ES3019783T3

ES3019783T3 - Wall thickness detection of a material layer using ultrasound

Info

Publication number: ES3019783T3
Application number: ES21700115T
Authority: ES
Inventors: Nourreddine Bouaoua
Original assignee: Rosen IP AG
Current assignee: Rosen IP AG
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2025-05-21
Anticipated expiration: 2041-01-06
Also published as: EP4088108A1; US12072317B2; EP4088108C0; CA3163399A1; EP4088108B1; WO2021140120A1; BE1027962B1; BE1027962A1; US20230042853A1

Abstract

La invención se refiere a un sistema de sensor acústico (1) para detectar el espesor de pared (WT1, WT2) de una capa de material (2) de una tubería (3). Este sistema cuenta con al menos una unidad transmisora (4) configurada para emitir ultrasonidos en dirección a la capa de material (2) y detectar el eco ultrasónico reflejado por dicha capa, y una unidad de control (5) conectada a dicha unidad transmisora (4) para fines de señalización y configurada para detectar el espesor de pared (WT1, WT2) de la capa de material (2) mediante el eco ultrasónico. La invención también se refiere a un dispositivo de inspección en línea que comprende el sistema de sensor (1), un método para detectar el espesor de pared (WT1, WT2) de una capa de material (2) de una tubería (3), un programa informático, una señal portadora de datos y una unidad de almacenamiento de datos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Detección del espesor de pared de una capa de material mediante ultrasonido

Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento para determinar el espesor de pared de una capa de material.

Además, la presente invención se refiere a un programa de ordenador que comprende instrucciones que, cuando se ejecuta el programa de ordenador en un ordenador, hacen que este lleve a cabo los pasos del procedimiento.

Asimismo, la presente invención se refiere a un medio legible por ordenador que contiene instrucciones que, al ser ejecutadas por un ordenador, hacen que este lleve a cabo los pasos del procedimiento.

Antecedentes de la invención

Hasta ahora se conocen procedimientos en los que la determinación del grosor de la pared se realiza mediante ultrasonido de alta frecuencia en un rango de 4 a 5 MHz. En las mediciones con ultrasonido de alta frecuencia, las mínimas desviaciones de una normal de superficie de un haz de ultrasonido que incide sobre una superficie de pared ya afectan los resultados de medición del grosor de la pared. EP 2 857 834 A2 se refiere a un dispositivo de medición de tubos por ultrasonido que incluye una variedad de emisores y receptores de ultrasonido dispuestos discretamente en la pared de un tubo; y una unidad de control configurada para controlar los numerosos emisores y receptores de ultrasonido y detectar un punto de generación de una avería en el tubo a partir de una señal de ultrasonido intercambiada entre los emisores y receptores. WO 92/10746 A1 describe un procedimiento para medir el tiempo de vuelo del ultrasonido en el procedimiento de reflexión de pulsos. Se emite al menos un pulso de excitación, preferentemente en forma de una onda de choque, desde una sonda, y se recorre una distancia hacia un objeto a examinar que tiene una pared frontal y una pared posterior, generándose al menos un pulso de reflexión en la pared frontal y en la posterior. Para mejorar dicho procedimiento de manera que los tiempos de vuelo se puedan medir de forma confiable, permitiendo detectar el grosor o irregularidades de un objeto incluso en superficies rugosas, con pulsos de reflexión faltantes o distorsionados, se requiere una ventana de tiempo para recibir los pulsos de reflexión que siguen al pulso de excitación. En dicha ventana de tiempo, todos los pulsos de reflexión consecutivos se digitalizan, luego se filtran y parametrizan digitalmente los pulsos de reflexión que caen dentro de la ventana, se transmiten los pulsos filtrados y parametrizados a una unidad de procesamiento y se evalúan mediante un algoritmo predefinido basado en criterios variables.

Descripción de la invención

Partiendo de esta situación, el objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado para la determinación del grosor de la pared de una capa de material, un programa de ordenador mejorado y un medio legible por ordenador mejorado.

En particular, se pretende simplificar la detección del grosor de la pared y hacer posible la detección de grosores de pared para distintas capas de material de una pared de tubería, manteniendo al mismo tiempo la sensibilidad al menos igual a la de una detección del grosor de la pared mediante ultrasonido de alta frecuencia.

