Cavidades y huecos
Volúmenes sin material o con un relleno diferente del hormigón circundante.
Guía técnica · Metodología
Tomografía ultrasónica del hormigón
Ver el interior de la estructura a través de la respuesta de las ondas ultrasónicas.
La tomografía ultrasónica permite analizar la estructura interna del hormigón mediante la reflexión de impulsos de ondas elásticas, generando secciones B-scan y, mediante adquisiciones en cuadrícula, representaciones tridimensionales.
¿Qué es la tomografía ultrasónica?
La tomografía ultrasónica es un método de ensayo no destructivo basado en el principio pulse-echo: se aplican breves impulsos de ondas elásticas al elemento estructural y se analiza la respuesta reflejada por el material.
La reflexión se produce donde la trayectoria de la onda encuentra un cambio en las propiedades del medio. La intensidad de la respuesta depende del contraste de impedancia acústica: cuanto mayor sea la diferencia entre el hormigón y el elemento encontrado, más marcada será la reflexión registrada.
Emisión del impulso
Se generan breves impulsos de ondas elásticas que se propagan por el interior del elemento de hormigón.
Reflexión
El impulso se refleja en superficies que interrumpen la continuidad del material.
Contraste de impedancia acústica
La magnitud de la reflexión depende del contraste de impedancia acústica entre el hormigón y el elemento o la discontinuidad encontrados.
Adquisición de la señal
La señal reflejada se adquiere y registra con sus correspondientes tiempos de recorrido y amplitudes.
Procesamiento de la respuesta
Los datos adquiridos se procesan para obtener una representación de la respuesta del volumen investigado.
Cómo funciona la adquisición
El recorrido de la información, desde el impulso emitido hasta la representación tridimensional, sigue una secuencia definida durante el diseño de la investigación.
01
Impulso ultrasónico
Emisión de ondas elásticas en el material.
02
Reflexión
Respuesta en los contrastes acústicos.
03
Adquisición
Registro de la señal reflejada.
04
B-scan
Sección del volumen investigado.
05
Adquisición en cuadrícula
Repetición según una malla definida.
06
Reconstrucción 3D
Composición tridimensional de los datos.
En el sistema documentado en las campañas de Novatest, un conjunto de 12 sensores funciona alternativamente como emisor y receptor, generando numerosas combinaciones de trayectorias en cada posición. Esta característica corresponde al sistema concreto utilizado y no debe considerarse común a todos los sistemas tomográficos.
Qué puede revelar
La información obtenible depende del contraste acústico entre los elementos presentes y el hormigón, así como de las condiciones de adquisición. Por tanto, no puede suponerse de antemano que una anomalía sea detectable.
Fisuras
Superficies de separación que pueden generar una reflexión detectable.
Discontinuidades
Variaciones internas de la configuración o de la compacidad del material.
Delaminaciones internas
Separaciones entre capas o entre materiales con propiedades diferentes.
Elementos metálicos
Armaduras, insertos y otros elementos embebidos con elevado contraste acústico.
Anomalías de la configuración interna
Diferencias respecto a la geometría esperada o documentada del elemento.
Del B-scan a la representación 3D
Una adquisición individual proporciona una sección del volumen investigado, denominada B-scan. Repitiendo las adquisiciones en una cuadrícula definida, es posible combinar los datos y obtener una representación tridimensional de la parte analizada del elemento.
Adquisición individual
Sección B-scan: las reflexiones registradas se representan en función de la posición y la profundidad, mostrando la respuesta del volumen investigado.
Adquisición en cuadrícula
Reconstrucción tridimensional obtenida al combinar adquisiciones sucesivas en una malla, con visualización de la configuración interna de la parte analizada.
Cuándo el GPR precede a la tomografía
En campañas específicas documentadas, el georradar se utilizó previamente para reconstruir la geometría interna del elemento, localizar armaduras y elementos embebidos y orientar la posterior adquisición tomográfica hacia las áreas relevantes.
Los dos métodos proporcionan información de naturaleza diferente: su combinación es un ejemplo documentado de estrategia de investigación, no un procedimiento obligatorio ni una secuencia aplicable en todos los contextos.
GPR
Localización y geometría
Tomografía ultrasónica
Análisis detallado de las características internas
Correlación de datos
Interpretación integrada de la información adquirida
Aplicaciones en estructuras pretensadas
En elementos que contienen cables o cordones de pretensado, la tomografía ultrasónica puede contribuir al análisis de la configuración interna, siempre que la investigación se diseñe teniendo en cuenta las características del elemento.
