TFMi: Inspección ultrasónica de próxima generación

No todas las tecnologías de inspección ultrasónica logran la misma precisión en entornos industriales críticos como TFMi que combina TFM, Full Matrix Capture y mejoras sobre el Phased Array o arreglo de fase para revelar defectos internos con detalle excepcional, generando imágenes más nítidas y evaluaciones más intuitivas,  fortaleciendo  el control de calidad y contribuyendo a su vez a una mayor seguridad operacional.

En este artículo, descubrirás cómo funciona TFMi, cuáles son sus diferencias frente al ultrasonido tradicional y por qué se considera la próxima generación en la evaluación de materiales industriales, estableciendo nuevos estándares en inspección avanzada.

¿Qué es TFMi en la inspección ultrasónica?

El término TFMi (Total Focusing Method – Intelligent) describe una evolución dentro del TFM, donde la técnica procesa la matriz completa de señales adquiridas mediante Full Matrix Capture. En donde cada punto del área de inspección se enfoca de manera computacional, generando un mapa acústico milimétrico, permitiendo generar imágenes ultrasónicas con mayor precisión, resolución y sensibilidad. Parte del principio del Total Focusing Method, pero incorpora mejoras algorítmicas y modos de propagación adicionales para entregar un mapa acústico más realista y con menor ruido.

TFMi se basa en:

• Full Matrix Capture (FMC): adquisición total de las respuestas acústicas entre todos los elementos del arreglo.
• Procesamiento inteligente: prioriza modos de onda relevantes y optimiza la representación de defectos.
• Imagen única compuesta: combina múltiples modos para reducir interpretaciones subjetivas.

En la práctica, esto significa que una discontinuidad pequeña, inclinada o de bajo contraste puede ser revelada con mayor detalle, incluso en materiales complejos como aceros inoxidables austeníticos, aleaciones de níquel o materiales compuestos utilizados en aeronáutica.

Fundamentos del TFMi y su relación con TFM

Aunque TFMi deriva de TFM, no debe considerarse un simple refinamiento. Es un salto tecnológico que responde a dos desafíos del ultrasonido industrial:

• Mayor confiabilidad en la interpretación: TFMi produce una imagen más clara, con menos ruido estructural, lo que favorece la detección temprana de defectos.
• Reducción del tiempo de evaluación: Al generar una única imagen integrada, disminuye la necesidad de comparar múltiples modos de propagación.

Tabla 1. Diferencias técnicas entre TFM y TFMi

Característica	TFM	TFMi
Base de datos	FMC	FMC optimizada
Modos utilizados	1 modo por imagen	Combinación de múltiples modos
Interpretación	Requiere experiencia	Más intuitiva
Sensibilidad	Alta	Mayor
Ruido de fondo	Moderado	Reducido

TFMi vs Phased Array tradicional: ¿Por qué es superior?

• El Phased Array (PA) ha sido uno de los métodos más utilizados durante dos décadas. Sin embargo, sus limitaciones se han hecho más evidentes en piezas complejas o con geometrías no convencionales.
• TFMi aborda estas limitaciones con imágenes de mayor precisión y sin depender de leyes focalizadas dinámicas.
  • Mayor resolución espacial gracias al enfoque dinámico en cada pixel.
  • Preparación más sencilla, ya que no requiere configuraciones complejas.
  • Menor variabilidad por operador, lo que incrementa la repetibilidad.
• Reconstrucción multimodal, permitiendo ver defectos que el Phased Array o arreglo de fase puede pasar por alto.
• Mejor desempeño en materiales con atenuación o anisotropía.

Tabla 2. Comparativo TFMi vs Phased Array

Parámetro	Phased Array	TFMi
Tipo de adquisición	Leyes focalizadas	FMC completa (enfoque digital pixel por pixel)
Resolución espacial	Buena	Excelente
Precisión en geometrías complejas	Limitada	Alta
Sensibilidad a defectos pequeños	Media	Máxima
Requerimientos de operador	Más experiencia	Menos experiencia
Visualización	Basada en amplitud	Basada en imagen
Aplicación	General	Crítica o de alta confiabilidad
Modos de onda	Uno principal	Múltiples modos simultáneos
Complejidad de setup	Alta	Baja
Repetibilidad	Variable	Uniforme

TFMi supera al PAU convencional en prácticamente todos los criterios relevantes para inspección crítica.

¿Cómo funciona TFMi?

