En el campo de la ingeniería y la automatización, el uso de transductores es fundamental para el control y la medición de diversas magnitudes físicas.
Estos dispositivos desempeñan un papel crucial en la conversión de señales físicas en señales eléctricas, lo que permite obtener datos precisos y relevantes en diferentes aplicaciones.
En este artículo, exploraremos a fondo qué es un transductor y cuál es su utilidad en distintos ámbitos.
Las sondas son una parte fundamental de cualquier procedimiento de inspección por ultrasonidos no destructiva (NDT, por sus siglas en inglés). Generan ondas de sonido de alta frecuencia que se utilizan para mapear superficies.
Con este mapa, los técnicos pueden inspeccionar la corrosión e identificar defectos. Por eso, seleccionar la sonda correcta es crucial.
Sin la sonda adecuada, es probable que se pasen por alto defectos más pequeños que los detectados por una sonda ultrasónica estándar. No solo eso, sino que las grietas que se ramifican o tienen orientaciones inusuales pueden ser pasadas por alto o tener un tamaño incorrecto.
Los diseños de sondas dedicadas a estas configuraciones de inspección desafiantes pueden resolver estos problemas.
¿Qué es un transductor?
Un transductor se define como un dispositivo que convierte una magnitud física en una señal eléctrica.
Su función principal es captar y transformar diferentes variables físicas, como presión, temperatura, humedad, caudales o concentración de gases, en señales eléctricas comprensibles para los sistemas de control y medición.
Estos dispositivos son ampliamente utilizados en sistemas de automatización, pruebas no destructivas y otras aplicaciones industriales.
¿Para qué sirve un transductor?
La utilidad de un transductor radica en su capacidad para proporcionar información precisa y relevante sobre magnitudes físicas en diversos procesos.
Al convertir estas magnitudes en señales eléctricas, los transductores permiten su registro y análisis mediante sistemas de control y medición.
Esto resulta especialmente útil en aplicaciones como pruebas no destructivas, donde es necesario evaluar y monitorear parámetros físicos de manera segura y eficiente.
Tipos de sondas ultrasónicas
- Sondas de matriz lineal 1D
Las sondas de matriz lineal 1D estándar cubren los requisitos para la mayoría de las configuraciones típicas de inspección de soldaduras e integridad de componentes. Una sonda de matriz de fase de perfil bajo es ideal para detectar pequeños defectos en tuberías de pared delgada. Estos pueden incluir corrosión, grietas y otros defectos minúsculos.
Las sondas de matriz lineal 1D de perfil bajo deben poder funcionar en áreas pequeñas debido a su perfil reducido. De hecho, algunas sondas de bajo perfil pueden operar con solo 11 mm de espacio libre.
Esto les da una huella más pequeña que la mayoría de las sondas lineales estándar. Cuando la navegación es estrecha, una sonda de matriz lineal 1D de perfil bajo puede hacer el trabajo.
Algunas sondas de matriz lineal 1D avanzadas diseñadas para el método de enfoque total (TFM) tienen un paso extremadamente pequeño y capacidades de imagen de alta potencia. También pueden tener un elemento activo curvado que ayuda al enfoque y resolución de la sonda de matriz lineal 1D en comparación con otras sondas.
Algunos de los beneficios de las sondas avanzadas de matriz lineal 1D TFM incluyen:
- Rango máximo de dirección efectiva
- Mejora en la calidad de imagen TFM
- Enfoque nítido
- Mejora en la resolución lateral en el plano pasivo
- Sondas de matriz 2D
Las sondas de matriz 2D tienen la capacidad de desplazar el haz, lo que les permite detectar mejor los defectos mal orientados. Lo hacen utilizando ondas de compresión, que, en comparación con las ondas de corte, se ven menos afectadas por la propagación a través de materiales anisotrópicos.
Esta sensibilidad es la razón por la que se utilizan sondas de matriz 2D en la inspección de materiales de grano grueso, soldaduras de metales diferentes y aleaciones resistentes a la corrosión.
