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Aplicaciones industriales
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Sector                        : Energía Eólica, Materiales compuestos

Material                     : Compuesto de fibra de vidrio

Tecnología                : Phased Array

Equipo Utilizado       : SITAU-311-PRT

Palabras clave         : Phased Array, GFRP, Aerogeneradores

Title                            : Detección de fibras rotas en palas de aerogeneradores

1. Introducción

La inspección de compuestos de fibra de vidrio (GFRP), generalmente utilizados en el sector eólico para la fabricación de palas de aerogeneradores, supone un reto para las técnicas de evaluación por ultrasonidos, ya que la micro-estructura del GFRP genera ruido de grano y una gran atenuación en las señales ultrasónicas. El enfoque clásico para evitar este problema es utilizar transductores de baja frecuencia (por debajo de 500 kHz), pero la baja resolución que se obtiene no permite detectar defectos pequeños o inspeccionar componentes de poco espesor.

 

En este trabajo se presentan los resultados de la inspección de una lámina delgada (3 mm) de fibra de vidrio mediante la técnica phased-array. El objetivo es detectar la rotura de las fibras que componen el material. Se utilizó un array de 5 MHz y un nuevo método de procesamiento de la imagen C-Scan, con el cual se detectan defectos de menos de 1 mm con gran fiabilidad.

2. Materiales y métodos

Se utilizó un array de 5 MHz, con 128 elementos separados 0.5 mm, y acoplamiento por contacto sobre la superficie plana de la pieza. La figura 1 muestra un esquema de la inspección. El equipo utilizado fue un SITAU-311-PRT, con 32 canales activos multiplexados a 128 elementos. La inspección se realizó mediante un barrido lineal a 0º. 

Figure 1 – Esquema de la inspección

3. Resultados

El objetivo de la inspección es detectar la rotura de fibras en una lámina de GFRP de 3 mm de espesor. Las imágenes que se presentan son de una inspección en campo sobre una pala con un corte de 500 mm de longitud.

La figura 2 muestra a la derecha tres de los B-SCAN obtenidos a lo largo del corte.  Debido a que el pulso ultrasónico no es capaz de resolver de manera individual cada una de las fibras del tejido, lo que se observa es un patrón de interferencia creado por los múltiples ecos generados por el material. La disposición de las fibras cambia en la zona de la rotura, y por tanto cambia también el patrón de interferencia.

Que las fibras estén cortadas no implica que disminuya la amplitud de los ecos recibidos, debido a que durante el proceso de curado las capas de tela de vidrio pueden solaparse. En ese caso, la rotura no puede ser detectada mediante un C-Scan convencional (figura 2 Izquierda).

 

DASEL ha desarrollado un algoritmo de procesamiento de señal (GFRP-Scan®), basado en el análisis del patrón de interferencia recibido, capaz de detectar la rotura de fibras incluso en espesores muy pequeños (figura 2 Centro). Gracias a que el análisis está basado en la información global de cada B-Scan, es muy poco sensible a los parámetros de configuración del barrido y por tanto resulta un método sumamente robusto.

Figura 2 – Resultado de la inspección de una pala de aerogenerador con una rotura de 500mm  de longitud en la fibra de vidrio (Izq) C-Scan convencional (Centro) GFRP-Scan® (Derecha) B-Scan en distintas posiciones del corte.

4. Conclusiones

La utilización de phased-arrays de frecuencia superior a 1 MHz permite, gracias a su capacidad de focalizar el haz ultrasónico, realizar inspecciones de alta resolución en componentes de fibra de vidrio y resina. En este trabajo se ha demostrado la capacidad de detección de fibras rotas en una lámina de tan solo 3 mm de espesor.

 

El algoritmo GFRP-Scan®, incluido en el software ScanView® y disponible en todos los modelos SITAU, permite detectar defectos en la disposición de las capas de fibra de vidrio con gran fiabilidad. Su eficacia ha sido demostrada con inspecciones en campo sobre más de 5 palas de aerogenerador antes de su instalación en el parque eólico.

5. Bibliografía 

4. Enlaces a los productos utilizados

-          SITAU-311-PRT

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