Puedes hacer tomografía ultrasónica en un pilote con Chum

Chum de Piletest es utilizado en todo el mundo para realizar ensayos ultrasónicos “cross-hole” de integridad estructural de pilotes y cimentaciones profundas, método también denominado como “Cross-hole sonic logging” o CSL. Lo que no es tan conocido es que puedes utilizar el Chum para obtener tomografías ultrasónicas 2D o 3D de un pilote. Explico un poco más a continuación.

El sistema habitual de realización del ensayo consiste en ir moviendo el emisor y el receptor de ultrasonidos por el interior de los tubos embebidos en el pilote, mientras se van realizando barridos ultrasónicos horizontales en el plano definido por los dos tubos.

Obtenemos así las conocidas diagrafías o gráficas con una curva principal, la del primer tiempo de llegada de la onda o FAT “first arrival time”, y otras opcionales que indican la velocidad aparente de la onda, la energía relativa con la que llega, una “cascada” gráfica que visualiza las ondas, la amortiguación de la onda, y otras. Cuando entre el emisor y el receptor se encuentra una inclusión de un material diferente del hormigón del pilote, las ondas se reflejan y se refractan, por lo que en las gráficas se detecta un retraso en el FAT, una pérdida de energía de la onda, una disminución de su velocidad aparente, y otros efectos en otras curvas.

Con esa diagrafía sabemos que entre esos dos tubos hay algún cuerpo extraño. Dado que se suelen realizar varios barridos ultrasónicos combinando los tubos existentes por parejas, al final disponemos de varias diagrafías en varios planos verticales, que nos pueden permitir localizar aproximadamente la posición del cuerpo extraño en profundidad y en planta.

Con la tomografía 2D podemos mejorar la localización del cuerpo extraño detectado previamente mediante Chum. Es decir, sabremos si está más cerca del tubo de la derecha, del de la izquierda, o en el medio, y visualizaremos la posición aproximada, como se ve en la imagen adjunta. Se trata de una utilidad incluida de serie en el sistema Chum de Piletest.

Para poder generar esa imagen tomográfica en 2D, se deben realizar barridos ultrasónicos inclinados, intentando contornear la zona donde se encuentra  la inclusión detectada. Al disponer los dos cables de sendas poleas instrumentadas, el software Chum detecta en cada momento la profundidad del emisor y del receptor de ultrasonidos, por lo que puede trazar el segmento inclinado que los une y calcular su longitud y la velocidad aparente de la onda ultrasónica en ese recorrido. El software discretiza digitalmente el rectángulo entre los dos tubos en multitud de pixeles cuadrados, comprueba las velocidades aparentes de los pulsos que pasan por cada pixel, y llega así a saber cuales pixeles tienen retrasos en la llegada de la onda y cuales no. De este modo se consigue representar en 2D el contorno de la inclusión en esa diagrafía.

A continuación figura un caso de una tomografía 2D realizada por nosotros en una pantalla continua instrumentada con tubos sónicos, en la que se colocó un fallo artificial mediante una caja de llena de arena entre dos de los tubos. En la foto se puede ver la posición de la caja de arena entre los tubos 1 y 2. En el croquis en planta está reflejada la posición de los tubos y de la inclusión artificial, y en la gráfica figura la imágen tomográfica 2D obtenida, con la inclusión detectada en las proximidades del tubo 1, así como la parte superior de los tubos que sobresalía del hormigón. El software permite asignar códigos de colores a los pixeles en función del porcentaje de retraso de la onda ultrasónica, con lo que la zona de sombra a los ultrasonidos creada por la inclusión queda bien marcada.

La tomografía 3D con Chum se puede conseguir a partir de los datos de la tomografía 2D realizada previamente en un pilote en todas las combinaciones posibles entre cada dos tubos.

Toma de datos

Se realiza en la oficina con un software específico denominado CHUM 3DT de Piletest, que no viene de serie con el equipo Chum y debe adquirirse aparte.

De manera análoga al caso de tomografía 2D, el software discretiza el volumen del pilote en elementos cúbicos tridimensionales o vóxeles, y realiza un cálculo para determinar la velocidad de las ondas ultrasónicas que lo han atravesado. El resultado es un modelo tridimensional del pilote generado por el software Chum 3DT, que puede ser representado gráficamente mediante secciones longitudinales o transversales y mediante vídeos 3D en movimiento.En la foto figura un pilote antes de hormigonar en el que se han introducido fallos artificiales. En la siguiente imágen se ve la diagrafía convencional realizada previamente a la toma de datos para tomografía, dos secciones obtenidas con tomografía 3D y una imágen tridimensional. El modelo tridimensional 3D se puede ver en movimiento en el siguiente vídeo generado mediante el software CHUM 3DT.

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