Avances en la imagen ultrasónica IWEX basada en FMC para la inspección de soldaduras en estructuras de energía eólica offshore

Efectos de escala en la energía eólica marina y desafíos de soldar en aceros de gran espesor

Existe un efecto de escala en los parques eólicos que exige el uso de aerogeneradores cada vez más grandes. Esto implica la fabricación de estructuras marinas de mayor tamaño, lo que supone un verdadero reto para la industria manufacturera a la hora de diseñar, construir y mantener estos colosos de acero. Nunca la industria se había enfrentado a piezas de tal tamaño y peso. 

La soldadura de estos aceros laminados termomecánicamente de más de 100 mm de espesor representa un gran desafío para la industria actual, tanto en términos de tiempo requerido como de calidad de las uniones. Se están utilizando cada vez más procesos de soldadura con altos aportes térmicos y biseles estrechos, lo que puede generar defectos en las soldaduras. 

Hoy en día, la certificación de soldaduras para garantizar la ausencia de defectos requiere procesos de inspección basados en END (Ensayos No Destructivos), que requieren tiempo, personal altamente especializado y tecnología avanzada. Los códigos internacionales de calidad exigen END volumétricos como la radiografía o el ensayo por ultrasonido basado en pulso-eco, sin embargo, la radiografía no es una opción viable debido a los estrictos requisitos de seguridad radiológica y a que no permite trabajo paralelo continuo en talleres (24/7). El MUT (Ensayo por ultrasonido manual) es un proceso ineficiente con baja detectabilidad y propenso a errores. Las normativas más recientes exigen tecnologías ultrasónicas registrables como ToFD (Inspección por tiempo de vuelo de ondas difractadas) y PAUT (Ultrasonidos por arreglo de fases), ampliamente conocidas en la industria desde hace más de 20 años. 

El objetivo de este paper es presentar los fundamentos y principios de la imagen ultrasónica IWEX, aplicada durante la fabricación de monopilotes en un gran proyecto eólico offshore, comparándola con otras tecnologías ultrasónicas de END (MUT, PAUT, ToFD y Tandem), mostrando resultados relevantes en términos de POD (Probabilidad de Detección), velocidad de inspección, proceso de evaluación y reducción de falsas indicaciones o interpretaciones erróneas. 
 

Metodología experimental: comparativa de inspección por ultrasonidos de soldaduras de monopilotes

El método utilizado en este proyecto consistió en realizar inspecciones ultrasónicas de soldaduras reales de monopilotes durante el proceso de fabricación. Se llevaron a cabo inspecciones volumétricas mediante diferentes técnicas (IWEX, ToFD, PAUT, Tandem, MUT), lo que permitió determinar las velocidades de inspección, incluyendo calibración, adquisición de datos y evaluación, así como los distintos POD y el impacto de cada tecnología en la generación de falsas indicaciones. 

Estos aspectos son clave para lograr la rentabilidad en un proyecto de fabricación de monopilotes, ya que un proceso de inspección ultrasónica lento, una evaluación deficiente, una baja detección de defectos o un sistema poco fiable de dimensionamiento pueden comprometer el proyecto o generar penalizaciones. 

Para este estudio se empleó personal certificado, equipos calibrados y procedimientos de inspección conforme a códigos reconocidos. 
 

Resultados comparativos de técnicas END por ultrasonidos para la inspección de soldaduras gruesas 

• MUT: Muy lento y altamente dependiente del inspector. La trazabilidad de los resultados es limitada debido a la falta de registros. Baja POD y dimensionamiento impreciso.  
• ToFD: Buena velocidad de adquisición y POD media-alta, pero presenta dificultades en la interpretación, con riesgo de falsas indicaciones y errores. La localización de defectos debe complementarse con MUT.  
• PAUT: Velocidad de inspección media y calibraciones complejas. Alta POD promedio, pero requiere múltiples barridos y leyes focales para cubrir el volumen de soldadura.  
• IWEX: Alta velocidad de inspección y menor número de barridos, reduciendo el tiempo de adquisición de datos. Alta POD y fácil interpretación, con menor número de falsas indicaciones.  
   

Conclusiones sobre imagen avanzada por ultrasonidps para la certificación de soldaduras de monopilotes

La soldadura de aceros laminados termomecánicamente de más de 100 mm de espesor es un gran desafío para la industria actual, tanto por el tiempo requerido como por la calidad exigida. Los procesos con altos aportes térmicos y biseles estrechos aumentan el riesgo de defectos. 

La selección de la técnica ultrasónica más adecuada es clave para certificar la ausencia de defectos y garantizar el éxito en la fabricación de monopilotes. 

Las inspecciones ultrasónicas están experimentando una revolución gracias a técnicas de imagen como IWEX, que permiten detectar defectos más pequeños y mejorar su dimensionamiento y localización dentro del volumen de soldadura. Además, estas inspecciones reducen significativamente el tiempo necesario. 

 
Objetivos de aprendizaje: optimización de estrategias END en la fabricación de monopilotes offshore 

Los proyectos de fabricación de monopilotes representan grandes retos para la industria: dimensiones y pesos elevados, conformado de chapas gruesas, soldadura y pintura. Un aspecto clave, a menudo subestimado, es la certificación de soldaduras. 

El proceso de inspección es largo, requiere personal altamente cualificado y recursos tecnológicos avanzados, que en ocasiones no están disponibles, convirtiéndose en un cuello de botella en la producción. 

Se requieren recursos especializados en END dentro de las organizaciones para seleccionar las técnicas ultrasónicas más eficaces en términos de tiempo y detección de defectos, garantizando la rentabilidad del proyecto. 

Este estudio aporta claridad e información relevante para elegir las técnicas ultrasónicas más adecuadas, asegurando el éxito en proyectos de fabricación de monopilotes y evitando fallos y penalizaciones económicas y de tiempo.