El objetivo de la invención se resuelve mediante las características de las reivindicaciones principales independientes. Las realizaciones ventajosas están indicadas en las reivindicaciones dependientes. Siempre que sea técnicamente posible, los principios de las reivindicaciones dependientes pueden combinarse libremente con los principios de las reivindicaciones principales y dependientes.

Según la invención, además se proporciona un procedimiento para determinar el grosor de la pared de una capa de material de una pared de tubería. El procedimiento comprende los siguientes pasos: operar al menos una unidad transmisora para emitir ultrasonido en dirección a una capa de material y detectar el eco de ultrasonido reflejado por la capa de material. La al menos una unidad transmisora se opera para emitir ultrasonido con una longitud de onda Lambda (A) que cumple la siguiente condición:

En este caso,Dles el trayecto acústico de un haz ultrasónico, que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora, alejada de la pared de la tubería, yDkes el trayecto acústico de un haz ultrasónico, que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora, más cercana a la pared de la tubería. Además, el procedimiento incluye la operación de una unidad de control, que está conectada de manera señal a la al menos una unidad transmisora. La unidad de control se opera para determinar el grosor de la capa de material a partir del eco ultrasónico. El procedimiento incluye preferentemente pasos conforme a las características del sistema de sensores según una de las formas de realización ventajosas que se describen a continuación.

En particular,Dlcorresponde a un trayecto acústico de un haz ultrasónico, que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora, alejada de la pared de la tubería, y que incide en ángulo respecto a la normal de una superficie más cercana de la capa de material. De manera alternativa o adicional,Dkcorresponde a un trayecto acústico de un haz ultrasónico, que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora, más cercana a la pared de la tubería, y que incide en ángulo respecto a la normal de la superficie cercana de la capa de material.

Se prefiere que el orden de los pasos del procedimiento, en la medida en que no sea técnicamente necesario en una secuencia explícita, pueda ser variado. Sin embargo, se prefiere especialmente el orden de los pasos del procedimiento mencionado anteriormente.

Según la invención, también se proporciona un programa de ordenador que comprende instrucciones que, al ejecutarse el programa de ordenador en un ordenador, hacen que éste realice el procedimiento previamente descrito. Un programa de ordenador es un conjunto de instrucciones para realizar una tarea específica, diseñada para resolver una clase particular de problemas. Las instrucciones de un programa están diseñadas para ser ejecutadas por un ordenador, siendo necesario que un ordenador pueda ejecutar programas para que funcione.

De acuerdo con la invención, también se proporciona un medio legible por computadora que comprende instrucciones que, al ser ejecutadas por un ordenador, hacen que éste realice el procedimiento previamente descrito.

A continuación, se explicará la idea fundamental de la invención y aspectos individuales del objeto de la invención reclamado, y a continuación se describirán las formas de realización preferidas y modificadas de la invención. Las explicaciones, especialmente sobre las ventajas y definiciones de características, son básicamente ejemplos descriptivos y preferidos, pero no limitantes. Si alguna explicación es limitante, se mencionará explícitamente.

La idea fundamental de la presente invención es utilizar al menos una unidad transmisora para determinar el grosor de una capa de material de una pared de tubería. La pared de la tubería está formada, al menos, por una capa de material. La frecuencia del ultrasonido se elige de manera que las imprecisiones de alineación de la unidad transmisora con respecto a la superficie de la pared de la tubería tengan menos impacto en la detección de la señal. Se ha demostrado que es especialmente ventajoso fijar la longitud de onda en función de las trayectorias acústicas de los haces de ultrasonido que se desvían de la normal de la superficie. La normal de la superficie corresponde a una línea imaginaria perpendicular a la superficie de la capa de material, que se extiende desde el punto de la superficie del material donde el haz de ultrasonido incide en ella. El procedimiento de la invención permite, en particular, determinar de manera fiable el grosor de la pared con tolerancias de alineación de hasta cinco grados con respecto a la normal de la superficie en el punto donde el haz de ultrasonido, con la mayor intensidad de un cinturón de haces, está dirigido. Para determinar el grosor de la pared, la unidad transmisora excita la capa de material de la tubería a su frecuencia de resonancia, emitiendo ultrasonido en dirección a la capa de material. La capa de material, que oscila a su frecuencia de resonancia, emite ecos de ultrasonido que la unidad transmisora detecta nuevamente. Una unidad de control recibe de la unidad transmisora la señal temporal del eco de ultrasonido. La unidad de control evalúa la señal del eco de ultrasonido y determina, a partir de esta, el grosor de la capa de material.

