Banco experimental de ondas torsionales generadas bajo el principio de magnetostricción para la detección de defectos en estructuras cilíndricas

Abstract

Debido a las altas cargas que soportan las estructuras es probable que con el tiempo aparezcan grietas y, si no se controlan minuciosamente, se pueda llegar al colapso de la estructura. El colapso sin previo aviso puede suponer la muerte de personas y catástrofes naturales (si se trata del colapso de algún depósito con material altamente contaminante y perjudicial para la salud). Durante los últimos años han ocurrido algunos accidentes que podrían haberse evitado con un correcto control del estado de la estructura. En este trabajo se ha realizado el diseño de un banco experimental para la detección de defectos en estructuras cilíndricas antes de que sean visibles. El principio de funcionamiento de este banco experimental consiste en la generación de ondas torsionales usando el principio de magnetostricción para recoger la información de la estructura estudiada. El actuador magnetostrictivo se excita con una señal deseada y genera sobre la estructura cilíndrica ondas torsionales que viajan a través de la misma. Mediante otro dispositivo magnetostrictivo (o piezoeléctrico/PZT’s) ubicado al costado opuesto de la estructura, se transforma la onda recibida en señal eléctrica, actuando así como sensor. Esta señal es analizada y procesada para determinar si la estructura presenta alguna anomalía: desde tensiones indebidas, acoples incompletos, hasta defectos propiamente dichos. También se podría localizar y determinar su magnitud. En el trabajo se explica cómo se debe diseñar el banco explicando cómo y dónde se ponen los sensores/actuadores en la estructura (tanto los mangetostrictivos como los PZTs), también la forma de integrarlos en la estructura (en este caso, la tubería). Además de la instalación de los elementos en la estructura también se explica el conexionado entre los equipos y los sensores/actuadores. En relación a la adquisición de datos, se aprende a configurar la señal de excitación mediante Matlab y su introducción dentro del Software para su uso mediante el ordenador. Además se explica el funcionamiento y los parámetros de adquisición de datos para su uso al realizar los experimentos en búsqueda de defectos en estructuras. Una vez realizada la experimentación se concluye que los sensores/actuadores magnetostrictivos son mejores que los piezoeléctricos y, en caso de estudios de estructuras de grandes dimensiones, los sensores/actuadores magnetostrictivos cumplen la función con satisfacción. Además se trata de unos elementos mucho más fáciles y rápidos de montar en la estructura que los PZT’s ahorrando así tiempo de instalación.