La evaluación previa de la geometría y del espesor del elemento, la comprobación del recubrimiento disponible y la elección de la dirección de observación influyen de forma decisiva en la calidad de la información obtenible.
- Evaluación previa de la geometría y del espesor del elemento
- Comprobación de un recubrimiento adecuado para el objetivo de la investigación
- Posible efecto de sombra generado por elementos superficiales muy reflectantes
- Elección razonada de la dirección de observación
- Validación previa en partes conocidas de la estructura, cuando sea posible
Limitaciones y condiciones de aplicabilidad
Recuadro técnico
- Geometría del elemento investigado
- Espesor de la parte que se va a analizar
- Calidad y homogeneidad del hormigón
- Estado de la superficie de contacto
- Presencia de revestimientos o acabados
- Elementos muy reflectantes
- Atenuación de la señal en profundidad
- Efecto de sombra producido por elementos superficiales
- Necesidad de ensayos previos, cuando proceda
La tomografía ultrasónica es una herramienta diagnóstica: la calidad del resultado depende del diseño adecuado de la investigación y de la interpretación de los datos.
Caso de aplicación: viaducto Via Mario de Bernardi
En 2019, Novatest realizó una campaña diagnóstica en el viaducto de Via Mario de Bernardi, junto al aeropuerto de Fiumicino, con el objetivo de obtener información sobre la configuración interna de los elementos estructurales existentes.
La campaña utilizó tomografía ultrasónica, GPR y radiografía digital. Esta página se centra en la contribución de la tomografía y en su relación metodológica con las investigaciones mediante georradar.
El GPR proporcionó información preliminar sobre la configuración interna, mientras que la tomografía permitió profundizar en la respuesta del elemento mediante adquisiciones ultrasónicas.
Descubra el caso completo de las investigaciones en puentes y viaductos:
La instrumentación
Las campañas descritas se realizaron con el sistema tomográfico A1040 MIRA. No obstante, la instrumentación sigue siendo un elemento secundario: la calidad del resultado depende del diseño de la investigación y de la interpretación técnica de los datos adquiridos.
¿Cuándo elegir la tomografía ultrasónica?
La tomografía ultrasónica puede considerarse cuando es necesario:
- Profundizar en anomalías internas ya detectadas
- Analizar elementos de hormigón
- Investigar discontinuidades de naturaleza desconocida
- Obtener información seccional o tridimensional
- Profundizar en áreas ya identificadas con otros métodos
El método debe seleccionarse en función del objetivo diagnóstico, la estructura y las condiciones operativas.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué es la tomografía ultrasónica del hormigón?
- Es un método de ensayo no destructivo que analiza la estructura interna del hormigón mediante la reflexión de impulsos de ondas elásticas. Las reflexiones registradas se procesan para generar secciones B-scan y, mediante adquisiciones en cuadrícula, representaciones tridimensionales del elemento investigado.
- ¿Qué significa el método pulse-echo?
- El método pulse-echo consiste en emitir breves impulsos de ondas elásticas y registrar su reflexión. Esta se produce en superficies con un contraste de impedancia acústica respecto al material circundante, como discontinuidades, huecos o elementos con propiedades diferentes.
- ¿Qué puede revelar la tomografía ultrasónica?
- En función del contraste acústico y de las condiciones de adquisición, la tomografía ultrasónica puede revelar cavidades y huecos, fisuras, discontinuidades, delaminaciones internas, elementos metálicos y anomalías de la configuración interna. La respuesta nunca está garantizada de antemano: depende de la geometría, del material y del diseño adecuado de la investigación.
- ¿Cuál es la diferencia entre un B-scan y una reconstrucción 3D?
- Una adquisición individual proporciona una sección vertical del volumen investigado, denominada B-scan. Repitiendo las adquisiciones en una cuadrícula predefinida, es posible combinar los datos y obtener una representación tridimensional de la parte analizada del elemento.
- ¿Puede aplicarse la tomografía ultrasónica a elementos pretensados?
- Puede utilizarse para analizar elementos con cables o cordones de pretensado, evaluando previamente la geometría y el espesor del elemento, el recubrimiento disponible, la dirección de observación más adecuada y el posible efecto de sombra de elementos muy reflectantes. En muchos casos conviene realizar una validación previa en una parte conocida de la estructura.
¿Necesita comprobar qué hay en el interior de un elemento estructural?
La elección del método depende del objetivo de la investigación, de la geometría del elemento y de las condiciones operativas.