En la detección del grosor de la capa de material se tiene en cuenta que la señal del eco de ultrasonido cambia de acuerdo con un perfil superficial de la capa de material. Esto puede referirse a una superficie cercana a la unidad transmisora, por ejemplo, en una capa interna de la tubería, o a una superficie que se encuentra en la cara externa de la pared de la tubería, es decir, una superficie que forma una capa externa de la tubería.

De acuerdo con una forma de realización modificada de la invención, se prevé que la pared de la tubería tenga al menos dos capas de material, y que la al menos una unidad transmisora esté configurada para excitar cada una de las capas de material con su respectiva frecuencia de resonancia al emitir ultrasonido. De este modo, también se pueden inspeccionar tuberías multicapa de forma ventajosa. Además, es posible determinar el grosor de la pared en tuberías sucias que, por ejemplo, pueden tener depósitos de suciedad en su pared interna. En particular, al menos una de las capas de material no es metálica, especialmente si está hecha de plástico o cemento.

De acuerdo con una forma de realización modificada de la invención, se prevé que al menos una unidad transmisora esté diseñada para emitir y detectar ultrasonido de baja frecuencia, con una frecuencia de ultrasonido en un rango de 100 kHz a 1200 kHz. Las unidades transmisoras operadas a baja frecuencia permiten, con ventaja, una mayor robustez en las mediciones ante una alineación imprecisa respecto a la normal de la superficie de la capa de material. La unidad transmisora es, por ejemplo, un transmisor de banda ancha con un espectro de ultrasonido que puede ser utilizado en un 80 % a una frecuencia central de ultrasonido emitida de 600 kHz. Con ventaja, una unidad transmisora de la forma de realización modificada puede inspeccionar las capas de material de las paredes de tuberías con un grosor de pared en un rango de 3 mm a 30 mm para determinar su grosor. Las mediciones son, con ventaja, especialmente robustas frente a imprecisiones de alineación del sistema sensor con respecto a la pared de la tubería.

De acuerdo con una forma de realización modificada de la invención, se prevé que la unidad de control esté configurada para ejecutar el siguiente procedimiento para la evaluación de una señal de eco de ultrasonido: seleccionar un segmento temporal de la señal después de un eco de la pared interna de la capa de material y de una armónica de primer grado del eco de la pared interna de la capa de material, aplicar una transformación de Fourier doble al segmento de la señal; y luego calcular el grosor de la pared a partir de un máximo de la amplitud de la señal que ocurra más tempranamente en el segmento temporal. Un eco de la pared interna es un eco reflejado desde una superficie de la capa de material más cercana al transmisor de la tubería, en dirección hacia el transmisor. Aquí se debe aclarar que la capa de material que genera el eco de la pared interna no tiene que ser necesariamente la capa más cercana a la unidad transmisora, es decir, la capa interna que forma la pared de la tubería. En comparación con el eco de la pared interna, un eco de la pared externa sería un eco reflejado desde la superficie exterior (del revestimiento exterior) de la tubería, la cual está alejada del transmisor, y reflejado en dirección al transmisor. Con este procedimiento ventajoso, la relación señal-ruido se puede mejorar considerablemente.

Según una forma de realización modificada de la invención, el sistema de sensores incluye una única unidad transmisora, configurada para detectar el ultrasonido reflejado, y varias unidades transmisoras dispuestas alrededor de la unidad transmisora única, las cuales están configuradas para emitir ultrasonido. La disposición de las unidades transmisoras entre sí está definida en relación con una superficie de entrada o salida de ultrasonido. La disposición de las unidades transmisoras está organizada de tal manera que las superficies de salida o entrada de ultrasonido de todas las unidades transmisoras se encuentran en un mismo plano. Sorprendentemente, se ha descubierto que, al usar una única unidad transmisora, especialmente dispuesta de forma central, para detectar los ecos de ultrasonido, se puede lograr una sensibilidad especialmente alta para detectar grietas pequeñas. En una disposición central de la única unidad transmisora, la sensibilidad es particularmente buena. Las unidades transmisoras circundantes, que emiten ultrasonido, emiten así una cantidad significativa de energía que puede propagarse a través del gas dentro de la tubería y atravesar la pared de la tubería, lo que permite obtener señales de medición de alta calidad. Además, los efectos de desalineaciones del sistema de sensores se pueden compensar con ventaja.