La técnica TFMi opera mediante una secuencia optimizada de adquisición, procesamiento y visualización de señales ultrasónicas que permite reconstruir una imagen compuesta de alta fidelidad. El proceso inicia con la captura de datos basada en Full Matrix Capture, en la cual cada elemento del arreglo ultrasónico actúa de forma secuencial como emisor y receptor. Esta estrategia genera una matriz completa de datos brutos que contiene todas las combinaciones posibles de trayectorias acústicas, proporcionando una base exhaustiva para la caracterización del material inspeccionado.

Una vez obtenida la matriz FMC, se ejecuta el procesamiento inteligente. En esta fase, el algoritmo analiza el contenido acústico y selecciona los modos de propagación más útiles, como los modos longitudinal-longitudinal (LL), transversal-transversal (TT) y combinados (LT y TL). Esta selección no solo mejora la relación señal/ruido, sino que además reduce la presencia de artefactos falsos y disminuye la dependencia de la habilidad interpretativa del operador, permitiendo una evaluación más robusta y repetible.

Posteriormente ocurre el renderizado de imagen compuesta, donde TFMi fusiona los modos seleccionados en una única representación visual. Esta integración evita la necesidad de revisar múltiples canales independientes y ofrece una interpretación más intuitiva, ya que el inspector trabaja con una imagen consolidada que refleja de manera más fiel la distribución y la morfología de las discontinuidades presentes.

Beneficios técnicos del TFMi

La tecnología TFMi proporciona mayor sensibilidad al permitir la detección de defectos más pequeños y mejorar la identificación de grietas incipientes. Su desempeño resulta especialmente superior en geometrías complejas como boquillas, uniones soldadas, forjados y tuberías con desgaste interno, donde otros métodos presentan limitaciones. La reducción del error humano es otro beneficio clave, dado que la interpretación basada en imagen disminuye la necesidad de ampliación de señales y mejora la repetibilidad del análisis. Este enfoque visual homogeneiza la evaluación entre inspectores y facilita la trazabilidad.

El método también optimiza el tiempo de inspección, ya que requiere menos configuraciones operativas y permite evaluaciones más rápidas sin comprometer la calidad del diagnóstico. Además, TFMi mantiene compatibilidad con procedimientos industriales basados en ultrasonido convencional, phased array (PA) y TFM, lo que facilita su integración en rutinas de inspección ya existentes.

¿En qué industrias se utiliza TFMi?

TFMi encuentra aplicación en sectores donde la integridad estructural es un requisito crítico. En la industria de energía —incluyendo petróleo, gas y petroquímica— se utiliza para la inspección de tuberías, uniones soldadas y áreas susceptibles a corrosión interna. En el sector naval y offshore, la técnica resulta especialmente útil para examinar estructuras con geometría compleja o componentes fabricados en aceros inoxidables y dúplex.

La industria de generación eléctrica lo emplea en calderas, turbinas e intercambiadores, donde la detección temprana de discontinuidades es esencial para evitar fallas catastróficas. En el ámbito aeroespacial, TFMi contribuye a la inspección de componentes de aleaciones de alto desempeño y materiales compuestos. Asimismo, la minería, la metalurgia y la manufactura avanzada lo adoptan para la evaluación de forjados, piezas de gran espesor y componentes sometidos a tolerancias estrictas dentro de programas de control de calidad.

Integración digital y tendencias del TFMi

Una de las principales fortalezas de TFMi es su capacidad para integrarse con ecosistemas digitales de mantenimiento predictivo. La conectividad actual permite exportar y analizar matrices completas FMC en plataformas de software de evaluación avanzada, ampliando el alcance del análisis fuera del campo de inspección. La técnica se adapta a la automatización mediante brazos robóticos, sistemas de inspección en línea y plataformas de reporte inteligente que facilitan la trazabilidad digital.

La inteligencia artificial aplicada al ultrasonido complementa este avance. Aunque la IA no reemplaza al operador, sí ofrece capacidad de asistencia mediante la identificación automática de indicaciones, el reconocimiento de patrones y la reducción de la subjetividad en la interpretación. Esto abre el camino hacia metodologías más consistentes y procesos de decisión basados en datos.

Casos de uso donde TFMi ofrece ventajas claras

TFMi resulta especialmente eficaz en soldaduras de geometría compleja, como aquellas presentes en tuberías con zonas afectadas por el calor prominentes, soldaduras disímiles o uniones con cambios abruptos de espesor. Su capacidad de integrar múltiples modos acústicos en una sola imagen permite superar las limitaciones de técnicas tradicionales, proporcionando mayor claridad en la identificación de discontinuidades ocultas.

