la superficie

Ensayos realizados por nuestro laboratorio según normativas ASME, UNE, ASTM

  • • Inspección de tanques atmosféricos de almacenamiento de material compuesto
  • • Inspección de vasijas a presión hechas de material compuesto
  • • Inspección de fondos de tanques atmosféricos metálicos
  • • Inspección de puentes
  • • Otros ensayos especiales

Equipamiento disponible

  • • 2 equipos de adquisición ANSYS 5 de Vallen Systeme
  • • 1 equipo de adquisición ANSYS 6 de Vallen Systeme
  • • Sensores, preamplificadores y cables de EA
  • • Software Visual AE
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Nuestra experiencia de 20 años

  • • Ensayos sobre palas de aerogeneradores.
  • • Caracterización de equipos atmosféricos de PRFV para procesos químicos.
  • • Calificación de fondos de tanques metálicos de almacenamiento de gasoil en servicio.
  • • Caracterización de equipos a presión de PRFV para filtrado de agua.
  • • Inspección de puentes de hormigón.
  • • Inspección de equipos a presión de PRFV para procesos químicos en centrales nucleares.
  • • Inspección de tubos a presión de PRFV para desalinización en plantas desalizadoras.
  • • Detección de xilófagos activos en madera.