Según una forma de realización modificada de la invención, el sistema de sensores consta de exactamente dos unidades transmisoras, de las cuales la primera unidad transmisora está configurada para detectar el ultrasonido reflejado, y la segunda unidad transmisora está configurada para emitir ultrasonido. Esta es una forma particularmente compacta del sistema de sensores.

Según una forma de realización particularmente ventajosa de la invención, se prevé que la segunda unidad transmisora esté formada por un anillo monolítico en su superficie de salida de ultrasonido y, preferentemente, la superficie de entrada de ultrasonido de la primera unidad transmisora esté dispuesta concéntricamente dentro del anillo. Una configuración monolítica del anillo se refiere principalmente a una superficie de salida de ultrasonido cerrada y monolítica de la segunda unidad transmisora. Se ha demostrado que los efectos descritos para la forma de realización anterior ocurren de manera aún más destacada en esta forma de realización particularmente ventajosa. Según otra forma de realización, especialmente preferida, la segunda unidad transmisora está dispuesta concéntricamente con respecto a la primera unidad transmisora de tal manera que la primera y la segunda unidad transmisora comparten un centro común de círculo. En particular, la primera unidad transmisora tiene una forma circular. En las formas de realización previamente descritas, es particularmente posible obtener una buena relación señal-ruido con una desviación en la orientación de un haz de ultrasonido de baja frecuencia con respecto a la pared de la tubería de 2 grados respecto a la normal de la superficie de la pared de la tubería, incluso para un grosor de pared superior a 30 mm. En el caso de espesores de pared más delgados, pueden ser posibles desviaciones aún mayores en la orientación, manteniendo una relación señal-ruido suficientemente buena.

En las configuraciones anteriores de las unidades transmisoras, no es necesario un diseño complejo para un dispositivo de inspección en línea (ILI). En caso de que el sistema de sensores se instale en un dispositivo de inspección en línea, basta con un único sistema de sensores por sector circular de la sección transversal de la tubería para determinar el grosor de la pared. Dependiendo de la cantidad de sectores circulares en los que se divida la sección transversal del ILI, se selecciona el número correspondiente de sistemas de sensores. Sin embargo, para cada sector circular, solo se requiere un único sistema de sensores, cuyos defectos se detectan por separado de los de otros sistemas de sensores. Preferentemente, el ILI está configurado con dos filas de cuatro sistemas de sensores por sector circular, donde los dos sistemas de sensores, es decir, una disposición en fila de dos sistemas de sensores, están dispuestos sobre una línea virtual en el perímetro exterior del ILI, y los cuatro sistemas de sensores, es decir, una disposición en fila de cuatro sistemas de sensores, están dispuestos a lo largo de una línea virtual a lo largo de un eje longitudinal de la pared de la tubería.

Según una forma de realización modificada de la invención, el sistema de sensores comprende una pluralidad de unidades transmisoras, cuyas superficies de emisión y recepción de ultrasonido están dispuestas de forma circular. Una disposición circular significa, por ejemplo, que las unidades transmisoras están dispuestas con el centro de sus respectivas superficies de emisión o recepción sobre un círculo ficticio. En este caso, una unidad transmisora diseñada únicamente para la detección puede estar ubicada en el centro del círculo. En una disposición circular de las superficies de emisión/recepción de ultrasonido, se pueden lograr relaciones señalruido especialmente buenas, particularmente en tuberías llenas de gas.

Según una forma de realización especialmente modificada de la invención, se prevé que al menos una unidad transmisora esté configurada para ser excitada mediante un chirp de alta tensión. La alta tensión para la excitación de al menos una unidad transmisora tiene una frecuencia que oscila entre 200 kHz y 1200 kHz. La alta tensión corresponde a un voltaje en un rango de 10 voltios a 300 voltios. Se ha demostrado ventajosamente que esta configuración permite alcanzar relaciones señal-ruido especialmente buenas.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, la invención se explica con más detalle mediante ejemplos de realización preferidos, con referencia a los dibujos adjuntos. La palabra "Figura" se abrevia como "Fig." en los dibujos.