En el contexto de corrosión bajo aislamiento, TFMi facilita la evaluación de mapas de corrosión con mejor definición, especialmente cuando se utilizan sondas tipo wheel o escáneres diseñados para desplazamiento continuo. Asimismo, su ventaja se hace evidente en la inspección de componentes con acceso limitado, donde la imagen integrada reduce la necesidad de múltiples configuraciones, incrementando la eficiencia sin sacrificar precisión.

¿Por qué TFMi ayuda a los estándares de aseguramiento de calidad?

El enfoque basado en imagen favorece que las auditorías sean más ágiles, mejora la estandarización de los procesos y reduce la dependencia del criterio subjetivo del operador. Los hallazgos pueden documentarse de forma visual, facilitando su revisión por equipos de integridad, aseguramiento de calidad y entes reguladores. Esta capacidad visual y verificable incrementa la confianza en los resultados y fortalece el cumplimiento de estándares técnicos.

Fuente de experiencia

Diversos fabricantes han contribuido al desarrollo y refinamiento del TFMi. Entre ellos destaca Sonatest, cuya amplia trayectoria en ultrasonido industrial ha impulsado mejoras en el uso práctico del FMi, la aplicación de matrices completas FMC, la gestión de modos múltiples y la integración con sistemas automatizados. Su aporte ha permitido consolidar el TFMi como una herramienta avanzada con beneficios tangibles en inspección industrial.

Comparativa entre TFMi vs TFM vs Phased Array

Tabla 3. Comparación entre Phased Array, TFM y TFMi

Criterio	Phased Array	TFM	TFMi
Tecnología base	Leyes focalizadas	FMC + TFM	FMC + TFM mejorado
Imagen	Dependiente de amplitud	Buena	Excelente
Modos compuestos	No	Limitado	Sí, múltiples modos
Interpretación	Más subjetiva	Media	Alta y simplificada
Geometrías complejas	Desafiante	Mejor	Óptima
Costo de inspección	Medio	Alto	Medio-Alto (mayor precisión)
Aplicación industrial	General	Crítica	Crítica y avanzada

Capacidades entre  diferentes materiales

Tabla 4. Comparación de desempeño en diferentes materiales

Material	Phased Array	TFMi
Inoxidable austenítico	Ruido estructural alto	Mejor penetración y claridad
Titanio	Atenuación moderada	Imagen más limpia
Aleaciones de níquel	Difracción compleja	Mejora en detección
Compuestos	Difícil para PA	Reconstrucción multimodo eficiente

Conclusión 

La tecnología TFMi representa un salto significativo dentro de la ultrasonic inspection, combinando la precisión del TFM, la riqueza de datos del Full Matrix Capture y una visualización más intuitiva. Sus ventajas en geometrías complejas, sensibilidad y reducción de la subjetividad lo posicionan como un estándar emergente para sectores industriales críticos. Con el crecimiento de la automatización y la integración digital, TFMi seguirá expandiendo su presencia y mejorando la confiabilidad de las inspecciones basadas en ultrasonido industrial.

Referencias

1. Sumana, S. & Kumar, A. (2021). Total Focusing Method-Based Ultrasonic Phased Array Imaging in Thick Structures. Journal of Nondestructive Evaluation, Diagnostics and Prognostics of Engineering Systems, 4(4), 041005. DOI: 10.1115/1.4050802
2. https://pureportal.strath.ac.uk/en/publications/total-focusing-method-based-ultrasonic-phased-array-imaging-in-th/
3. Wang, Y., Li, Y., Bu, Y., Dong, S., Wei, H. & Cheng, J. (2024). Research on Region Noise Reduction and Feature Analysis of Total Focus Method Ultrasound Image Based on Branch Pipe Fillet Weld. Applied Sciences, 14(21), 9737. DOI: 10.3390/app14219737. https://www.mdpi.com/2076-3417/14/21/9737
4. “Intermodal Total Focusing Method (TFMi™) and Multi-technique Ultrasonic Sizing Analysis Study,” Sonatest. Publicación técnica con métricas comparativas entre TFMi, TFM, TOFD y phased array. https://sonatest.com/application/files/1817/3712/8666/P018-TFMi-Multi-Technique-Ultrasonic-Sizing-Analysus-Study.pdf