Innovador diseño de sonda semiflexible
Para los rotores y discos de turbina más pequeños, se utilizan sondas UT convencionales (normalmente de 2 MHz, Ø 24 mm o 0,9 pulgadas) para la inspección de haz recto. Sin embargo, a medida que aumenta la longitud de la trayectoria de inspección, estas sondas estándar no cumplen los requisitos del código debido a su inadecuada relación señal/ruido (SNR). Esto se debe principalmente a la superficie activa relativamente pequeña de la sonda, que limita la energía acústica transmitida en la pieza inspeccionada y provoca una mayor divergencia del haz acústico.
Al aumentar la apertura activa de la sonda UT, más energía acústica interactuará con el reflector. Esto se debe a que una apertura más amplia reduce la divergencia del haz UT, permitiendo que se transmita más energía a través de la muestra inspeccionada .
El uso de la tecnología UT phased array en lugar de una sonda UT convencional tiene la ventaja adicional de poder enfocar la energía acústica a varias profundidades y dirigir el haz acústico. Se trata de una ventaja significativa, ya que los rotores de las turbinas suelen tener secciones o etapas de diferentes tamaños. Se puede utilizar una única sonda phased array para toda la longitud del rotor y optimizar la profundidad focal para cada sección. Además, las normas aplicables exigen la inspección en diferentes ángulos para aumentar la probabilidad de una reflexión especular "perfecta" en un defecto determinado. Puede utilizarse una única sonda UT phased array para generar estos diferentes ángulos en lugar de varias sondas convencionales montadas en cuñas.
Figura 1: Montaje de sonda QUAD semiflexible
Basándose en las consideraciones anteriores, Eddyfi Technologies desarrolló un nuevo concepto, la sonda 2D array semiflexible, que consta de cuatro matrices individuales de 8 x 4 elementos y una apertura de 16 mm x 64 mm (0,6 pulg. x 2,5 pulg.). Las cuatro matrices están unidas mecánicamente y se utilizan como una única matriz (véase la figura 1). Gracias a la unión mecánica, el conjunto de sondas 2M8x4E16-64-QUAD permite un acoplamiento directo adecuado en diámetros de 250 mm (9,8 pulg.) en adelante, lo que permite realizar una inspección eficaz de un rotor completo con varias etapas. También ofrece la ventaja de enfocar mecánicamente la energía acústica hacia el centro de curvatura de las muestras inspeccionadas.
La figura 2 muestra la superficie activa de 64 mm x 64 mm de la sonda QUAD, aproximadamente nueve veces mayor que la sonda UT convencional típica utilizada para esta aplicación. La sección transversal de -6 dB del haz acústico en una trayectoria acústica de 2.000 mm (78,7 pulgadas) se midió en aproximadamente 60 mm (2,4 pulgadas) para la sonda QUAD, en comparación con los 190 mm (7,5 pulgadas) de la sonda UT convencional, lo que ilustra la focalización superior de la energía acústica en los reflectores.
Figura 2. Sonda QUAD frente a sonda UT estándar Sonda QUAD frente a sonda UT estándar:Comparación de la apertura activa y la sección transversal del haz acústico
El diseño se validó experimentalmente en varias muestras de ensayo representativas. En la figura 3 se comparan las señales obtenidas con el conjunto de sonda 2M8x4E16-64-QUAD y la sonda UT convencional estándar en una probeta con un orificio de fondo plano (FBH) de 1,6 mm (0,06 pulg.) de diámetro a una trayectoria acústica de aproximadamente 1.800 mm (70,9 pulg.). Se observa una mejora considerable de la relación señal-ruido (15 dB) a favor del nuevo diseño de sonda semiflexible.
Figura 3: Respuesta de la sonda QUAD semiflexible (izquierda) y la sonda UT estándar (derecha) en un reflector de 1,6 mm de diámetro a 1.800 mm de profundidad en una muestra representativa.
Incluso con la gran apertura activa, se confirmó que el tamaño del elemento de la sonda QUAD semiflexible permite dirigir el haz acústico de 0 a 35°LW en muestras de 250 mm (9,8 pulgadas) de diámetro exterior hasta planas. La figura 4 ilustra la capacidad de dirección de la sonda QUAD semiflexible (128 elementos en total) y la sonda TRI semiflexible (63 elementos en total), diseñada para rotores de menor tamaño.