En los dibujos se muestran:

Figura 1a vista esquemática de una primera disposición de medición con un sistema de sensores y una tubería con una pared exterior metálica y una pared interior no metálica;

Figura 1b vista esquemática de una segunda disposición de medición con un sistema de sensores y una tubería con una pared exterior no metálica y una pared interior metálica;

Figura 1c diagrama de flujo de un procedimiento según un ejemplo de realización;

Figura 2a vista esquemática en planta de una superficie de entrada/salida de ultrasonido de un sistema de sensores según una posible forma de realización;

Figura 2b vista esquemática en planta de una superficie de entrada/salida de ultrasonido de un sistema de sensores según otra posible forma de realización; y

Figura 2c vista esquemática en planta de una superficie de entrada/salida de ultrasonido de un sistema de sensores según otra forma de realización adicional.

Descripción detallada de los ejemplos de realización

Los ejemplos de realización descritos son solo ejemplos que pueden modificarse y/o complementarse de múltiples maneras dentro del alcance de las reivindicaciones. Cualquier característica descrita para un ejemplo de realización específico puede utilizarse de forma independiente o en combinación con otras características en cualquier otro ejemplo de realización. Asimismo, cualquier característica descrita para un ejemplo de realización de una determinada categoría de reivindicaciones puede utilizarse, de manera correspondiente, en un ejemplo de realización de otra categoría de reivindicaciones.

La Figura 1a muestra una vista esquemática de un sistema de sensores 1 según una primera forma de realización. El sistema de sensores 1 es adecuado para determinar un espesor de pared WT1, WT2 de una capa de material 2 de una pared de tubería 3. En este ejemplo de realización, la pared de tubería 3 presenta dos capas de material 2, una primera capa de material 2, más cercana al sistema de sensores 1, hecha de un material no metálico, y una segunda capa de material 2, más alejada del sistema de sensores 1 (representada con líneas discontinuas), hecha de un material metálico, como acero, por ejemplo.

La capa de material no metálico 2 puede estar formada por depósitos en la pared del conducto 3, que está compuesta por la capa de material metálico 2. Alternativamente, la capa de material no metálico 2 puede consistir en un revestimiento o recubrimiento interno, como cera. Otra opción es que la capa de material no metálico 2 esté hecha de poliuretano u otro material plástico.

Las capas de material 2 presentan espesores de pared variables WT1, WT2 a lo largo de un eje longitudinal X de la pared de la tubería 3. Los espesores de pared WT1, WT2 se encuentran en un rango de 6 mm a 30 mm, aunque también son posibles espesores superiores a 30 mm.

El sistema de sensores 1 incluye una unidad transmisora 4 y una unidad de control 5. La unidad transmisora 4 y la unidad de control 5 están integradas en una unidad constructiva común dentro del sistema de sensores 1. La unidad transmisora 4 está configurada para emitir ultrasonido y recibir ultrasonido, que se genera en forma de ecos ultrasónicos reflejados por la correspondiente capa de material 2 de la pared de la tubería 3. Para determinar el espesor de pared WT1, WT2 de cada capa de material 2, la unidad transmisora 4 excita la capa de material 2 a su frecuencia de resonancia y detecta los ecos ultrasónicos generados en la capa de material 2 excitada.

La unidad transmisora 4 está diseñada para emitir y detectar ultrasonido de baja frecuencia. En este caso, la unidad transmisora 4 emite ultrasonido de baja frecuencia con una frecuencia en el rango de 500 a 600 kHz. Para emitir ultrasonido, la unidad transmisora 4 se activa mediante un chirp de alta tensión en un rango de 200 kHz a 1000 kHz.

La unidad transmisora 4 se opera bajo diferentes condiciones que pueden prevalecer en la tubería. Por ejemplo, puede haber gas en la tubería con una presión mínima de 5 * 10A6 Pa. Alternativamente, la tubería puede estar transportando líquidos, como petróleo o agua.

