En este artículo, revisaremos una categoría interesante de métodos de ensayo ultrasónicos para la inspección y ensayo del hormigón: el pulso-eco ultrasónico (UPE) se utiliza ampliamente para la inspección de elementos de hormigón. El método ha demostrado ser extremadamente útil para determinar el espesor de elementos de hormigón con acceso por un lado (es decir, revestimientos de túneles, revestimientos de alcantarillado del tronco, muros de contrafuerte), detectar defectos debajo de la superficie como huecos, panal de abejas y delaminación, y verificar la ubicación de los defectos de la lechada en los conductos tendinosos.
Eco de pulso ultrasónico
Ultrasonic Pulse Echo es un método de prueba no destructiva (NDT) para escanear objetivos subterráneos en elementos de hormigón. Los métodos de UPE utilizan ondas de tensión acústicas para estudiar las propiedades de las capas subterráneas y localizar defectos identificando cualquier anomalía de impedancia acústica que sea diferente a la del hormigón. El método de prueba se desarrolló para abordar las limitaciones prácticas de lapruebageneral de velocidad de pulso ultrasónico , como la necesidad de acceder a ambos lados del elemento de hormigón.
La sección 3.2.2 de ACI 228.2R proporciona una revisión completa de la evolución del método de eco de pulso ultrasónico y de los instrumentos durante las últimas décadas. Mientras que los instrumentos UPE tradicionales eran capaces de proporcionar A-Scans y B-Scans, los modernos dispositivos de ecografía de pulso ultrasónica son capaces de proporcionar B-Scans en tiempo real que permitirían a los ingenieros ver objetivos bajo la superficie con mayor claridad. Las aplicaciones móviles, junto con la inteligencia artificial y las técnicas modernas de procesamiento de señales, han aportado una velocidad y claridad superiores, con facilidad de uso.
Eco de pulso ultrasónico para evaluar el espesor de muros de hormigón
¿Cómo funciona el eco de pulso ultrasónico?
Como comentamos anteriormente, la UPE utiliza ondas de estrés. El concepto principal detrás de la prueba es medir el tiempo de tránsito de la onda ultrasónica en el hormigón. Un instrumento de UPE moderno consiste en una serie de transductores piezoeléctricos que son capaces de excitar la superficie del concreto a través de pulsos de alta amplitud de ráfagas cortas (alto voltaje y alta corriente) (consulte el Programa de investigación de carreteras estratégicas-SHPR2, TRB, 2013 ). A medida que el pulso se propaga dentro del hormigón, se refleja y refracta en la interfaz de los vacíos u otros objetivos internos. Cualquier anomalía en la impedancia acústica conduce El impulso emitido y las ondas de tensión reflejadas se controlan en el transductor receptor. Las señales se analizan para calcular el tiempo de viaje de la onda. Según la SHRP2, “en función del tiempo de tránsito o la velocidad, esta técnica también se puede utilizar para detectar indirectamente la presencia de fallas internas, como grietas, huecos, delaminación o agrietamiento horizontal u otros daños”.
Tomografía ultrasónica por eco-pulso en cubiertas de puentes de hormigón para localizar delaminación y huecosAplicaciones de los métodos UPE
Los métodos de eco de pulso ultrasónico se utilizan ampliamente en la inspección y prueba de hormigón. La siguiente sección describe las principales aplicaciones y casos de uso:1. Estimar el espesor de los elementos de hormigón
Los ingenieros utilizan ampliamente el eco de pulso ultrasónico para evaluar el espesor de los elementos de hormigón. Esto es especialmente importante en elementos de hormigón con acceso unilateral (acceso lateral único), como:- Revestimientos de túneles: la medición del espesor es fundamental en el proceso de control de calidad para revestimientos de túneles. También es un parámetro importante para fines de evaluación estructural.
- Alcantarillas troncales: En las alcantarillas troncales, UPE puede ayudar a los ingenieros a estimar el grosor del revestimiento existente. Esto se vuelve extremadamente desafiante porque los métodos intrusivos que involucran trabajo en caliente con perforación de núcleo no son una solución segura ni rentable. Además, siempre existe el riesgo de perforación en secciones poco profundas con alta presión hidrostática.
- Tanques de concreto: la prueba de tanques de concreto que se utilizan en procesos químicos industriales a menudo es un desafío. Los gerentes de mantenimiento de tales instalaciones a menudo tienen períodos de inactividad muy cortos, y el permiso para ingresar al tanque no siempre es práctico (a menos que durante los ciclos de mantenimiento esenciales). UPE permite la medición de espesores y la evaluación de la calidad desde la cara exterior.
Prueba de eco de pulso ultrasónico en tanques de concreto – Fábrica de papel, Gatineau, QC
Ejemplo de mapas de tomografía UPE y mediciones de espesores (ensayos en una losa de hormigón en condiciones de laboratorio)2. Defectos de lechada en los conductos tendinosos
Junto con Ground Penetrating Radar (GPR) y Impact-Echo , UPE puede proporcionar información crítica sobre huecos y defectos que podrían haber ocurrido durante el proceso de cementación de conductos de tendones en elementos de hormigón postensado.3. Localice los defectos del subsuelo
La tomografía UPE se puede utilizar para evaluar ciertos defectos en elementos de hormigón. UPE puede identificar los siguientes defectos:- Delaminación: los métodos de UPE se pueden usar para evaluar la ubicación y el alcance de la delaminación en cubiertas de puentes de hormigón, losas de garajes de estacionamiento y tanques de hormigón
- Panal de abejas: UPE es una gran herramienta en el Control de Calidad y Aseguramiento de la Calidad de nuevas construcciones. UPE se puede utilizar para localizar panales en hormigón.
Delaminación de hormigón en tableros de puentes
Área de panal durante la construcción4. Control de calidad y garantía de calidad
La UPE se puede utilizar como método indirecto para evaluar la calidad general del hormigón. Mediante la medición de la velocidad del pulso, los ingenieros pueden evaluar la calidad de los materiales de hormigón después de la construcción.5. Evaluación del hormigón reforzado con fibra
Si bien GPR tiene ciertas limitaciones prácticas en la evaluación de elementos de concreto reforzado con fibra (FRC), los métodos de UPE brindan una alternativa confiable en la medición del espesor y el control de calidad de los elementos. Esto los convierte en una alternativa interesante en la inspección y ensayo de revestimientos de hormigón en túneles.Limitaciones de la UPE y consideraciones prácticas
Como todos los demás métodos NDT, UPE viene con sus desafíos prácticos para ciertas condiciones de campo.- Espaciado estrecho de los puntos de prueba: para generar mapas fiables y precisos de los defectos del subsuelo, los ingenieros deben utilizar un espaciado estrecho entre los puntos de prueba. Esto puede hacer que la prueba requiera mucho tiempo para áreas de prueba grandes. Una solución práctica es utilizar otro método como GPR para una detección rápida y utilizar UPE para obtener imágenes de defectos de alta resolución.
- Problemas de acoplamiento: la calidad de las señales acústicas depende en gran medida del acoplamiento del transductor y la superficie de hormigón. Esta cabina es bastante desafiante para superficies rugosas. Los dispositivos modernos han intentado abordar el problema con un mecanismo de resorte en la base de los transductores para permitir maniobrar alrededor de las áreas difíciles.
- Undetected Defects: Certain defects might remain undetected. This is specially true for very shallow flaws or when operators work with low frequencies.