Figura 4: Las sondas QUAD y TRI semiflexibles de 2 MHz permiten orientar el haz hasta más de 35°LW
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Innovación en software
El software UltraVision Classic deEddyfi Technologies es un paquete de inspección completo que gestiona todas las fases del proceso de inspección, desde el diseño y la validación de la sonda hasta la adquisición de la señal ultrasónica con imágenes en tiempo real de las señales y, por último, el análisis, la evaluación y la generación de informes de los datos tanto en línea como fuera de línea. Dada la cantidad de datos que se registran al realizar una inspección eficaz en rotores y discos de gran tamaño, el hecho de que el software pueda manejar archivos de datos de tamaño ilimitado lo convierte en la solución perfecta para este tipo de trabajo.
UltraVision nos permite diseñar, realizar simulaciones de haces acústicos y controlar conjuntos personalizados con múltiples pasos como sondas semiflexibles QUAD y TRI. La herramienta de simulación de diagramas de dimensionamiento DGS permite generar y almacenar curvas DGS para sondas UT convencionales, así como para sondas UT phased array rígidas y semiflexibles. En cuanto se ha preparado el conjunto adecuado de leyes focales, la interfaz de usuario permite al operador definir los parámetros de la simulación de la curva DGS: diámetros FBH requeridos, rango del trayecto acústico y número de puntos a lo largo del eje del trayecto acústico. El conjunto simulado de curvas DGS puede visualizarse en la calculadora avanzada (véase la figura 5).
Figura 5: Vistas 2D y 3D de los resultados de la simulación del haz acústico (izquierda) y de la simulación de la curva DGS (derecha)para una sonda TRI semiflexible en una platina de rotor con un diámetro exterior = 1.000 mm
Durante la calibración y la inspección, las curvas DGS para cada ley focal pueden mostrarse en las vistas A-Scan correspondientes, y puede visualizarse un conjunto dedicado de campos de información para una indicación ultrasónica determinada, con el fin de cuantificar y evaluar los resultados de la inspección de acuerdo con el método del tamaño del reflector equivalente (ERS) (véase la figura 6).
Figura 6: Señales UT de FBH de Ø 6 mm a 300 mm de profundidad con curvas DGS y evaluación ERS
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En junio de 2025, Eddyfi Technologies presentó Cypher, una innovadora plataforma portátil de inspección por ultrasonidos que ya está estableciendo nuevos estándares en el sector. Diseñada para obtener las imágenes más rápidas por el método de enfoque total (TFM) disponibles en el mercado, Cypher ofrece una claridad, velocidad y confianza inigualables, independientemente del entorno.
Su intuitiva pantalla táctil de 12,1 pulgadas (307 mm) legible a la luz del sol permite una configuración guiada, incluso con guantes, mientras que la detección automática de sonda y escáner reduce drásticamente los errores de configuración y maximiza el tiempo de actividad.. Con un diseño robusto, protección ambiental IP65 y resistencia a caídas MIL-STD-810G, junto con baterías intercambiables en caliente, Cypher está diseñado para condiciones de campo exigentes, desde paradas de refinerías y operaciones en alta mar hasta líneas de montaje aeroespaciales..
Además, la sincronización de datos en la nube permite la generación de informes, la colaboración y el análisis en tiempo real, con el respaldo del sólido Programa de Éxito del Cliente (CSP) de Eddyfi, que permite a los equipos estar preparados para la inspección, incluso bajo presión..
Conclusión
Las ventajas de la innovadora solución de Eddyfi Technologies para la inspección de fabricación de rotores pesados pueden resumirse como sigue:
- Las grandes sondas semiflexibles 2D-array proporcionan un rendimiento superior para la inspección de grandes piezas forjadas de rotores, en comparación con las sondas UT convencionales estándar y las sondas PAUT rígidas. Esto se debe a una mayor energía acústica transmitida en la muestra (apertura activa), un mejor enfoque y un acoplamiento más eficaz.
- Se ha validado experimentalmente que una sola sonda PAUT puede configurarse para cumplir los requisitos de detectabilidad de los códigos aplicables tanto para el examen de haz recto como para el examen de haz angular; esto se traduce en una reducción drástica del número de secuencias de exploración necesarias y, por tanto, del tiempo total de inspección.
- El hardware phased array de alto rendimiento de Eddyfi Technologies, controlado por UltraVision Classic, permite la aplicación eficaz de esta técnica de inspección mejorada en condiciones industriales.
- UltraVision Classic permite diseñar y controlar los palpadores PAUT semiflexibles, generar las curvas DGS para todas las leyes focales, registrar los datos ultrasónicos y, por último, analizar los resultados de la inspección de acuerdo con los requisitos del código.
Si desea más información, póngase en contacto con nuestro equipo de amables expertos, que podrán asesorarle para su próxima campaña de inspección. Y no olvide suscribirse a nuestro blog para mantenerse al día.