La Figura 1b muestra una vista esquemática de un sistema de sensores 1 según la primera forma de realización, en la que el sistema de sensores 1 analiza una pared de tubería 3 con una estructura diferente a la de la pared de tubería 3 de la Figura 1a. En este ejemplo de realización, la pared de la tubería 3 tiene dos capas de material 2: una primera capa de material 2, más cercana al sistema de sensores 1 (representada con un relleno discontinuo), formada por un material metálico, y una segunda capa de material 2, más alejada del sistema de sensores 1, formada por un material no metálico. El sistema de sensores 1 está configurado de la misma manera que en la forma de realización de la Figura 1a.

La capa de material no metálico 2 puede estar compuesta por los mismos materiales de la capa de material no metálica 2 descritos en la forma de realización de la Figura 1a. Alternativamente, la capa de material no metálico 2 puede estar hecha de cemento o de plástico reforzado con fibra, como plástico reforzado con fibra de vidrio. Como plástico base para el material reforzado con fibra de vidrio, se pueden utilizar plásticos termoestables, como resina de poliéster o resina epoxi, o plásticos termoplásticos, como poliamida.

Según una forma de realización no ilustrada, el sistema de sensores 1 está diseñado para determinar los espesores de pared WT de las capas de material 2 de una pared de tubería 3 compuesta por dos capas de material no metálico 2. Estas dos capas de material no metálico 2 pueden estar hechas de los materiales descritos anteriormente en relación con las Figuras 1a y 1b. En particular, la capa exterior, es decir, la capa de material 2 más alejada del sistema de sensores 1, está hecha de cemento, mientras que la capa interior, es decir, la capa de material 2 más cercana al sistema de sensores 1, está hecha de poliuretano.

La unidad transmisora 4 de las formas de realización descritas anteriormente y a continuación es un transmisor piezoeléctrico de banda ancha. El sistema de sensores 1 puede estar configurado según uno de los ejemplos de realización de las Figuras 2a a 2c. Las Figuras 2a a 2c muestran, respectivamente, una vista esquemática en planta de una superficie de entrada/salida de ultrasonido de un sistema de sensores 1 según posibles formas de realización. En estos ejemplos, las unidades transmisoras 4a, 4b, responsables de emitir y detectar ultrasonido, están integradas en una misma unidad de construcción.

Según la forma de realización de la Figura 2a, el sistema de sensores 1 tiene una unidad transmisora emisora de ultrasonido 4b y una unidad transmisora detectora de ultrasonido 4a.

De acuerdo con el ejemplo de realización de la Figura 2b, el sistema de sensores 1 cuenta con varias unidades transmisoras emisoras de ultrasonido 4b y una unidad transmisora detectora de ultrasonido 4a dispuesta en el centro de las unidades transmisoras emisoras de ultrasonido 4b.

Según un ejemplo de realización de la Figura 2c, el sistema de sensores 1 incluye una unidad transmisora detectora de ultrasonido 4a rodeada de forma anular por una unidad transmisora emisora de ultrasonido 4b. En otras palabras, la segunda unidad transmisora 4b está formada por un anillo de un solo miembro en su superficie de salida de ultrasonido, y dentro de este anillo se encuentra la superficie de entrada de ultrasonido de la primera unidad transmisora 4a.

Alternativamente o adicionalmente, los sistemas de sensores 1 según el ejemplo de realización de la Figura 2a o 2c están dispuestos (en formación circular), como se muestra en la Figura 2b, con sus superficies de salida de ultrasonido y entrada de ultrasonido orientadas entre sí, instaladas en la circunferencia exterior de un dispositivo de inspección en línea (ILI). El número de unidades transmisoras detectoras 4a dispuestas en el centro y/o de unidades transmisoras emisoras 4b dispuestas en círculo puede ajustarse según sea necesario para lograr la relación señal-ruido deseada, en función de las características de la tubería y del tamaño del sistema de sensores (1). Las unidades transmisoras emisoras 4b también pueden disponerse en varios círculos concéntricos de distintos diámetros alrededor de las unidades transmisoras detectoras 4a. Como alternativa a los ejemplos de realización mencionados, las unidades transmisoras detectoras 4a pueden disponerse en círculos alrededor de una o varias unidades transmisoras emisoras 4b. Esto puede implementarse tanto en una unidad de construcción única como en varias unidades, siguiendo los principios descritos anteriormente.

