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Pruebas Ultrasónicas en Hormigón.

La Velocidad de Pulso Ultrasónica (UTC) es un método efectivo de ensayos no destructivos (END) para el control de calidad de materiales de hormigón y la detección de daños en componentes estructurales. Los métodos de la UTC se han utilizado tradicionalmente para el control de calidad de materiales, principalmente materiales homogéneos tales como metales y conexiones soldadas. Con el reciente avance en la tecnología de transductores, compuestos con elementos piezoléctricos capaces de convertir impulsos mecánicos en eléctricos y viceversa, el método ha sido ampliamente aceptado en la prueba de materiales de hormigón, existiendo además normativa. La prueba ultrasónica en el hormigón es una manera eficaz para la evaluación y uniformidad de la calidad, y la estimación de la profundidad de la grieta. El procedimiento de ensayo ha sido normalizado como “Método de prueba estándar para la velocidad del pulso a través del hormigón”.

Indicar que en España las normas referentes son como procedimiento:
“Determinación de la velocidad de propagación de los impulsos ultrasónicos (UNE 83308/86 – UNE 83308/93 Err).
Y para estimar resistencias a compresión a partir de velocidades de ultrasonidos por medio de análisis de regresión.
“Evaluación de la resistencia a compresión in situ, en estructuras y elementos prefabricados de hormigón”. UNE-EN 13791

Pruebas Ultrasónicas de Hormigón. Funcionamiento.
El concepto detrás de la tecnología es el de medir el tiempo de recorrido de ondas ultrasónicas en un medio, y correlacionarlas con las propiedades elásticas y la densidad del material. El tiempo de recorrido de las ondas ultrasónicas refleja la condición interna del área de prueba. En general, para una trayectoria dada, el tiempo de recorrido más alto se correlaciona con hormigón de baja calidad con más anomalías y deficiencias, mientras que el menor tiempo de recorrido se correlaciona con hormigón de alta calidad con menos anomalías. Una vez que la onda ultrasónica se propaga dentro del área de prueba, la onda se refleja en el límite de las anomalías, dando un mayor tiempo de recorrido.
Esto da como resultado un mayor tiempo de transmisión (velocidades de onda más bajas) en hormigón de mala calidad y un menor tiempo de transmisión (velocidad de onda más alta) en hormigón de buena calidad.

TIPOS DE TRANSMISIÓN DE ONDAS ULTRASÓNICAS

1- Directa

2- Semi-directa

3- Indirecta (superficial)

Pueden usarse diferentes disposiciones de transductores para realizar una prueba de UTTC. Esto incluye la transmisión directa, la transmisión semi-directa y la transmisión indirecta (de superficie). La figura encima muestra diferentes configuraciones del transductor basadas en el acceso a la superficie del área de prueba. La velocidad ultrasónica es propensa a la trayectoria del recorrido que es definida por las configuraciones del transductor. La figura siguiente es una representación del efecto de anomalías y deficiencias en el tiempo de recorrido de la onda acústica y la velocidad correspondiente a lo largo de una trayectoria dada (ACI 228.2R, 2013).

Grieta:

grieta pruebas ultrasonicas

Acoplador| Contacto Hormigón-Transductor
Los transductores de la UTC deben estar en contacto total con la superficie del hormigón; de otra manera, el espacio de aire entre el transductor y el hormigón puede dar lugar a error de medición (una medición incorrecta del tiempo de transmisión). Una razón es que sólo una cantidad insignificante de energía de las ondas será transmitida en un contacto inadecuado. Te puedes usar diferentes acopladores para eliminar el espacio de aire, asegurando un buen contacto (por ejemplo, vaselina, grasa, jabón líquido y pasta de caolín-glicerol). Se recomienda hacer que la capa de acoplamiento sea lo más delgada posible.

Aplicaciones de las pruebas de la UTC para el Hormigón
Varios investigadores e ingenieros han estudiado el uso de pruebas ultrasónicas de hormigón en diferentes proyectos de ingeniería:

1- Determinación de la velocidad del pulso
2- Evaluación de calidad del Hormigón
3- Establecimiento de la homogeneidad y la uniformidad del hormigón
4- Medición de la profundidad de la grieta superficial
5- Predicción de la resistencia a la compresión del hormigón

UTC – Parámetros de Influencia
Para realizar una prueba ultrasónica del hormigón, la superficie del hormigón debe estar limpia y libre de polvo. Se necesita un acoplador adecuado para establecer una conexión ideal entre los transductores de hormigón y de UPV. Se debe prestar especial atención a la barra de refuerzo en el hormigón, ya que la velocidad de desplazamiento de la onda en el metal es mucho mayor que en el hormigón. La interpretación de los resultados de las pruebas en hormigón fuertemente reforzado es algo difícil. La configuración directa es la más adecuada para obtener lecturas fiables; sin embargo, el uso de esta configuración se limita principalmente al laboratorio. En resumen, las siguientes cuestiones deben abordarse antes, durante y después de realizar la prueba:

1- Propiedades del hormigón (concreto) (tamaño árido, tipo y contenido)
2- Contacto del transductor, material de acoplamiento.
3- Presencia de barras de armado.
4- Características de los transductores.