Métodos matemáticos para caracterización de defectos en materiales compuestos mediante termografía activa

Resumen

La termografía infrarroja (IRT) es una tecnología que permite determinar la temperatura de los objetos, a distancia y sin contacto, a través de la medición de la radiación infrarroja que éstos emiten. La tecnología IRT ha evolucionado rápidamente durante los últimos años propiciando su rápida expansión en numerosas actividades industriales, incluyendo la aplicación como técnica de ensayo no destructivo (NDT). La aplicación de la IRT como técnica de NDT permite detectar una gran variedad de defectos en diversos tipos de materiales sin producir daños o alteraciones en sus propiedades físicas. Esta técnica requiere el establecimiento de un flujo controlado de calor en el material inspeccionado para llevar a cabo su análisis y detectar la presencia de anomalías. Este flujo controlado de calor se genera mediante técnicas específicas de estimulación térmica, las cuales se encuentran en la actualidad en un avanzado estado de desarrollo. Además de los sensores y los sistemas de estimulación térmica, la técnica de NDT basada en IRT necesita una metodología de análisis de resultados que sea eficaz y precisa, que asegure la correcta caracterización de los resultados de las inspecciones y que permita determinar de manera unívoca parámetros clave como la naturaleza, el tamaño y la profundidad de los defectos. Sin embargo, una limitación importante que afecta actualmente a la IRT aplicada como NDT es, precisamente, la falta de un criterio común para caracterizar las detecciones producidas, lo que hace que esta técnica sea altamente dependiente del factor humano. En este estudio se propone una metodología robusta e independiente de caracterización de defectos para la técnica termográfica de NDT, centrándose en defectos propios de materiales composites por tratarse de materiales de alto interés tecnológico. Para ello, se han desarrollado cuatro métodos novedosos basados en diferentes herramientas matemáticas, con el propósito general de obtener nuevos procedimientos que mejoren el nivel de detección de los defectos existentes y permitan caracterizarlos en tamaño, profundidad y naturaleza. Estos métodos se han definido, evaluado y validado empleando tanto datos generados de manera computacional a partir de modelos matemáticos representativos de inspecciones termográficas NDT como datos experimentales obtenidos en inspecciones llevadas a cabo sobre probetas con defectos calibrados y sobre componentes aeronáuticos con defectos reales.