La(s) unidad(es) transmisora(s) 4 se activa(n) para operar en un modo de captura inclinada (en inglés, "pitch catch mode" o modo PC). El modo PC se abrevia a continuación como "PC". En el modo PC, una parte de la unidad transmisora 4 (por ejemplo, una parte como la descrita anteriormente en las formas de realización de las Figuras 2a a 2c) emite ultrasonido hacia la pared de la tubería 3, mientras que otra parte estructuralmente separada de la unidad transmisora 4 (por ejemplo, una parte como la descrita en las formas de realización de las Figuras 2a a 2c) detecta los ecos ultrasónicos reflejados por la pared de la tubería 3.

Para determinar el espesor de pared WT1, WT2 de una capa de material 2 de la pared de la tubería 3, puede utilizarse, por ejemplo, el siguiente procedimiento representado esquemáticamente en la Fig. 1c: en primer lugar, de acuerdo con el paso "S100", la unidad transmisora 4 se opera para emitir ultrasonido en dirección a la capa de material 2 que se va a examinar y detectar un eco ultrasónico reflejado por dicha capa de material 2. La unidad transmisora 4 se opera para emitir ultrasonido con una longitud de onda A que cumpla con la siguiente condición:

A »\D l -D k \ .

En este caso,Dles una trayectoria acústica de un haz ultrasónico que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora 4, ubicada más alejada de la pared de la tubería 3, yDkes una trayectoria acústica de un haz ultrasónico que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora 4, ubicada más cercana a la pared de la tubería 3. En este contexto, el haz ultrasónico con la trayectoria acústicaDlincide en ángulo con respecto a una normal de superficie N de la pared de la tubería 3. En cuanto a la normal de superficie N, se hace referencia a las Figuras 1a y 1b, en las que se indica dicha normal de superficie N.Dkes una trayectoria acústica de un haz ultrasónico que incide de manera oblicua con respecto a la normal de superficie N de la cara de la capa de material 2 más cercana al sistema sensor 1. Es decir, también incide en ángulo con respecto a esta superficie. Las trayectorias acústicas de los haces ultrasónicos pueden ser oblicuas, por ejemplo, si la superficie de salida del haz del sistema sensor 1 está inclinada con respecto a la pared de la tubería 3 (no representado).

La normal de superficie N se indica esquemáticamente en las Figuras 1a y 1b para la primera capa de material 2 a modo de ilustración. Se trata siempre de la normal de superficie N de la capa de material 2, cuya espesor de pared WT está siendo examinado por el sistema sensor 1. Un vector normal correspondiente a la normal de superficie N apunta en dirección hacia el sistema sensor 1.

De acuerdo con un paso "S200", se lleva a cabo la operación de una unidad de control 5 que está conectada técnicamente mediante señales con al menos una unidad transmisora 4, para determinar un espesor de pared WT de la capa de material 2 a partir del eco ultrasónico, que puede corresponder, por ejemplo, al espesor de pared WT1 o WT2.

La unidad de control 5 recibe de la unidad transmisora 4 una señal cuya amplitud varía con el tiempo. Para determinar el espesor de pared WT, la unidad de control 5 selecciona un segmento temporal de la señal después de un eco de la pared interna de la capa de material 2 y de una armónica de primer orden del eco de la pared interna de la capa de material 2. A este segmento de señal, la unidad de control 5 aplica una transformación de Fourier doble. Posteriormente, la unidad de control 5 determina el espesor de pared WT a partir del máximo de amplitud de la señal que aparece más temprano en el tiempo dentro del segmento de señal.

En este proceso, el espesor de pared WT se determina en función de un período T1, T2, ..., Ti correspondiente al momento del eco de la pared interna. El espesor de pared WT se obtiene, por ejemplo, considerando un período T1 de la amplitud máxima del eco de la pared interna, de la siguiente manera:

CT1

WT =~Y

En este caso, C es la velocidad acústica del ultrasonido en la capa de material 2 de la pared de la tubería 3 que se va a inspeccionar.