Estos materiales tienden a tener defectos inclinados y no lineales, lo que requiere una mayor sensibilidad y una mayor capacidad para detectar un defecto en una composición no tradicional.
Estas sondas pueden controlarse en múltiples ángulos. El ángulo refractado y el ángulo de desplazamiento pueden variarse simultáneamente, tanto para haces de ondas longitudinales como de ondas de corte. Esto contribuye al pequeño paso, lo que facilita su manejo en inspecciones complicadas.
Algunos de los principales beneficios de las sondas de matriz 2D son:
- Capacidad de dirección en dos planos
- Mejora en la detección y caracterización de reflectores inclinados
- Mejora en la detección y caracterización de defectos mal orientados
- Capacidades de inspección simultánea de múltiples ángulos, evitando la necesidad de secuencias de inspección adicionales
No todas las inspecciones son lineales. Cuando se necesitan diferentes ángulos, una sonda de matriz 2D separa la señal del ruido.
Funcionamiento de un transductor
El funcionamiento de un transductor se basa en el principio de convertir energías de entrada en señales de salida. Las energías de entrada más comunes son calor, sonido y luz, las cuales son transformadas en señales eléctricas mediante el transductor.
Estas señales eléctricas son luego interpretadas por los sistemas de control y medición, lo que permite obtener datos precisos sobre las magnitudes físicas en cuestión.
El funcionamiento de una sonda de ultrasonidos (UT, por sus siglas en inglés) consiste en generar ondas de sonido de alta frecuencia y detectar las ondas reflejadas que rebotan desde el material inspeccionado.
La sonda está compuesta por uno o más elementos piezoeléctricos que convierten la energía eléctrica en ondas ultrasónicas y viceversa.
Parámetros importantes de un transductor
Existen varios parámetros importantes a considerar en el funcionamiento de un transductor:
- Exactitud: Se refiere a la capacidad del transductor para medir la variable detectada sin errores sistemáticos. Una alta exactitud es deseable para obtener mediciones precisas.
- Precisión: Al igual que la exactitud, la precisión se refiere a la variación aleatoria en la medición de una variable. Un transductor preciso proporciona mediciones consistentes y confiables.
- Rango de funcionamiento: Este parámetro define el rango de valores en los que el transductor puede operar de manera efectiva, teniendo en cuenta la exactitud y precisión requeridas.
- Velocidad de respuesta: Se refiere a la capacidad del transductor para responder rápidamente a los cambios en la variable detectada. Una alta velocidad de respuesta es crucial en aplicaciones donde es necesario monitorear cambios rápidos en las magnitudes físicas.
- Calibración: Un transductor debe ser fácil de calibrar y requerir calibraciones periódicas mínimas. La calibración garantiza la precisión y confiabilidad de las mediciones realizadas.
- Fiabilidad: Se refiere a la capacidad del transductor para funcionar de manera confiable y sin fallas en la mayoría de las ocasiones. Un transductor confiable es esencial para obtener mediciones precisas y consistentes a lo largo del tiempo.
Tipos de transductores
Existen diversos tipos de transductores, cada uno diseñado para convertir una magnitud física específica en una señal eléctrica. Algunos de los tipos más comunes son:
- Transductores electromagnéticos: Transforman energía eléctrica en energía magnética.
- Transductores capacitivos: Utilizados en medidores industriales, miden la presión con alta precisión.
- Transductores de temperatura: Convierten la medición de temperatura en corriente eléctrica.
- Transductores magnéticos: Dispositivos electromecánicos que generan una señal a partir de una parte mecánica elástica y un transductor eléctrico.
- Transductores fotoeléctricos: Transforman la luz en electricidad.
- Transductores de presión o resistivos: Transmiten un valor de presión mediante corrientes con voltaje fijo, medido por un sensor elástico.
- Transductores de fuerza: Capaces de percibir deformaciones provocadas por fuerzas y convertir estos datos en señ.
