Análisis paramétrico de bobinas espirales EMAT mediante simulaciones multifísicas en COMSOL

Resumen

Este trabajo presenta un análisis paramétrico de transductores acústicos electromagnéticos (EMAT) de bobina en espiral mediante simulaciones multifísicas en COMSOL Multiphysics. El modelo integra una bobina en espiral, un imán permanente y una placa conductora de ensayo y se resuelve en un dominio bidimensional plano en el que la espiral se representa mediante la sección transversal de sus conductores. El estudio evalúa la influencia de los parámetros de la señal de excitación y de la geometría de la bobina y del imán sobre la generación y propagación de ondas ultrasónicas en placas metálicas. La campaña comprende diez parámetros evaluados en seis niveles cada uno, mediante un diseño de variación de un factor a la vez, con una condición base común situada en el punto medio de cada intervalo. Los resultados muestran que tanto el coeficiente de la envolvente del pulso de excitación como la amplitud de la corriente aplicada producen variaciones cuantificables en la magnitud y la duración de la respuesta. Las relaciones de aspecto del imán y los parámetros del devanado modifican la distribución del campo magnético y, en consecuencia, la respuesta mecánica simulada. Las variaciones de la frecuencia central de la portadora evidencian un compromiso entre la amplitud de la señal y la resolución temporal, lo cual resulta determinante para la detección de defectos. Estos hallazgos proporcionan lineamientos prácticos para optimizar el diseño de EMATs de bobina en espiral, lo que contribuye a mejorar la calidad de la señal y la confiabilidad en aplicaciones de ensayos no destructivos.