Lista de referencias

1 Sistema sensor

2 Capa de material

3 Pared de la tubería

4 Unidad transmisora

4a, 4b Unidad transmisora emisora/detectora

5 Unidad de control

C Velocidad del ultrasonido en la capa de material

N Normal de la superficie

X Eje longitudinal de la pared de la tubería

DlTrayectoria acústica más larga

DkTrayectoria acústica más corta

WT Espesor de pared

WT1 Espesor de la capa de material más cercana al sistema sensor

WT2 Espesor de la capa de material más alejada del sistema sensor

S100 Operación de al menos una unidad transmisora para emitir ultrasonido hacia una capa de material y detectar un eco ultrasónico reflejado por la capa de material

S200 Operación de una unidad de control conectada a la al menos una unidad transmisora para determinar el espesor de la capa de material a partir del eco ultrasónico

T1, Ti Duración del período

A (Lambda); Parámetro para la longitud de onda

Claims

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para determinar el grosor de pared (WT) de una capa de material (2) de una pared de tubería (3), mediante un sistema de sensor acústico (1), con tolerancias de alineación de hasta cinco grados respecto a una normal de superficie (N) en un punto, hacia el cual se dirige un haz ultrasónico con la mayor intensidad de un cinturón de rayos del haz ultrasónico, que comprende el procedimiento: Operar (S100) al menos una unidad transmisora (4) para emitir ultrasonido en dirección a la capa de material (2) y detectar un eco ultrasónico reflejado por la capa de material (2), donde la al menos una unidad transmisora (4) emite ultrasonido con una longitud de onda (A) que cumple la siguiente condición:

dondeDles un camino acústico de un haz ultrasónico que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora (4) que está alejada de la pared de la tubería (3), yDkes un camino acústico de un haz ultrasónico que sale de una sección de la superficie de salida del haz de la unidad transmisora (4) que está más cercana a la pared de la tubería (3); y operar (S200) una unidad de control (5) conectada por señales con al menos una unidad transmisora (4) para determinar el grosor de la pared (WT) de la capa de material (2) en base al eco ultrasónico.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la pared de la tubería (3) tiene al menos dos capas de material (2), y en el que la al menos una unidad transmisora (4) se opera para, al emitir ultrasonido, estimular cada una de las capas de material (2) por separado con su respectiva frecuencia de resonancia.
3. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 o 2, en el que la al menos una unidad transmisora (4) está diseñada para emitir y detectar ultrasonido de baja frecuencia, siendo la frecuencia del ultrasonido en un rango de 100 kHz a 1200 kHz.
4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de control (5) realiza el siguiente procedimiento para evaluar una señal de un eco ultrasónico: - selección de un fragmento temporal de señal después de un eco de pared interna de la capa de material (2) y una armónica de primer grado del eco de pared interna de la capa de material (2), - aplicación de una transformación de Fourier doble al fragmento de señal; y luego - cálculo del grosor de la pared (WT) a partir de un máximo de amplitud de señal que ocurre más temprano en el tiempo dentro del fragmento de señal.
5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema acústico de sensores (1) comprende: una única unidad transmisora (4), configurada para detectar el ultrasonido reflejado, y varias unidades transmisoras (4) dispuestas alrededor de la única unidad transmisora (4), cada una configurada para emitir ultrasonido.
6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema acústico de sensores (1) tiene exactamente dos unidades transmisoras (4), de las cuales La primera unidad transmisora (4) está configurada para detectar ultrasonido reflejado, y la segunda unidad transmisora (4) está configurada para emitir ultrasonido.
7. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la segunda unidad transmisora (4) está formada por un anillo único en su superficie de salida de ultrasonido y, preferentemente de manera concéntrica, dentro del anillo está dispuesta una superficie de entrada de ultrasonido de la primera unidad transmisora (4).
8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema acústico de sensores (1) tiene una pluralidad de unidades transmisoras (4), estando dispuestas las superficies de salida e ingreso de ultrasonido de las unidades transmisoras (4) de forma circular.
9. Programa de ordenador que incluye instrucciones que, al ser ejecutadas por un ordenador, hacen que este lleve a cabo un procedimiento según las reivindicaciones mencionadas.
10. Medio legible por ordenador que incluye instrucciones que, al ser ejecutadas por un ordenador, hacen que este lleve a cabo un procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8 mencionadas.